АВТОМАТ — РЕГУЛЯТОР ОСВЕЩЕНИЯ

В залах кинотеатров свет перед началом показа фильма гаснет плавно. Чаще всего это делают с помощью мощных реостатов, электродвигателей, магнитных пускателей. Надежность таких устройств, к сожалению, невысока. И вот радиолюбители нашего клуба решили разработать более простой и эффективный автомат; плавного регулирования яркости освещения, который бы можно было использовать в школе, дворце культуры.

Структурная схема получившегося автомата показана на рис. 35. Его основа — генератор пилообразного напряжения (ГПН), синхронизированный сигналом электросети.

Рис. 35. Структурная схема автомата — регулятора освещения

Напряжение с генератора поступает на сравнивающее устройство (СУ), куда одновременно подается и сигнал управляющего устройства (УУ) в виде плавно увеличивающегося или уменьшающегося напряжения. Если мгновенные значения напряжений ГПН и УУ равны, на выходе сравнивающего устройства появляется сигнал, усиливаемый далее по мощности усилителем (УМ) и поступающий на тринисторный ключ (ТК) — он и регулирует мощность в нагрузке.

Принципиальная схема автомата и временные диаграммы, иллюстрирующие характер процессов в различных его цепях, показаны на рис. 36.

Генератор пилообразного, напряжения собран на транзисторе V17. Через резистор R2 на базу этого транзистора подается открывающее его постоянное напряжение (линия Б на диаграмме 1), а через резистор R3 — закрывающее транзистор напряжение двухполупериодного выпрямителя, собранного на диодах V5 — V8 (кривая А, рис. 36,б). Диод V16 ограничивает амплитуду закрывающего напряжения. Сопротивления резисторов R2 и R3 выбраны такими, чтобы транзистор большую часть времени был закрыт. Конденсатор С3 при этом заряжается через резистор R4. Но в момент приближения сетевого напряжения к нулевому значению (в конце каждого полупериода) транзистор V17 открывается и через него конденсатор С3 разряжается. В результате в точке В (кривая 2, рис. 36,б) формируется пилообразное напряжение.

Через резистор R5 пилообразной напряжение поступает на один из входов дифференциального каскада (точка Г), выполненного на транзисторах V19 — V21 и играющего роль сравнивающего устройства. Поскольку же на базу транзистора V19 подается через резистор R6 еще и постоянное напряжение, «пила» оказывается смещенной на 1...3 В относительно потенциала общего провода (это видно на диаграмме 3). На другой вход дифференциального каскада (точка Д) подается с конденсатора С4 управляющее напряжение, которое можно изменять переключателем S2 и подстроечными резисторами R12 и R13. Как только пилообразное напряжение на базе транзистора V19 достигнет амплитуды, равной управляющему напряжению на базе транзистора V21, транзистор V19 откроется. Вслед за ним откроются транзистор V18 (усилитель мощности) и тринистор V13 (диаграмма 4). С этого момента и до конца полупериода на нагрузку будет подаваться выпрямленное напряжение сети (диаграмма 5).

Естественно, чем меньше управляющее напряжение на конденсаторе С4, тем раньше откроется тринистор V3, а значит, тем большая мощность будет выделяться на нагрузке, подключенной к разъему X1, тем ярче будут светиться лампы. Плавно изменяя напряжение на конденсаторе от основания «пилы» до ее вершины (соответственно линии Д1 и Д2 на диаграмме 3) и наоборот, можно или плавно гасить лампы, или так же плавно зажигать их. Когда замыкающий контакт переключателя S2 находится в нижнем (по схеме) положении, лампы плавно гаснут, а когда в верхнем положении — плавно зажигаются. В случае неисправности автомата, в аварийной ситуации или при продолжительном включении света нагрузку подключают непосредственно к сети переключателем S1. Средний ток через нагрузку в режиме автоматического регулирования контролируют стрелочным индикатором РА1, зашунтированным резистором R15.

Для питания узлов автомата постоянным током применен стабилизированный блок, состоящий из двухполупериодного выпрямителя на диодах V1 — V4 и стабилизатора напряжения на стабилитроне V15 и транзисторе V14.

