Časové relé vlastníma rukama: přehled 3 provizorních variant

Jak funguje mikroobvod 555

Než přejdeme k příkladu reléového zařízení, podívejme se na strukturu čipu. Všechny další popisy se budou týkat čipů řady NE555 vyráběných společností Texas Instruments.

Jak je vidět z obrázku, základem je RS trigger s inverzním výstupem řízeným výstupy z komparátorů. Kladný vstup horního komparátoru se nazývá THRESHOLD a záporný vstup dolního komparátoru se nazývá TRIGGER. Ostatní vstupy komparátoru jsou připojeny k děliči napájecího napětí tvořenému třemi 5kOhm rezistory.

Jak pravděpodobně víte, spouštěč RS může být v ustáleném stavu (má 1 bitový paměťový efekt) buď logické "0", nebo logické "1". Jak funguje:

• Kladný impuls na vstupu R (RESET) nastaví výstup na logickou "1" (je to "1", nikoli "0", protože spouštění je inverzní - to ukazuje kroužek na výstupu spouštění);
• Příchod kladného impulsu na vstup S (SET) nastaví výstup na logickou "0".

Rezistory 5 kOhm 3 dělí napájecí napětí 3, což způsobí, že referenční napětí horního komparátoru (vstup "-" komparátoru, neboli vstup CONTROL VOLTAGE čipu) je 2/3 Vcc. Referenční napětí spodního z nich je 1/3 Vcc.

S ohledem na to můžeme vytvořit tabulky stavů čipu vzhledem ke vstupům TRIGGER, THRESHOLD a výstupu OUT.

Všimněte si, že výstup OUT je invertovaný signál ze spouštěče RS.

	THRESHOLD < 2/3 Vcc	THRESHOLD > 2/3 Vcc
TRIGGER < 1/3 Vcc	OUT = log "1"	Nedefinovaný stav OUT
TRIGGER > 1/3 Vcc	OUT zůstává beze změny	OUT = log "0"

V našem případě se k vytvoření časového relé používá následující trik: Vstupy TRIGGER a THRESHOLD se spojí dohromady a přivede se na ně signál RC-řetězce. Tabulka stavů pak bude vypadat takto:

	OUT
THRESHOLD, TRIGGER < 1/3 Vcc	OUT = Log "1
1/3 Vcc < THRESHOLD, TRIGGER < 2/3 Vcc	OUT zůstává beze změny
THRESHOLD, TRIGGER > 2/3 Vcc	OUT = Log "0

Schéma zapojení NE555 pro tento případ je následující:

Po připojení napájení se kondenzátor začne nabíjet, což způsobí, že napětí na kondenzátoru se postupně zvyšuje od 0 V. Napětí na vstupech TRIGGER a THRESHOLD bude naopak klesat od Vcc+. Jak je vidět ze stavové tabulky, na výstupu OUT je po napájení Vcc+ logická "0" a výstup OUT se přepne na logickou "1", když napětí na zadaných vstupech TRIGGER a THRESHOLD klesne pod 1/3 Vcc.

Důležité je, že dobu zpoždění relé, tj. časový interval mezi přivedením napájení a nabitím kondenzátoru do doby, než se výstup OUT přepne na logickou "1", lze vypočítat pomocí velmi jednoduchého vzorce:

T = 1,1 * R * C

Následující obrázek znázorňuje verzi čipu s pouzdrem DIP a ukazuje přiřazení pinů čipu:

Za zmínku stojí také to, že kromě řady 555 se vyrábí také řada 556 ve 14pinovém pouzdře. Řada 556 obsahuje dva časovače 555.

Aplikace časových relé

Člověk se odjakživa snaží zjednodušit si život pomocí různých pomůcek. S nástupem technologie elektromotorů se objevila potřeba časového spínače pro automatické ovládání tohoto zařízení.

