Коридорний вимикач дуже добре знайомий електрикам старшого покоління. Зараз подібний пристрій кілька забуте, тому доведеться коротко розповісти про алгоритм його дії.
Уявіть, що Ви виходите з кімнати в коридор, в якому немає вікон. Біля дверей клацаєте вимикачем, і в коридорі загоряється світло. Цей вимикач умовно назвемо першим.
Дійшовши до протилежного кінця коридору, перед виходом на вулицю Ви гасіть світло другим вимикачем, розташованим близько вихідних дверей. Якщо в кімнаті ще хтось залишився, то він також може при виході включити світло першим вимикачем, і за допомогою другого вимкнути. При заході в коридор з вулиці світло включається другим вимикачем, а вже в кімнаті вимикається першим.
Хоча все пристрій в цілому називається вимикачем, для його виготовлення потрібні два перемикача з перекидним контактом. Звичайні вимикачі тут не підійдуть. Схема такого коридорного вимикача показана на малюнку 1.
Малюнок 1. Коридорний вимикач з двома перемикачами.
Як видно з малюнка схема досить проста. Лампочка буде світити в тому випадку, якщо обидва перемикача S1 і S2 замкнуті на один і той же провід, або верхній, або нижній, як показано на схемі. В іншому випадку лампа погашена.
Для управління одним джерелом світла з трьох місць, не обов'язково однією лампочкою, це може бути декілька світильників під стелею, схема вже інша. Вона показана на малюнку 2.
Малюнок 2. Коридорний вимикач з трьома перемикачами.
У порівнянні з першою схемою, ця схема трохи складніше. У ній з'явився новий елемент - перемикач S3, який містить дві групи перемикаючих контактів. У положенні контактів, зазначеному на схемі, лампа включена, хоча зазвичай вказується положення, при якому споживач вимкнений. Але при такому накресленні, легше простежити шлях струму через вимикачі. Якщо тепер будь-який з них перевести в положення протилежне зазначеному на схемі, то лампа вимкнеться.
Щоб простежити шлях струму при інших варіантах положення перемикачів, досить просто поводити по схемі пальцем і подумки перевести їх в усі можливі положення.
Зазвичай такий спосіб дозволяє розібратися і з більш складними схемами. Тому довгого і нудного опису роботи схеми тут не наводиться.
Така схема дозволяє керувати освітленням з трьох місць. Вона може знайти застосування в коридорі, в який виходять двоє дверей. Звичайно, можна заперечити, що в цьому випадку простіше поставити сучасний датчик руху, який навіть стежить за тим, день зараз чи ніч. Тому днем освітлення включатися не буде. Але в деяких випадках така автоматика просто не допоможе.
Уявіть собі, що такий потрійний вимикач встановлений в кімнаті. Одна клавіша розташована біля вхідних дверей, інша над письмовим столом, а третя біля ліжка. Адже автоматика може включити світло, коли ви просто уві сні перевернетеся з боку на бік. Можна знайти ще чимало умов, де необхідна саме схема без автоматики. Такі вимикачі називають також прохідними, а не тільки коридорними.
Теоретично такий прохідний вимикач можна зробити і з великою кількістю перемикачів, але це значно ускладнить схему, будуть потрібні перемикачі все з великою кількістю контактних груп. Уже навіть всього п'ять перемикачів зроблять схему незручною для монтажу і просто розуміння принципів її роботи.
А якщо такий вимикач буде потрібно для коридору, в який виходить десять, а то й двадцять кімнат? Ситуація досить реальна. Таких коридорів досить в провінційних готелях, студентських і заводських гуртожитках. Як же бути в цьому випадку?
Ось тут на допомогу прийде електроніка. Адже як працює такий прохідний вимикач? На одну клавішу натиснули - світло включився, і горить до тих пір, поки не натиснули на іншу. Такий алгоритм роботи нагадує роботу електронного пристрою - тригера. Більш докладно про різні триггерах можна почитати в циклі статей « Логічні мікросхеми. частина 8 ».
Якщо просто стояти і натискати на одну і ту ж клавішу, то лампочка буде по черзі включатися і гаснути. Такий режим схожий на роботу тригера в рахунковому режимі - з приходом кожного імпульсу стан тригера змінюється на протилежне.
При цьому в першу чергу слід звернути увагу на те, що при використанні тригера клавіші не повинні мати фіксації: досить просто кнопок, на зразок дзвінковий. Для під'єднання такої кнопки потрібно всього два дроти, причому не дуже навіть і товстих.
