Коммутатор нагрузки из электромеханических будильников (К561ТМ2)

Тема, предлагаемая читателю, конечно, знакома: одно устройство в заданный момент времени включает нагрузку, другое в заданный момент выключает ее. И так - в циклическом круглосуточном режиме. Нагрузка может быть любой - от древнего дачного холодильника с неисправным терморегулятором до систем дистанционного управления, активируемых в отсутствие человека с периодом включения нагрузки до одних суток. Отличие от промышленных таймеров - в простоте устройства, что предполагает массовую доступность к повторению схемы и низкую себестоимость деталей, в основном - стоимость двух электромеханических часов-будильников. Часы-будильники со стрелочным механизмом есть в любом доме. Применив два таких прибора и добавив к ним несколько электронных элементов, можно получить автомат, коммутирующий нагрузку в любых цепях. Такое устройство с небольшим количеством деталей способен собрать радиолюбитель с любым уровнем подготовки. Промышленная аппаратура, позволяющая задавать определенные интервалы выдержки времени на включение/выключение устройств нагрузки, стоит несколько сотен рублей, поэтому эффект экономии очевиден. Спектр возможного применения блока ограничивается практически только фантазией радиолюбителя.

На рис. 3.1 показана структурная схема прибора, на рис. 3.2 -электрическая схема блока питания, на рис. 3.3 - схема управления нагрузкой.

Мощность источника питания невысока - позволяет питать нагрузку с током потребления до 60 мА. Однако этого вполне достаточно для питания будильников-штамповок. Отличие предлагаемой схемы от опубликованных схем аналогичной направленности в том, что в качестве стабилизатора напряжения применен распространенный светодиод АЛ307А. Он стабилизирует напряжение, гася небольшие колебания и помехи, обеспечивает высокую термостабильность, что является схем. Конденсаторы С1-С4 фильтруют НЧ помехи по питанию. Балластный резистор R1 (маломощный типа МЛТ-ОМЛТ-0,25) включен какдостоинством большинства электронных эквивалент нагрузки.

Рис. 3.1

Рис. 3.2

Рис. 3.3

Однако, как показала практика эксплуатации устройства, его присутствие необходимо, без него выходное напряжение при регулировке резистором R2 изменяется не плавно, а скачкообразно, в том числе под нагрузкой.

Стабилизатор выдает на выходе постоянное напряжение от 1 до 4 В. При увеличении сопротивления переменного резистора он может выдавать и более того, но тогда светодиод АЛ307А выходит из строя. Чтобы импульсные помехи при работе будильника 1 не влияли на второй применяют два идентичных блока питания -для каждого будильника свой. Схему питания регулируют при отключенной нагрузке. Вместо нее подключают вольтметр постоянного тока с пределами шкалы 5 В. Перемещением движка переменного резистора R2 достигается уровень напряжения на выходе 2,0...2,5 В (при подключении в качестве нагрузки часов-будильника напряжение упадет на 0,1 В). В дальнейшем сопротивление переменного резистора R2 замеряют и заменяют его постоянным. Светодиод VD2 во время работы (в зависимости от установленного напряжения) может светиться.

Для подключения контактов Х1, Х2 (см. рис. 3.3) необходимо снять заднюю стенку корпуса часов-будильника и найти механический контакт, замыкающий плюсовой вывод элемента питания на схему звукового сигнала. Разрезать идущий к звуковой схеме проводник необходимо в тех случаях, когда звуковая сигнализация включения не требуется. Среди различных портативных стрелочных часов-будильников попадаются экземпляры, где при срабатывании будильника на звуковую схему замыкается минусовой вывод элемента питания. Для адаптации таких экземпляров к предлагаемой триггерной схеме нужно между контактами Х1, Х2 и соответственно между входами S и R триггера включить инверторы, например, на КМОП микросхеме К561ЛН2 или К561ЛА7, К561ЛЕ5. Диоды VD4, VD5 в этом случае из схемы исключаются. Время срабатывания устройства задается в программе будильника 1 (он включает нагрузку), а будильник 2, сработав, дает импульс на выключение.

На рис. 3.3 показана базовая схема триггера на . Элемент D3 включен по принципу RS защелки. Триггер переключается фронтом импульса на его входах. Положительный импульс, поступивший от будильника 1 на вход R D3 (выв. 4), перебрасывает триггер на инверсном выходе (выв. 2) D3 сигнал высокого уровня открывает транзистор VT1, который включает реле К1. Положительный импульс, поступивший на вход S D3 (выв. 6) при срабатывании второго будильника, изменяет состояние триггера на противоположное и на выв. 2 теперь сигнал низкого уровня, а значит транзистор закрыт, нагрузка обесточена. Диоды VD4, VD5 обеспечивают развязку электроники будильников (схемы звукового сигнала) и входов триггера.

Длительность управляющих импульсов зависит от типа применяемых часов-будильников. Как правило, длительность действия режима будильника, например, в часах «Слава» ограничена одной минутой. Однако в некоторых импортных аналогах длительность сигнала будильника достигает 30 мин. Программируя вручную время включения будильника, можно задавать любые интервалы выдержки времени от 2 мин до 24 ч. Главное, не задавать на обоих будильниках одинаковое время срабатывания. Светодиод VD3 сигнализирует включение нагрузки.

Узел триггера можно реализовать с помощью других вариантов. Несколько альтернативных схем показаны в авторской статье «Таймер из «Электроники 32-05», Радиолюбитель, № 2-2001, с. 35.

Детали. Транзистор VT1 подойдет КТ315 (А-Е), КТ608 А, Б, КТ801 с любым буквенным индексом, КТ815, КТ972 с любым индексом. Оксидные конденсаторы типа К50-12, постоянные резисторы типа МЛТ-0,5, регулировочные резисторы R2 - многооборотис- тые, типа СП5-3 или СП5-1 ВБ. VD1 - любой диодный мост серии КЦ402-КЦ405. VD4, VD5 - маломощные диоды, возможна замена на Д220 и аналоги. Светодиоды любые из серии АЛ307. Исполнительное реле К1, типа РЭС48А (паспорт РС4590216) позволяет коммутировать ток нагрузки до 1 А. Его можно заменить любым среднемощным реле с напряжением срабатывания 8...12 В с учетом мощности коммутируемой нагрузки, например, автомобильным реле на 12 В. Трансформатор Т1 любой промышленный или самостоятельно изготовленный с выходным переменным напряжением 12...15 В. Микросхемы стабилизатора устанавливать на теплоотвод не нужно. Подключение проводов к часам осуществляется через малогабаритный разъем с тремя и более контактами, например, ПС10ЛТ. Провода питания желательно экранировать.

Из-за минимума деталей и их небольших размеров печатная плата для устройства не разрабатывалась. Все элементы схемы компактно монтируются на площадке фольгированного гетинакса (или на перфорированной монтажной плате) размерами 8х=25 мм, с прорезанными в токопроводящем слое изолирующими дорожками между секторами. Устройство прошло испытания в течение нескольких месяцев беспрерывной работы и зарекомендовало себя положительно и надежно. Точность хода часов ±10 с в сутки и зависит от качества промышленного изготовления часов-будильников.

При монтаже и эксплуатации устройства необходимо соблюдать меры электрической безопасности, так как некоторые элементы схемы находятся под опасным для жизни напряжением 220 В.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008