Zapněte ji na předem nastavený čas a můžete jít ven a věnovat se jiným věcem. Po uplynutí nastavené doby se přístroj sám vypne. Tato automatizace vyžadovala relé s funkcí automatického časovače.

Klasickým příkladem tohoto zařízení je relé ve staré pračce sovětského typu. Měl knoflík s několika děleními na krytu. Nastavíte správný režim a buben se bude točit 5 až 10 minut, dokud hodiny uvnitř nedosáhnou nuly.

Elektromagnetické časové relé je malé, energeticky úsporné, nemá žádné pohyblivé části a je odolné.

Časová relé se dnes instalují do různých spotřebičů:

• mikrovlnné trouby, trouby a další spotřebiče;
• odsávací ventilátory;
• automatické zavlažovací systémy;
• automatické systémy řízení osvětlení.

Ve většině případů je zařízení založeno na mikrokontroléru, který současně řídí všechny ostatní režimy provozu automatizovaného zařízení. Pro výrobce je to levnější. Není třeba utrácet peníze za několik samostatných zařízení, která by měla na starosti vždy jen jednu věc.

Časová relé se dělí na tři typy podle typu výstupního prvku:

• Relé - zátěž je připojena přes "beznapěťový kontakt";
• triak;
• Tyristory.

První varianta je nejspolehlivější a nejodolnější proti přepětí v síti. Zařízení s tyristorovým spínacím výstupem by se mělo používat pouze tehdy, pokud je připojená zátěž necitlivá na tvar napájecího napětí.

Ke konstrukci časového relé lze použít také mikrokontrolér. Domácí relé se však vyrábějí především pro jednoduché věci a provozní podmínky. Drahý programovatelný regulátor je v takové situaci zbytečným vyhazováním peněz.

Existují mnohem jednodušší a levnější obvody založené na tranzistorech a kondenzátorech. Můžete si vybrat z několika variant, je z čeho vybírat.

Schéma časového relé | Elektrikář doma

Obvody pro časové relé

Schéma časového relé

Zde je jednoduché zapojení časového relé na 220 V. Tento časový reléový obvod lze použít pro různé aplikace. Například s uvedenými prvky pro fotografický zvětšovací přístroj nebo pro dočasné osvětlení schodiště, podesty.

Diagram ukazuje:

• D1-D4 - diodový můstek KTs 405A nebo jakákoli dioda s maximálním přípustným stejnosměrným usměrněným proudem (Iin.max) ne menším než 1A a maximálním přípustným zpětným napětím (Uobr.max) ne menším než 300 V.
• D5 - dioda KD 105B nebo jakákoli dioda s Iin.max nejméně 0,3A a Uobr.max nejméně 300 V.
• VS1 - tyristor KU 202N nebo KU 202K(L, M), VT151, 2U202M(N).
• R1 - rezistor MLT - 0,5, 4,3 mOhm.
• R2 - rezistor MLT - 0,5, 220 Ohm.
• R3 - rezistor MLT - 0,5, 1,5 kOhm.
• С1 - kondenzátor 0,5 μF, 400 V.
• L1 - žárovka (žárovky) do 200 W.
• S1 - spínač nebo tlačítko.

Fungování obvodu časového relé

Když se kontakty S1 zavřou, kondenzátor C1 se začne nabíjet, na řídicí elektrodu tyristoru se přivede "+", tyristor se otevře, obvod začne odebírat velký proud a rozsvítí se žárovka L1 zapojená do série s obvodem. Žárovka také funguje jako omezovač proudu v obvodu, takže obvod nebude fungovat s úspornými žárovkami. Když je kondenzátor C1 zcela nabitý, přestane jím protékat proud, tyristor se uzavře a žárovka L1 zhasne. Při rozepnutí kontaktu S1 se kondenzátor vybije přes rezistor R1 a časové relé přejde do počátečního stavu.

