Схема прибора для экономии электричества

Схема рассчитана на подсоединение нагрузки мощностью до 1200 Вт. В зависимости от метода подсоединения, подключенное к USB порту устройство может работать в 2-х режимах:

В первом питание на нагрузку поступает постоянно, если на компьютер подано сетевое напряжение; Во втором случае — питание на нагрузку следует, только в том случае, если ПК находится в рабочем состоянии. Первый режим работы обеспечивается за счёт того, что если компьютер находится в дежурном или спящем состоянии, то на USB портах ПК имеется напряжение питания системных плат. Во втором случае вход управления необходимо подсоединить к силовой линии +5В ПК, напряжение на которой отсутствует, если ПК отключен. Напряжение +5 В поступает на все провода красного цвета идущие от блока питания компьютера. Второй режим проблематично реализовать для ноутбуков. Поэтому первый более подходит, если это устройство будет управлять питанием дисковых накопителей, напряжение которых нежелательно отсоединять при переходе ПК в спящий режим. При поступлении на вход управления +5 В постоянного тока, горит светодиод HL1 и замыкаются контакты реле К1.1. Последнее обеспечивает требуюмую развязку между компьютером и сетевым напряжением.

Контакты реле подсоединены через последовательно включенные сопротивления R1 - R4. Они снижают ток утечки в случае возможного пробоя изоляции реле. Кроме того, значительно падает вероятность повреждения ПК в случае удара молнии. Также увеличивается уровень защиты от различных проблем в сети питания. При замкнутых фронтовых контактах К1.1 отпираются транзисторы VT1, VT2, включенные по схеме Дарлингтона.

Использование составного транзистора позволяет увеличить номинал сопротивления резисторов R1 - R4. Емкость С1 устраняет помехи. Когда транзисторы открыты, светится светодиод HL2, а также открыт симисторный оптрон U1. Симистор оптрона отпирается на каждой полуволне сетевого напряжения, вместе с ним отпирается мощный симистор VS1. На нагрузку идет напряжение питания, о чем говорит двухкристальный светодиод HL3. Сопротивления R10, R11 снижают постоянный и импульсный ток следующий через фотосимистор, а также, защищают его в случае обрыва цепи симистора VS1. Узел на транзисторах и оптроне U1 питается от напряжения уровнем +33 В от конденсаторного источника, реализованного на гасящих мощность емкостях С5, С6.

Мостовой выпрямитель выполнен на диодах VD2 - VD5. Сопротивления R14, R15 снижают импульсный ток конденсаторного блока питания. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает емкость С2. Стабилитрон VD1 ограничивает выпрямленное напряжение на уровне близком к 33 В. При открытых VT1, VT2 напряжение на обкладках С2 падает до 24 В. Параллельно включенные варисторы RU1, RU2 защитят от высоковольтных импульсных помехи и перенапряжения.

Варисторы FNR-20K471 можно поменять на FNR-20K431, MYG20-471, MYG20-431. При их установке необходимо предусмотреть защиту конструкции от возгорания корпуса. Количество параллельно соединенных варисторов допускается увеличивать. Емкость С3 типа К15-15 номиналом 2200... 10000 пФ. Конденсаторы С4 - С6 плёночного типа К73-17, К73-24 или аналогичные на рабочее напряжение от 250 В. КС1 любой малогабаритный, С2 оксидный К50-35, К50-68 или аналог.

Диоды ВА159 можно заменить на 1N4001 - 1N4007, UF4001 - UF4007, КД105. КД209, КД243, КД247. Вместо стабилитрона Д816В можно взять Д816Б, 1N5362, 1N5363, 1N5364 или два последовательно соединенных стабилитрона КС509А, КС515А, 2С515А. Светодиоды RL50-YG413 и RL50-HY213 можно заменить любыми общего использования без встроенных резисторов. Светодиод L-57SRCRD можно заменить любым из серий L-57, L-937. При отсутствии двухкристальных светодиодов со встречно-параллельным включением кристаллов можно взять обычный светодиод, подсоединив его в диагональ маломощного диодного мостового выпрямителя.

Транзисторы 2SC945 можно заменить любыми из ВС547, SS9011, SS9014, 2SC1815, 2SC1845 или отечественными из серий КТ3117, КТ645, КТ6114. Вместо симисторного оптрона S21ME3 можно применить S21ME4, который содержит встроенный «детектор нуля». Подойдёт и другой маломощный симисторный оптрон, оптосимистор которого рассчитан на рабочее напряжение не ниже 400 В, Мощный симистор ВТ139-800Е рассчитан на рабочее напряжение до 800 В, постоянный ток 16 А, импульсный 140 А. Можно заменить любым аналогичным из серий ВТ139-600, ВТ139-800, ВТ145-600, ВТ145-800, ВТА216-600, ВТА216-800, или МАС320-А8.

Симистор устанавливают на теплоотвод, площади охлаждающей поверхности которого должно быть достаточно, чтобы при длительной работе с максимальным током нагрузок температура корпуса симистора не превышала 60 гр.С. Избыточная мощность симистора необходима для того, чтобы симистор смог выдержать импульсный ток зарядки конденсаторов фильтра сетевого напряжения подключенных нагрузок. Дроссель L1 любой двухобмоточный с индуктивностью полуобмоток от 100 мкГн, обмотки которого рассчитаны на максимальный ток нагрузок. Можно применить готовый двухобмоточный дроссель, например, от крупноформатного копировального аппарата, мощного компьютерного блока питания или изготовить самостоятельно на основе ферри-тового сердечника от выходного строчного трансформатора кинескопного телевизора или монитора.

Сердечник должен быть собран с немагнитным зазором около 0,5 мм. В этом случае, например, 15 витков обмоточного провода на сердечнике от трансформатора ТВС-90ЛЦ5 дадут индуктивность около 100 мкГн. Диаметр медного обмоточного провода не менее 1,2 мм. Плавкие предохранители FU1, FU2 установлены на ток 8 А исходя из возможности работы устройства совместно с лазерным принтером. Если не предполагается подключать к этому устройству сильноточные потребители электроэнергии, то можно установить плавкие предохранители на меньший ток. Реле G5V-1 имеет обмотку сопротивлением около 160 Ом, рассчитанную на рабочее напряжение 5 В. Его можно заменить на GJ-SH-105LM, катушка которого также рассчитана на рабочее напряжение 5 В.

При отсутствии подобных реле можно применить распространённые электромагнитные реле с обмоткой на 12 В, например, RAS1215, SDT-SS-112DM, G2R-14. В этом случае вход управления подключают к источнику напряжения +12 В компьютера, например, с помощью стандартной четырёх-контактной вилки «Мо1ех». Реле не впаивают в отверстия печатной платы, а приклеивают к ней корпусом полимерным клеем, соединения выполнены короткими монтажными проводами. Это необходимо для повышения безопасности эксплуатации устройства. Безошибочно собранная схема из исправных радиокомпонентов начинает работать сразу и наладку не требует. Для проверки работоспособности в качестве источника управляющего напряжения целесообразно использовать не компьютер, а лабораторный блок питания. При эксплуатации конструкции следует учитывать, что большинство её элементов (кроме R6, VD6 и HL1) находятся под напряжением сети переменного тока.