Релейні схеми використовуються в системах авторегулювання: для підтримки заданої температури, освітленості, вологості і т.д. Подібні схеми, як правило, схожі і в якості обов’язкових вузлів містять датчик, порогову схему і виконавче або індикаторний пристрій (див. список літератури). Релейні схеми реагують на перевищення контрольованого параметра над заданим (установленим) рівнем і включають виконавчий пристрій (реле, електродвигун, той або інший прилад). Також можливо оповіщення звуковим або світловим сигналом про факт виходу контрольованого параметра за межі допустимого рівня.

Термореле (рис. 16.1) виконано на основі тригера Шмітта. В якості датчика температури використовується терморезистор (резистор, опір якого залежить від температури). Потенціометр R1 встановлює початкове зміщення на терморезистор R2 і потенціометрі R3. Його регулюванням домагаються спрацьовування виконавчого пристрою (реле К1) при зміні опору терморезистора.

   

Рис. 16.1

В якості навантаження в цій та інших схемах цієї глави може бути використано не тільки реле, але і слабкострумових лампа розжарювання. Можна включити світлодіод з послідовним струмообмежувальних резистором величиною 330 … 620 Ом, генератор звукових коливань, електронну сирену і т.д. При використанні реле контакти останнього можуть включати будь-яку електрично ізольовану від ланцюга датчика навантаження: нагрівальний елемент або, навпаки, вентилятор.

Для захисту вихідного транзистора від імпульсів напруги, що виникають при комутації обмотки реле (індуктивного навантаження), необхідно включати паралельно обмотці реле напівпровідниковий діод.

Так, на рис. 16.1 анод діода має бути з’єднаний з нижнім за схемою висновком обмотки реле, катод – з шиною живлення. Замість діода з тим же результатом може бути підключений стабілітрон або конденсатор.

Термореле [МК 6/82-3] (рис. 16.4) має вихідний каскад з самоблокуванням на тиристори. Це призводить до того, що після спрацьовування схеми вимкнути сигналізацію можна тільки після короткочасного відключення живлення пристрою. Термореле (мал. 16.6), або, кажучи точніше, термоиндикатором, виконаний по мостовій схемі [ВРЛ 83-24]. Коли міст збалансований, жоден з світлодіодів не світиться. Варто температурі підвищитися, включиться один з світлодіодів. Якщо температура, навпаки, знизиться, загориться інший світлодіод. Щоб розрізняти, в яку сторону змінюється температура, для індикації її підвищення можна використовувати світлодіод червоного свічення; для індикації пониження – світлодіод жовтого (або зеленого) світіння. Для балансування схеми замість резистора R2 краще включити потенціометр.

   

Рис. 16.2

Фотореле (рис. 16.2) відрізняється від термореле (рис. 16.1) тим, що замість терморезистора використаний фоточутливий прилад (фотодіод або фотосопротівленіе). Схема фотореле, показана на рис. 16.5, містить двохкаскадний підсилювач постійного струму, виконаний на транзисторах різного типу провідності. При зміні електричного опору фотодіода і, відповідно, зміщення на базі транзистора VT1, збільшиться колекторний струм вихідного транзистора підсилювача VT2, і напруга на резисторі R2 зросте. Як тільки це напруга перевищить напруга пробою порогового елемента – Напівпровідникового стабілітрона VD2, включиться крайовий каскад на транзисторі VT3, керуючий роботою виконавчого механізму (реле). Використання в схемі порогового елемента (напівпровідникового стабілітрона) підвищує чіткість спрацьовування фотореле.

Фотореле (рис. 16.7) є таким не в повній мірі, оскільки реагує на зміну освітленості плавним зміною частоти генерованих коливань [BC Іванов]. У той же час це пристрій може працювати спільно з измеряющими частоту приладами, частотно-виборчими реле, сигналізувати висотою звукового сигналу про зміну освітленості, що може бути досить актуально для слабозрячих (див. також рис. 6.9).

