Реле времени на базе генератора с регулируемой скважностью импульсов

Принцип действия большинства электронных реле времени (таймеров) основан на использовании зарядки или разрядки конденсатора через резистор. Структурная схема такого реле времени приведена на рис. 88. Оно содержит источник питающего напряжения Uпит, переменный резистор R, набор конденсаторов (С1—СЗ), пороговое устройство (компаратор) и элемент сигнализации HL. Работу такого реле поясняют графики на рис. 88. Конденсатор плавно заряжается, и напряжение на нем увеличивается, по достижению порога срабатывания компаратора на его выходе появляется сигнал, включающий элемент сигнализации, который оповещает об окончании времени выдержки. Длительность выдержки определяется номиналом резистора, емкостью конденсатора, значением напряжения питания и порогом срабатывания компаратора. На практике это время обычно устанавливают плавным или ступенчатым изменением сопротивления резистора и включением конденсаторов различной емкости. Это позволяет проградуировать шкалу резистора и переключателя поддиапазонов в единицах времени. Но при использовании только одной шкалы необходим тщательный подбор емкостей конденсаторов, это неудобно, так как приходится иметь дело с конденсаторами большой емкости.

На рис. 89 приведена структурная схема реле времени с иным методом переключения поддиапазонов. В таком устройстве конденсатор С также заряжается через резистор R, но процесс зарядки происходит не постоянно, а в течение времени, когда замкнуты контакты SA, которыми управляет специальный блок управления. Этот блок через определенное время на короткий интервал Тзар замыкает контакты. Скорость зарядки конденсатора определяется номиналами резистора и емкостью конденсатора, как и в других реле, основанных на процессах заряда — разряда, но заряд происходит не постоянно и когда контакты разомкнуты, конденсатор хранит в своей «памяти» значение накопленной энергии.

В таком реле время длительности зарядки конденсатора до напряжения срабатывания компаратора можно изменять двумя способами.

Первый — изменением интервала времени зарядки  Тзар . Если его увеличивать, что по сравнению с исходным процессом (рис. 89,6, график 1) конденсатор быстрее зарядится до напряжения срабатывания компаратора (рис. 89,6, график 2), если уменьшать Тзар, то медленнее. Второй — изменением скорости зарядки конденсатора, это производится изменением сопротивления резистора R, в этом случае Тзар не изменяется, но за этот интервал конденсатор успевает зарядится только до другого напряжения (рис. 89,6, график 3). Следовательно, длительность выдержки можно регулировать как резистором, так и блоком управления, при этом резистором удобнее осуществлять плавную регулировку, а блоком управления — грубую, например Х2, Х10, Х100 и т. д.

Рис. 88. Структурная схема реле времени

Рис. 89. Структурная схема реле времени с переключением поддиапазонов (а) и зависимость Uc от времени , і

Схема реле времени, работающего по такому принципу, приведена на рис. 90. В ней в качестве блока управления и контактов используют генератор с регулируемой скважностью импульсов, собранный на элементах DD1.1, DD1.2. На элементах DD1.3 и DD1.4 собран компаратор, к выходу которого через резистор R8 подключен светодиод HL1. Плавную установку времени выдержки в пределах 1... 10 с осуществляют резистором R4, а ступенчатую — переключателем SA1, изменяя им скважность генерируемых импульсов.

При нажатии на кнопку «Пуск» конденсатор С2 быстро разряжается и начинается отсчет времени выдержки, по окончании выдержки загорается светодиод HL1.

Плату реле времени (рис. 91) размещают в корпусе подходящего размера,, на стенке или крышке корпуса крепят переключатель SA1, кнопку SB1, выключатель питания SA2, переменный резистор R4 и светодиод.

Для питания устройства можно использовать батареи «Крона» и аналогичные, но для повышения стабильности времени выдержки следует использовать стабилизированный источник питания. Шкалу переменного резистора R4 градуируют в единицах времени. Подбором резисторов R2 и R3 устанавливают требуемый коэффициент умножения единиц времени выдержки.

Это реле можно снабдить, и звуковым сигналом, для этого в схему следует ввести простейший звуковой генератор с телефоном на выходе, описания которого приводились ранее.

Рис. 90. Схема реле времени на базе генератора с регулируемой скважностью импульсов

Рис. 91. Монтажная плата реле времени

Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.