Блок защиты ламп накаливания | статьи на online-marafon

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

При ремонте в квартире часто встаёт вопрос о выборе освещения — оно должно быть одновременно эстетичным, в меру ярким, но без излишества, и при этом желательно экономным — платить большие счета за электроэнергию из-за постоянно горящего света не хочется никому. Ещё не так давно особого выбора не было — все пользовались лампами накаливания и какие-то другие варианты если и были, то сильно специфичные, дорогие и ненадёжные. Сейчас же производители электротехники предлагают большой ассортимент как светодиодных ламп, которые в последнее время выходят на лидирующие позиции, так и «энергосберегаек», которые также вполне экономичны, но уже постепенно уходят в прошлое. Пользоваться лампами накаливания, казалось бы, в 2020 году нет никакого смысла — они потребляют большую мощность, отдают сравнительно небольшой световой поток, при этом сильно нагреваются и требуют установки в абажуры, либо на расстоянии от легковоспламеняющихся веществ. Но у них есть одно несравнимое преимущество перед светодиодными лампами — их световой поток наиболее естественный для человеческого глаза.

В лампах накаливая свет излучает нагретая вольфрамовая спираль, в светодиодах же используется совершенно иной принцип. И хоть сейчас активно разрабатываются новые виды светодиодов, ещё более яркие, ещё более экономичные, но повторить спектр солнечного света они не могут, а потому являются более «напрягающими» для глаза, даже все зависимости от оттенка света, тёплый он или холодный. По этой причине многие люди до сих пор используют лампы с нитью накала, к тому же, они могут быть весьма красивы — мы привыкли видеть лампочку и виде стандартной грушевидной колбы с небольшой нитью внутри, но также выпускаются и так называемые «лампы Эдисона» — те же лампы накаливания, но в декоративных целях выполненные в виде интересных колб, внутри которых расположено сразу несколько длинных спиралей, которые выглядят весьма антуражно в темноте.

Помимо прочих перечисленных недостатков, лампы накаливания довольно часто перегорают, а если их используется сразу множество в квартире, это может стать целой проблемой, ведь для каждой замены нужно покупать новую, затем лезть к потолку и менять, что также приводит к дополнительным тратам. В лучшем случае внутри лампы просто перегорает спираль и свет гаснет, но также бывают случаи, когда баллон лампы раскалывается и засыпает комнату осколками — редкость, но такое явление также имеет место быть. Чаще всего лампочки перегорают в момент включения — это связано с тем, что холодная спираль имеет значительно меньшее сопротивление, чем уже светящаяся и разогретая до нужной температуры, около нескольких тысяч градусов. Поэтому при щелчке выключателя и подаче напряжения на лампочку происходит бросок тока — ведь изначально спираль холодная, в течение доли секунды она разогревается, сопротивление увеличивается и ток приходит в норму, лампа начинает потреблять номинальную мощность. И хоть этот переходный процесс длится всего долю секунды, иногда его бывает достаточно для того, чтобы бросок тока привёл к перегоранию спирали. Побороть это неприятное явление можно довольно просто — организовав плавное включение лампы, таким образом, чтобы спираль нагревалась постепенно в течение 0,5-1 секунды, это будет уже достаточно для исключения броска тока и перегорания спирали. Кроме того, кому-то такой эффект может показаться весьма приятным, когда после включения лампы свет зажигается не резко и вспышкой бьёт в глаза, а «разгорается» постепенно. Схема такой «приставки» представлена ниже.

Под обозначением EL1 на схеме показана лампа накаливания — здесь она одна, но также можно устанавливать практически любое количество параллельно. Максимальная мощность нагрузки (т.е. лампы или ламп) для данной схемы может достигать 2 кВт, в зависимости от применённых деталей, но об этом подробнее позже. При параллельном включении мощность ламп будет суммироваться, таким образом, максимальные для схемы 2 кВт будут соответствовать 20-ти параллельно включенным лампам, по 100 Вт каждая, либо 40-ка лампам по 50 Вт каждая — то есть мощности с избытком. Подойдёт данная схема для использования с любыми лампами, в основе действия которых лежит излучение света от раскалённой спирали — либо те же лампы Эдисона, либо простые накаливания, либо галогеновые. Схема предназначена для использования в сети 220 вольт — для коммутации низковольтных ламп она не подойдёт.

