Зависимое включение электроприборов

Часто бывает необходимо при включении одного устройства одновременно с ним включить какое-либо другое или даже несколько. Самые распространенные в быту варианты: телевизор -блок питания антенного усилителя, телевизор - видеоплеер, тюнер НТВ, компьютер - внешний модем. Чтобы избежать излишних манипуляций, желательно иметь такое устройство, которое при включении питания одного прибора автоматически включало бы другие вспомогательные устройства.

Предлагается несложное устройство (рис. 5.32), предназначенное для автоматического зависимого включения электро- и радиоприборов, в котором в качестве силового ключа используются распространенные мощные n-канальные высоковольтные полевые транзисторы обогащенного типа. Устройство не создает помех по цепям питания и может управлять нагрузкой мощностью от долей ватта до 150 Вт и более.

Рис. 5.32

К нему в любом сочетании могут подключаться нагрузки как потребляющие ток в течение всего сетевого периода (лампы накаливания, электронагревательные приборы, электродвигатели), так и потребляющие максимум тока на пиках амплитуды сетевого напряжения (телевизоры, мониторы, осветительные приборы с тиристорными регуляторами мощности и т. п.).

На рис. 5.32 приведена функциональная схема устройства. Ведущий прибор мощностью более 30 Вт подключается к гнезду нагрузки 1. При включении его питания на первичной обмотке трансформатора Т1 наводится ЭДС более 60 мВ. Диоды VD2, VD3 предназначены для ограничения амплитуды напряжения на обмотке I трансформатора до 0,6...1 В. Так как трансформатор является повышающим, то на выходе диодного моста, выполненного на маломощных точечных германиевых диодах VD4-VD7, формируется постоянное напряжение, максимальное значение которого ограничено стабилитроном VD8. Роль токоограничительного резистора выполняет сопротивление провода вторичной обмотки.

Когда напряжение на конденсаторе С1 превысит 5...7 В, полевые транзисторы VT1, VT2 полностью откроются и зашунтируют открытым каналом исток-сток выход диодного моста VD1. Следовательно, на ведомый прибор (нагрузка 2) поступит почти полное напряжение питания. Емкости конденсатора С1 достаточно, чтобы транзисторы оставались открытыми в течение нескольких периодов сетевого напряжения после пропадания тока в цепи питания нагрузки 1. Это позволяет в качестве ведущего использовать элек-тро- или радиоприбор любого типа, максимальная мощность которого ограничена лишь типом примененных диодов VD2, VD3 и типом провода первичной обмотки повышающего трансформатора.

Варистор R1 гасит высоковольтные импульсы напряжения, которые по различным причинам могут появиться в питающей сети и привести к выходу из строя закрытых полевых транзисторов силового ключа.

Не следует применять конденсатор С1 емкостью большей, чем указана на схеме, иначе процесс отключения нагрузки 2 может растянуться на довольно длительное время, а это, в свою очередь, может привести к локальным перегревам кристаллов транзисторов.

На месте диодов VD2, VD3 могут быть любые выпрямительные диоды, выдерживающие максимальный ток, который могут потреблять ведущие приборы. Для абсолютного большинства случаев подойдут двухамперные диоды КД226, RL201, RL202, трехамперные IN5401, BY251. Диоды VD4-VD7 - маломощные германиевые из серий Д9, Д18, Д20. Диодный мост VD1 на 3 А, 1000 В можно заменить на любой другой, рассчитанный на напряжение не менее 400 В и выдерживающий потребляемый ведомой нагрузкой ток, например, BR34, BR36, КВРС106, KBL04. Стабилитрон можно взять любой маломощный на 10... 12 В, к примеру, КС508А, КС210Б, КС207Б, КС512А, Д814В, 1N5349, 1N4742A. Варистор - FNR-14К471, FNR-20K471 или аналогичный.

К сожалению, распространенные типы высоковольтных полевых транзисторов с изолированным затвором имеют относительно высокое сопротивление открытого канала. Поэтому для уменьшения потерь мощности и напряжения использовано одинакового типа. Вместо транзисторов указанного на схеме типа можно взять пару BUZ90, BUZ90AF, IRF830, IRF832, а также транзисторы серий КП726, КП707, КП753. Еще лучшие результаты будут получены, если вместо двух использовать один транзистор, гарантированно имеющий сопротивление открытого канала сток-исток менее 0,5 Ом (IRFP450, IRFP350, КП779А, КП781А).

Трансформатор может быть выполнен на стальном магнитопро-воде с площадью сечения сердечника 1...2 см2. Первой наматывают вторичную обмотку. Она содержит 5500 витков обмоточного провода диаметром 0,06...0,07 мм. Затем наматывают первичную обмотку, которая содержит 45 витков провода диаметром 0,56 мм. Между обмотками прокладывают от двух до четырех слоев тонкой фторопластовой или полиэтилентерефталатной пленки.

При мощности ведомой нагрузки до 40 Вт достаточно установить один полевой транзистор указанного на схеме типа. Так как при эксплуатации устройства невозможно предвидеть все ситуации, например, ошибочное включение в гнездо нагрузки 2 более мощной нагрузки или недостаточно полное открывание транзисторов, допустим, из-за сильного снижения напряжения сети, то желательно установить транзисторы на небольшой общий теплоотвод. При выборе размеров теплоотвода следует стремиться к тому, чтобы при длительной работе устройства в нормальном режиме температура корпусов транзисторов не превышала 45°С. Для мощности нагрузки 2, равной 150 Вт, достаточно оба транзистора установить на общий дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности 50 см2.

После сборки устройства необходимо определить, какая минимальная мощность ведущей нагрузки необходима для нормального функционирования устройства. Для этого при отключенной нагрузке 2 на устройство подают напряжение питания, и к гнезду нагрузки 1 подключают нагрузку, в качестве которой удобно использовать лампы накаливания мощностью 16, 25, 40 и 60 Вт. Измеряют напряжение на конденсаторе С1. Минимально допустимой мощностью ведущего прибора считается та, при которой напряжение на конденсаторе превысит 7 В.

При желании и необходимости допустимую мощность подключаемых ведомых приборов можно увеличить до нескольких сотен ватт, применив соответствующие управляемой нагрузке предохранитель, диодный мост и полевой транзистор. Естественно, потребуются соответствующие теплоотводы, в том числе и для диодного моста. Транзистор (или транзисторы) в этом устройстве рекомендуется использовать при токе не более чем на 40 % от максимального допустимого тока стока используемых типов транзисторов.

Изменив намоточные данные первичной обмотки трансформатора, можно сдвинуть диапазон мощностей ведущей нагрузки в любую сторону. Описанное в этой статье устройство может найти самое различное применение.

Например, холодильник компрессионного типа, у которого цикл «работа/пауза» имеет обычно соотношение 1:5...1:10, может управлять вентилятором кухонной вытяжки.

Применяя для автоматического включения/выключения различных приборов как описанное выше устройство, так и другие подобные, о которых рассказывается в соответствующей технической литературе, можно не только снизить расход электроэнергии и увеличить ресурс подключенных устройств, но и, учитывая то, что многие вспомогательные приборы без всякой надобности работают круглосуточно и часто остаются без присмотра, уменьшить вероятность их возгорания.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008