   

Рис. 16.3

Реле вологості або реле рівня рідини (рис. 16.3) так само, як і деякі з вищенаведених схем (див., наприклад, рис. 16.1, 16.2) виконано на основі тригера Шмітта [МК 2/86-22]. Поріг спрацювання пристрою встановлюють регулюванням потенціометра R3. Контакти датчика вологості виконані у вигляді мідного (Сі) і залізного (Fe) стрижнів, занурених у землю. При зміні вмісту вологи в землі електропровідність середовища і опір між електродами змінюються. Зі збільшенням зсуву на базі транзистора VT1 він відкривається. Колекторний і емітерний струми транзистора зростають, що призводить до зростання напруги на потенціометрі R3 і, відповідно, до перемикання тригера. Реле спрацьовує. Пристрій може бути налаштоване на зменшення електропровідності землі нижче заданої норми. Тоді, при спрацьовуванні виконавчого пристрою, включається система автоматичного поливу землі (рослин).

   

Рис. 16.4

   

Рис. 16.5

   

Рис. 16.6

   

Рис. 16.7

   

Рис. 16.8

Реле часу (рис. 16.8) описано в книзі П. Величкова і В. Христового (Болгарія). Короткочасне натискання на кнопку SA1 розряджає времязадающій конденсатор С1 і пристрій починає «відлік часу ». У процесі заряду конденсатора напруга на його обкладках плавно збільшується. У підсумку, через деякий час реле спрацює, і включиться виконавчий пристрій. Швидкість заряду конденсатора, а, отже, і час витримки (час експозиції) можна змінювати потенціометром R1. Реле забезпечує максимальний час експозиції до 10 сек при вказаних на схемі параметрах елементів. Це час може бути збільшено за рахунок збільшення ємності конденсатора С1, або опору потенціометра R1.

Варто відзначити, що для настільки простих схем «аналогових» таймерів стабільність тимчасового інтервалу невелика. Крім того, не можна до безкінечності нарощувати ємність времязадающіх-щего конденсатора, оскільки помітно зростає його струм витоку. Такий конденсатор неприйнятний в схемах «аналогових» таймерів. Істотно збільшити час експозиції за рахунок опору потенціометра R1 також не можна, оскільки вхідний опір подальших каскадів, якщо тільки вони не виконані на польових транзисторах, невелика.

Аналогові таймери (реле часу) широко використовують при фотодруку, для завдання часу виконання яких процедур. Кілька схем таймерів розглянуто в розділах 18 і 25. Ці пристрої використовуються, наприклад, для отримання води, іонізованій сріблом.

Реле напруги (рис. 16.9, 16.10) використовуються для контролю заряду або розряду елементів живлення, акумуляторів, контролю напруги живлення, підтримки напруги на заданому рівні. Схеми, описані в книзі П. Величкова і В. Христового, призначені для контролю розряду (мал. 16.9) або перезаряду (рис. 16.10) акумулятора.

   

Рис. 16.9

   

Рис. 16.10

При необхідності напруга спрацювання цих пристроїв може бути змінено. Поріг спрацьовування задається типом стабілітрона. Для зміни у невеликих межах порогу спрацьовування подібних реле послідовно із стабілітроном можна включати 1 – 3 германієвих Щ9) або кремнієвих (КД503, КД102) діодів в прямому напрямі.

Катоди діодів повинні «дивитися» у бік бази вхідного транзистора. Германієвий діод зміщує поріг спрацьовування приблизно на 0,3 В, а кремнієвий – на 0,5 В. Для ланцюжка з двох, трьох діодів ці значення подвоюються (потроюються). Проміжні значення напруг можна одержати при послідовному включенні германієвого і кремнієвого діодів (0,8 В).

   

Рис. 16.11

   

Рис. 16.12

Акустичне реле (рис. 16.11, 16.12) використовують для контролю рівня шуму, а також у складі систем охоронної сигналізації [Б.С. Іванов, М 2/96-13]. Крім іншого, такі схеми часто використовують в системах зв’язку – в пристроях голосового управління каналом зв’язку. Так, при розмові автоматично і без втручання оператора відбувається перемикання радіостанції чи лінії зв’язку з прийому на передачу. Пристрій містить датчик звукового сигналу – мікрофон, в якості якого можна використовувати звичайний мікротелефонну капсуль, підсилювач низької частоти, детектується і виконуюче (релейне) пристрій.

Коефіцієнт посилення УНЧ визначає чутливість акустичного реле. На мікрофон може бути встановлений звукоулавлівающій рупор для підвищення спрямованих властивостей акустичного реле. Резонансний фільтр, включений після УНЧ, дозволяє акустичному реле реагувати тільки на звук певної частоти і ігнорувати інші звуки.

   

Література: Шустов М.А. Практична схемотехніка (Книга 1), 2003 рік