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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Photorelais économique. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / éclairage Les radioamateurs accordent une grande attention aux problèmes d'économie d'électricité - en témoignent de nombreuses publications dans le magazine "Radio" avec une description du photorelais - des dispositifs permettant d'éteindre l'éclairage pendant la journée. Le photorelais proposé (son circuit est illustré sur la figure) a une faible consommation d'énergie et est connecté via un circuit à deux fils en parallèle avec l'interrupteur standard. L'appareil contient une clé électronique puissante sur le triac VS1, connectée en parallèle à l'interrupteur standard SA1. Le fonctionnement du triac est contrôlé par un interrupteur à faible courant sur un transistor composite VT2VTZ inclus dans la diagonale du pont de diodes VD4-VD7. La résistance R5 dans le circuit d'émetteur du transistor VT2 empêche le fonctionnement du transistor VT3 en mode base "cassé" lorsque le transistor VT2 est fermé. L'interrupteur à faible courant est activé par le courant de base du transistor VT2 traversant la résistance R4. Comme vous le savez, le coefficient de transfert de courant de la base d'un transistor composite est égal au produit des coefficients de transfert des transistors qui le composent. Pour les transistors utilisés par l'auteur, la valeur minimale de ce coefficient est de 30, c'est-à-dire que le coefficient de transfert de courant de la base du transistor composite dans ce cas n'est pas inférieur à 900, ce qui permet d'utiliser une résistance suffisamment élevée R4, tandis que la puissance consommée par l'appareil ne dépassera pas 0,15 W en mode veille, et après le déclenchement du relais photo, c'est beaucoup moins.
L'élément photosensible est une photodiode VD1, qui est utilisée comme photodiode infrarouge FD256, qui a une sensibilité suffisante dans la région visible du spectre. Sur le déclencheur de Schmitt, DD1.1 a créé un élément de seuil. Le seuil de réponse est régulé par une résistance d'accord R1, le condensateur C1 augmente l'immunité au bruit de l'appareil. Sur l'élément DD1.2, la résistance R2 et le condensateur C1.3, une unité de retard de commutation de relais est réalisée, ce qui élimine les faux positifs lors de l'éclairage à court terme de la photodiode, sur l'élément DD1 - un inverseur pour fournir la logique de fonctionnement nécessaire, sur le transistor VT1 - commutateur de sortie. La puce DD3 est alimentée par un régulateur de tension paramétrique sur la diode zener VD4 et la résistance R2. La diode VDXNUMX empêche la décharge du condensateur de filtrage C3 lorsque le relais photo est activé. Les déclencheurs de Schmitt du microcircuit DD1 sont inclus par des onduleurs et, à première vue, ils peuvent être remplacés par des onduleurs des éléments 2I-NOT ou 2OR-NOT du microcircuit K561LA7 ou K561LE5. Cependant, dans ce dispositif, un tel remplacement est incorrect. La tension aux entrées des éléments DD1.1 et DD1.2 change lentement: pour le premier, en raison d'un changement en douceur du niveau de lumière naturelle, et pour le second, en raison de la grande constante de temps du circuit RЗС2. Les déclencheurs de Schmitt ont un seuil de réponse clair et les éléments logiques à cet endroit de la caractéristique d'entrée ont une zone d'incertitude lorsque l'un des transistors d'entrée n'a pas encore eu le temps de se fermer et que le second a déjà commencé à s'ouvrir. Il en résulte un courant traversant les transistors et le courant consommé par le microcircuit augmente fortement. Le circuit d'entrée de la clé sur les transistors VT2 et U1Z fonctionne en mode microcourant, et un tel changement du mode de fonctionnement du microcircuit entraînera des dysfonctionnements dans l'appareil. Le photorelais