Реле времени на мыгающем светодиоде
Конструкция представляет собой простой таймер для включения или отключения нагрузки через заданный промежуток времени.
Профессионалами и радиолюбителями для автоматического ограничения времени работы различной электро- и радиоэлектронной аппаратуры разработано немало всевозможных реле времени - от самых простых с разрядно-зарядной времязадающей RC цепью до микропроцессорных устройств с кварцевой стабилизацией частоты задающего генератора, цифровой индикацией и голосовым сопровождением.
Чаще всего в них на месте узла коммутации нагрузки по цепи 220 В установлен симистор, тринистор или оптоэлектронный вариант таких приборов. Как известно, применение полупроводниковых тринисторов для коммутации напряжения сети 220 В переменного тока вынуждает применять различные методы борьбы с довольно широким спектром помех, которые они могут излучать в питающую сеть во время работы.
Кроме того, при достаточно большой мощности управляемой нагрузки симистор или тринистор с диодами выпрямительного моста требуется устанавливать на весьма внушительный теплоотвод.
Следует также иметь в виду и тот факт, что такие приборы чувствительны к перегрузкам как по напряжению, так и по току. Не редкость и их внезапный пробой по причине старения либо из-за производственных дефектов. Не стоит забывать также о критичности характера потребляемого тока подключаемой нагрузки.
Учитывая вышесказанное, был разработан и изготовлен максимально простой вариант устройства с дискретной установкой времени выдержки и со звуковой сигнализацией отключения (включения) питания нагрузки мощностью до 2000 Вт любого типа.
В таймере в качестве генератора тактовых импульсов используется , что значительно упрощает схему, а напряжение питания на нагрузку коммутируется мощным электромагнитным реле.
Основной довод скептиков, критически относящихся к реле с механически переключаемыми группами контактов - их износ. На это можно возразить тем, что при правильно выбранном типе электромагнитного реле оно может прослужить не одно десятилетие.
Вспомним хотя бы пускозащитные реле старых холодильников компрессионного типа - 10-20 лет непрерывной круглосуточной работы в режиме 3-10 срабатываний каждый час. Современный твердотельный аналог пусковой части такого реле - «таблетка» (терморезистор) выглядит гораздо более скромно и нередко провоцирует повреждение обмоток двигателя компрессора.
Принципиальная схема
При включении питания через однополупериодный выпрямитель на диоде VD5, токоограничительную цепь R11 R12 R13 и диоды VD3, VD4, HL2 быстро заряжается конденсатор фильтра питания С4 (рис. 1).
Рис. 1. Схема таймера для включения или отключения нагрузки.
Напряжение на его выводах ограничивается на уровне 10 В стабилитроном VD1, а на вход R микросхемы DD1 поступает импульс сброса положительной полярности. Счетные тактовые импульсы, подающиеся на вход С, формируются цепью HL1 R1. Когда светодиод HL1 гаснет, на выв. 10 DD1 присутствует лог. 0, когда вспыхивает - лог. 1.
Время выдержки выбирается дискретно с помощью галетного переключателя SB2. Если он установлен в положении «1 м» (1 минута), то в момент, когда на выв. 13 DD1 появится лог. 1, транзистор VT1 закроется, питание мигающего светодиода прекратится, счетчик DD1 остановится и будет находиться в статическом состоянии вплоть до кратковременного нажатия кнопки SB1 «Пуск».
Одновременно с закрыванием VT1 откроется высоковольтный транзистор VT2, реле К1 сработает и разомкнет параллельно соединенные контакты К1.1 - К1.3, отключая нагрузку, В тот же момент на время, равное приблизительно 1 с, откроется транзистор ѴТЗ и прозвучит короткий звуковой сигнал, информирующий о наступлении события. Для того чтобы повторно включить нагрузку, надо нажать кнопку SB1. Отсчет времени микросхемой DD1 начнется примерно через 1 с после отпускания этой кнопки.
Полевой транзистор с каналом p-типа ѴТ4 предназначен для быстрой разрядки конденсаторов С4, С5 после отключения питания устройства. Таким образом достигается автоматический сброс DD1 в нулевое состояние при отключении и последующем включении питания 220 В, что в определенных случаях позволит отказаться от установки пусковой кнопки.
