Сенсорный регулятор мощности на специализированной микросхеме К145АП2 — формирователе импульсов управления симистором. В предлагаемом устройстве использовано комбинированное управление микросхемой, которое, кроме обычного регулирования потребляемой мощности, позволяет реализовать эффект непрерывного плавного увеличения/уменьшения яркости свечения ламп, например, в елочных гирляндах или системах сигнализации.
Микросхема К145АП2 выполнена по технологии рМОП. Ее напряжение питания - 15В, а потребляемый ток - в пределах от 0,5 до 2 мА. Она применена в промышленных регуляторах освещенности "АРС-0,24", "РОС-0,12", "РОС-0,3".
Рис.1.
Схема сенсорного регулятора, выполненного на этой микросхеме, показана на рисунке1. При включении в сеть нагрузка, управляемая регулятором, находится в выключенном состоянии. Если кратковременно, примерно на 0,5 с, коснуться сенсора Е1, то лампа вспыхнет почти полным накалом.
Если же касание сенсора длится более продолжительное время, яркость свечения лампы сначала будет плавно уменьшаться, а достигнув минимума и немного "подождав", снова начнет увеличиваться.
Выключить питание нагрузки можно кратковременным прикосновением к сенсору. При следующем касании сенсора лампа снова включится, причем с той же яркостью, которая была перед выключением, поскольку микросхема "помнит" последнее установленное значение. Если вместо сенсора пользоваться кнопкой SB1, то процессы управления протекают так же, как и при сенсорном управлении. Отличие состоит лишь в том, что не требуется точно соблюдать фазировку подключения к сети. Для реализации функции непрерывного управления мощностью кнопка SB1 должна быть с фиксацией.
Назначение выводов микросхемы: 2 — вход синхроимпульса от сети; 3 — основной сенсорный вход; 4 — вспомогательный вход; 5 — минусовый вывод питания; 6 — выход управляющих импульсов, 12 — вход разделения общего провода; 14 — выход узла фазовой автоподстройки частоты; 15 — общий.
Микросхему регулятора питают от простейшего вторичного источника питания с гасящим конденсатором, состоящего из ограничительного резистора R8, конденсатора С4, однополупериодного выпрямителя на диодах VD4, VD5 и светодиоде HL1, одновременно выполняющем функцию индикатора подключения к сети. При излишней яркости его следует зашунтировать резистором 100...510 Ом (на схеме не показан). Выпрямленное напряжение сглаживает конденсатор СЗ и стабилизирует стабилитрон VD2 на уровне -13...-15 В.
По справочнику [1] напряжение питания микросхемы К145АП2 находится в пределах от-13,5 до-16,5 В, но как показывает практика, минимальное напряжение питания может быть -11... -12 В. Резистор R6 ограничивает максимальный выходной ток микросхемы. Стабилитрон VD3 защищает микросхему при выходе из строя симистора. Дроссель L1 и конденсатор С6 уменьшают уровень высокочастотных помех. Стабилитрон VD1 ограничивает амплитуду импульсов на основном входе микросхемы.
В устройстве применены резисторы МЛТ мощностью не менее указанной на схеме. Светодиод — АЛ307В, АЛ307Г, АЛ102В, АЛ102Д или любой другой с допустимым прямым током не менее 20 мА. Транзистор — любой из серий КТ503, КТ602, КТ603, КТ608, КТ611, КТ630, КТ645, КТ646 с коэффициентом передачи тока базы не менее 100. Симистор заменим наТС112-10, ТС112-16 или аналогичный зарубежный. При максимальной мощности нагрузки более 40 Вт его обязательно следует установить на теплоотвод, площадь которого зависит от мощности нагрузки (при мощности 800 Вт — не менее 100 см2).
Стабилитроны КС515А (VD1, VD2) в крайнем случае допустимо заменить на 2С213А или два соединенных последовательно Д814А, КС175Ж. Стабилитрон VD3 — любой маломощный с напряжением стабилизации 20...40В, например, КС522А, 2С530А, КС533А или два соединенных последовательно Д814Д. Конденсатор СЗ — любой оксидный емкостью не менее 100 мкФ, С4 и С6 — К73-17 или зарубежные на напряжение не менее 250 В. Остальные конденсаторы — любые керамические или пленочные на напряжение не менее 25 В. Дроссель L1 выполнен на отрезке ферритового стержня 400НН длиной 20...60 мм, диаметром 8 мм. Его параметры зависят от предполагаемой максимальной мощности нагрузки. В авторском варианте при мощности 800 Вт дроссель выполнен на двух отрезках длиной по 50 мм. На каждом стержне поверх слоя бумаги намотано по 40 витков провода ПЭВ2 0,82. Обмотку дросселя желательно пропитать клеем БФ-2.
Регулятор, собранный из заведомо исправных деталей, налаживания не требует. В отдельных случаях для уменьшения помех увеличивают емкость конденсатора Сб. Если происходят ложные срабатывания симистора (лампа мерцает), нужно уменьшить сопротивление резистора R10 до 51 Ом. Если они все же продолжаются, симистор следует заменить. При первом включении в качестве нагрузки следует использовать лампу накаливания мощностью 60... 100 Вт.
Минимальная мощность нагрузки зависит от конкретного экземпляра симистора и в некоторых случаях может составлять всего 3...8 Вт. В авторском варианте один из экземпляров регулятора с симистором КУ208Г работает с лампой 220В 8 Вт. При первом продолжительном включении необходимо контролировать температуру симистора и дросселя. Если она окажется больше 55...60°С, нужно применить более мощный теплоотвод для симистора и намотать обмотку дросселя проводом большего диаметра. Не следует пренебрегать предохранителем FU1, поскольку при перегорании лампы мощностью 100 Вт в сети возникает импульс тока в 20...30 А.
Регулятор можно дополнить простейшим вольтметром переменного напряжения, состоящим из резистора МЛТ-.1, диода КД105Б и микроамперметра (стрелочного индикатора уровня записи магнитофона), например, М4762.1, М476/1, М4761, М6850.1. Для прибора М4762.1 сопротивление ограничительного резистора — 330 кОм.
При монтаже микросхемы следует соблюдать те же меры предосторожности, что и для микросхем, изготовленных по технологии КМОП. Устройство имеет бестрансформаторное питание от сети. Прикосновение к его элементам во время работы недопустимо.
Предлагаемый регулятор легко заменяет стандартные механические выключатели для внутренней электропроводки, если мощность ламп не превышает 150 Вт. Применение К145АП2 с микросхемами серий К561, К564 при соответствующих схемных решениях позволяет реализовать дополнительные функции управления, например, увеличение мощности до максимального значения, автоматическое уменьшение мощности, плавный выход на заранее фиксированное значение и т. д.
А. Бутов
Литература:
1. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги", т. 2. — РадиоСофт, 1999 г.
