Простой источник аварийного освещения

Описание схемы и принципа действия простого аварийного светильника на основе энергосберегающей лампы.

Бывают ситуации, когда при отключении электроэнергии необходимо, чтобы какой-то участок остался освещенным. Например, это может быть коридор, подсобное помещение, либо просто рабочее место. В такой ситуации очень поможет аварийный светильник, выполненный на базе обычной энергосберегающей лампы, мощностью не более 9 – 11 Ватт.

Когда сетевое напряжение в норме, лампа работает напрямую от сети. В случае пропадания сетевого напряжения, лампа переключается на питание от аккумулятора. В нормальном режиме работы аккумулятор подзаряжается от сети, тем самым, поддерживая постоянную работоспособность светильника. Принципиальная схема такого светильника показана на рисунке 1.

Работа устройства аварийного освещения в нормальном режиме

В качестве детектора наличия напряжения сети используется мостовой выпрямитель VD3 подключенный через балластный конденсатор С3. Резистор R2 предназначен для ограничения тока в момент зарядки конденсатора С6. Этот конденсатор предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного сетевого напряжения. Светодиод HL1 выполняет роль индикатора сетевого напряжения, через него также подключены соединенные последовательно обмотки реле K1.

Как видно из схемы, реле будет включено только при наличии напряжения в сети и замкнутом выключателе SA1.1. Вторая контактная группа SA1.2 предназначена для подключения аккумуляторной батареи GB1 к преобразователю напряжения.

Напряжение сети через контакт K1.1 поступает на лампу EL1 и первичную обмотку трансформатора T1. В таком состоянии (реле K1 включено) контакты реле K1.3, K1.4 подключают вторичную обмотку трансформатора T1 к выпрямителю на диодах VD1, VD2, выполненного по схеме удвоения напряжения. Это напряжение получается на конденсаторах C4, C5 и используется для питания устройства зарядки аккумулятора.

Рисунок 1. Схема аварийного светильника.

Схема зарядки аккумулятора

Устройство зарядки состоит из управляемого источника тока собранного на регулируемом интегральном стабилизаторе DA1 типа КР142ЕН12А. Максимальный ток зарядки ограничивается сопротивлением резистора R3, и при указанных на схеме номиналах составляет 120 – 130 мА. Звездочка на схеме рядом с обозначением этого резистора означает, что при настройке может потребоваться его подбор.

На параллельном стабилизаторе DA2 собран узел управления процессом зарядки. Когда напряжение аккумулятора невелико стабилизатор DA2 закрыт, светодиод HL2 светит очень слабо, почти не светит, батарея будет заряжаться максимальным током.

Напряжение батареи в процессе зарядки будет постепенно возрастать, и через делитель R5, R6 воздействовать на управляющий электрод стабилизатора DA2. Как только напряжение на этом электроде превысит уровень 2,5 В начнется увеличение катодного тока стабилизатора (вывод 3 DA2). Возрастает яркость свечения светодиода HL2, а ток зарядки будет уменьшаться. Чем ярче светит светодиод, тем меньше ток зарядки. Поэтому ток зарядки плавно уменьшается и постоянно поддерживает батарею в заряженном состоянии. Именно так ведет себя данное устройство при наличии напряжения в сети.

Работа устройства в аварийном режиме

Когда напряжение в сети пропадет обесточится катушка реле K1, и оно возвратится в исходное положение, как показано на схеме. Плюсовой вывод аккумулятора через контакт реле K1.2 соединится с генератором. Но вместе с этим не следует забывать, что сетевой выключатель SA1 останется включенным (на схеме он показан в положении «Выключен»), и его контактная группа SA1.2 уже соединяет минусовой вывод батареи аккумуляторов с генератором, который выполнен на микросхеме DD1. Таким образом, напряжение с аккумулятора будет подано на генератор.

Генератор начнет вырабатывать импульсы частотой около 50 Гц, которые управляют работой усилителя мощности, собранного по мостовой схеме на транзисторных сборках VT1, VT2.

К выходу мостового усилителя через контакты реле K1.3, K1.4 будет подключена вторичная обмотка трансформатора T1, как показано на схеме. В этом режиме трансформатор работает как повышающий и питает лампу EL1. Лампа продолжает светить, получая питание от аккумулятора.

