Традиционные проходные выключатели, используемые для управления освещением из нескольких точек (например, в длинных коридорах или на лестницах), имеют существенный недостаток: для их монтажа требуется прокладка многожильных кабелей, что усложняет установку и увеличивает расход материалов.
Для сравнения, ниже представлена классическая схема подключения обычного проходного выключателя:
В качестве органов управления идеально подходят кнопки от дверного звонка или любые другие импульсные кнопки (нажал-отпустил — включил, ещё раз нажал-отпустил — выключил). Такие выключатели без фиксации также широко представлены в продаже.
Необходимые компоненты
Для сборки устройства потребуются следующие радиодетали (все в SMD-исполнении для компактности):
- Клеммная колодка для платы с шагом 5 мм — 3 шт. (опционально, можно припаять провода напрямую).
- Резисторы 1 КОм (1206) — 2 шт.
- Резисторы 100 КОм (1206) — 6 шт.
- Резистор 470 КОм (1206) — 1 шт.
- Резистор 10 КОм (1206) — 1 шт.
- Конденсатор 0,01 мкФ (1206) — 1 шт.
- Конденсаторы 0,1 мкФ (1206) — 2 шт.
- Конденсатор 10 мкФ (1206) — 1 шт.
- Диод 1N4007 (или любой аналог на 600-800 В) — 1 шт.
- Стабилитрон на 12 В, например, BZV55-C12 (можно заменить двумя последовательными на 5,6 В) — 1 шт.
- Диодный мост, например, DF10S (на 1 А, 600-1000 В) — 1 шт.
- Полевой транзистор IRF840 — 1 шт.
- Микросхема-таймер ICM7555 (или её аналоги: ALD555, LMC555, TS555, TLC555) — 1 шт.
Принципиальная схема и печатная плата
Электрическая схема и разводка печатной платы выглядят следующим образом:
Принцип работы и назначение элементов
Основу устройства составляет триггер, собранный на микросхеме ICM7555. Резисторы R1 и R2 (номинал от 470 Ом до 1,5 кОм) выполняют две функции: повышают помехозащищённость схемы и служат дополнительной мерой безопасности, так как устройство имеет гальваническую связь с сетью 220 В.
Цепь R6-C3 обеспечивает сброс триггера в выключенное состояние при каждом включении питания, что гарантирует предсказуемый старт системы.
Конденсатор С4 сглаживает пульсации в цепи питания, а стабилитрон V2 ограничивает напряжение на уровне 12 В. На плате предусмотрено место для двух стабилитронов по 5,6 В; если используется один на 12 В, на позицию V2* необходимо установить перемычку.
Резистор R7 (номинал от 470 Ом до 20 кОм) обеспечивает стабильное открытие полевого транзистора и подавляет возможные паразитные колебания (самовозбуждение) в моменты переключения.
Резисторы R8-R10, включенные последовательно, служат для гашения напряжения сети. Использование трёх резисторов вместо одного обусловлено тем, что SMD-компонент в корпусе 1206 рассчитан на напряжение не более 200 В. Такое решение повышает надёжность и безопасность.
Важно помнить, что на управляющие кнопки подаётся низкое напряжение (около 12 В), что позволяет использовать маломощные и компактные кнопки. Однако вся схема находится под сетевым потенциалом, поэтому при наладке и проверке необходимо строго соблюдать правила электробезопасности!
Изготовление печатной платы
Процесс начинается с подготовки заготовки из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размером 20х60 мм. Поверхность зачищается мелкой наждачной бумагой и обезжиривается.
Файлы для печати рисунка платы доступны для скачивания:
fajly.zip [113,48 Kb] (cкачиваний: 4)
Далее применяется метод ЛУТ (лазерно-утюжная технология): рисунок печатается на глянцевой бумаге и переносится на плату с помощью утюга. После этого плата травляется в растворе хлорного железа. Тонер смывается ацетоном, дорожки лудятся, и можно приступать к монтажу. Все SMD-компоненты припаиваются со стороны дорожек.
Крайне важно после пайки тщательно смыть остатки флюса! Микросхема обладает высоким входным сопротивлением, и остатки активного флюса могут нарушить её работу.
Готовая собранная плата должна выглядеть примерно так:
Повторим важное предупреждение: устройство подключено к сети 220 В! При работе с ним соблюдайте все меры электробезопасности.
Проверка и наладка
Для тестирования подключите к собранному модулю лампу накаливания, кнопку и сетевой шнур. Включите устройство в сеть и проверьте его работу. Если всё функционирует корректно, плату рекомендуется поместить в термоусадочную трубку подходящего диаметра для обеспечения электро- и пожаробезопасности.
Технические характеристики
Максимальная мощность нагрузки: до 150 Вт (ограничена параметрами диодного моста и транзистора IRF840; при их замене на более мощные нагрузку можно увеличить).
Рабочее напряжение сети: 180–250 В.
Потребляемая мощность в дежурном режиме (выключено): около 0,1 Вт.
Видео демонстрация работы
На видео ниже наглядно показан принцип работы и процесс сборки устройства.
Для тех, кто не хочет изготавливать печатную плату, есть альтернатива: собрать схему на макетной плате, используя обычные выводные (DIP) компоненты. Конструкция получится немного больше по размеру, но функциональность останется прежней. Если возникнут вопросы по сборке или наладке — задавайте их в комментариях.