proposé fonctionne comme suit. Lorsqu'il est connecté au réseau d'éclairage en parallèle avec l'interrupteur standard SA1, le condensateur C4 sera chargé pendant plusieurs demi-cycles du courant redressé par le pont de diodes VD7-VD3. Lorsque la tension sur celle-ci atteint la tension de claquage de la diode zener VDZ (en mode micro-courant, elle est inférieure à la tension de stabilisation, normalisée à un courant de plusieurs milliampères), les transistors VT2 et U1Z s'ouvriront. Lorsque le courant à travers les transistors atteint une valeur suffisante pour ouvrir le triac VS1, il s'ouvrira, shuntant à la fois l'interrupteur et le pont de diodes VD4-VD7. Le condensateur C3 sera rechargé au début de chaque demi-cycle de tension secteur, tandis que le triac VS1 est fermé. Lorsque l'appareil est connecté, le condensateur C2 est déchargé, la tension aux entrées de l'élément DD1.2 est 0, la tension à sa sortie est log. 1, et à la sortie de l'élément DD1.3 - log 0, le transistor à effet de champ VT1 est donc fermé et n'a aucun effet sur le fonctionnement de l'appareil. Le fonctionnement ultérieur de l'appareil est déterminé par le niveau d'éclairage de la photodiode VD1. S'il (niveau) est insuffisant, alors la résistance inverse de la photodiode est élevée, il y a un niveau logarithmique aux entrées de l'élément DD1.1. 1, à la sortie - niveau journal. 0, et aucun changement dans le fonctionnement de l'appareil ne se produit - au début de chaque demi-cycle de la tension secteur, le triac VS1 s'ouvre, fournissant une tension à la lampe d'éclairage EL1. Au fur et à mesure que le niveau de lumière augmente, la résistance inverse de la photodiode VD1 diminue et, à un moment donné, la tension à ses bornes devient inférieure au seuil de déclenchement de Schmitt DD1.1 - un niveau log 3 apparaît à sa sortie (broche 1), tandis que le courant traversant la résistance R2 commence à charger le condensateur C2. Après quelques dizaines de secondes (en fonction de la capacité du condensateur C3 et de la résistance de la résistance R1.2), la tension aux entrées combinées du trigger de Schmitt DD4 atteint le niveau de déclenchement, et un niveau log 0 apparaît à sa sortie (broche 1.3). En conséquence, l'élément DD10 commute, un niveau log 1 apparaît à sa sortie (broche 1) et le transistor à effet de champ VT2 s'ouvre, shuntant les jonctions d'émetteur des transistors VT3 et VT1. A l'avenir, le transistor VT1 reste ouvert, et un courant traverse l'électrode de commande du triac VS4, limité par la résistance R1 à une amplitude maximale inférieure à XNUMX mA, qui est inférieure au courant d'ouverture du triac. Lors d'expériences sur le remplacement du triac TC106-10-10 par des triacs importés, il s'est avéré que pour certains cas de triacs VT137-600, le courant d'ouverture est inférieur à 1 mA, et le triac, lorsque le photorelais est en mode veille, s'ouvre lorsque l'amplitude maximale de la tension secteur est atteinte, tandis que la lampe EL1 brille sans enthousiasme. Pour le fonctionnement normal d'un photorelais avec un si-mistor aussi sensible, la résistance de la résistance R4 devait être augmentée à 1 MΩ. Lorsque le niveau d'éclairage diminue, la résistance inverse de la photodiode VD1 augmente, la tension aux entrées de l'élément DD1.1 augmente et, à un moment donné, le déclencheur de Schmitt DD1.1 commute - un niveau de log apparaît à sa sortie. 0. Le condensateur C2, chargé à la tension d'alimentation, commence à se décharger à travers la résistance R3. Après quelques dizaines de secondes, la tension aux entrées de l'élément DD1.2 diminue tellement que l'élément DD1.2, suivi de DD1.3, bascule, un niveau logarithmique apparaît à la grille du transistor VT1. 