Підключений до персонального комп'ютера обладнання може споживати від мережі змінного струму у режимі простою десятки або навіть сотні Ватт потужності. Крім того, якщо електрообладнання тривалий час без необхідності, наприклад, перебуваючи в черговому режимі, підключений до мережі змінного струму, то підвищується ймовірність його пошкодження.
Щоб автоматично вимикати живлення підключених до комп'ютера пристроїв, можна зібрати нескладну конструкцію, принципова схема якої представлена на рис. 1. Пристрій розрахований на підключення навантажень загальної потужністю до 1200 Вт.
В залежності від способу підключення пристрій може працювати в двох режимах:
1 - харчування на навантаження подається завжди, якщо на сам комп'ютер подана напруга мережі;
2 - харчування на навантаження надходить, тільки якщо комп'ютер знаходиться в робочому стані.
Перший режим роботи забезпечується за рахунок того, що якщо комп'ютер знаходиться в черговому, ждущем або сплячому режимі, то на USB порти зазвичай присутня напруга живлення +5 В, що можна відключити в налаштуваннях BIOS деяких комп'ютерних системних плат.
У другому режимі вхід управління слід підключати до силової лінії +5 В комп'ютера, напруга на якої зазвичай відсутня, якщо комп'ютер не працює. Напруга силових +5 В подається на всі дроти червоного кольору, що виходять з блоку живлення настільного комп'ютера.
Другий режим важко реалізувати для ноутбуків і нетбуків. Перший режим роботи найдоцільніший, якщо це пристрій буде керувати живленням різних дискових накопичувачів, напруга яких небажано відключати при переходу комп'ютера в режим очікування. При надходженні на вхід управління напруги 5 В постійного струму, запалюється світлодіод HL1 і замикаються контакти К1.1 електромагнітного реле. Це реле забезпечує необхідну електричну розв'язку між комп'ютером і напругою мережі 220 В. Для цієї ж мети та підвищення надійності пристрою зроблені й інші методи додаткової розв'язки вузлів комп'ютера від мережі 220 В. З цією метою контакти реле включені через послідовно включені резистори R1 - R4. Ці резистори значно знижують струм витоку мережі - комп'ютер-людина заземлення в разі пробою ізоляції електромагнітного реле. Крім того, значно знижується ймовірність пошкодження комп'ютера у випадку близького удару блискавки під час грози. Також підвищують рівень захисту від несприятливих колізій в мережі живлення наступні елементи: U1, R7, R9, R10, R11, R14, R15, С5, С6.
Крім захисних функцій ці радіоелементи виконують і інші функції, необхідні для роботи відповідних вузлів. При замкнутих контактах К1.1 відкриваються транзистори VT1, VT2 включені як складовий транзистор за схемою Дарлінгтона. Застосування складеного транзистора дозволяє збільшити опір резисторів R1 - R4. Конденсатор С1 усуває чутливість цього вузла до перешкод. Коли транзистори відкриті, горить світлодіод HL2. а також і світлодіод симисторного оптрон U1. Сімістор оптрона відкривається на кожній полуволне мережевої напруги, разом з ним відкривається потужний симистор VS1. На навантаження надходить напруга живлення, про що сигналізує яскраво світиться двухкристальный світлодіод HL3. Резистори R10, R11уменьшают постійний та імпульсний струм через фотосимистор, а також захищають його в разі пошкодження або обриву ланцюга симистор а VS1
Вузол на транзисторах і оптрон U1 харчується напругою +33 від конденсаторного джерела постійного струму, реалізованого на гасять надлишок потужності конденсаторах С5, С6. Мостовий випрямляч змінного струму реалізований на діодах VD2...VD5. Резистори R14, R15 зменшують імпульсний струм конденсаторного джерела харчування. Пульсації випрямленої напруги згладжує оксидний конденсатор С2. Стабілітрон VD1 обмежує випрямлена напруга на рівні близько 33 Ст. При відкритих транзисторах VT1, VT2 напруга на обкладках конденсатора С2 знижується до 24 Ст.
Напруга мережі 220 В змінного струму на цей пристрій і підключені до нього надходить навантаження через плавкі запобіжники FU1, FU2 і LC протизавадний фільтр C3L1C4. Паралельно включені варистори RU1, Усувають RU2 високовольтні імпульсні перешкоди і захищають підключені навантаження від перенапруження.
Пристрій можна змонтувати на друкованій платі розмірами 155x70 мм, ескіз якої наводиться на рис. 2. На ній розміщені всі елементи, крім дроселя L1 В лівій частині плати в місці установки електромагнітного реле для зменшення ймовірності пробоїв зроблені дві повітряні прорізи, в конструкції можна застосувати резистори типів CM, С2-23, С2-33, МЛТ, РПМ з потужністю, зазначеної на схемі. Варистори FNR-20K471 можна замінити на FNR-20K431, MYG20-471, MYG20-431. При встановлення варисторів слід передбачити захист конструкції від загоряння їх корпусу, наприклад, з допомогою азбестового паперу або склотканини.
