Экономайзер для бытовой аппаратуры
Существует целый класс электронных устройств, каковые трудятся в дежурном режиме, «просыпаясь» только ненадолго для исполнения поставленных перед ними задач, к примеру квартирный звонок, несложные совокупности охраны, автоматические поливальные установки комнатных растений и другие Для таких устройств в целях экономии электричества нужно понижение напряжения питания, в то время, когда они «отдыхают».
Допустим, что радиолюбитель установил звонок со стереофоническим звучанием на восьмиразрядном процессоре, микроконтроллере либо музыкальном сопроцессоре, которому для запоминания настроек и, фактически, для работы напряжение питания требуется неизменно Конечно, его оснащают трансформаторным блоком питания, что в дежурном режиме потребляет от сети мощность 8 Вт, а на протяжении воспроизведения мелодии на полной громкости — 13 Вт (U = 220 В, I = 60 мА) Так как период активной работы звонка образовывает всего пара секунд, по окончании которого направляться продолжительная пауза, то достаточно понижающего трансформатора мощностью 10 Вт. А дежурные 8 Вт — большое количество это либо мало?
И да и нет За пара лет постоянной работы, к примеру, такое устройство «съест» много энергии и ощутимо «усечет» домашний бюджет. Но не все так легко.
Во-первых, откуда берутся эти 8 Вт, в случае если микропроцессорная часть звонка и УНЧ в режиме ожидания потребляют мощность не более 1 Вт? Эти дополнительные 7 Вт набегают в следствии утрат в понижающем стабилизаторе и трансформаторе напряжения.
Во-вторых, напряжение в сети не всегда 220 В, часто, в особенности ночью, оно может быть около 240…280 В. В случае если большая часть устройств напряжение переменного тока 250 В еще смогут довольно долгое время выдержать без повреждений, то уже 280 В для многих из них может стать фатальным. Исходя из этого, в случае если снизить напряжение в режиме ожидания, то это не только уменьшит ток потери хода мощности и холостого трансформатора на линейном стабилизаторе напряжения, но и повысит надежность всей конструкции в целом при несанкционированном повышении сетевого напряжения питания сверх положенных 220 В.
Энергосберегающие устройства для ответа таких задач именуют экономайзерами.
До какого именно значения возможно уменьшать напряжение питания?
В общем случае дать однозначный ответ фактически нереально, поскольку довольно часто для работы аппарата в дежурном режиме на первичной обмотке понижающего трансформатора хватает напряжения 150…170 В, а время от времени и 120…150 В.
Принципиальная электрическая схема автоматического экономайзера
На рисунке представлена созданная автором принципиальная электросхема одного из вероятных вариантов автоматического устройства, уменьшающего мощность потребления от сети напряжением 220. Пунктиром на рисунке обведена обобщенная схема штатного блока питания устройства Не обязательно, дабы его выходное напряжение было 5 В. В случае если звонок (как пример устройства, для которого необходимо сберечь энергию) трудится в дежурном режиме (а так солидную часть времени оно и имеется), то его динамик молчит.
Амплитуда переменного напряжения на выходе микрофона и на коллекторе транзистора VТ2 недостаточна для заряда конденсатора С1 до напряжения больше порогового, открывающего затвор — исток полевого транзистора VТ1. Транзистор VТ1 закрыт, ток через светодиод тринисторного оптрона не протекает, тиристор оптрона АОY103В1 закрыт, трансформатор питается пониженным сетевым напряжением через гасящие резисторы R1, R2.
Когда динамическая головка звонка издаст первые звуки, конденсатор С1 скоро зарядится до напряжения 2…3 В, транзистор VТ1 откроется, следовательно, откроется и тиристор оптрона, на первичную обмотку трансформатора поступит практически полное напряжение питания.
Стабилитрон VD2 и резистор R4 содействуют полному закрыванию тиристора оптрона, а резистор R3 ограничивает импульсный ток через него.
Время, за который длится подача на трансформатор полного напряжения по окончании перехода аппарата в дежурный режим, зависит от параметров цепочки R6, С1. В большинстве случаев достаточно 5…10 с.
Подробности и конструкция
Оптрон возможно заменить на ЗОУ103 с индексами А—В, АОУ103Б либо, значительно лучше, на ЗОУ103Г Диодный мост VD1—КЦ422Г, КЦ402, КЦ405 с индексами А—Д Транзистор \/Т1 возможно заменить на КП501А (либо Б), ZVN2120, нужно с пороговым напряжением открывания не более 1,5 В. Транзистор VТ2 — на любой маломощный n-p-n, к примеру, серий КТ342, КТ3102, SS9014. Диоды VD3, VD4— типа КД503, КД103, КД521, IN4148.
Стабилитрон VD2 возможно применять серий КС139, КС147 Конденсаторы—типа К50-35, неполярный конденсатор—типа К10-17, КМ-5. Резисторы соответствующей мощности типа МЛТ, С2-23, С2-13 Как правило возможно обойтись без микрофона, в случае если правый вывод конденсатора С3 подключить к сигнальному выводу динамика через резистор сопротивлением 10 кОм.
В то время, когда амплитуда НЧ напряжения на выводах динамика не опускается ниже 3 В, то возможно обойтись без каскада на транзисторе VТ2, а сигнал подавать на правый по схеме вывод конденсатора С2. Разобравшись с принципом действия дорабатываемого устройства, возможно исключить из схемы элементы R7, С2, VD4, VT2, R8, С3, ВМ1, а для управления транзистором VТ1 через диод VD3 необходимо подать напряжение 2,5 ..10 В с основной платы устройства Но не всегда такие упрощения вероятны и дешёвы, исходя из этого на рисунке представлен вариант схемы с микрофоном.
Узел возможно смонтирован на плате размерами 70×30 мм любым эргономичным видом монтажа. Микрофон направляться разместить вблизи диффузора динамической головки.
Наладка сводится к подбору сопротивления резисторов R1, R2 до желаемого уровня понижения напряжения питания.
Эти резисторы выбираются на мощность с запасом не меньше чем в 2…2,5 раза. Время от времени комфортно ориентироваться по напряжению на конденсаторе фильтра, условно обозначенного как Са.
Дабы в момент перехода устройства из дежурного режима в деятельный не было сильной «просадки» выпрямленного стабилизированного напряжения, емкость конденсаторов Са, Сб должна быть большой—в полной мере приемлемы оксидные конденсаторы емкостью 2200 мкФ. Для управления более замечательной нагрузкой направляться применять соответствующие тринисторные либо симисторные оптоэлектронные реле.
А. КАШКАРОВ
