Автомат отключения нагрузки по таймерному типу

September 30, 2011 by admin Комментировать »

Во многих случаях различные бытовые электронные и электротехнические изделия могут работать в автономном режиме по строго заданным программам в течение определенного заданного времени. Эти изделия, как правило, оснащены соответствующими устройствами и реле времени, которые отслеживают весь технологический процесс без участия человека. Например, большинство стиральных машин, холодильных камер, тостеров, духовых шкафов имеют такие устройства, однако в хозяйственном обиходе можно насчитать десятки наименований других изделий и механизмов, не оснащенных даже простыми следящими системами и электронными устройствами, которые могли бы значительно упростить эксплуатацию этих изделий. К таким изделиям можно отнести весь ряд малогабаритных переносных радиоприемников, работающих от внешних источников питания; магнитофонов кассетного типа; электрофонов; магнитол; электронасосов, применяющихся для полива на садово-огородных участках; устройств охранной сигнализации, когда злоумышленник по незнанию включает электропитание, от которого и срабатывает сигнализация; электрических нагревательных приборов; электроосвещения и др.

На рис. 4.17 приведена принципиальная электрическая схема автоматического электронного устройства, отключающего, например, переносной радиоприемник через 30 мин после включения и работающего от внешнего источника питания. Рассчитано устройство для работы в условиях УХЛ-климата от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц. Наиболее целесообразно использовать данное устройство в сельской местности и на садово-огородных участках, где наблюдаются колебания напряжения питания от 150 до 280 В и выше. Такие чрезвычайно большие изменения приводят к выходу из строя бытовой РЭА и приборов.

Автомат отключения нагрузки имеет в своем составе входные и выходные цепи, устройство защиты от превышения напряжения питающей сети переменного тока, сетевой понижающий трансформатор питания 77, выпрямительное устройство и электронный таймер, собранный на четырех транзисторах.

Устройство подключается к сет^ питания с помощью электрического соединителя XI и штепсельной розетки.

Рис. 4.17. Схема устройства автоматического отключения нагрузки по таймерному типу.

На входе установлен плавкий предохранитель F1, защищающий от коротких замыканий и перегрузок во входных цепях, которые могут возникнуть из-за неправильного монтажа или дефектов комплектующих ЭРЭ.

При замыкании контактов переключателя S1 напряжение подается на сетевой трансформатор и устройство защиты по соответствующим электрическим цепям. Основным элементом защитного устройства выбран стабилитрон типа СГ с напряжением зажигания и напряжением стабилизации, согласованными с параметрами срабатывания электромагнитного реле Л7, с напряжением на конденсаторе С/ и током в цепи /?/, К1 и HI. В данной схеме напряжения на выпрямительном диоде и на конденсаторе С/ пропорциональны. Если напряжение на конденсаторе С/ недостаточно для зажигания стабилитрона Я/, то ток в указанной цепи недостаточен для срабатывания реле. Когда напряжение на конденсаторе С/ возрастает до значения, при котором зажигается стабилитрон, ток увеличивается и реле срабатывает, размыкая свои контакты /(/./. Сопротивление резистора R1 обеспечивает необходимое напряжение зажигания. Изменяя сопротивление, можно дополнительно регулировать ток срабатывания реле. Подбор выпрямительного диода и конденсатора С/ производится из расчета на максимальное напряжение питающей сети. Можно применять два-три диода, соединяемых последовательно, при этом каждый диод шунтируется резистором с сопротивлением не менее 100 кОм каждый.

Сетевой понижающий трансформатор 77 изготавливается на броневом магнитопроводе типа Ш или ШЛ по данным, приведенным в табл. 4.9. Трансформатор 77 обеспечивает возможность электропитания бытовых электронных устройств и приборов от сети переменного тока, расчетный уровень выходного выпрямленного напряжения постоянного тока, а также необходимую безопасность эксплуатации устройства пониженным до 9 В напряжением. В устройстве можно применить унифицированный трансформатор типа ТА, ТН, ТАН или ТПП, а также трансформатор кадровой развертки типа ТВК-70, ТВК-70Л2,

твк-ио.

