В.В. Володін, м. 0десса

Автоматичне керування опаленням за допомогою електронного таймера дозволить підвищити економічність і безпеку електричної системи опалення. Такий таймер повинен мати кілька каналів, кожен з яких можна запрограмувати, наприклад, на тижневий цикл

 

 

 

 

 

 

роботи. У статті описаний програмований четирехканаль-ний таймер, виконаний на часових мікросхемах 176-ї серії.

Останнім часом для опалення промислових, адміністративних та побутових будівель все частіше використовують системи опалення з електричними обігрівачами. З одного боку, це пояснюється частими перебоями в подачі тепла в централізованих системах опалення, а з іншого боку, електричне опалення більш технологічно і керовано в порівнянні з системами водяного і парового централізованого опалення.

Найчастіше приміщення однієї будівлі експлуатують кілька підрозділів, що мають різний добовий і тижневий цикли роботи. У цьому випадку управління системою опалення звичайно відбувається хаотично. Найчастіше електричні обігрівачі залишаються включеними на ніч, а також у вихідні та святкові дні. Нераціональне управління опаленням призводить до перевитрати електричної енергії і може стати причиною пожежі.

Трирічна експлуатація таймера довела ефективність і надійність його використання. Таймер має чотири незалежних релейних виходу і може керувати чотирма навантаженнями. Дискретність спрацьовування таймера 1 год, цього цілком достатньо для управління опаленням. Цикл програмування кожного каналу – один тиждень. Протягом цього циклу кожен канал таймера може включатися довільне кількість разів (хоч щогодини).

Спрощена функціональна схема таймера зображена на рис.1. Основу таймера становлять годинники, зібрані на ІМС DD1-DD3. На DD1 зібраний задає генератор, на DD2 – лічильник годин і хвилин, а на DD3 – лічильник днів тижня. Більш докладно робота годин розглянута в [1].

Для зберігання програми використовується ІМС статичного ОЗУ DD8. Код адреси комірки ОЗУ формується із значення поточного часу та дня тижня, тобто кожному години кожного дня тижня відводиться один осередок пам'яті ОЗУ, в якій записано стан релейних ключів каналів 1К-4К. Завдяки цій особливості, можна отримати максимально можливу гнучкість управління каналами таймера.

На виходах A. .. D ІМС DD2, що утворюють шину годин (ШЧ), послідовно, в двійково-десятковому коді, з'являються значення одиниць хвилин, десятків хвилин, одиниць годин і десятків годин. Ці значення відповідно супроводжуються тактовими сигналами Т1 – Т4 від ІМС DD1 і будів-бірующім сигналом Q від ІМС DD2. Паралельний код, що відповідає поточному часу в годинах, накопичується в регістрах dD5 і dD6 в момент наявності тактових сигналів Т3 і Т4. На 2И-НЕ елементах DD4.1, DD4.2, DD4.4 зібрані схеми збігу, що формують сигнали вибірки регістрів мікросхем DD5, DD6, DD9 і ІМС статичного ОЗУ DD8.

Вихідні лінії регістрів DD5 і DD6, лічильника днів тижня DD3, а також стан перемикача SA3 "№ ПРГ" утворюють десятирозрядний шину таймера (ШТ), яка є адресною шиною ОЗУ.

Читання ОЗУ відбувається в такті Т1, в момент наявності сигналу Q від DD2. У цьому випадку ІМС ОЗУ DD8 і регістр DD9 активізуються низьким рівнем з виходу елемента DD4.4 (2И-НЕ). Інформація з ОЗУ переписується в регістр DD9, де запам'ятовується до наступного циклу читання ОЗУ. Резистори R11-R14 захищають виходи ОЗУ від перевантаження в момент замикання програмуючих ключів SB5-SB8.

Програмується ОЗУ в такті T2, якщо замкнутий ключ SA2 "Реж.П". Одночасно годинник переводиться в режим установки будильника. Цей режим використовується в таймері для формування програмуючих значень часу. Кнопкою "Уст.Ч" (SB2 на рис.2) встановлюють необхідний час, а кнопкою "Уст.ДН" (SB4 на рис.2) – необхідний день тижня. За допомогою кнопок програмуючих SB5-SB8 і перемикача стану SA1 необхідні стану ключів записуються в обрану комірку ОЗУ. Стан вибраної комірки ОЗУ тут же відображається індикаторами каналів HL8-HL11 (рис.2). Програмування ОЗУ необхідно зробити для кожної години кожного дня тижня.

Розглянемо роботу таймера (рис.3). Харчування таймера здійснюється від мережі ~ 220В/50Гц через клеми XT1, XT2, запобіжник F1 і фільтр L1C12C13. Напруга мережі знижується до 12 В трансформатором T1 і випрямляється доданими містком VD6. З діодного містка випрямлена напруга надходить на обмотки реле К1-К4 і через діод VD5 – на конденсатор С11, згладжує пульсацію випрямленої напруги. На резисторі R15 і стабілітрон VD4 зібрано параметричний стабілізатор (+5 В), від якого живиться схема годин таймера і заряджається акумулятор GA1, що забезпечує живлення годин в моменти відсутності напруги мережі. Діод VD3 в ці моменти запобігає розряд акумулятора через стабілітрон VD4. Для контролю наявності напруги мережі служить схема, зібрана на транзисторі VT1 і резистори R16. Поки напруга мережі є, через стабілітрон VD4 протікає струм, і транзистор VT1 відкритий. Низький рівень на колекторі VT1 дозволяє проходження сигналу Q через логічні елементи DD7.1 і DD7.2 в схему вибірки ІМС ОЗУ DD8 і в регістри DD5, DD6, DD9. При зникненні напруги мережі високий рівень на колекторі VT1 заборонить проходження сигналу Q і заблокує роботу дешифраторів DD10, DD11 в блоці індикації (див. рис.2). Цим досягається зниження струму, споживаного таймером від акумулятора.

Ланцюжки R6C7, R7C8 і R8C6 дозволяють прибрати "ікла" в тактових сигналах Т1-Т4.

Сигнал, що відповідає поточному стану каналу, з виходу регістра DD9 надходить на складові транзисторні ключі, зібрані на транзисторах VT2-VT9 і резисторах R21-R28, і на комутуючі котушки електромагнітних реле K1-K4. У ланцюзі колекторів транзисторів VT2-VT5 складових ключів включені світлодіоди HL8-HL11 (рис.2), які здійснюють індикацію стану каналів таймера. Зовнішні ланцюга управляються нормально розімкнутими контактами реле К1-К4, які виведені на клеми ХТ3-ХТ10.

Деталі. Трансформатор Т1 будь-який на 12 В, потужністю 8 … 10 Вт. Як L1 можна використовувати готовий дросель мережевого фільтра від телевізора 3УСЦТ, з'єднавши його обмотки послідовно. Реле К1-К4 типу РП21 з обмоткою на -12 В. Акумулятор GA1 зібраний з чотирьох дискових акумуляторів типу Д-0, 26Д, включених послідовно.

Література

1. Алексєєв С. Застосування мікросхем серії К176 / / Ра-діо. – 1984. – № 4-6.