Акустичне реле на польовому транзисторі

Акустичне реле підключається послідовно з навантаженням, за командою плавно її вмикає, вимкнення відбувається через певний проміжок часу. Воно не створює перешкод і практично не зменшує яскравість світіння лампи розжарювання. Крім цього, пристрій має індикацію напруги при вимкненому навантаженні та аварійне вимкнення по току перевантаження. Пристрій зібрано на платі розмірами 28x50 мм і легко розміщується в вимикачі освітлення для внутрішньої електропроводки.

Пристрій живиться від мережі 220 В через навантаження (лампа розжарювання EL1). Напруга живлення подається на діодний міст VD4-VD7 через клемну колодку. Ключовим елементом пристрою є польовий транзистор VT5, включений у діагональ моста через резистор R17, що є датчиком струму. В початковому стані всі конденсатори розряджені, напруга між затвором і стоком польового транзистора VT5 дорівнює нулю, в результаті чого цей транзистор знаходиться в закритому стані. Струм через навантаження практично відсутній. Напруга стік-джерело транзистора VT5 частково захищена від можливих сплесків у мережі конденсатором С10. Під дією цієї напруги конденсатор С4 заряджається через резистор R12 і світлодіод HL1 до опорної напруги стабілітрона VD1 (15 В).
Посилювач сигналу з електретного мікрофона ВМ1 зібраний на транзисторі VT1 і працює в режимі малого струму колектора - близько 0,15 мА. Живлення мікрофона здійснюється через резистор R1 струмом менше 0,3 мА. Розділовий конденсатор С1 малої ємності подавляє низькочастотні сигнали. Регулювання чутливості здійснюється підстроювальним резистором RP1, включеним у ланцюг негативного зворотного зв'язку по струму. Сигнал, посилений до амплітуди 1...2 В, через розділовий конденсатор С2 надходить на вхід транзисторного ключа, зібраного на транзисторі VT2. Від'ємна півхвиля сигналу, що перевищує за амплітудою 0,6 В, відкриває транзистор VT2 і через діод VD2 та струмообмежувальний резистор R7 заряджає конденсатор С5. Такий же результат можна отримати при натисканні на кнопку SB1 (кнопка без фіксації). Через дільник R10R11 ця напруга подається на затвор малопотужного польового транзистора VT3, відкриває його, в результаті закривається біполярний транзистор VT4. Напруга на конденсаторі С5 за час близько 0,5 мс досягає рівня трохи меншого, ніж напруга на конденсаторі С4. Через високий резистор R9 починає заряджатися конденсатор С9, включений безпосередньо в ланцюг затвора польового транзистора VT5. Спільно з ланцюгом негативного зворотного зв'язку C8R15 забезпечується плавне відкриття польового транзистора VT5. Час плавного вмикання становить трохи більше 1 с і може змінюватися підбором номіналів резистора R9 або конденсатора С8. Після відкриття транзистора VT5 діагональ моста VD4-VD7 стає замкненою, загоряється на повну яскравість лампа розжарювання EL1. Напруга стік-джерело відкритого транзистора VT5 становить частки вольта, припиняється струм у ланцюзі R12, HL1, гасне світлодіод і падає до нуля напруга на конденсаторі С4. Посилювач сигналу з мікрофона на транзисторі VT1 перестає працювати. Конденсатори С5, С9 плавно розряджаються через резистори R10, R11. Транзистор VT4 служить для швидкої розрядки конденсаторів С5, С9 та закриття ключового транзистора VT5 у двох випадках:
- при закінченні часу витримки, коли напруга на затворі польового транзистора VT5 наближається до порогового значення і на його стоку з'являється напруга;
- у разі перевантаження по струму, коли від'ємне відносно мінусового виводу С4 напруга на резисторі R17 перевищує за абсолютною величиною напругу
відкриття переходу емітер-база транзистора VT4 (більше 0,6 В).

Польовий транзистор VT3 необхідний для закриття транзистора VT4 під час плавного вмикання, оскільки в початковому стані (транзистор VT5 закритий) транзистор VT4 знаходиться в відкритому стані, яке створюється за рахунок падіння напруги на резисторах дільника R13R14. При розрядці конденсаторів С5, С9 через резистори R10, R11 і плавному зменшенні напруги на них транзистор VT3 повинен закритися раніше, ніж напруга на конденсаторі С9 досягне порога закриття транзистора VT5. Це забезпечується підбором опорів дільника R10R11. При досягненні порога закриття VT5 на його стоку з'являється напруга, яка, впливаючи через резистор R13 на базу транзистора VT4, забезпечує швидку розрядку конденсаторів С5, С9 через струмообмежувальний резистор R8 та перехід колектор-емітер цього транзистора.

Транзистор VT5 закривається і вимикає навантаження. Починає світитися світлодіод HL1 і з'являється напруга на конденсаторі С4. Пристрій готове до повторного вмикання. Час від вмикання навантаження до її вимкнення при номіналах, зазначених на схемі, становить близько 3 хв і може бути змінено підбором конденсатора С5 або опорів резисторів R10, R11 у меншу або більшу сторону. Конденсатор С7 підвищує перешкодостійкість. В пристрої застосовані малогабаритні резистори типорозміру 1206 (усі резистори на схемі без позначення потужності) та конденсатори типорозміру 1206 (С1-С3, С6, С7). Резистори R10, R11 - високоомні С3-13, С3-14, R17 - дротяні. Інші резистори - МЛТ, С2-23, С1-4 відповідно до зазначеної потужності. Конденсатор С4 - імпортний оксидний на напругу не менше 25 В, інші конденсатори плівкові, наприклад, К73-17, конденсатори С8, С10 на напругу не менше 400 В. Діодний міст VD4-VD7 на напругу не менше 600 В і струм, що перевищує номінальний струм навантаження не менше, ніж у два рази.

Стабілітрон VD1 - BZX55C15 на напругу 15 В, його можна замінити на КС515А1, діоди VD2, VD3 - 1N4148, замість них можна використовувати КД521, КД522 з будь-яким буквеним індексом. В якості діода VD2 (запобігає розрядці конденсаторів С5, С9 через перехід колектор-база транзистора VT2, коли напруга на конденсаторі С4 падає до нуля) краще включити перехід колектор-база транзистора ВС547, який має менший зворотний струм і дозволяє дещо збільшити час витримки. Ключовий транзистор VT5 - IRF840 на напругу 500 В і струм 8 А можна замінити на вітчизняний КП707Б1, КП707В1. При комутації лампи потужністю до 100 Вт і при часі витримки 3 хв транзистор може працювати без додаткового теплоотведення, оскільки його суттєве нагрівання відбувається тільки під час включення. Світлодіод HL1 червоного світіння з малим робочим струмом L-53LSRD. Польовий транзистор VT3 ZVN2120 можна замінити його аналогом КП501А.

Схемотехніка №3, 2006р.