Выпрямительное устройство собрано по однофазной двухполупериодной мостовой схеме на четырех выпрямительных диодах VD1—VD4 и конденсаторе СЗ, выполняющем функцию сглаживающего фильтра. Выпрямитель

Таблица 4.9. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания, примененного в автомате отключения нагрузки по таймерному типу

Обозначение трансформатора на схеме и тип конст

Магнито- провод, марка стали и толщина, мм

Обмотка

Выводы

Марка и диаметр провода, мм

Число витков

Сопротивление постоянному току, Ом (предельное откло

рукции

 

 

 

 

нение ±15%)

77, броневой, с одной ка

ШЛ25Х25; 3312; 0,35; ви

I

Экран

1—2

1—3

ПЭВ-1; 0,17 ПЭВ-1; 0,17

915 2160

108

255

тушкой

той ленточный

0

ПЭВ-1; 0,31

1 слой

 

 

II

4—5

ПЭВ-1; 0,64

90

1

характеризуется высокими техническими характеристиками, повышенной надежностью эксплуатации, высоким уровнем пульсаций выпрямленного напряжения постоянного тока, относительно малыми значениями обратного напряжения на диодах и хорошим использованием габаритной мощности трансформатора.

Электронный таймер разработан по известной в теории схеме, многократно повторенной радиолюбителями. По существу таймер характеризуется такими параметрами, как высокий кпд; ток, потребляемый устройством в ждущем режиме или режиме холостого хода, не превышает 5 мкА; максимальный ток — 100 мА.

После замыкания контактов переключателя S1 при номинальном значении напряжения питающей сети переменного тока все устройство находится в дежурном режиме, и если в качестве нагрузки используется бытовая РЭА, например переносной радиоприемник, то он получает электропитание от выпрямителя сразу же через контакты / и 2 переключателя S3. Для того чтобы при работе от сети переменного тока был включен таймер, собранный на транзисторах VTI—VT4, необходимо замкнуть контакты / и 3 переключателя S3, при этом контакты / и 2 переключателя S/ должны быть замкнуты, а контакты / и 2 переключателя S2 находиться в положении, указанном на схеме. В этом случае к таймеру-автомату подключается конденсатор Сн фильтра нагрузки /?„, от которого в первый момент начинает заряжаться конденсатор С4. Надо сказать, что в дежурном режиме транзисторы VT1—VT4 закрыты. Зарядный ток, протекающий от приемника через цепочку R4, С4, создает на резисторах R5, R1 напряжение, которое открывает составной транзистор VT4, VT3. И далее открываются транзисторы VT2 и V77, что позволяет протекать току по цепи: переход транзистора VT1 (эмиттер—коллектор) и контакты 3 и 1 переключателя S3 и далее на нагрузку.

Если нагрузка питается от автономного источника питания GB1, то контакты / и 2 переключателя S1 находятся в положении, указанном на схеме, а контакты / и 2 переключателя S2 — замкнуты. После замыкания контактов 1 и 2 переключателя S2 и в положении переключателя S3, указанном на схеме, напряжение от аккумулятора GB1 или другого ХИТ будет подано на нагрузку /?н, Сн, где конденсатор Сн — это конденсатор фильтра питания. Для того чтобы запустить таймер, необходимо опять замкнуть контакты / и 3 переключателя S3. Вслед за этим начинает заряжаться конденсатор С4 от конденсатора Сн фильтра нагрузки. И далее процесс повторяется так же, как и при питании от сети переменного тока, нагрузка получает питание от батареи через открытый переход транзистора VT1.

В обоих случаях при открытом составном транзисторе VT4, VT3 ток для зарядки конденсатора протекает не только через резистор R4, но также и через цепь R5, переход база—эмиттер транзисторов VT4 и VT5, поэтому напряжение на резисторе R4 начнет уменьшатся, и в некоторый момент времени транзисторы VT4 и VT3 закроются, а затем закроются и транзисторы VT2 и VT1. Это приводит к обесточиванию нагрузки, и устройство переходит в дежурный режим эксплуатации.

