Автоматический выключатель освещения предназначен для подсобных помещений (кладовка, туалет, ванная и т.д.). Как правило, в подобных устройствах используются электромагнитные реле или тиристоры. Реле требуют большую мощность управляющих сигналов и имеют низкое быстродействие. Тиристоры плохо работают с нагрузкой, потребляемый ток которых сравним с током удержания тиристора. Кроме этого тиристоры создают помехи (если момент включения не совпадает с моментом перехода сетевого напряжения через нуль). Работает выключатель следующим образом. На двери помещения прикрепляется магнит, а на дверной коробки геркон. Магнит и геркон желательно взять от охранной сигнализации. При закрытой двери магнит воздействует на геркон и его контакты замкнуты. Электрическая лампа горит до тех пор, пока дверь не будет закрыта второй раз. Тогда второе воздействие магнита на геркон переведет триггер в другое устойчивое состояние.
Электронный ключ с памятью - это фактически аналог реле, которое имеет нормально открытые или нормально закрытые контакты. Такой электронный ключ позволяет нагрузке быть включенной или выключенной в момент подачи силового напряжения и быть в этом состоянии до подачи сигнала управления. По приходу сигнала управления состояние ключа изменяется на противоположное и остается в нем до прихода следующего сигнала управления.
На рис.1 представлена принципиальная схема электронного ключа с памятью на полевых транзисторах. Устройство работает следующим образом. Учтем, что защитные диоды полевых транзисторов включены катодом к стоку. В исходном состоянии каналы полевых транзисторов закрыты (нет питания). Пусть положительная полуволна сетевого напряжения присутствует на выводе N. Ток проходит через резистор R4, стабилитрон VD2, защитный диод полевого транзистора VT1, фаза А. На стабилитроне VD2 возникает падение напряжения в 12В. Через диод VD1 заряжается конденсатор С1 и микросхема DD1 получает питание. При отрицательной полуволне сетевого напряжения на выводе N устройство не получает питания, так как защитный диод полевого транзистора VT1 закрыт. В момент включения электронного ключа в сеть D-триггер устанавливается в начальное состояние (низкий уровень на прямом выходе и высокий уровень на инверсном выходе). Таким образом, входе D (выв.5) присутствует высокий уровень. Импульс управления (синхронизации) возникает на резисторе R2 в момент замыкания контакта геркона SF1. Действительно, при замкнутом контакте геркона напряжение на резисторе R2 составляет 1/10 Uпит, что считается D – триггером как уровень «нуля». Данные со входа D (выв.5) передаются на выход Q (выв.1) только в том случае, когда на входе синхронизации (выв.3) действует высокий уровень. Это происходит в момент возрастания напряжения импульса синхронизации. Получается уровень «1» импульса синхронизации только при размыкании и последующем замыкании контакта геркона SF1. При размыкании геркона происходит заряд конденсатора С2 до напряжения питания, последующее замыкание геркона приводит к разряду конденсатора С2 на резистор R2 т.е. к созданию единичного импульса синхронизации. Выход Q до тех пор будет сохранять состояние, установленное данными со входа D на момент действия импульса синхронизации, пока не придет новый импульс синхронизации. Если на прямом выходе триггера (выв.1) низкий уровень напряжения, транзисторы VT1,VT2 закрыты и нагрузка обесточена. Если на выводе 1 триггера DD1 высокий уровень напряжения, то открываются полевые транзисторы VT1,VT2 и нагрузка получает питание. Ток нагрузки проходит через открытый канал транзистора VT1,открытый канал транзистора VT2 и его защитный диод (для случая - на фазе А положительная полуволна сетевого напряжения). При отрицательной полуволне на фазе А ток нагрузки проходит через открытый канал транзистора VT1 и его защитный диод, открытый канал транзистора VT2 (защитный диод закрыт). Рассмотрим, как получает питание устройство при открытых каналах транзисторов VT1,VT2. Пусть на фазе А действует положительная полуволна. Ток проходит через открытый канал транзистора VT1,стабилитрон VD2 (падение напряжение на нем 0,7В), резистор R4, вывод N. На фазе А действует отрицательная полуволна. Ток проходит через открытый канал транзистора VT1 и его открытый защитный диод, стабилитрон VD2 (падение на нем 12В), резистор R4, вывод N. При использовании устройства совместно с индуктивной нагрузкой, между стоками транзисторов VT1-VT2 необходимо установить диод 1,5КЕ400СА, защищающий их от всплесков напряжения, возникающих на индуктивной нагрузке при её коммутации. Печатная плата разработана для установки транзисторов VT1-VT2 без радиатора. Если ключ должен коммутировать большой ток, то необходимо установить их на радиаторы, исходя из 1Вт рассеиваемой мощности на 10см2 поверхности радиатора. Если ключ должен коммутировать линейное 3х-фазное напряжение в 380В, то транзисторы должны выдерживать 600В амплитудного напряжения (КП707В1). Также придется пересчитать величину сопротивления резистора R4, исходя из тока стабилизации 15мА стабилитрона VD2. Микросхема DD1 содержит два D – триггера в одном корпусе, поэтому они соединены параллельно для увеличения выходного тока. Это разрешено техническими условиями на эту микросхему. Печатная плата имеет размеры 50 * 35 мм.
