Поиск по сайту

Простое экономичное реле времени

Реле предназначено для получения выдержек времени от долей секунды до нескольких месяцев. На его основе могут быть построены устройства для управления различными бытовыми и технологическими процессами, а также объектами (нагревателями, тостерами, бытовой электронной аппаратурой, сушкой обуви, кормлением рыб и животных, поливом растений, циклическими испытаниями различной продукции и т. д.). Реле компактно, обладает высокой помехоустойчивостью, просто по схеме, потребляет энергию только во время отсчета выдержки. Работает от сети переменного тока напряжением 220 В.

Ток нагрузки (исполнительной цепи) - до 1,5 А, если симистор работает без теплоотвода, и до 10 А при работе с теплоотводом. Мощность, потребляемая от сети собственно реле, - 0,3 Вт. Температурная нестабильность отсчета - не хуже 2...3 %; она зависит от стабильности элементов времязадающей цепи. Реле практически нечувствительно к колебаниям напряжения сети в пределах от 180 до 240 В.

До начала отсчета выдержки времени симистор VS1 (см. схему на рис. 1, а) закрыт, напряжение на нагрузке и в цепи питания реле отсутствует. При нажатии на кнопку SB1 «Пуск» конденсатор С1 заряжается до напряжения стабилизации стабилитрона VD1. После отпускания кнопки это. напряжение поступает в цепь питания реле времени. При этом на входе R счетчика DD1 формируется импульс, устанавливающий на выходе 15 нулевой уровень напряжения. Генератор импульсов, собранный на транзисторе VT2 и трансформаторе Т1, начинает вырабатывать импульсы с частотой следования около 500 Гц, открывающие симистор VS1, через нагрузку начинает течь ток. Падение напряжения на нагрузке через токоограничивающий резистор R2, диод VD2 и нормально замкнутые контакты кнопки SB1 обеспечивает питание устройства.

С момента отпускания кнопки SB1 генераторная часть счетчика DD1 вырабатывает импульсы с периодом Т, пропорциональным постоянной времени времязадающей цепи R3C3. Счетчик DD1 подсчитывает импульсы и через время выдержки tв=2 14T=16384 Т на выходе 15 счетчика DD1 появляется напряжение логической 1, транзистор VT2 закрывается, следом закрывается симистор VS1, нагрузка выключается и одновременно прекращается питание цепей реле времени.

Благодаря высокому сопротивлению входа Z счетчика DD1, генераторная часть устойчиво работает при сопротивлении резистора R3 от 2 кОм до 100 МОм и емкости конденсатора СЗ от 50 пф до десятков микрофарад, т. е. постоянную времени времязадающей цепи и соответственно период Т колебаний можно устанавливать в пределах от микросекунд до десятков минут.

При отработке интервалов времени менее 2 с из-за малого потребления тока устройством напряжение на конденсаторе С1 не успевает за время t„ после отключения нагрузки упасть до значения, при котором реле времени прекращает работу. В этом случае возможна реализация периодического режима работы, при котором нагрузка вновь включается через время tв, затем опять отключается и т. д. Разрядная цепь на транзисторе VT1 и резисторах R5, R6,показанная на рис. 1,а штриховыми линиями, разряжает конденсатор С1 менее чем за 0,1 с после отработки выдержки времени. Если малых выдержек времени по условиям работы не требуется, то эта разрядная цепь не нужна.

Трансформатор Т1 выполнен на кольцевом магнитопроводе К 10Х6Х3 из феррита 1000НМ. Все его обмотки содержат по 45 витков провода ПЭЛШО 0,15. Вместо симистора КУ208Г можно использовать ТС10-4. Симисторный ключ можно заменить тринисторным, собранным по традиционной схеме с диодным мостом. Для большинства применений во времязадающей цепи можно использовать резисторы МЛТ, ВС, СП, СПО, КИМ и конденсаторы БМ, МБМ, К40, МБГО; при повышенных же требованиях к стабильности - резисторы ВЛП, МГП, конденсаторы КСО, ФТ, К72, ПМ, К70. Предохранитель FU1 выбирают по току нагрузки.

Таблица 1

  Период колебаний
Выдержка времени. tв для реле по схеме рис. 1,а для реле по схеме рис. 1.б,
61 мкс  
мин 3,66 мс -
ч 0,22 с 6,7 мкс
сутки 5,27 с 160 мкс
неделя 36,9 с 1,12 мс
месяц   34,3 мс
год - 0,412 с

Если максимальная выдержка времени реле недостаточна, то ее легко увеличить добавлением еще одного счетчика, при этом время выдержки будет равно произведению коэффициентов пересчета счетчиков на период Т. На рис. 1. б показан фрагмент схемы реле времени на двух счетчиках К176ИЕ5, у которого tв=229T=5.37*108 Т.

