Коммутатор нагрузки из электромеханических будильников

June 14, 2010 by admin Комментировать »

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,

clip_image002

Рис. 3.1

гася небольшие колебания и помехи, обеспечивает высокую термо­стабильность, что является достоинством большинства электронных

clip_image004

Рис. 3.2

схем. Конденсаторы С1-С4 фильтруют НЧ помехи по питанию. Балла­стный резистор R1 (маломощный типа МЛТ-ОМЛТ-0,25) включен как

clip_image006

эквивалент нагрузки. 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 микросхеме К561ТМ2. 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, КТЭ72 с любым индек­сом. Оксидные конденсаторы типа К50-12, постоянные резисторы типа МЛТ-0,5, регулировочные резисторы R2 – многооборотис- тые, типа СП5-3 или СП5-1ВБ. 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, ПСЮЛТ. 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.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты