5. Осветительные приборы

Применение электроники для усовершенствования осветитель­ных приборов, с одной стороны, привлекательно, но, с другой стороны, может быть опасно при питании от сети. Однако есть целый ряд возможностей обойтись в таких случаях низким напря­жением, к тому же отпадет необходимость в мощных и, следова­тельно, дорогих элементах.

5.1. Лампа для отхода ко сну

Сон и темнота — два тесно связанных друг с другом понятия. И мало кому нравится включать полный свет сразу же после пробуждения. Также и при засыпании приятен постепенный пере­ход от света к темноте. Особенно не нравится резкое выключение света засыпающему ребенку. В таких случаях может помочь устройство постепенного выключения света, схема которого пред­ставлена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Основная часть устрой­ства постепенного выключения света с индивидуальным источником питания

При нажатии на кнопку 51 (рис. 5.2), служащую для включения устройства и замыкающую точки R и С, конденсатор Cf заряжается через резистор R1, и лампа загорается. Чем больше сопро­тивление резистора R1 и чем кратковременнее было нажатие, тем быстрее она прекращает светиться (причем в конце горения, яркость быстро падает). Примерно через минуту после окончания свечения лампы в устройстве уже течет ток всего 100 мкА, т. е. механическое выключение не требуется.

Рис. 5.2. Полная функциональная схема устройства постепенного выклю­чения света с кнопкой Sf для его вклю­чения и кнопкой S2 для выключения в любой момент

В основу этой схемы положен принцип зарядки и разрядки конденсатора. По истечении времени т, равного постоянной време­ни цепочки R1С1, конденсатор Cf заряжается до напряжения, равного примерно 63 %, через время 2т — до 68 % и через время Зт — до 95 % напряжения питания (зарядка происходит по экспо­ненциальному закону). Разрядка конденсатора С1 осуществляется через резисторы R2, R3 и относительно высокоомный вход тран­зисторного усилителя, поэтому время разрядки значительно больше времени зарядки. Пока напряжение на входе усилителя остается выше напряжения 0,6 В, представляющего собой порого­вое входное напряжение последовательно включенных германие­вых транзисторов V1 и V2, через вход течет управляющий ток, равный нескольким мкА. Транзисторы VL..V3 усиливают его на­столько, что лампа начинает гореть. Разбросы параметров схемных элементов позволяют лишь приближенно оценить время ее горе­ния. Так, например, постоянная времени цепочки R1С1 равна около 20 с при Rj = 10 кОм и Ci=2000 мкФ. При номиналах элементов, указанных на рис. 5.1, полная зарядка конденсатора Cf обеспечивает горение лампы в течение 15...30 мин. Для более быстрого выключения лампы необходимо уменьшить сопротив­ление резисторов R3 или R2.

Все транзисторы должны иметь малый обратный ток I_ко (ток коллектора при «открытой» базе). Этому требованию отвечают кремниевые транзисторы; здесь пригодны р-n-р транзисторы KF517 или КТ326, но их входное пороговое напряжение доволь­но высоко: суммарное пороговое напряжение при последова­тельном включении транзисторов составляет около 1,2 В. По этой причине на рис. 5.1 указаны германиевые высокочастотные транзи­сторы ГТ322 советского производства, имеющие относительно малый обратный ток (до 30 мкА). Однако следует помнить, что ток I_ко возрастает с повышением температуры, поэтому лампу следует устанавливать на некотором расстоянии от схемы. Тран­зистор R3 — кремниевый n-р-n транзистор, например, SF126. Усиление транзисторов по току должно составлять от 50 до 100. Для ослабления влияния остаточных токов в схеме предусмотрены резисторы утечки, предотвращающие ложные срабатывания лампы. Резистор R7, например, должен быть настолько малым, чтобы произведение его сопротивления на обратный ток транзисто­ров VI и У2 (У2 усиливает ток транзистора V11) было меньше 0,5 В при рабочей температуре, в ином случае транзистор УЗ постоянно открыт. Поэтому целесообразно замерить ток батареи, еще остающийся при разряженном конденсаторе С1, если не все транзисторы кремниевые.

Два диода, входящие в полную схему устройства (см. рис. 5.2), поддерживают зарядное напряжение ниже 3 В, если допустимое предельное напряжение конденсатора Cf равно 3 В. С помощью кнопки S2 лампу можно отключить в любой момент.

В устройстве по схеме на рис. 5.1 транзисторы ГТ322Б можно заменить на ГТ308Г. Транзистор V3 П307А или КТ602А.

В устройстве по схеме на рис. 5.2 диоды КД105Б или КД105В.

Размеры печатной платы для сборки этого устройства могут быть очень малыми 35X50 мм, если выбрать для питания два малогабаритных аккумулятора RZP2, размещаемых в небольшом пластмассовом корпусе вместе с лампой и печатным монтажом. Прозрачные пластины (желательно белого или желтого цвета) можно установить с трех сторон, а одну сторону целесообразно оставить открытой для более интенсивного освещения. Вместо двух аккумуляторов можно установить также одну плоскую бата­рею для карманного фонаря (однако при этом следует помнить о малости зарядного тока, равного, например, 20 мА, и необходи­мости принятия мер для ограничения зарядного напряжения примерно до 2,25 В). Использование батареи влечет за собой и изменение размеров корпуса.