Контакт реле K1.1 в это время разомкнут, поэтому напряжение с трансформатора до выпрямителя VD3 не доходит, а реле K1 остается выключенным. Когда напряжение в сети появится, через выпрямитель VD3 включится реле K1, и нормальная работа устройства восстановится.

Батарея составлена из семи аккумуляторов типоразмера AA емкостью 1000 мА*ч. При использовании лампы EL1 мощностью 11 Вт такой батареи хватает на 45 минут работы светильника. Если требуется большее время автономной работы, достаточно просто установить аккумуляторы большей емкости.

Налаживание устройства аварийного освещения

Налаживание устройства несложно. Его следует начинать с настройки тока подзарядки аккумулятора, для чего следует подключить устройство к сети с полностью заряженным аккумулятором. С помощью подстроечного резистора R6 установить ток подзарядки батареи в пределах 0,5 – 1,0 мА.

После этого отключить блок от сети, должен запуститься генератор. Частота генератора должна быть около 50 – 60 Гц. Подстроить частоту можно подборкой резистора R1.

Напряжение на выходе преобразователя, в случае использования энергосберегающей лампы, при измерении цифровым мультиметром М-832 должно быть в пределах 280 – 305 В. Такое, казалось бы, завышенное напряжение, вместо 220 – 240 В объясняется прямоугольной формой импульсов на выходе преобразователя при работе светильника в аварийном режиме.

Если предполагается использование лампы накаливания, то выходное напряжение преобразователя следует установить в пределах 200 – 215 В.

Необходимого напряжения на выходе преобразователя можно добиться изменением количества витков вторичной обмотки трансформатора. Такую настройку сделать несложно, если трансформатор имеет разборную конструкцию, вторичная обмотка находится поверх первичной либо на отдельной катушке.

Детали и конструкция

Весь электронный блок можно собрать на плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Возможный вариант платы показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Печатная плата электронного блока светильника.

Плата рассчитана на установку резисторов типа МЛТ-0,125, подстроечного резистора R6 типа СП3-19а. Электролитические конденсаторы импортные с рабочим напряжением не ниже, чем указано на схеме. Конденсаторы С2 и С3 пленочные типа К73-17, конденсатор С7 керамический малогабаритный.

Реле K1 типа РКМ-1, напряжение его срабатывания при последовательном соединении обмоток (как показано на схеме) 24 В при токе срабатывания около 25 мА. В качестве замены подойдет любое реле с такой же схемой контактов, напряжением катушки и током срабатывания, например импортное TRY-24VDC-P4C.

Питание катушки реле осуществляется через выпрямитель VD3, ток через который ограничен балластным конденсатором С3. Его емкость следует подобрать такой, чтобы ток, выдаваемый выпрямителем в режиме короткого замыкания, был чуть больше требуемого для срабатывания реле. Для примененного реле этот ток составляет 30 мА. В случае применения реле другого типа конденсатор С3 придется подобрать.

Максимально допустимый ток светодиода HL1 типа КИПМО1Г-1Л по техническим условиям 60 мА. Поэтому через него, не опасаясь, можно подключить катушку реле K1. Данный светодиод можно заменить любым красного цвета свечения. Чтобы снизить ток через светодиод до допустимого значения параллельно ему придется подключить резистор сопротивлением 150 – 200 Ом. Светодиод HL2 можно заменить любым зеленого свечения, при этом никаких доработок не потребуется.

Трансформатор T1 используется от сетевого адаптера. При токе нагрузки около 1 А напряжение вторичной обмотки должно быть около 9 В, а вторичная обмотка выполнена проводом диаметром не менее 1 мм. Габариты трансформатора должны быть таковы, чтобы он смог уместиться на плате.

Готовая плата устанавливается в корпус подходящих размеров, в котором необходимо сделать отверстия для светодиодов. Для подключения лампы в устройстве следует установить электрическую розетку. Если же электронный блок будет частью светильника, то можно в этом же корпусе установить обычный стандартный патрон.

Борис Аладышкин