Простое устройство зависимого включения нагрузки

Автор: SSMix
Опубликовано 10.09.2012
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2012!"

           В статье описано простое и несложное в изготовлении устройство зависимого включения маломощной нагрузки. Основная область применения данного устройства – автоматическое включение блока питания антенного усилителя при включении телевизора в рабочий режим. Данное устройство, во-первых, уменьшает старение и деградацию деталей блока питания и кристаллов транзисторов антенного усилителя, возникающую при их круглосуточной непрерывной работе, когда блок питания постоянно подключен к сети. Во-вторых, позволяет экономить электроэнергию, включая питание антенного усилителя только во время работы телевизора. В-третьих, повышает пожарную безопасность при эксплуатации электрических устройств хоть и с небольшим, но все-таки  тепловыделением, к каковым относятся блоки питания.

            Как-то понадобилось автору изготовить несложное устройство для автоматического включения блока питания (БП) антенного усилителя при включении телевизора в рабочий режим. Для удобства было решено собрать его непосредственно в корпусе сетевого удлинителя, куда собственно, и подключаются БП антенного усилителя и телевизор. Просмотрев около десятка разных схем в журналах и на радиолюбительских сайтах, отбросив громоздкие схемы с трансформаторами и реле, выбор пал на следующую схему [1], показанную на рис.1:

Рисунок 1

            В качестве датчика тока в этой схеме используются три последовательно включенных диода VD2-VD4, пульсации напряжения на которых выпрямляются однополупериодным выпрямителем на диоде Шоттки VD5 и сглаживаются конденсатором C1. Через ограничительный резистор R1 напряжение с C1 подается на вход оптосимистора A1, который в свою очередь открывает мощный симистор VS1, коммутирующий ведомую нагрузку.

            Учитывая малую потребляемую мощность БП антенного усилителя, схему было решено немного переделать.

            400-вольтовый оптосимистор MOC3020 был заменен на более совершенный 600-вольтовый MOC3063-M со встроенной схемой контроля перехода через ноль. Поскольку пиковый повторяющийся ток нагрузки MOC3063-M по datasheet составляет 1 А и с многократным запасом перекрывает потребляемый ток БП антенного усилителя (несколько десятков мА), было решено мощный симистор из схемы исключить. Автору ранее ни разу не встречалась схема подключения нагрузки непосредственно к выходу оптосимисторов серий MOC30xx, поэтому представлял интерес проверить работоспособность такой схемы включения на трансформаторную нагрузку.

            Схема была собрана навесным монтажом непосредственно в корпусе сетевого удлинителя. Мощные диоды 1N5408 были заменены на более распространенные мощные FR506, а диод Шоттки BAT46 на 1N5819.

           Как показали испытания, при работе с телевизором в качестве главной нагрузки необходимо учитывать, что в дежурном режиме потребляемая мощность составляет несколько Вт. Поскольку величина падения напряжения на трех последовательно включенных диодах VD2-VD4 не имеет резко выраженной зависимости от величины протекающего тока, открывание оптосимистора происходило как в дежурном, так и в рабочем режимах телевизора.

          Для того, чтобы включение ведомой нагрузки происходило только в рабочем режиме телевизора, цепочка из трех последовательно включенных диодов была заменена на диод и два резистора. Это позволило получить значительную разницу падения напряжения на R1, R2 и VD2 в дежурном и рабочем режимах телевизора. Окончательный вариант переделанной схемы показан на  рис. 2:

Рисунок 2

            Монтаж элементов устройства в корпусе удлинителя показан на рис.3:

                                                                                                                                                                         Рисунок 3

            Внешний вид переделанного удлинителя на 6 розеток показан на рис.4:


                                                                                                                                                                            Рисунок 4

             Две крайних слева розетки запитаны напрямую от сети, розетка с маркировкой “ТВ” предназначена для подключения телевизора, управляющего маломощной нагрузкой, подключаемой к трём крайним слева розеткам с маркировкой “БП”. Учитывая, что таких нагрузок может быть не одна, и что из-за своих габаритов два блока питания в рядом расположенные розетки могут не поместиться, под маломощную нагрузку зарезервировано 3 розетки.

            При указанных на схеме номиналах работоспособность схемы была проверена на кинескопных телевизорах с потребляемой мощностью от 60 до 100 Вт. Было замечено кратковременное срабатывание схемы в момент включения телевизора сетевой кнопкой. После заряда конденсатора фильтра и размагничивания кинескопа включение/выключение телевизора с пульта вызывало четкое включение/выключение БП антенного усилителя. Было измерено напряжение на выходе БП антенного усилителя под нагрузкой при подключении к данному устройству и непосредственно к сети. Результаты оказались одинаковы.

                Элементная база.

            Резисторы R1 и R2 применены из имеющихся в наличии импортных малогабаритных мощностью 2 Вт и сопротивлением 2 Ом. При потребляемой мощности телевизора около 80 Вт размах импульса напряжения на одном резисторе составил около 1,25 В. При этом напряжение на конденсаторе C1 составило около 3 В, а ток через светодиод оптосимистора DA1 - около 17,5 мА (по datasheet допускается 5-60мА) при сопротивлении резистора R3=100 Ом.

            Нагрев резисторов R1, R2 в рабочем режиме незначительный, но учитывая, что при включении телевизора сетевой кнопкой возникает кратковременный бросок тока зарядки конденсаторов фильтра и ток размагничивания кинескопа, мощность резисторов выбрана с многократным запасом. Диоды VD1, VD2 для надежности также лучше использовать с запасом на ток не менее 5 А и обратное рабочее напряжение не менее 600 В, например серий FR506-FR507, HER506-HER508 или аналогичные.

            Оптосимистор MOC3063-M можно заменить на MOC3163-M или аналогичный.

            Резистор R3 может быть любой малогабаритный мощностью 0,125 Вт.

            В качестве резисторов R1, R2 можно использовать резисторы типа МЛТ, С2-23 или импортные мощностью 1…2 Вт. Сопротивление резисторов при необходимости нужно подобрать таким образом, чтобы в рабочем режиме телевизора на конденсаторе C1 напряжение составляло около 3 В.

              Внимание! Устройство имеет гальваническую связь с питающей сетью. Все подключения необходимо производить только при отключенном сетевом питании устройства.

          Литература.

          1) Каравкин В. Зависимое включение нагрузок. Радиоконструктор №4-2009.

Все вопросы в Форум.