Диод VD2 предотвращает пробой транзистора ѴТ2 напряжением самоиндукции обмотки реле К1. Диоды VD3, VD4 снижают требования к транзистору ѴТ4 по такому параметру, как напряжение отсечки. Увеличить продолжительность звукового сигнала можно, установив конденсатор С2 большей емкости. Временные интервалы, которые можно выбрать, переключая подвижный контакт SB2 к различным выходам DD1, зависят от частоты вспышек светодиода HL1.
В очень редких случаях, когда могут потребоваться более жесткие и стабильные величины выдержек, можно собрать задающий генератор согласно на рис. 2. При этом резистор R1 и светодиод HL1 из схемы исключают, а счетные импульсы подают на выв. 10 DD1 с одного из выходов DD2. Если есть потребность в плавном изменении времени выдержки, можно построить регулируемый RC генератор на двух-трех инверторах микросхем КМОП серий К561ЛЕ5, K561J1A7 с коэффициентом перестройки по частоте, равным 1,8...2.
Рис. 2. Схема задающего генератора для таймера.
Для обеспечения удобства и безопасности конструкцию можно дополнить индикатором включения нагрузки. Как вариант на рис. 3 приводится схема индикатора наличия напряжения сети переменного тока 220 В на монолитной сборке из 8 светодиодов зеленого цвета свечения типа L 895/8GDT.
Рис. 3. Схема индикатора включения нагрузки.
Конструкция и детали
На диапозитивной пленке для принтера можно напечатать, например, ВКЛЮЧЕНО и наклеить надпись на прямоугольный корпус (22x10 мм) этой сборки.
Резисторы можно взять любые соответствующей мощности -МЛТ, С2-23, С1-4. Оксидные конденсаторы - импортные аналоги К50-35; СЗ, С6, С7, С8 - К10-7, К10-17, КМ-5; С9 - К73-16, К73-17 на напряжение не ниже 400 В. Стабилитрон VD1 подойдет любой маломощный на 9...10 В - Д814Б1, Д814В1, КС191Ж, КС210Б.
Диоды VD3, VD4 - любые из серий КД103, КД521, 1N4148; VD2, VD5 можно заменить на Д243 (Г-Е), КД209 (А—Г), КД105 (Б-Г), 1N4003-1N4007. Светодиод HL1 - любой мигающий без встроенного токоограничительного резистора, например, L56BYD, L795BGD, L36BSRD.
Светодиод HL2 заменим любым из серий АЛ307, КИПД35, КИПД40, L1503. Вместо транзистора VT1 можно установить любой биполярный структуры р-п-р из серии КТ361, SS9015, SS9012, ВС308, 2SA1175. ѴТЗ - КТ3102, КТ342, SS9014, SS9016 с любым буквенным индексом.
Высоковольтный транзистор ѴТ2 можно заменить на КТ969А, КТ6135А, MPSA42, 2SC2330, 2N6517. Полевой транзистор ѴТ4 нужно выбрать с напряжением отсечки не более 2 В, наиболее подходящие по этому параметру транзисторы серии КП103, 2П103 с индексами А, АР, Б, Е, Ж.
Пьезокерамический излучатель звука со встроенным генератором BF1 можно заменить любым аналогичным серии НРА с индексом X в конце обозначения. При невозможности приобрести такую «пищалку» можно построить соответствующий узел на микросхеме, например, К564ЛА7, КР1561ЛА7.
Реле К1 типа РП21-УХЛ4 с сопротивлением обмотки б кОм можно заменить на РПУ-0-УХЛ4 с сопротивлением обмотки 5 кОм. Все свободные группы контактов соединяются параллельно. Вместо микросхемы К561ИЕ16 (CD4020) или в дополнение к ней для расширения диапазона выдержек можно применить и другие двоичные счетчики серий К561,564, КР1561 в соответствующем включении.
Кнопка SB1 - ПКН-150-1, TD-06XEX, TD-06XBX, Переключатель SB2 ™ любой малогабаритный галетный или барабанный на 11 положений. Вместо указанной на рис. 1.16 светодиодной сборки можно использовать аналогичные по конструкции сборки в крупном круглом корпусе с хорошим дизайном - DLA/6GD, DLA/6ID, DLA/6YD соответственно зеленого, красного и желтого цвета, содержащие по 6 светодиодов.
Правильно собранное по приведенным на рисунках схемах устройство начинает работать сразу и не требует налаживания.
Оно может найти применение для управления лампами накаливания, электронагревательными приборами, погружными насосами, вентиляционными установками, озонаторами, бытовой радиоэлектронной аппаратурой и для многих других целей.
Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, 2008.