1. Схема реле часу
2. Схема імпульсного блоку живлення
3. Деталі та конструкція
4. налагодження

Для економії електроенергії, збільшення терміну служби радіоапаратури і підвищення безпеки її використання доцільно обмежувати час роботи різних апаратів від електромережі 230 В змінного струму. Для реалізації такої функції буде потрібно таймер, який після закінчення заданого часу знеструмить підключену до нього навантаження.

Конструкція, про яку піде мова, є два різних пристрої, електрично з'єднані разом - аналоговий таймер і імпульсний блок живлення.

До виходу таймера можна підключити й інші апарати, розраховані на живлення від напруги мережі 230 В, наприклад, блоки живлення оргтехніки, відеопрогравачі, енергозберігаючі електролюмінісцентні і світлодіодні освітлювальні лампи, зарядні пристрої, мобільні телевізори, фоторамки.

Можливо також підключення до цього таймеру звичайних трансформаторних БП, мережевих електропаяльників, ламп розжарювання та іншого навантаження, яка споживає потужність до 30 Вт.

Цей таймер особливо зручно застосовувати на залізничному і автотранспорті для обмеження часу роботи споживачів електроенергії, які працюють від перетворювачів напруги постійного струму в 230 В змінного струму, що економить ресурс бортових і резервних акумуляторів і знижує навантаження на автономні генератори напруги.

Схема реле часу

Принципова схема реле часу, яке відключає живлення навантаження через заданий час, показана на рис. 1. Серцем таймера є вітчизняна інтегральна мікросхема КР512ПС10, що представляє собою RC-генератор і керований дільник частоти, виготовлена ​​за КМОП-технології, містить 801 інтегральний елемент [1, 2].

Ця мікросхема рідко використовується в радіоаматорських конструкціях, а між тим, на її основі можна швидко і легко розробляти і виготовляти різні стабільні таймери на будь-який смак для дуже широкого кола завдань [3 - 6].

Особливістю таймерів, побудованих із застосуванням мікросхем КР512ПС10, є можливість отримання стабільних витягів великої тривалості, що зазвичай неможливо отримати за допомогою традиційних таймерів, час витримки в яких задається за допомогою RC зарядної-розрядної ланцюга - стабільний час витримки таких таймерів рідко перевищує кілька десятків хвилин.

Час витримки цього таймера можна встановити в діапазоні від 1 до 10 годин. Напруга мережі надходить на елементи пристрою через замкнуті контакти вимикача SA1, запобіжник FU1 (плавкий або високовольтний самовідновлюється) і дросель L1. Дросель L1 - «особливий», він не тільки входить до складу Помехоподавляющие фільтра L1RU1C1, але і захищає діодний міст VD1, польовий транзистор VТ1 від ймовірних кидків струму в момент подачі напруги на підключений в якості навантаження імпульсний джерело живлення.

Кидок струму, який може досягати десятків ампер, відбувається через зарядки в БПИ конденсаторів Помехоподавляющие фільтра і зарядки конденсаторів фільтра випрямленої напруги.

На жаль, не у всіх промислових і саморобних БПИ встановлені резистори або терморезистори, що обмежують пусковий струм включення. Щоб дросель L1 ефективно виконував функцію обмеження пускового струму включення навантаження, його обмотка повинна мати опір в кілька одиниць Ом.

Напруга харчування керуючих вузлів таймера формується за допомогою ланцюжків R7VD3 і R8VD4. Світиться світлодіод HL2 сигналізує про підключення таймера до електричної розетки. Для управління потужним високовольтним польовим транзистором VТ1 використовується напруга +9,5 ... 12В, яке формується стабілітроном VD5.

Мікросхема DD1 живиться напругою +4,9 ... 5,1 В, яке задається стабілітроном VD6.

При включенні напруги живлення таймера лічильники DD1 скидаються завдяки ланцюга скидання C2R1. На виході 9 DD1 з'являється лог. 0, відкривається VТ2, відкривається VТ1, на навантаження надходить напруга живлення змінного струму. DD1 включена як генератор-дільник частоти на 3686400 (2048 * 30 * 60). Відповідно, щоб час витримки становив 1 годину (низький рівень на вив.

