ДВА РЕЛЕ ВЫДЕРЖКИ ВРЕМЕНИ

Реле выдержки времени применяют для включения на какой-то вполне определенный промежуток времени нагрузки, например лампы фотоувеличителя, модели на выставке работ юных техников.

Простейшее реле времени, рассчитанное на включение нагрузки на несколько секунд, можно собрать по схеме, показанной на рис. 28. В нем функцию порогового устройства выполняет динистор V2 — полупроводниковый диод, электропроводность которого изменяется скачкообразно от некоторого минимального до максимального значения.

Рис. 28. Схема реле выдержки времени на динисторе

При нажатии на кнопку S1 срабатывает электромагнитное реле переменного тока К1, контактами К1.1 оно самоблокируется (остается в рабочем состоянии и после отпускания кнопки S1), а контактами K1.2 замыкает цепь питания нагрузки. Сразу же начинает заряжаться конденсатор С1 (через диод V1, выпрямляющий напряжение сети, и резисторы R1, R2). Как только напряжение на конденсаторе достигнет напряжения включения динистора, сработает реле К2, а его размыкающиеся контакты К2.1 обесточат устройство — закончится время выдержки включейия нагрузки.

Выдержка времени зависит от сопротивления резисторов R1, R2, емкости конденсатора С1, а также от напряжения включения динистора (для КН102Д оно составляет около 80 В). Для указанных на схеме значений этих элементов и крайнем правом (по схеме) положении движка переменного резистора R2 выдержка составляет 2...3 с.

Динистор. V2 может быть любым из серии КН102; можно последовательно соединить несколько динисторов для увеличения продолжительности выдержки времени. Конденсатор C1 — К50-3. Реле K1 — МКУ-48 (паспорт РА4.509.145), реле К2 — РЭС-10 (паспорт РС4.524.302), кнопка S1 — КМ-1, МТ-1 или любая другая с двумя группами контактов, работающих на замыкание.

Действие второго варианта реле выдержки времени, схема которого приведена на рис. 29, основано на заполнении двоичного счетчика импульсами, следующими с периодом 1 с или 1 мин. После того, как на вход счетчика поступит определенное число импульсов, появляется сигнал на выходе узла совпадения и срабатывает исполнительное реле.

Прибор имеет два поддиапазона выдержек времени. В первом поддиапазоне длительность выдержки можно устанавливать в пределах 1...63 с с интервалом в 1 с, во втором — от 1 до 63 мин. с интервалом в 1 мин. Установка того или иного поддиапазона осуществляется переключателем S2.

С обмотки III трансформатора Т1 напряжение, сети, пониженное до 7 В, через двухполупериодный выпрямитель на диодах V5—V8 и резистор R2 поступает на формирователь импульсов, выполненный на логических элементах D1.1 и D1.2. С выхода элемента D1.2 прямоугольные импульсы частотой 100 Гц подаются на два последовательно соединенных десятичных счетчика D3 и D4.

Рис. 29. Схема цифрового реле выдержки времени (см. оригинал)

В результате на выходе микросхемы D4 (вывод 5) импульсы следуют с периодом 1 с. Они поступают на вход &С десятичного счетчика D5, а от него — на микросхему D6, которая делит частоту поступающих импульсов на 6 (микросхемы D3—D6 работают в режиме счета импульсов лишь в том случае, если на их входах &R0 напряжение низкого уровня). На выходе микросхемы D6 (вывод 8) импульсы следуют с перидом 1 мин.

С подвижного контакта переключателя S2 импульсы поступают на вход логического элемента D1.3, а с его выхода — на вход шестиразрядного триггерного счетчика, выполненного на микросхемах D7—D9. Каждая из этих микросхем (К155ТМ2) содержит по два D-триггера.

Напомним, как работает D-триггер. При подаче на вход R или S напряжения низкого уровня на прямом выходе триггера (вывод 5 или 9) появляется напряжение низкого или высокого уровня — в зависимости от того, какой именно вход был соединен с общим проводом. Вход D — информационный. Если на него подано напряжение низкого уровня, то положительный перепад напряжения на синхронизирующем входе С вызовет появление напряжения низкого уровня на прямом выходе триггера, и наоборот. Иными словами, состояние триггера после поступления синхронизирующего импульса на вход С определяется уровнем напряжения на входе D перед поступлением синхроимпульса. Если вход D соединить с инверсным выходом, то состояние триггера будет изменяться на противоположное после прихода каждого очередного импульса на вход С. Триггер в этом случае работает в счетном режиме (делит частоту на 2). Именно так и работают в этом реле выдержки времени все шесть D-триггеров микросхем D7—D9.