В регуляторе применены постоянные резисторы МЛТ-0,25 и МЛТ-1,0 (R14), подстроечные (R12, R13) — СПО-0,25.

Конденсаторы C1, С2 и С4 — К50-6; С3 — КМ-6. Диоды Д220 можно заменить на диоды серий Д9, Д223, Д312 с любыми буквенными индексами; КД202К — на КД202М, КД202Р, а также любые из серий Д246 — Д248; тринистор КУ202М — на КУ202К — КУ202Н. Вместо транзистора КТ801Б подойдут любые транзисторы серий КТ603, КТ807;

Рис. 36 Принципиальная схема автомата (а) и временные диаграммы (б), иллюстрирующие его работу

вместо КТ315В — любые транзисторы серий KT301, КТ312, КТ315 (статический коэффициент передачи тока транзисторов V20, V21 должен быть не менее 50); вместо ГТ402Г — любой из серий ГТ402, ГТ403, П213—П217. Транзистор V14 установлен на радиаторе с площадью поверхности 10...15 см2, диоды V9 — V12 и тринистор V13 — на трех ребристых радиаторах (торговое название — РДЕ11) с поверхностью охлаждения около 200 см2 каждый. Причем одна из пар диодов выпрямительного моста электрически изолирована от радиатора тонкой слюдяной прокладкой.

Сетевой трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе Ш16X20. Его обмотка I содержит 2860 витков провода ПЭВ-2 0,12, обмотка II — 180 витков ПЭВ-2 0,29, обмотка III — 80 витков провода ПЭВ-2 0,15.

Детали автомата смонтированы на печатной плате (рис. 37) из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм, которая укреплена в корпусе размерами 250X210X80 мм. На лицевой панели корпуса размещены: стрелочный индикатор РА1 (микроамперметр М4204 на ток полного отклонения стрелки 100 мкА, сопротивлением рамки постоянному току 850 Ом), переключатели (S1, S2) и разъем X1 (гнезда-зажимы) для подключения нагрузки. Держатель предохранителя F1 находится на задней стенке корпуса. Проволочный резистор R15, являющийся шунтом микроамперметра РА1, припаян непосредственно к выводам прибора. Этот резистор самодельный: намотан проводом ПЭВ-2 0,3...0,4 на корпус резистора MЛT-1,0 любого номинала.

Рис. 37 Печатная плата и схема размещения на ней деталей

При монтаже устройства особое внимание следует уделить цепям нагрузки — они должны быть выполнены проводом сечением не менее 1 мм2.

Приступая к налаживанию, к разъему X1 подключают лампу, например настольную, мощностью 100...150 Вт. Переключатели S1 и S2 устанавливают в верхнее (по схеме) положение, а резистор R10 замыкают накоротко проволочной перемычкой. Включают автомат в сеть и перемещают движок резистора R12 из одного крайнего положенйя в другое — яркость свечения контрольной лампы должна изменяться от максимальной до полного гашения. Подключив вольтметр постоянного тока между общим проводом и движком резистора, измеряют напряжение, соответствующее моменту гашения лампы и ее максимальной яркости (дополнительно желательно подключить параллельно нагрузке вольтметр переменного тока). Затем на движке резистора устанавливают напряжение, меньшее на 1,5 В получившегося напряжения полного зажигания лампы, а на движке резистора R13 — напряжение, на столько же большее напряжения ее гашения. После этого удаляют перемычку с резистора R10 и изменением положения переключателя S2 убеждаются в нормальной работе автомата,

Нужную длительность зажигания или гашения света устанавливают подбором резисторов R10 или R11 соответственно.

Сопротивление шунта R15 подбирают таким, чтобы стрелка индикатора РА1 отклонялась на середину шкалы при токе через нагрузку, равном 5 А.

При налаживании автомата следует помнить, что цепи его находятся под напряжением сети. Замену деталей можно производить только при отключении его от сети.

Автомат рассчитан на регулирование яркости свечения электроламп общей мощностью до 1000 Вт. Чтобы мощность нагрузки увеличить до 2000 Вт, тринистор V13 и диоды V9—V12 выпрямителя надо установить на радиаторы с большей охлаждающей поверхностью.