Foxiss Задержка выключения освещения, все прекрасно знают, как работает выключатель, в одном положении свет включается, в другом — нет. Одним движением руки можно мгновенно изменить текущее состояние на противоположное. Однако иногда бывает полезно ввести задержку перед выключением освещения, чтобы, например, вставить ключ в замок и свободно повернуть его, не делая этого вслепую или с фонариком в зубах. Эта простая схема позволяет реализовать такую функцию задержки в современных источниках света.
Представленная схема задержка выключения освещения относится к широкому спектру простых устройств, облегчающих нашу повседневную жизнь. Несмотря на простоту управления, это устройство также упрощает нашу повседневную жизнь. Вы можете выйти из тёмного коридора, «шлёпнуть» рукой по выключателю и уверенно пройти в следующую комнату, где ещё не горел свет, чтобы таким же жестом включить освещение.
Освещение из предыдущей, уже оставленной комнаты поможет вам в этом, а затем автоматически погаснет – так что вам не придётся возвращаться в коридор, из которого вы уже вышли. При создании схемы учитывалась её адаптация к современным реалиям, где львиную долю источников освещения составляют светодиодные лампы мощностью не более десятка ватт. Таким образом, нет необходимости заменять освещение лампами накаливания. Дополнительным преимуществом является её очень простая установка.
Принципиальная схема задержка выключения освещения, представленная в этой статье, не содержит микроконтроллера или других микросхем. Выводы разъёма J1 подключены к контактам переключателя, поэтому напряжение на них будет равно напряжению сети (при разомкнутых контактах) или равно нулю при их замкнутом состоянии.
Исполнительный механизм, к которому не предъявляются особые требования по минимальному прямому току, представляет собой МОП-транзистор. Однако он проводит ток однонаправленно, в то время как в наших электросетях переменный. Чтобы обойти эту проблему, был использован старый трюк, который, безраздельно властвовал во времена, когда тиристоры были в большом почёте, а симисторы ещё не были известны.
Ток, питающий нагрузку (в данном случае светодиодную лампу), протекает через диодный мост, что делает его однонаправленным со стороны исполнительного механизма. Просто, дёшево и эффективно, учитывая, что ток, протекающий через диодный мост, небольшой, поэтому рассеиваемая мощность пренебрежимо мала. Диод D5 защищает выходной транзистор от выхода из строя в случае возникновения высоковольтного импульса, например, при включении индуктивной нагрузки.
Высоковольтный транзистор T1 вместе с четырьмя диодами D1…D4 используются для «замещения» контактов ключа при его размыкании. Однако есть небольшой недостаток, после включения MOSFET падение напряжения на нём составит несколько десятков милливольт или чуть больше, откуда же взяться питанию, необходимому для поддержания потенциала его затвора? Для этого добавлены три последовательно соединённых стабилитрона, которые накапливают суммарное напряжение около 10 В. Этого достаточно для затвора униполярного транзистора и поддержания его в открытом состоянии.
К сожалению, напряжение, подаваемое на нагрузку, будет значительно меньше, но современные светодиодные лампы, как правило, имеют простой встроенный преобразователь, способный работать с несколько меньшим напряжением питания. Затвор MOSFET требует постоянного напряжения не более ±20 В относительно источника, поэтому стабилитрон с напряжением пробоя 18 В расположен рядом с транзистором. Его ток ограничивается последовательно соединёнными резисторами R2…R5.
Использование нескольких последовательных элементов распределяет напряжение, исключая риск пробоя резистора – это относится к разомкнутым цепям, поскольку к ним будет приложено практически всё сетевое напряжение. Практически всё оно, как часть, останется на упомянутом стабилитроне D9. Конденсатор C1, обладая относительно небольшой ёмкостью, служит простым фильтром пульсаций напряжения, возникающих на выходе двухполупериодного выпрямителя. Резистор R1 разряжает конденсатор C1 и ёмкость затвор-исток транзистора T1.
Описанная выше схема позволяет поддерживать лампу включенной сразу после размыкания контактов настенного выключателя. Для выключения транзистора T1 по истечении определённого времени необходим ещё один компонент. Это обеспечивается транзистором T2, фактически выключая его. Однако он должен включаться с задержкой, обеспечиваемой конденсатором C2, который медленно заряжается через последовательно соединённые резисторы R8…R11. Как и в случае с ранее рассмотренными резисторами R2…R5, эти компоненты разделены для распределения высокого напряжения.
Конденсатор C2 разряжается с течением времени (после размыкания контактов выключателя), и потенциал базы транзистора T2 соответственно увеличивается. Напряжение с C2 дополнительно делится резисторами R6 и R7, чтобы предотвратить слишком быстрое включение T2. Кроме того, эти резисторы разряжают C2 при замыкании контактов выключателя. Диод D11 ограничивает максимальное напряжение, до которого может зарядиться C2, предотвращая его повреждение. Диод D10 ускоряет разряд C2 при замыкании контактов выключателя.
Схема была собрана на небольшой односторонней круглой печатной плате. Её диаметр составляет 48 мм, что позволяет легко установить её под существующим выключателем скрытого монтажа, поскольку печатная плата поместится в любой распределительный щит. Разводка и расположение компонентов платы показаны на рисунке. Готовая плата представлена на фото ниже.
В качестве транзистора Т1 можно использовать любой высоковольтный MOSFET-N-транзистор в корпусе TO220 с напряжением сток-исток не менее 500 В и сопротивлением открытого канала не более нескольких Ом – остальные параметры в данной схеме некритичны. Габариты и способ подключения модуля не требуют доработки существующей электропроводки. Схема включения показана на рисунке.
Во время работы схемы, то есть в течение нескольких десятков секунд после размыкания контактов выключателя, на нагрузке находится напряжение примерно на 10 В ниже сетевого. Важно помнить, что при выключенной лампе, то есть при разомкнутых контактах выключателя, через описанную цепь протекает небольшой ток – его пиковое значение составляет несколько сотен нано Ампер. Для надлежащего разряда конденсатора C2 перед следующим рабочим циклом выключатель должен оставаться замкнутым не менее 1 минуты.
При более раннем размыкании заданное время может быть меньше. Значение задержки в 90 секунд следует считать приблизительным, поскольку на этот параметр сильно влияют разброс параметров компонентов, потребляемая мощность лампы и температура окружающей среды. Во время тестирования при подключении лампы мощностью 2 Вт время задержки составляло около 90 секунд, тогда как при подключении лампы мощностью 20 Вт это значение сокращалось примерно до 50 секунд.