Прямые выходы триггеров через замыкающиеся контакты кнопок S5—S10 соединяются со входами микросхемы D10. Когда триггерный счетчик достигнет определенного состояния, заданного кнопками S5—S10 на выходе микросхемы D10 появится напряжение низкого уровня. При этом триггер на элементах D1.4 и D2.1 изменит свое состояние, сработает электромагнитное реле К1, которое контактами К1.1 включит (или отключит) цепь питания нагрузки.

Пользоваться этим реле выдержки времени несложно. После включения питания нажимают кнопку S4 «Сброс». При этом на выходе элемента D2.1 установится напряжение высокого уровня, а на выходе D1.4 — низкого уровня. На входах &R0 микросхем D3 — D6 будет напряжение высокого уровня, и на выходах этих микросхем импульсы отсутствуют. Реле К1 при этом сработает. После этого тумблером S2 устанавливают поддиапазби выдержек — «Секунды» или «Минуты», а кнопками S5 — S10 — нужную длительность выдержки. Например, при иажатии кнопок S5, S7, S8 и установке тумблера S2 в положение «Секунды» выдержка времени составит: 1+4+8 = 13 с.

Затем нажимают кнопку S3 «Пуск». При этом триггер на элементах D1.4 и D2.1 переключится, триггерный счетчик D7—D9 установится в нулевое состояние, и на вход счетчика начнут поступать импульсы. Через 13 с сработает реле К1 и его контакты К1.1 скоммутируют цепь нагрузки.

Микросхемы серии К155 можно заменить на аналогичные им микросхемы К133. Вместо транзистора КТ801Б (V9) подойдет П701, КТ807 или КТ603, а вместо МП42Б (VII) — транзистор МП21, МП25, МП26, МП40 или МП41 с любым буквенным индексом. Диоды V1—V4 должны быть рассчитаны на средний выпрямленный ток не менее 100 мА, остальные диоды могут быть любых типов.

Конденсаторы C1 и С2 — К50-6 или K50-3; С3, С4 — K10-7, КM-6, КЛС. Резисторы — МЛТ-0,25; реле К1 типа РЭС-10 (паспорт РС4.524.304). Переключатели: S1 и S2 — ТВ2-1-2 или ТП1-2; S5—S10 — П2К с фиксацией.

Сетевой трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе Ш20Х25. Обмотка I содержит 2200 витков провода ПЭВ-2 0,12, обмотка II — 110 витков ПЭВ-2 0,37, обмотка III — 75 витков провода ПЭВ-2 0,35.

Автомат смонтирован в пластмассовом корпусе размерами 250X210X90 мм (использован корпус от неисправного ампервольтомметра АВО-5М). Верхняя съемная крышка изготовлена из винипласта толщиной 3 мм. Надписи выполнены на черной бумаге белой краской и закрыты сверху пластинами прозрачного органического стекла. На боковой стенке находится разъем, к которому подведены провода, идущие от контактов К1.1 реле К1.

Большая часть деталей смонтирована на плате из текстолита (можно из гетинакса, электрокартона) толщиной 1...1,5 мм. Монтаж — проволочный. Транзистор V9 установлен на дюралюминиевом уголке 20X20 мм, служащем радиатором.

Чтобы исключить возможные сбои из-за помех, не следует объединять в один жгут проводи, идущие к микросхемам, с проводами, несущими переменный или пульсирующий ток (от сетевого трансформатора Т1 и диодов V1—V8).

Правильно собранное из заведомо исправных деталей реле времени не требует налаживания. Оценить его точность можно путем сравнения длительностей выдержек с показаниями электронных часов. В одном из испытанных экземпляров устройства максимальное отклонение выдержки на пределе 30 мин составило не более 20 с, что соответствует точности 1%.

Описанный здесь вариант реле выдержки времени можно применять при выполнении фоторабот, для включения и запрограммированного выключения различных бытовых приборов (например, электроплитки). Если увеличить диапазоны выдержек включением в счетчик импульсов дополнительных триггеров и ввести звуковую сигнализацию, то реле времени можно будет использовать и как электронный будильник.