При изготовлении автомата отключения нагрузки использованы следующие комплектующие ЭРЭ: транзисторы VT1 типа КТ361Б, VT2 — КТ361Б, VT3 — КТ315Б, VT4 — КТ315Б; сетевой понижающий трансформатор 77 типа Ш или ШЛ; выпрямительные диоды VDI типа КД105В, VD2-VD5 типа Д105А, VD6 — КДЮЗА; конденсаторы С/ типа К50-6-450В-10 мкФ, С2 — МБМ-П-500В-0,05 мкФ, СЗ — К50-6- 50В-1000 мкФ, С4 — К50-6-ЮВ-1000 мкФ; резисторы R1 типа ВС-2- 200 кОм, R2 — ВС-0,5-18 кОм, R3 — ВС-0,5-15 кОм, R4 — ВС-0,5- 10 МОм, R5 — ВС-0,25-1,5 МОм, R6 — ВС-0,5-68 кОм; реле электромагнитное К1 типа РЭС-9; ХИТ GBI типа 373 (6 шт); стабилитрон HI типа СГ-1П; плавкий предохранитель с держателем F1 типа ПМ-1-0,5 А; электрические соединители XI типа «вилка», Х2, ХЗ типа КМЗ-1 приборные, А и Б — разъемные.

Некоторые элементы схемы могут быть заменены в процессе изготовления устройства. Например, резисторы типа ВС можно заменить на резисторы типов МЛТ, ОМЛТ, УЛИ, МТ, С1-4-1, С2-8, БЛП; конденсаторы типа К50-6 — на К50-3, К50-12, К50-16; выпрямительные диоды можно заменить на аналогичные диоды, у которых выпрямленный ток не менее 100 мА, допустимое обратное напряжение не менее 3 V и импульсный прямой ток не менее 2 А; электрические переключатели S1 типа П1Т-1-1 — на МТ1, S2 типа ТВ2-1-2 — на ТВ-2-1, S3 типа ПД-9-2 — на ТВ2-1-2; транзисторы, указанные на схеме, можно заменить на транзисторы со статическими коэффициентами передачи тока не менее 70—120.

Время работы автомата можно регулировать заменой сопротивления резистора R4 и емкости конденсатора С4. Если увеличить их номиналы, то время срабатывания автомата увеличивается.

Правильно смонтированное устройство из заведомо исправных комплектующих ЭРЭ в налаживании не нуждается.

Техническая характеристика

автомата отключения нагрузки по таймерному типу

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В ………………………………. 220

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц ……………………………… 50

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, В ………………………………. 180—250

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц ……………………………… 49—51

Напряжение зажигания стабилитрона, В…………. 180

Напряжение стабилизации, В ………………………. 150±5

Напряжение срабатывания защитного устройства, В .250—300

Ток срабатывания реле /С/, мА ……………………. 5—10

Время отключения нагрузки от момента замыкания

контактов переключателя S3, мин ……………… 1—30

Максимальная мощность устройства, Вт…………. 8—10

Максимальный потребляемый ток, мА …………… 80

Ток, потребляемый автоматом в режиме

холостого хода, мкА ………………………………. 4

Напряжение питания от автономного источника

электропитания, В ………………………………….. 9

Сопротивление изоляции токоведущих проводников

между собой и корпусом, МОм …………………. 20

Выходное выпрямленное напряжение, В ………… 8—10

Помехозащищенность автомата при воздействии внешнего электромагнитного поля при наличии защитного металлического экрана, дБ, не менее . . . 120 Срок службы устройства при нормальных режимах

эксплуатации, ч, не менее ……………………………… 8000

Вероятность безотказной работы при коэффициенте

0=0,95, не менее…………………………………………… 0,98

Кпд, %, не менее …………………………………………… 95

Условия эксплуатации:

температура окружающей среды, °С…………………… — 30…-J-40

относительная влажность воздуха при температуре окружающей среды 25 °С, %, не менее          98

Литература:

  Сидоров И. Н. С34 Самодельные электронные устройства для дома: Справочник домашнего мастера.— СПб.: Лениздат, 1996.- 352 е.. ил.

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