Zdokonalení obvodu časového relé

Při uvedených parametrech obvodového prvku bude doba hoření L1 5-7 s. Pro změnu doby sepnutí relé je nutné vyměnit kondenzátor C1 za kondenzátor s jinou kapacitou. S rostoucí kapacitou se proto prodlužuje doba provozu časového relé. Můžete dát dva nebo více kondenzátorů paralelně a spojit nebo rozpojit je pomocí přepínačů, v tomto případě získáte postupné nastavení doby provozu časového relé. Pro plynulou regulaci času je třeba přidat proměnný odpor R4. Oba způsoby nastavení lze kombinovat a vytvořit tak relé s prakticky libovolnou dobou provozu.

Vylepšený obvod časového relé

Změny v obvodu:

• C2 - přídavný kondenzátor, lze použít stejný jako C1.
• S2 - spínač (tumbler), který připojuje kondenzátor C2 (prodloužení doby činnosti relé).
• R4 - proměnný odpor, můžete vzít SP-1, 1,0 - 1,5 kOhm nebo podobnou hodnotu.

Při vytváření rozvržení s detaily uvedenými ve schématech se žárovka (60 W) rozsvítila asi na 5 sekund. Přidáme-li paralelně kondenzátor C2 o kapacitě 1 uF a rezistor R4 o odporu 1,0 kOhm, lze dobu hoření žárovky nastavit v rozmezí 10 až 20 sekund (s R4).

Další časový reléový obvod lze převzít z článku "Automatický osvěžovač vzduchu", takový obvod lze použít pro téměř jakékoliv zařízení.

Při nastavování a obsluze přístroje buďte opatrní, části obvodu jsou pod napětím.

P.S. Děkujeme panu Jakovlevovi V.M. za pomoc.

Bude zajímavé si to přečíst:

Užitečná zařízení, Elektronická zařízení, Elektrická schémata
Ruční výroba, elektronika, schéma zapojení

Vytvoření časového relé pro 12 a 220 V

Tranzistorové a čipové časovače pracují při napětí 12 V. Pro použití se zátěží 220 V se instalují diodová zařízení s magnetickým startérem.

K sestavení regulátoru s výstupem 220 V potřebujete:

• tři rezistory;
• čtyři diody (proud nad 1 A a zpětné napětí 400 V);
• kondenzátor s kapacitou 0,47 mF;
• tyristor;
• tlačítko Start.

Po stisknutí tlačítka se uzavře síť a kondenzátor se začne nabíjet. Tyristor, který byl během nabíjení otevřený, se po nabití kondenzátoru uzavře. V důsledku toho dojde k přerušení dodávky proudu a spotřebič se vypne.

Korekce se provádí volbou odporu R3 a kapacity kondenzátoru.

Výroba pomocí diod

Pro sestavení systému založeného na diodách jsou zapotřebí potřebné prvky:

• 3 rezistory;
• 2 diody s proudovou hodnotou 1 A;
• Tyristor VT 151;
• startovací zařízení.

Spínač a jeden kontakt diodového můstku jsou připojeny k napájení 220 V. Druhý vodič můstku je připojen ke spínači. Tyristor je připojen k rezistoru 200 a 1 500 ohmů a k diodě. Druhé vodiče diody a rezistoru 200 jsou připojeny ke kondenzátoru. Paralelně ke kondenzátoru je připojen odpor 4300 ohmů.

Použití tranzistorů

Chcete-li sestavit obvod na tranzistorech, musíte si udělat zásoby:

• kondenzátor;
• 2 tranzistory;
• 3 rezistory (jmenovitý odpor 100 kOhm K1 a 2 modely R2, R3);
• tlačítko.

Po zapnutí tlačítka se kondenzátor nabíjí přes rezistory r2 a r3 a emitor tranzistoru. Napětí na rezistoru klesá, jakmile se tranzistor otevře. Když se druhý tranzistor otevře, relé se spustí.

