Схема:
Иногда потребитель электрической энергии и его выключатель установлены в разных помещениях. В таких случаях желательно иметь визуальный контроль включенного состояния потребителя, оснастив выключатель дополнительным индикатором. Автор предлагаемой статьи описывает сравнительно простую конструкцию такого индикатора, демонстрируя при этом грамотный подход к выбору его элементов.
Широко известны выключатели совмещенные в одном корпусе с индикатором наличия сетевого напряжения [1]. Однако такой подход не гарантирует штатную работу потребителя, так как фактически контролируется лишь наличие напряжения на "выходе" выключателя. Чтобы убедиться, что напряжение достигло потребителя, необходимы дополнительные провода. Их легко предусмотреть при устройстве новой проводки, но при модернизации существующей это может вызвать значительные затруднения.
В ряде случаев более информативны и удобны в монтаже индикаторы, реагирующие на проявляемый нагрузкой ток. Их включают последовательно с выключателем и нагрузкой. Прокладывать дополнительные провода не требуется. Примером такого решения может служить индикатор, предложенный в [2]. Малое число используемых деталей позволяет уместить его в корпусе стандартного выключателя. Добавив к этому индикатору еще несколько деталей, удалось расширить его функции и сделать прибор более удобным.
На рис. 1 приведена схема доработанного индикатора. При разомкнутом выключателе SA1 в цепи лампы EL1 непрерывно течет слабый ток (приблизительно 9 мА), ограниченный емкостным сопротивлением конденсатора С1. Нить накаливания лампы при таком токе остается холодной а светодиод HL1 светится зеленым цветом. Потребление электроэнергии в этом состоянии очень незначительно. При замкнутом выключателе SA1 индикатор работает, как описано в [2], цвет свечения светодиода сменяется красным.
Постоянная подсветка облегчает использование выключателя в темноте. При обрыве цепи, например, по причине перегорания лампы, светодиод остается выключенным при любом положении выключателя SA1. Это позволяет своевременно, еще до того, как возникнет необходимость включить освещение, заменить перегоревшую лампу или устранить обрыв проводов.
Преобразователем тока нагрузки в напряжение, необходимое для светодиода, служат диоды VD1—VD3. Идеально, если снимаемое с них напряжение не зависит от мощности нагрузки хотя бы в наиболее ходовом интервале 15...200 Вт. Чтобы сделать правильный выбор, были экспериментально сняты вольт-амперные характеристики некоторых диодов и малогабаритных диодных мостов (плюсовой и минусовой выводы мостов при измерении были соединены вместе).
Напряжение измерялось в установившемся тепловом режиме после прогрева испытуемого диода протекающим током. Дело в том, что с увеличением температуры кристалла падение напряжения на р-п-переходе диода уменьшается, что в какой-то мере компенсирует увеличение пропорционального току падения напряжения на омическом сопротивлении полупроводникового материала. За счет этого эф фекта наиболее пологая зависимость напряжения от тока наблюдается у нагревающихся до большей температуры малогабаритных диодов повышенной мощности (1N4007, 1N5817). Это подтверждают экспериментально снятые графики, изображенные на рис. 2.
В индикатор необходимо установить столько последовательно соединенных диодов, чтобы в сумме на них падало напряжение, превышающее прямое падение напряжения на "красном" кристалле светодиода (1,6...1,9 В). Три диода 1N4007 (суммарное напряжение около 2,4 В) удовлетворяют этому условию. Излишек гасит резистор R2. Если по конструктивным соображениям вместо отдельных диодов предпочтительнее использовать малогабаритный выпрямительный мост, диоды VD2—VD5 можно заменить цепью, показанной на рис. 3. Свойств индикатора это не изменит.
Терморезистор RK1 с отрицательным температурным коэффициентом ограничивает начальный бросок тока через холодную нить лампы накаливания EL1 и диоды VD2—VD5, что способствует увеличению ресурса лампы и повышению надежности индикатора. В момент включения практически все напряжение сети приложено к имеющему значительное сопротивление холодному терморезистору, ток в цепи лампы меньше номинального. С прогревом сопротивление терморезистора уменьшается в десятки раз, а сопро-
тивление лампы EL1 возрастает. В установившемся режиме на терморезисторе падает всего 2...2,5 В, что почти не сказывается на яркости свечения лампы. Ее "замедленное" включение почти не заметно, так как переходный процесс длится не более 1 с.
Естественно, применение терморезистора эффективно только при условии, что интервал между выключением и последующим включением освещения превышает 5...7 мин, необходимых для его охлаждения. Для нагрузок, не имеющих ярко выраженного "пускового" тока, терморезистор не нужен и может быть исключен
На рис. 4 приведены фотоснимки обычного выключателя для скрытой проводки с установленным внутри индикатором. Его плата изготовлена из фольгированного стеклотекстолита с помощью резака. Ввиду ее простоты и многообразия конструкций выключателей чертеж платы не приводится.
Конденсатор С1 — К73-17. Выводы светодиода HL1 удлинены жестким изолированным проводом, а в клавише выключателя для него проделано отверстие овальной формы. Светодиод L-59SRSGW можно заменить другим трехвыводным двухцветным повышенной или обычной яркости, например, серии АЛС331. Подбирая светодиод, следует учитывать, что через него течет импульсный ток, пиковое значение KOioporo для "красного" кристалла в два, а для "зеленого" — в 3,14 раза больше среднего.
Заметно нагревающиеся диоды VD2—VD5 и терморезистор RK1 подняты над платой на всю длину выводов. Тип терморезистора — КМТ-12. Такие ранее применялись в системах размагничивания кинескопа телевизоров УЛПЦТ Так как рабочая температура терморезистора достигает 90 °С, он не должен касаться других деталей и пластмассового корпуса выключателя.
При мощности лампы более 150 Вт в лицевой крышке выключателя полезно просверлить несколько вентиляционных отверстий. А если мощность лампы 60 Вт и менее, от диска терморезистора необходимо, надпилив надфилем, отломить половину. Это увеличит вдвое начальное сопротивление терморезистора и во столько же раз уменьшит по верхность его охлаждения. Необходимая рабочая температура и малые по-
тери напряжения будут достигнуты при меньшем токе.
Налаживание сигнализатора сводится к установке подборкой резистора R2 тока через "красный" кристалл свето-диода 8... 10 мА. На ток через "зеленый" кристалл, зависящий от емкости конденсатора С1, номинал резистора R2 не влияет. Значение тока определяют по падению напряжения на резисторе R2, измеренному стрелочным вольтме-
тром магнитоэлектрической системы (например, авометром Ц4315).
ЛИТЕРАТУРА
1. Юшин А. Клавишные выключатели со световой индикацией. — Радио, 2005, № 5, с. 52.
2. Горенко С. Индикатор включенной нагрузки. — Радио, 2005, № 1, с. 25.
А. ЛАТАЙКО, г. Днепропетровск, Украина