А якщо паралельно одній кнопці підключити ще одну, то вийде прохідний вимикач з двома кнопками. Нічого не змінюючи в принциповій схемі, можна підключити п'ять, десять і більше кнопок. Схема з використанням тригера К561ТМ2 показана на малюнку 3.
Малюнок 3. Прохідний вимикач на тригері К561ТМ2.
Тригер включений в рахунковому режимі. Для цього його інверсний вихід підключений до входу D. Це стандартне включення, при якому кожен вхідний імпульс по входу C змінює стан тригера на протилежне.
Вхідні імпульси виходять при натисканні кнопок S1 ... Sn. Ланцюжок R2C2 призначена придушення брязкоту контактів, і формування одиночного імпульсу. При натисканні на кнопку відбувається заряд конденсатора C2. При відпуску кнопки конденсатор розряджається через C - вхід тригера, формуючи вхідний імпульс. Таким чином забезпечується чітка робота всього перемикача в цілому.
Ланцюжок R1C1, підключена до входу R тригера забезпечує скидання при початковому включенні харчування. Якщо цього скидання не потрібно, то R - вхід слід просто підключити до загального проводу живлення. Якщо його залишити просто «в повітрі», то тригер сприйме це як високий рівень і буде весь час перебувати в нульовому стані. Оскільки RS - входи тригера є пріоритетними, подача імпульсів на вхід C стану тригера міняти не зможе, вся схема виявиться загальмованою, непрацездатною.
До прямого виходу тригера підключається вихідний каскад, керуючий навантаженням. Найпростіший і надійний варіант це реле і транзистор, як показано на схемі. Паралельно котушці реле підключений діод D1, призначення якого уберегти вихідний транзистор від напруги самоіндукції при виключенні реле Rel1.
Мікросхема К561ТМ2 в одному корпусі містить два тригера, один з яких не використовується. Тому вхідні контакти незадействованного тригера слід з'єднати з загальним проводом. Це контакти 8, 9, 10 і 11. Таке підключення запобіжить виходу мікросхеми з ладу під впливом статичної електрики. Для мікросхем структури КМОП таке з'єднання завжди обов'язково. Напругу живлення + 12В слід подати на 14 висновок мікросхеми, а 7 висновок з'єднати з загальним проводом харчування.
В якості транзистора VT1 можна застосувати КТ815Г, діод D1 типу 1N4007. Реле малогабаритне з котушкою на 12В. Робочий струм контактів вибирається залежно від потужності світильника, хоча може бути і будь-яка інша навантаження. Тут найкраще використовувати імпортні реле типу TIANBO або їм подібні.
Джерело живлення показаний на малюнку 4.
Малюнок 4. Джерело живлення.
Джерело живлення виконаний по трансформаторною схемою з використанням інтегрального стабілізатора 7812, що забезпечує на виході постійна напруга 12В. Як мережевого трансформатора використовується трансформатор потужністю не більше 5 ... 10 Вт з напругою вторинної обмотки 14 ... 17В. Діодний міст Br1 можна застосувати типу КЦ407, або зібрати з діодів 1N4007, які в даний час дуже поширені.
Електролітичні конденсатори імпортні типу JAMICON або подібні. Їх тепер також простіше купити, ніж деталі вітчизняного виробництва. Хоча стабілізатор 7812 має вбудований захист від коротких замикань, але все одно перед включенням пристрою слід переконатися в правильності монтажу. Це правило забувати не слід ніколи.
Джерело живлення, виконаний за вказаною схемою, забезпечує гальванічну розв'язку від освітлювальної мережі, що дозволяє застосовувати даний пристрій в сирих приміщеннях, таких як льохи і підвали. Якщо такої вимоги не висувають, то джерело живлення можна зібрати по бестрансформаторних схемою, подібно до тієї, яка показана на малюнку 5.
Малюнок 5. Бестрансформаторним джерело живлення.
Така схема дозволяє відмовитися від використання трансформатора, що в ряді випадків досить зручно і практично. Правда кнопки, та й вся конструкція в цілому, будуть мати гальванічний зв'язок з освітлювальною мережею. Про це не слід забувати, і дотримуватися правил техніки безпеки.
Випрямлена напруга мережі через баластний резистор R3 подається на стабілітрон VD1 і обмежується на рівні 12В. Пульсації напруги згладжуються електролітичним конденсатором C1. Навантаження включається транзистором VT1. При цьому резистор R4 підключається до прямого виходу тригера (висновок 1), як показано на малюнку 3.
Зібрана з справних деталей схема не вимагає налагодження, починає працювати відразу.
Борис Аладишкін
А якщо такий вимикач буде потрібно для коридору, в який виходить десять, а то й двадцять кімнат?Як же бути в цьому випадку?