Jak se kapacita nabíjí, proud klesá a s ním i napětí na rezistoru až do bodu, kdy se tranzistor sepne a relé se uvolní. Pro nový start je nutné úplné vybití kapacity, které se provede stisknutím tlačítka.

Konstrukce na bázi IC

K sestavení systému založeného na čipu budete potřebovat:

• 3 rezistory;
• dioda;
• Čip TL431;
• tlačítko;
• kondenzátory.

Kontakt relé je připojen paralelně k tlačítku, ke kterému je připojen "+" napájecího zdroje. Druhý kontakt relé k rezistoru 100 ohmů. Rezistor je také připojen k rezistorům.

Druhý a třetí výstup čipu jsou připojeny k rezistoru 510 ohmů a k diodě. Poslední kontakt relé je rovněž připojen k polovodiči s výkonným zařízením. "-" napájecího zdroje je připojen k odporu 510 ohmů.

Použití časovače ne555

Integrovaný časový obvod NE555 je nejjednodušší na návrh, proto se používá v mnoha obvodech. K instalaci časového regulátoru budete potřebovat:

• Deska 35x65;
• Soubor Sprint Layout;
• rezistor;
• šroubové svorkovnice;
• pájka;
• tranzistor;
• dioda.

Obvod je namontován na desce a rezistor je buď umístěn na povrchu desky, nebo vyveden dráty. Na desce jsou místa pro šroubové svorky. Po připájení součástek se odstraní přebytečná pájka a zkontrolují se kontakty. Pro ochranu tranzistoru je paralelně k relé připojena dioda. Doba vypnutí je nastavena v zařízení. Pokud je k výstupu připojeno relé, lze zátěž nastavit.

• Uživatel stiskne tlačítko;
• Obvod se uzavře a přivede se napětí;
• rozsvítí se kontrolka a časovač začne odpočítávat;
• Po uplynutí nastavené doby kontrolka zhasne a napětí se změní na 0.

Uživatel může nastavit interval hodin v rozmezí 0 - 4 minuty, s kondenzátorem v rozmezí 10 minut. Tranzistory použité v obvodu jsou bipolární zařízení typu n-p-n s nízkým až středním výkonem.

Zpoždění závisí na rezistorech a kondenzátoru.

Multifunkční zařízení

Multifunkční časové kontroléry provádějí:

• počítání času ve dvou variantách současně během stejného časového období;
• paralelní kontinuální počítání časových intervalů;
• odpočítávání;
• funkce stopek;
• 2 možnosti automatického spuštění (první možnost po stisknutí tlačítka start; druhá možnost po aplikaci proudu a uplynutí nastavené doby).

Přístroj má paměťovou jednotku, do které lze ukládat nastavení a následné změny.

Rozsah použití

V průběhu vývoje lidské civilizace se lidé vždy snažili usnadnit si život a vynalézali různé užitečné pomůcky. Jak se elektrické spotřebiče stávaly mezi lidmi populárními, bylo nutné vymyslet časovač, který by přístroj po určité době vypnul. Jinými slovy, můžete přístroj zapnout a věnovat se své práci, načež jej časovač automaticky vypne ve stanovený nebo naprogramovaný čas. Za tímto účelem bylo vytvořeno časové relé. Zařízení na 12 V se snadno vyrábí, takže by nemělo být obtížné vyrobit si ho sami.

Příkladem jsou relé ze staré pračky, která byla oblíbená v sovětské éře. Klasická verze měla mechanický kulatý knoflík s odstupňováním. Po jeho otočení určitým směrem se spustí odpočítávání a stroj se zastaví, když časovač uvnitř relé dosáhne "nuly".

Časová relé existují i v moderní elektrotechnice:

• mikrovlnné trouby nebo jiné podobné spotřebiče;
• automatické zavlažovací systémy;
• ventilátory pro vstřikování nebo odsávání vzduchu;
• automatické systémy řízení osvětlení.