0, et il se ferme, cessant de shunter les jonctions d'émetteur du transistor composite UT2UTZ. Au début de chaque demi-cycle, il ouvre et allume le triac VS1 - tandis que la lampe EL1 brille. Avec un éclairage à court terme de la photodiode VD1 (par exemple, par les phares d'une voiture qui passe, des éclairs, etc.), la tension sur un condensateur C2 complètement déchargé n'a pas le temps de changer de manière significative - cela permet d'obtenir une immunité au bruit élevée du photorelais proposé. À propos des détails. Transistors MJE13002 et diodes 1N4007 retirés du ballast électronique d'une CFL défectueuse. Critères de remplacement des transistors: tension collecteur-émetteur - pas moins de 400 V, courant de collecteur maximum - pas moins de 100 mA, coefficient de transfert de courant statique de la base h21E - plus de 25. Si ce paramètre de transistor est inférieur à 25, la résistance de la résistance R4 doit être réduite à 200 kOhm. Les exigences pour les diodes VD4-VD7 sont un courant direct d'au moins 100 mA, une tension inverse d'au moins 700 V. Le triac TS106-10 doit être au moins de classe de tension 5, c'est-à-dire supporter une tension d'au moins 500 V à l'état fermé nominal. Avec une puissance de charge supérieure à 5 W, le triac doit être installé sur un radiateur. La photodiode FD256 a été retirée du SDU d'un ancien téléviseur. Les photodiodes dans la partie visible du spectre sont très rarement disponibles dans le commerce, donc en l'absence de FD256, il vaut la peine d'expérimenter d'autres types de photodiodes IR. Le critère d'adéquation est au moins un décuple de la résistance inverse avec un changement d'éclairement. Certaines photodiodes IR, auparavant utilisées dans les équipements industriels, ont une bonne sensibilité dans la partie visible du spectre. Très bonnes, par exemple, les photodiodes IR extraites des détecteurs d'incendie de fumée, par exemple du type IP-212, qui sont jetées en grande quantité lors de la réparation d'alarmes incendie qui ont atteint leur durée de vie établie dans les institutions et les organisations. Il est nécessaire d'éclairer la photodiode lors d'expériences avec une lampe LED qui a un rayonnement minimal dans la région infrarouge du spectre. Diode Zener VD3 - toute basse puissance avec une tension de stabilisation de 3,3 ... 5 V, diode VD2 - tout silicium basse puissance. Nous remplacerons le transistor KP501A par l'une des séries KP501, KP504, KP505. Remplacement possible de la puce KR1561TL1 - K561TL1, 564TL1 ou un analogue importé de CD4093B. Résistances fixes - tout type de puissance de dissipation indiquée sur le schéma (la puissance de dissipation de la résistance R4 - 0,5 W - a été choisie pour des raisons de rigidité électrique). Résistance ajustable R1 lors de l'installation de l'appareil à l'intérieur - tout type, lorsqu'il est situé à l'extérieur, il est souhaitable d'utiliser une résistance de conception fermée, par exemple SPO-0,15, SPO-0,5 ou SP4-1. Pour sceller la cavité interne de la résistance, une couche de vaseline technique ou de graisse CIATIM doit être appliquée sur le galet moteur à sa sortie du carter. Les condensateurs C1, C3 peuvent être de tout type, à la fois film et céramique, C2 - oxyde importé (tension nominale - 50 V - choisie nettement supérieure à la tension de fonctionnement pour des raisons de bonne isolation intercouche - plus la tension nominale est élevée, meilleure est l'isolation, c'est-à-dire moins de courant de fuite). L'appareil est assemblé sur un fragment d'une planche à pain universelle aux dimensions de 45x25 mm. Lorsque vous utilisez des pièces réparables et qu'il n'y a pas d'erreurs dans l'installation, le réglage se résume à régler le seuil souhaité avec la résistance d'ajustement R1. Pour la protection contre les intempéries, la carte ajustée est recouverte de laque nitro en deux couches et placée dans un boîtier du détecteur d'incendie IP-212, qui a une belle apparence. Auteur : K. Moroz
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