VS1 — симистор, который, как видно по схеме включен последовательно с лампой и ограничивает ток при включении, но по истечении определённого промежутка времени он полностью открывается и лампа работает как обычно — то есть светит в полную яркость. При выключении, то есть обесточивании лампы, она выключится мгновенно. В левой части стрелками обозначены контакты, через которые схема подключается к сети 220 вольт, на схеме не указан разве что выключатель, с помощью которого лампа будет включаться и выключаться. Использовать схемы предполагается встроенной в сам корпус настенного выключателя, либо в корпус люстры. Симистор имеет три вывода — один управляющий, и два других, через которые будет протекать ток нагрузки. К управляющему выводу подключена специальная схема на транзисторе, которая формирует временную задержку, причём время задержки включения можно устанавливать самому — она зависит от ёмкости конденсатора С1. Таким образом, чем больше будет данная ёмкость, тем дольше лампа будет «разгораться», и наоборот. Варьировать можно в пределах 100 — 470 мкФ. Используется здесь электролитический конденсатор на напряжение 16 или больше вольт, обратите внимание на полярность его установки. Все резисторы на схеме — маломощные, таким образом, на них не будет рассеиваться лишнего тепла, ставить громоздкие не обязательно, подойдут обычные выводные на 0,25 ватт либо даже SMD — с ними устройство примет максимально миниатюрные размеры. Транзистор используется рассчитанный на сетевое напряжение, подойдёт MJE13001, если планируется использование схемы с мощной нагрузкой, лучше поставить MJE13003, при покупке данных транзисторов обратите внимание, что их буквенные индексы в начале вместо «MJE» могут быть и другими, главное — обозначение цифрами. Единственный диод на схеме — широко популярный 1N4007, найдётся практически в любом неисправном электронном устройстве, продаётся на каждом углу, но при желании его можно заменить на любой другой диод, рассчитанный хотя бы на 0,5 ампер тока и 500 вольт напряжения.

Несколько слов о выборе симистора — от него будет зависеть компактность всей конструкции, а также максимальная мощность нагрузки. Если планируется подключение 1-2 не самых мощных ламп, то достаточно будет указанного на схеме симистора MAC97 — он выпускается в небольшом корпусе ТО-92, как и транзистор, в сочетании с маломощными резисторами конструкция получится крайней небольшой, позволит установить такой блок в любую свободную щель. Но для большей надёжности, а также если есть необходимость подключать что-то более мощное, следует использовать симисторы ВТ137 или ВТА12-600, они несколько дороже и выпускаются в корпусе ТО-220, предусматривающем установку на радиатор. Для надёжности и при мощной нагрузке небольшой радиатор следует установить, на случай, чтобы симистор не перегрелся, хотя и количество выделяемого на нём тепла не будет большим. На фотографии ниже можно увидеть два примера реализации устройства, обратите внимание, что на плате справа транзистор как раз стоит на небольшом радиаторе — в качестве него можно использовать даже небольшой отрезок алюминиевой или медной полосы.

Всё устройство, плата целиком, помещается в термоусадку, таким образом конечные размеры будут минимальны. Обратите внимание, что при изготовлении самодельных устройств, рассчитанных на работу в сети 220 вольт нужно быть предельно внимательным как в самом процессе сборки, так и при первом включении. Перед подачей напряжения нужно ещё раз проверить правильность всего монтажа, цоколёвку симистор, транзистора, удалён ли лишний флюс с платы, не замыкаются ли где-нибудь на плате дорожки случайно попавшей металлической стружкой. Правильно собранное устройство непременно порадует своей работой, ведь оно просто в изготовлении, не занимает много места и не требует покупки дорогих деталей, зато позволит существенно реже менять перегоревшие лампочки. В архиве ниже представлена два разных варианта печатных плат. Удачной сборки!

ogranichitel_broska_toka_pri_vkljuchenii_lampy_nak.rar

[21,5 Kb] (скачиваний: 0)

Источник (Source)