Защита дверного звонка

Автор: goldenandy
Опубликовано 21.11.2019
Создано при помощи КотоРед.

В интернетах есть некое количество страшных историй про сгоревшие дверные звонки типа "Дин-Дон" от замкнувших кнопок... Кнопка сломалась, контакты остались замкнуты, 220 Вольт постоянно на катушке электромагнита, катушка греется, горит и поджигает все вокруг....

И в течении вечера была сделана простая защита звонка от таких ситуаций, которая и предлагается в этой статье.

Описание и схема.

Схема простая.

Штатные квартирные 2 провода - ноль и провод от кнопки, коммутирующей фазу (это в идеале, я встречал варианты - фаза на звонке, кнопка коммутирует ноль) подключаются к разъему ХТ1. Деление на ноль и фазу - условное, исключительно для того, что бы реле размыкало фазный провод.

Звонок подключается к разъему ХТ2. К разъему ХТ1 так же подключен блок питания, обеспечивающий 5 Вольт питания для светодиода и реле.

Светодиод индицирует подачу питания на разъем ХТ1 (нажата кнопка дверного звонка).

На резисторе R3, конденсаторе C2, диоде D1 и транзисторе Q1 реализована схема задержки включения реле К1. Диод D2 - защита транзистора от тока самоиндукции катушки при выключении реле.

При указанных на схеме элементах время зарядки конденсатора С2 до напряжения открытия транзистора - около 10 сек. Диод D2 обеспечивает разряд конденсатора исключительно через цепочку R1+R2.

Соответственно, при штатном использовании дверного звонка, когда суммарная длительность нажатий на кнопку не превышает 10 сек, схема работе звонка не мешает, звонок подключен к сети через нормально замкнутые контакты реле К1.

Если же кнопку звонка держать долго (кнопка сломалась, попался настырный посетитель, hooligany кнопку заблокировали спичкой и т.д.) - откроется реле и обесточит звонок, обеспечивая защиту от перегрева катушки.

Параллельно контактам реле подключена цепочка R4C1 для уменьшения искрообразования на контактах из-за индуктивной нагрузки.

Увеличенное время разряда конденсатора (через цепочку R1+R2) обеспечит период выхода из режима защиты звонка на большее время, нежели период срабатывания защиты. Это, в теории, должно обеспечить некое время для остывания катушки.

Предложенная схема имеет один недостаток. При срабатывании защиты, если отпустить кнопку дверного звонка - реле обесточивается и подключает реле к ХТ1. И при повторном нажатии кнопки времени включения блока питания и включения реле хватает, что бы катушка звонка успела дернуть сердечник и звонок издал короткий звук. Потом реле срабатывает и обесточивает катушку. 

Указанного выше недостатка можно было бы избежать, если применить вариант схемы, когда звонок к сети подключается при срабатывании реле.
А при превышении времени работы звонка реле просто не включалось бы. Но в таком случае, учитывая индуктивный характер нагрузки, даже при наличии цепочки R4C1 вероятность подгорания контактов реле была бы гораздо выше, нежели в предложенной схеме. 

И, соответственно, было принято решение использовать предложенный вариант схемы, что бы уберечь контакты реле от постоянных срабатываний в штатном режиме использования звонка. Т.е. реле будет срабатывать только в аварийных режимах работы.

По деталям.

Блок питания.

В качестве блока питания применен китайский модуль, обеспечивающий на выходе 5 вольт с током до 600 мА.
Вот такой:

В принципе, подойдет любой мелкий источник, мощности которого должно хватить для питания светодиода и реле.... У примененного реле обмотка имеет сопротивление около 70 Ом, т.е. 5/70=71мА, да пара миллиампер на светодиод.... Соответственно, можно брать любой БП на 5В 0.1А.

Реле.

Применено китайское "безымянное" реле с одной переключающей группой и катушкой на 5 вольт. 
Вот такое:
Можно применить любое реле с нормально замкнутой гркппой и катушкой на 5 вольт.

Транзистор.

Подойдет любой полевой транзистор с напряжением открытия 3-4 вольта и током сток-исток от 0.1 А.

Помехоподавляющая цепочка R4C1.

Применен выводной резистор мощностью 1W и высоковольтный пленочный конденсатор. Конденсатор следует выбирать на напряжение не менее 630 Вольт. Желательно применять конденсатор класса Y2.

Конструкция.

Устройство собрано на печатной плате размерами 43*42 мм.

Верхняя сторона платы

Нижняя сторона платы

Собранная плата

Плата крепится в корпус звонка на 2 нейлоновые стойки и фиксируется нейлоновыми же винтами М3:

Светодиод, как индикатор подачи питания, можно вывести наружу через отверстие в крышке звонка.

В приложении - гербер-файлы и печатная плата (уже отзеркаленная) в pdf-формате, которую можно распечатать и накатать ЛУТом на текстолит.

Файлы:
Зеркальный позитив для ЛУТ
Герберы

Все вопросы в Форум.