9 DD1, частота RC генератора повинна бути 512 Гц. Коли після закінчення дії імпульсу скидання генератор DD1 відпрацює 1843200 тактів, низький рівень на вив. 10 DD1 зміниться на високий, лічильники DD1 зупиняться.

Рис.1. Принципова схема таймера для навантажень з напругою 220В.

На вив. 9 DD1 встановиться логічна 1, VT2, VT1 закриються, навантаження буде знеструмлена, HL1 згасне. Висновок 9 мікросхеми КР512ПС10 виконаний за схемою з відкритим стоком. Резистор R2 зменшує ймовірність пошкодження DD1 при розряді через кнопку пуску SB1 статичної електрики, потенціал тіла людини в рухомому транспорті може перевищувати 50 кВ. Діоди VD2 і VD7 зменшують ймовірність пошкодження польового транзистора VТ1.

Час витримки задають за допомогою змінного резистора R4, при лівому за схемою положенні движка змінного резистора R4 частота генератора буде 512 Гц, а при правом, коли опір R4 максимально, частота зменшиться до 50 ... 51 Гц, час витримки таймера складе близько 10 години .

Для запуску або перезапуску таймера необхідно короткочасно замкнути і розімкнути контакти кнопки SB1. Відлік почнеться з моменту розмикання контактів. Короткочасні (до декількох десятків хвилин) відключення напруги мережі 230 В не приведуть до скидання лічильників DD1.

Це означає, що не відбудеться самовільного перезапуску таймера після його зупинки. Якщо відключення напруги мережі відбулося до відпрацювання таймером часу витримки, то робота лічильників і генератора DD1 буде відновлено після включення напруги мережі.

Таймер був виготовлений на монтажній платі розміром 55x38 мм, монтаж навісний, слабкострумові ланцюга виконані проводом МГТФ-0,03. Навісний монтаж в компактній конструкції з мережевим живленням значно знижує ймовірність самозаймання монтажної плати через наявність близько розташованих друкованих доріжок з великою різницею потенціалів, через їхню відсутність.

Також здешевлюється і прискорюється процес виготовлення нескладної конструкції. Корпус таймера - пластмасова коробка розміром 60x45x40 мм (без виступу і штирів) від мережевого адаптера - активна вилка.

Схема імпульсного блоку живлення

Принципова схема імпульсного блоку живлення, що використовується спільно з таймером, показана на рис. 2. Це відновлена ​​по друкованій платі схема джерела живлення промислового виготовлення типу FJ-SW1210X, який раніше використовувався для харчування «автомобільного» телевізора від мережі змінного струму.

Позначення додатково встановлених деталей починаються з цифри «1». Схема блоку живлення щодо стандартна. Напруга мережі змінного струму надходить на бруківці діодний випрямляч D1 - D4 через помехоподавляющие дроселі 1L1, 1L2, терморезистор RT1 і плавкий запобіжник FUSE. Конденсатор С102 згладжує пульсації випрямленої напруги.

На потужному високовольтному польовому транзисторі Q102 зібраний вузол перетворювача напруги. Демпфуюча ланцюжок реалізована на D107, R102, С103. Резистор R105 - датчик струму Q102.

При зростанні струму через відкритий перехід Q102, росте напруга на висновках резистора R105. Коли воно стає вище 0,7 В, Q1 відкривається і шунтує затвор - витік Q102. Польовий транзистор закривається.

Резистор R101 потрібен для запуску перетворювача після подачі напруги живлення. Стабілітрон ZD1 захищає польовий транзистор від пробою ізоляції затвора. На інтегральної мікросхеми ІС3 реалізований вузол стабілізації вихідної напруги, яке задається резисторами R202, R201.

Чим більше опір R202, тим вище вихідна напруга блоку живлення.

