Акустическое реле подключается последовательно с нагрузкой, по команде плавно ее включает, выключение производится через определенный промежуток времени. Оно не создает помех и практически не уменьшает яркость свечения лампы накаливания. Кроме этого, устройство имеет индикацию напряжения при выключенной нагрузке и аварийное отключение по току перегрузки. Устройство собрано на плате размерами 28×50 мм и легко размещается в выключателе освещения для внутренней электропроводки.
Устройство питается от сети 220 В через нагрузку (лампа накаливания EL1). Напряжение питания подается на диодный мост VD4-VD7 через клеммную колодку. Ключевым элементом устройства является полевой транзистор VT5, включенный в диагональ моста через резистор R17, являющийся датчиком тока. В исходном состоянии все конденсаторы разряжены, напряжение между затвором и истоком полевого транзистора VT5 равно нулю, в результате чего этот транзистор находится в закрытом состоянии. Ток через нагрузку практически отсутствует. Напряжение исток-сток транзистора VT5 частично защищено от возможных всплесков в сети конденсатором С10. Под действием этого напряжения конденсатор С4 заряжается через резистор R12 и светодиод HL1 до опорного напряжения стабилитрона VD1 (15 В).
Усилитель сигнала с электретного микрофона ВМ1 собран на транзисторе VT1 и работает в режиме малого тока коллектора — около 0,15 мА. Питание микрофона осуществляется через резистор R1 током менее 0,3 мА. Разделительный конденсатор С1 малой емкости подавляет низкочастотные сигналы. Регулировка чувствительности осуществляется подстроечным резистором RP1, включенным в цепь отрицательной обратной связи по току. Сигнал, усиленный до амплитуды 1…2 В, через разделительный конденсатор С2 поступает на вход транзисторного ключа, собранного на транзисторе VT2. Отрицательная полуволна сигнала, превышающая по амплитуде 0,6 В, открывает транзистор VT2 и через диод VD2 и токоограничивающий резистор R7 заряжает конденсатор С5. Такой же результат можно получить при нажатии на кнопку SB1 (кнопка без фиксации). Через делитель R10R11 это напряжение подается на затвор маломощного полевого транзистора VT3, открывает его, в результате закрывается биполярный транзистор VT4. Напряжение на конденсаторе С5 за время около 0,5 мс достигает уровня немного меньшего, чем напряжение на конденсаторе С4. Через высокоомный резистор R9 начинает заряжаться конденсатор С9, включенный непосредственно в цепь затвора полевого транзистора VT5. Совместно с цепью отрицательной обратной связи C8R15 обеспечивается плавное открывание полевого транзистора VT5. Время плавного включения составляет чуть больше 1 с и может изменяться подборкой номиналов резистора R9 или конденсатора С8. После открывания транзистора VT5 диагональ моста VD4-VD7 становится замкнутой, загорается на полную яркость лампа накаливания EL1. Напряжение сток-исток открытого транзистора VT5 составляет доли вольта, прекращается ток в цепи R12, HL1, гаснет светодиод и падает до нуля напряжение на конденсаторе С4. Усилитель сигнала с микрофона на транзисторе VT1 перестает работать. Конденсаторы С5, С9 плавно разряжаются через резисторы R10, R11. Транзистор VT4 служит для быстрой разрядки конденсаторов С5, С9 и закрывания ключевого транзистора VT5 в 2-х случаях:
— при истечении времени выдержки, когда напряжение на затворе полевого транзистора VT5 приближается к пороговому значению и на его стоке появляется напряжение;
— в случае перегрузки по току, когда отрицательное относительно минусового вывода С4 напряжение на резисторе R17 превышает по абсолютной величине напряжение
открывания перехода эмиттер-база транзистора VT4 (более 0,6 В).
Полевой транзистор VT3 необходим для закрывания транзистора VT4 во время плавного включения, поскольку в исходном состоянии (транзистор VT5 закрыт) транзистор VT4 находится в открытом состоянии, которое создается за счет падения напряжения на резисторах делителя R13R14. При разрядке конденсаторов С5, С9 через резисторы R10, R11 и плавном уменьшении напряжения на них транзистор VT3 должен закрыться ранее, чем напряжение на конденсаторе С9 достигнет порога закрывания транзистора VT5. Это обеспечивается подборкой сопротивлений делителя R10R11. При достижении порога закрывания VT5 на его стоке появляется напряжение, которое, воздействуя через резистор R13 на базу транзистора VT4, обеспечивает быструю разрядку конденсаторов С5, С9 через токоограничивающий резистор R8 и переход коллектор-эмиттер этого транзистора.
Транзистор VT5 закрывается и выключает нагрузку. Начинает светиться светодиод HL1 и появляется напряжение на конденсаторе С4. Устройство готово к повторному включению. Время от включения нагрузки до ее выключения при номиналах, указанных на схеме, составляет около 3 мин и может быть изменено подборкой конденсатора С5 или сопротивлений резисторов R10, R11 в меньшую или большую сторону. Конденсатор С7 повышает помехоустойчивость. В устройстве применены малогабаритные резисторы типоразмера 1206 (все резисторы на схеме без обозначения мощности) и конденсаторы типоразмера 1206 (С1-СЗ, С6, С7). Резисторы RIO, R11 — высокоомные СЗ-13, СЗ-14, R17 — проволочный. Остальные резисторы — МЛТ, С2-23, С1-4 в соответствии с указанной мощностью. Конденсатор С4 — импортный оксидный на напряжение не менее 25 В, остальные конденсаторы пленочные, например, К73-17, конденсаторы С8, С10 на напряжение не менее 400 В. Диодный мост VD4-VD7 на напряжение не менее 600 В и ток, превышающий номинальный ток нагрузки не менее, чем в два раза.
Стабилитрон VD1 — BZX55C15 на напряжение 15 В, его можно заменить на КС515А1, диоды VD2, VD3 — 1N4148, вместо них можно использовать КД521, КД522 с любым буквенным индексом. В качестве диода VD2 (предотвращает разряд конденсаторов С5, С9 через переход коллектор-база транзистора VT2, когда напряжения на конденсаторе С4 падает до нуля) лучше включить переход коллектор-база транзистора ВС547, который имеет меньший обратный ток и позволяет несколько увеличить время выдержки. Ключевой транзистор VT5 — IRF840 на напряжение 500 В и ток 8 А можно заменить на отечественный КП707Б1, КП707В1. При коммутации лампы мощностью до 100 Вт и при времени выдержки 3 мин транзистор может работать без дополнительного теплоотвода, поскольку его существенный разогрев происходит лишь во время включения. Светодиод HL1 красного свечения с малым рабочим током L-53LSRD. Полевой транзистор VT3 ZVN2120 можно заменить его аналогом КП501А.
Схемотехника №3, 2006г.