Кількість паралельно включених варисторів можна збільшити. Конденсатор С3 керамічний високовольтний К15-15 ємністю 2200...10000 пФ. Конденсатори С4...С6 плівкові типу. К73-17, К73-24 або аналогічні імпортні на робочу напругу не нижче 250 В змінного струму. Конденсатор С1 будь-якого типу малогабаритний, оксидний конденсатор С2 К50-35, К50-68 або аналог.
Діоди. ВА159 можна замінити на будь-які з серій 1N4001...1N4007, UF4001... UF4007, КД105, КД209, КД243, КД247. Замість стабілітрона Д816В в цій конструкції можна використовувати Д816Б, 1N5362, 1N5363, 1N5364 або два послідовно включених стабілітрона КС509А, КС515А, 2С515А. Світлодіоди RL50-YG413 і RL50-HY213 можна замінити будь-якими загального застосування безперервного світіння без вбудованих резисторів. Світлодіод L-57SRCRD можна замінити будь-який з серій L-57, L-937. При відсутності двухкристальных світлодіодів з зустрічно-паралельним включенням кристалів можна встановити звичайний світлодіод, включивши його в діагональ малопотужного діодного мостового випрямляча.
Транзистори можна 2SC945 замінити будь-якими. ВС547, SS9011, SS9014, 2SC1815, 2SC1845 або вітчизняними із серій КТ3117, КТ645, КТ6114. Замість симисторного оптрона S21ME3 можна застосувати S21ME4, який містить вбудований "детектор нуля".
Підійде і інший малопотужний симісторний оптрон, оптосімістор якого розрахований на робочу напругу не нижче 400 Ст. Потужний симистор. ВТ139-800Е розрахований на робочу напругу до 800 В, постійний струм 16 А, імпульсний 140 А. Можна замінити будь-яким з аналогічним серій. ВТ139-600, ВТ139-800, ВТ145-600, ВТ145-800, ВТА216-600, ВТА216-800, або МАС320-А8. Сімістор встановлюють на тепловідвід, площі охолоджуючої поверхні якого має бути достатньо, щоб при тривалій роботі з максимальним струмом навантаження температура корпусу симістора не перевищувала 60°С.
Надлишкова потужність симістора необхідна для того, щоб симистор зміг витримати імпульсний струм зарядки конденсаторів фільтра мережевої напруги підключених навантажень. Дросель L1 будь двохобмотувальний з індуктивністю полуобмоток від 100 мкГн, обмотки якого розраховані на максимальний струм навантаження.
Можна застосувати готовий двохобмотувальний дросель, наприклад, від великоформатного копіювального апарату, потужного комп'ютерного блоку живлення або виготовити самостійно на основі феритового сердечника від вихідного рядкового трансформатора кінескопного телевізора або монітора. Сердечник має бути зібраний з немагнітним зазором близько 0,5 мм. В цьому випадку, наприклад, 15 витків обмотувального проводу на сердечнику від трансформатора. ТВЗ-90ЛЦ5 дадуть індуктивність близько 100 мкГн. Діаметр мідного обмотувального проводу не менше 1,2 мм. Плавкі запобіжники FU1, FU2 встановлені на ток 8 А виходячи з можливості роботи пристрою спільно з лазерним принтером.
Якщо не передбачається підключати до цього пристрою сильноточниє споживачі електроенергії, то можна встановити плавкі запобіжники на менший струм. Реле 65V-1 має обмотку опором близько 160 Ом, розраховану на робочу напругу 5 Ст. Його можна замінити на GJ-SH-105LM, котушка якого також розрахована на робочу напругу 5 Ст. При відсутності подібних реле можна застосувати поширені електромагнітні реле з обмоткою на 12 В, наприклад, RAS1215, SDT-SS-112DM, G2R-14 У цьому випадку вхід управління підключають до джерела напруги +12 В комп'ютера, наприклад, з допомогою стандартної чотирьох-контактної вилки "Molex".
Реле не впаивают в отвори друкованої плати, а приклеюють до неї корпусом полімерним клеєм, з'єднання виконані короткими монтажними проводами.
Це необхідно для підвищення безпеки експлуатації пристрою. Безпомилково зібраний з справних радіодеталей пристрій починає працювати відразу і не вимагає налагодження. Для перевірки працездатності в якості джерела керуючого напруги доцільно використовувати не комп'ютер, а лабораторний блок живлення. При експлуатації конструкції треба враховувати, що більшість її елементів (крім R6, VD6 і HL1) під напругою мережі змінного струму.
Автор: Бутов А. Л.