Якщо з різних причин вихідна напруга БП прагнути збільшитися, то росте струм через світлодіод оптрона ІС1. Це призводить до збільшення струму через фототранзистор оптрона, що призводить до відкривання Q101, таким чином здійснюється стабілізація напруги на виході БП.

При несправності ланцюга стабілізації можливий миттєвий вихід з ладу діода Шотткі D201. Конденсатори С201 і С203 згладжують пульсації випрямленої напруги 12 В. Конденсатор С202 запобігає самозбудження ІС1. Світлодіод HL1 світить при наявності напруги на виході БП.

Рис.2. Принципова схема імпульсного блоку живлення на напругу 12В і струм 1,2А.

Деталі та конструкція

Постійні резистори можуть бути типу С1-4, С1-10, С1-14, С2-23, МЯТ, РПМ і аналогічні відповідної потужності. Змінний резистор R4 краще застосувати малогабаритний імпортний. При використанні вітчизняного слід враховувати, що «наші» змінні резистори можуть мати відхилення більше 40% від зазначеного на корпусі номіналу, що ускладнить настройку.

Автор застосував імпортний змінний резистор опором 99,2 кОм від вузла настройки на канал від телевізора-радіоприймача «Siesta». Ось застосованого резистора пластмасова, на неї надіта регулювальна ручка з полістиролу.

Дисковий варістор MYG10-471 можна замінити на FNR-10K471, FNR-14K471, INR14D471, INR14D511. Всі дроселі малогабаритні промислового виготовлення від комп'ютерних пристроїв.

Якщо опір обмотки дроселя L1 буде менше 4 Ом, то послідовно з ним потрібно включити дротяний резистор потужністю 2 Вт, якщо більше 7 ... 8 Ом, то, можливо, доведеться зменшити максимальну потужність підключається навантаження. Конденсатори С1, С3 - С6 - високовольтні керамічні. Конденсатор С8 - SMD, встановлюють якомога ближче до висновків харчування DD1.

Оксидні конденсатори - імпортні аналоги К50-68. Конденсатор С7 - плівковий К73-17, К73-24 або імпортний аналог.

Діодний міст G2SBA60 розрахований на струм 2А і напруга 600 В, можна замінити на GBL06, RBV-406FI, G2SB60, або, наприклад, на чотири випрямних діода 1N5406, КД226Г, 1 N4006, КД243Ж, КД247Д. Цими ж діодами можна замінити діоди 1N4005, 1N4007. Замість діода FR107 підійде UF4007, FR157, FR207, FM207. Діод Шотки SR360 можна замінити на SR306 або MUR460, UF5403, FR303G, SRP300J.

Діод 1SS176S можна замінити на будь-який з серій 1 N914, 1 N4148, КД512, КД521, КД522.

Стабілітрон GZS12Z можна замінити на 1N4742A, BZV55C-12, TZMC-12 або вітчизняний 2С212Ц, КС212Ц. Замість стабілітрона BZV55C-18 підійде 1N4746A, TZMC-18. Стабілітрон GZC5.1Z можна замінити на 1N4733A, BZV55C-5V1, TZMC-5V1.

Можна спробувати встановити на місце VD6 вітчизняний стабілітрон 2С151Т1. При установці на місце ZD1 і, або VD5 вітчизняних стабілітронів, можна отримати непрацюючу конструкцію або пошкодити через перегрів потужні польові транзистори.

Світлодіоди RL30-CB744D синього кольору світіння і RL30-DR344S червоного - з підвищеною світловіддачею. Можна замінити будь-якими аналогічними, наприклад, з серій КІПД21, КІПД40, КІПД66, L-1513.

Одним з таких світлодіодів можна замінити АЛ307К. Замість оптрона Рс817 підійде будь-який четирёхвиводний Рс817, PS817S, PS2501-1, РС814, Рс120, РС123SFH617А-2, LTV817.

Транзистор 2SA1266 можна замінити на будь-який з серій SS9015, ВС557, КТ3107, КТ6112. Замість КТС9013 може працювати будь-який з ВС547, SS9013, SS9014, 2SC1815, КТ3102, КТ645, КТ6111.