Рис1 б.

При налаживании этого реле времени подбирают элементы времязадающей цепи для получения требуемых выдержек, причем на больших выдержках это удобнее делать не по длительности выдержки tв, а по периоду Т колебаний, измеряя его цифровым частотомером и умножая на коэффициент пересчета. Ориентировочно можно считать, что T=(2...3)R3C3. В табл. 1 указаны значения периода Т для получения различных выдержек времени tв.


Рис2.

В качестве примера применения этого реле времени на рис. 2 показана схема устройства, по характеристикам аналогичного описанному в статье Е. Васильева «Программатор полива» («Радио», 1984, № 6, с. 15, 16), но собранного всего на одной микросхеме (вместо 11) и потребляющего в десятки раз меньше энергии.

После включения программатора открывается симистор VS1, управляющий исполнительным механизмом, время работы которого определяется эквивалентным сопротивлением параллельно включенных резисторов R2 и R6 (или R3 и R7 и т. д., в зависимости от номера программы). После выдержки времени полива исполнительный механизм отключается и начинается выдержка времени паузы между поливами, длительность которой зависит уже только от сопротивления резистора R2, поскольку ключ на транзисторах сборки VT1 закрывается. Затем цикл периодически повторяется.

Погрешности отсчета времени полива и паузы, накапливаясь, могут постепенно приводить к значительному смещению момента начала полива относительно заданного времени. Для коррекции этого смещения служит кнопка SB1 «Коррекция», на которую нужно нажать и отпустить в требуемый момент.

Таблица 2

 

Длительность

Число

Программа

полива,мин

поливовR СУТКИ

1

60

4

2

30

8

3

10

8

4

0,5

24

Указанные на рис. 2 номиналы резисторов R2-R9 обеспечивают работу по программам, содержащимся в табл. 2. Все четыре обмотки трансформатора Т1 одинаковы - по 45 витков провода ПЭЛШО 0,15. Магнитопровод - кольцо К10ХбХЗ из феррита 1000НМ.

Рис3.

Еще один пример: программное устройство, управляющее несколькими (до 10) нагрузками, причем для каждой можно установить свою длительность выдержки времени. При включении программного устройства на выходе 0 счетчика DD2 (рис. 3) устанавливается высокий уровень, через верхний по схеме ключ коммутатора DD3 во времязадающую цепь включается резистор R2 и начинается отсчет времени для нагрузки Е1. После окончания отсчета высокий уровень появляется на выходе 1 счетчика DD2, во времязадающую цепь вместо резистора R2 включается резистор R3, начинается отсчет выдержки времени для нагрузки Е2 и т. д., пока на выходе 4 счетчика DD2 не появится высокий уровень, поступающий через диод VD2 на вход R счетчиков DD1 и DD2 и устанавливающий их в исходное состояние, после чего цикл повторяется.

При необходимости увеличения числа шагов программы нужно добавить еще одну или две микросхемы К176КТ1 и соответствующее число блокинг-генераторов и симисториых ключей, а анод диода VD2 подключить к соответствующему выходу счетчика DD2. При числе шагов программы, равном 10, цепь с диодом VD2 не нужна. Такое устройство работает непрерывно, т. е. по завершению цикла включения нагрузок сразу же начинается новый цикл.

Если по условиям работы необходим только один «обход» нагрузок и повторения программы не требуется, то цепь питания программного устройства следует собрать по схеме рис. 4.


Рис4.

В положении переключателя SA1. показанном на схеме, при нажатии на кнопку SB1 «Пуск», замыкающую закрытый тринистор VS1, программатор включается и начинает выполнение программы. Одновременно блокинг-генератор на транзисторе VT2 и трансформаторе Т1 начинает вырабатывать импульсы, удерживающие тринистор VS1 открытым и после размыкания контактов кнопки «Пуск». После завершения цикла «обхода» всех нагрузок на выходе 4 счетчика DD2 (рис. 3) появляется высокий уровень, закрывающий транзистор VT2, что приводит к закрыванию тринистора VS1. Одновременно открывается транзистор VT1, разряжая конденсатор С2, и программатор выключается. Если переключатель SAI перевести в положение «Периодическая», то «обходы» нагрузок будут повторяться.

Примечание редакции. Описанные выше устройства принципиально способны обеспечивать очень длительные выдержки. Разумеется, вероятность перебоев в подаче сетевого напряжения, которым питаются микросхемы и транзисторы, за относительно длительный период весьма высока. Поэтому целесообразно позаботиться об организации резервного автономного питания таймеров. Учитывая малое собственное потребление таймером энергии, это трудности не представляет.

Л. МЕДИНСКИЙ (Радио N1 1988 г.)

  © riostat.ru

ElectroTOP - Рейтинг сайтов