Таймер для періодичного включення навантаження

Їдучи у відпустку, деякі власники квартир залишають домівки автомат, який щовечора на кілька годин включає висвітлення в квартирі, створюючи ілюзію присутності господарів. Найчастіше це служить свого роду сторожовим пристроєм від непрошених гостей. Інший приклад – відмова в роботі термостата компресійного холодильника, в результаті чого або в холодильній камері немає холоду, або мотор працює безперервно і незабаром згоряє. Виходом з положення (тимчасовим – до покупки термостата, або постійним, якщо холодильник старої моделі) може стати автомат, періодично включає холодильник.

Таймер для періодичного включення навантаження

У пристрої є два незалежних регулятора, якими визначають термін "Роботи" (R5) і "Паузи" (R6). Основою автомата є мультівібратор на операційному підсилювачі (ОП) DA1, керуючий роботою генератора коротких імпульсів, виконаного на одноперехідному транзисторі VT1, – він, а свою чергу, забезпечує відкривання сімістора VS1. Харчується генератор від мережі через випрямляч на діодах VD5, VD6 з баластними конденсатором С5. Для живлення мультівібратор встановлений параметричний стабілізатор, що складається з баластового резистора R7 і стабілітронів VD1, VD2. Мультівібратор зібраний за відомою схемою з времязадающім конденсатором С2 і незалежними ланцюгами його зарядки (VD3, R1, R5) і розрядження (VD4, R2, R6). Конденсатор розряджається і заряджається не повністю, а між двома значеннями напруги (приблизно 5,2 і 4,2 В), що визначається резисторами R3 і R4 і напругою живлення ОП. Це зроблено для того, щоб не перевищити робоча напруга конденсатора і мати можливість реалізувати малі витримки при малому зарядному і розрядному токах. Мультівібратор виробляє прямокутні імпульси, тривалість їх і пауз між ними залежить, як було сказано вище, від встановлених опорів змінних резисторів. Коли на виході ОУ буде напруга, близьке до живить (режим "Робота"), почне працювати генератор на одноперехідному транзисторі. Імпульси напруги з нього будуть надходити на керуючий електрод сімістора – він відкривається на початку кожного напівперіод, і на навантаження надходить практично всі мережеве напруга. Частота проходження імпульсів значно перевищує частоту мережі, тому сімістор стійко працює з навантаженням у вигляді електродвигуна холодильника.

Оскільки для нормальної роботи сімістора на змінній напрузі на його керуючий електрод треба подавати імпульси негативної полярності, схема включення одноперехідного транзистора кілька відрізняється від традиційної – керуючий електрод сімістора підключений до емітерний ланцюга транзистора. Коли на виході ОП виявиться напруга, близьке до нуля (режим "Пауза"), генератор перестане працювати і сімістор не відкриється. Навантаження буде знеструмлена.

Для зазначених на схемі номіналів елементів і конкретного екземпляра конденсатора С2 тривалість режиму "Робота" визначається за формулою: tp = 0,1 (R1 + R5) C2, а режиму "Пауза" – за формулою: tn = 0,1 (R2 + R6) C2. Тривалість кожного режиму можна змінювати від двох хвилин до трьох годин.

При непрацюючій автоматі конденсатор С2, природно, розряджений, а відразу після включення таймера він повинен зарядитися до напруги приблизно 5,2 В. Це означає, що тривалість першого циклу "Робота" буде приблизно в R4/R3 разів більше встановленої резистором R5. Для холодильника така затримка навіть корисна, оскільки він встигне набрати потрібний холод. Слід враховувати ще одна обставина, пов'язане з першим включенням таймера в мережу, – поки заряджається конденсатор СЗ, пристрій може працювати нестійке. Краще всього підключати навантаження до таймером через 10 … 20 з після початку його роботи.

В автоматі допустимо застосувати: конденсатор С2 – К58-96, К58-9в; С1, СЗ – К52, К50-35; С4 – КМ, КЛС, К73; С5 – К73; змінні резистори – СВО, СП4 з характеристикою А (лінійна) ; постійні – МЛТ, С2-33. Одноперехідного транзистор – КТ117А-КТ117Г; діоди VD3, VD4 – КД104А, a VD5.VD6 – будь-які випрямні з допустимим зворотним напругою не менше 300 В. Сімістор – КУ208В, КУ208Г; при потужності навантаження до 300 Вт його використовують без радіатора, а якщо вона більше (але не більше 1,1 кВт) – встановити на радіатор відповідних розмірів. Можливий варіант заміни конденсатора С5 резистором МЛТ-2 опором 12 кОм і монтажу сімістора на загальній друкованій платі. Діод VD6 слід видалити. Більшість деталей розміщено на друкованій платі з однобічного фольгованого склотекстоліти. Плату зміцнюють всередині корпусу, на лицьовій стінці якого встановлюють змінні резистори і розетку для включення навантаження.

Налагодження таймера зводиться до підбору резистора R7 (при працюючому генераторі на одноперехідному транзисторі) такого опору, щоб напруга на конденсаторі СЗ було на третину більше, ніж на катоді стабілітрон VD1. Якщо опір виявиться більше 1 кОм, доведеться збільшити ємність конденсатора С5. Потім проводять градуювання шкал змінних резисторів. Зробити це краще так: виміряти опір резистора R1 і визначити тривалість циклу "Робота" (to) при нульовому опорі резистора R5, а далі градуювати шкалу резистора R5 за формулою: t = to (R1 + R5) / R1, вимірюючи загальний опір послідовно включених резисторів R1 і R5. Аналогічно градуіруют шкалу резистора R6.

Для збільшення тривалості кожного циклу треба зменшувати зарядний і розрядний струми, тобто збільшувати номінали резисторів R1, R2, R5, R6, а також збільшити номінал резистора R3 (при цьому збільшиться напруга, до якого буде заряджатися конденсатор С2, але воно не повинно перевищувати робочого). Крім того, слід застосувати ОП з меншими вхідними струмами. Приміром, щоб збільшити максимальну тривалість витримки до одного або декількох днів, рекомендується стабілітрони КС147А замінити на КС133А, як ОУ застосувати К140УД12, номінали резисторів R5, R6 збільшити в кілька разів, а R3 – у 10 … 20 разів. Паралельно конденсатора С5 бажано підключити резистор опором 510 … 750 кОм 0,25 Вт, а послідовно з С5 – струмообмежувальні резистор 36 … 47 Ом 0,5 Вт.

І. АЛЕКСАНДРОВ
м. Курськ
Радіо ¦ 12, 1998