Основна вимога до VT2 - малий зворотний струм колектора. Польовий транзистор VT1 при потужності навантаження до 30 Вт працює без тепла. При потужності навантаження 16 Вт (лампа розжарювання) падіння напруги на відкритому каналі втік-витік не перевищує 50 мВ, а з навантаженням 60 Вт не більше 200 мВ. Замість 2SK1118 можна встановити BUZ40B, IRFP450, IRF450, TSD2M450V, КП787А.

Кращим варіантом на місце VT1 буде сучасний польовий транзистор SPP20N60S5 або STW20NB50, MTW20N50E, SPW47N60C3. Замість польового транзистора SSS6N60A підійде SSS7N60B, SSS6N60A, SSP10N60B, P5NK60ZF, 2SK2562, P4NK60ZFP. При монтажі польових транзисторів їх необхідно захищати від пробою статичною електрикою.

Кнопка SB1 будь-яка малогабаритна з вільно роз'єднаними контактами без фіксації положення з пластмасовим штовхачем. Якщо у кнопки є металева обойма, то її з'єднують з «мінусом» VD1. Цим зменшується ймовірність негативного впливу на DD1 розряду статики при наближенні пальця до штовхача кнопки.

Замість клавішного вимикача KCD-2011 підійде MR21, SWA206A, KCD1-101. Замість мікросхеми TL431A підійде будь-яка в корпусі ТО-92 з LM431ACZ, AZ431, AN1431T.

налагодження

Первинну настройку таймера виробляють без його підключення до мережі. Для цього, через резистор 820 Ом на стабілітрон VD5, дотримуючись полярності, подають напругу 15 В постійного струму. Після чого, встановивши движок R4 в ліве за схемою становище, підбором С7 встановлюють частоту генератора 512 Гц.

Потім проводять градуювання шкали змінного резистора, завдаючи на корпусі таймера кольорові мітки. Значення частоти генератора для кожної години витягів вказані в таблиці.

512 256 171 128 102 85 73 64 59 51 Т, год. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Для кожної мітки шкали свердлом 1,2 мм висвердлюють невелике заглиблення, яке заповнюється краплею кольорового лаку для нігтів. Таким чином, виходить довговічна шкала. Потім, від'єднавши джерело живлення постійного струму, при відключеному навантаженні на таймер подають напругу мережі. Перевіряють напругу на VD5, VD6.

Якщо при світиться HL1 напруга на VD5 менше 9 В, а на VD6 менше 4,8 В, то, можливо, були застосовані або неякісні стабілітрони, або конденсатори С9, С10 з великим струмом витоку, або дефектний екземпляр DD1. Якщо все нормально, до таймера можна підключити навантаження.

Для зручності перевірки працездатності пристрою висновок 12 DD1 можна тимчасово підключити до вив. 13, тим самим, подавши на нього рівень логічного 0. Тоді таймер буде відраховувати не годин, а хвилинні інтервали.

Бутов А.Л. РК-2016-03.

література:

1. Бірюков С. Генератор-дільник частоти КР512ПС10. - Р2000, № 1, стор. 51, 52.
2. Новаченко І. В., Телець В.А., Редькіна Л.І., Краснодубец А.Ю. Мікросхеми для побутової радіоапаратури., 1992, стор. 105- 110.
3. Зуєв Є., Бутов А. «Вечірній світло». - Р2002, № 5, стор. 33, 34.
4. Іванов А. Реле покажчика поворотів на КР512ПС10. - Р1993, № 7, стор. 35.
5. Іванов А. Генератор прямокутних імпульсів інфранизьких частоти на КР512ПС10. - Р1991, № 12, стор. 32.
6. Бірюков С. Застосування мікросхеми КР512ПС10. - Р2000, № 8, стор. 44.
7. Бутов А. Двуполярность блок живлення з таймером. - РК2014, № 10, стор. 13- 15.
8. Бутов А. Універсальне реле часу на польових транзисторах. - РК2002, № 10, стор. 30 - 32.