Двойной проходной выключатель по 3-м проводам

Автор: mattheus, mattheus2010@mail.ru
Опубликовано 08.04.2014
Создано при помощи КотоРед.

Когда ремонт делается в спешке, всегда что-то забывается и потом приходится переделывать. Мой ремонт не оказался исключением. Люстра в комнате имеет две независимые ветки и управляется двойным выключателем. Во время ремонта захотелось поставить вместо простого выключателя два проходных (чтобы можно было включать/выключать свет в двух местах комнаты (возле входа и возле кровати). Для этого нужно было заложить в стену 6 проводов (по 3 провода на каждую ветку, см. рисунок), но в спешке заложили только 3 провода (как на одинарный проходной выключатель). Вначале решили оставить как есть (обои уже поверх поклеили, так что закладывать дополнительные провода было поздно), но чуть подумав я решил собрать описываемое ниже устройство, которое все же позволяет пользоваться имеющимися 3 проводами для управления двумя ветками освещения из двух точек.

Проходные выключатели работают так, что если оба выключателя "включены" или "выключены", то свет горит, а если один "включен" а второй "выключен", то свет не горит. Если пропустить промежуточные размышления, то это операция XOR (исключающее или). Поскольку требуется функциональность двойного проходного выключателя, то необходимо реализовать в схеме две такие логические операции.

Вначале я порывался собрать XOR на двух транзисторах по схеме:

Но потом решил что проще будет использовать готовое решение на базе микросхемы 74HC86 (4 XOR в одном корпусе). Поскольку нам нужны только 2 из них, то половина ножек микросхемы останется не задействованной.

Потребление схемы минимальное, поэтому питание организовано по схеме "конденсаторного питания".

Управление нагрузкой осуществляется симисторами BT136 (до 4А - более чем достаточно для освещения) а управление самими симисторами через микросхему MOC3021 (опторазвязка сама по себе тут не нужна, т.к. нет гальванической развязки схемы от сети, но зато можно уменьшить потребление схемы в режиме ожидания управляя симистором малым током).

Получилась такая схема:

По схеме развел плату. Вначале хотел поместиться в коробку за одним из выключателей, но собирая схему на выводных компонентах тяжело "упаковать" схему в столь малый форм-фактор, поэтому решено было размещать плату в круглой распределительной коробке диаметром 100 мм (так что размеры платы получились 65х65 мм и она с запасом помещается в распределительной коробке вместе с другими проводами):

Возможно разводка не идеальная, но работает вполне стабильно.

Потребление схемы по 5В около 48-50 мА в режиме максимального потребления (измерено на собранной схеме). При указанных номиналах компонентов потребление от сети порядка 64 мА (с небольшим запасом).

Поскольку схема будет включена в сеть постоянно, то резистор R8, ограничивающий максимальный ток заряда конденсатора, можно заменить на перемычку. Резистор R5 нужен только для разрядки конденсатора при отключении питания и по той же причине его можно не устанавливать или заменить на больший номинал (1-2 МОм). Если нагрузкой будет обычная лампа накаливания, то цепочки R10-C8 и R7-C7 можно не ставить. Симистор BT-136 можно заменить на любой другой (как большего так и меньшего номинала по току, в зависимости от тока нагрузки). Но если делать "для себя", то лучше ставить все компоненты.

Вот что получилось в результате:

В прилагаемом архиве схема и плата в формате Proteus 7.7 а так же схема и готовые для печати маски платы и надписей в формате .PDF.

Успехов всем котам, не делайте ошибок во время ремонта и помните про технику безопасности, потому что схема не имеет гальванической развязки от сети! Берегите усы и лапы! Мяу!

Файлы:
Схема и плата в форматах Proteus 7.7 и .PDF

Все вопросы в Форум.