Pro výrobce je to jednodušší a ekonomičtější, protože není nutné instalovat dva prvky, které plní stejnou funkci, když všechny úkoly může zajistit jediná řídicí jednotka.

Všechny modely (tovární i podomácku vyrobené) se dělí podle typu výstupního prvku na:

• štafetu;
• triak;
• tyristor.

V první verzi je celá zátěž připojena a prochází "suchým kontaktem". Mezi analogy je nejspolehlivější. Mikrokontrolér lze použít i pro vlastní výrobu. To však není vhodné, protože běžná časová relé vlastní výroby jsou určena pro jednoduché úlohy. Proto je použití mikrokontrolérů zbytečným plýtváním penězi. V tomto případě je lepší použít jednoduché kondenzátorové a tranzistorové obvody.

Nejjednodušší domácí 12voltový časovač

Nejjednodušším řešením je 12voltový časovač. Takové relé lze napájet ze standardního 12V zdroje, kterých se v různých obchodech prodává celá řada.

Následující schéma ukazuje zapojení pro zapínání a vypínání světla pomocí jednoho integrálního měřiče typu K561IE16.

Obrázek. Varianta 12V reléového obvodu s napájením zapínajícím zátěž po dobu 3 minut.

Tento obvod je zajímavý tím, že blikající LED dioda VD1 funguje jako generátor taktovacích impulzů. Bliká s frekvencí 1,4 Hz. Pokud takovou LED diodu nenajdete, můžete použít podobnou.

Uvažujme počáteční stav spouštění v okamžiku dodání 12 V. V počátečním okamžiku je kondenzátor C1 plně nabit přes rezistor R2. Na pinu #11 se objeví log.1, takže tento prvek je nulový.

Tranzistor připojený k výstupu integrálního čítače se otevře a přivede napětí 12 V na cívku relé, které přes výkonové kontakty uzavře obvod spínání zátěže.

Další princip činnosti obvodu pracujícího na napětí 12 V spočívá ve snímání impulsů, které přicházejí z indikátoru VD1 s frekvencí 1,4 Hz na kontakt č. 10 čítače DD1. S každým poklesem úrovně přicházejícího signálu se hodnota počítacího prvku takříkajíc zvětšuje.

Po přijetí 256 impulzů (což odpovídá 183 sekundám nebo 3 minutám) zaznamenejte. 1. Tento signál je příkazem k uzavření tranzistoru VT1 a přerušení obvodu připojení zátěže prostřednictvím kontaktního systému relé.

Současně je log.1 z vývodu č. 12 přiveden přes diodu VD2 do taktovací nožičky C prvku DD1. Tento signál zablokuje možnost dalších hodinových impulzů a časovač se znovu nespustí, dokud nebude resetováno napájení 12 V.

Počáteční parametry časovače lze nastavit zapojením tranzistoru VT1 a diody VD3 podle schématu.

Mírnou úpravou takového zařízení je možné vytvořit obvod s opačným principem činnosti. Tranzistor КТ814А je třeba vyměnit za jiný typ - КТ815А, emitor připojit ke společné zemi a kolektor k prvnímu kontaktu relé. Připojte druhý kontakt relé k napájecímu napětí 12 V.

Obrázek. Varianta 12V reléového obvodu, který zapíná zátěž 3 minuty po připojení napájení.

Nyní po přivedení napájení bude relé vypnuto a řídicí impuls, který otevře relé jako log.1 výstupu 12 prvku DD1, otevře tranzistor a přivede napětí 12 V na cívku. Zátěž se pak připojí k síti přes napájecí kontakty.

Tato verze časovače, která pracuje s napětím 12 V, udrží zátěž odpojenou po dobu 3 minut a poté ji připojí.

Při vytváření obvodu nezapomeňte umístit 0,1MF kondenzátor (C3) s napětím 50 V co nejblíže k napájecím vývodům čipu, jinak bude čítač často špatně fungovat a doba nečinnosti relé bude někdy kratší, než by měla být.

Jedná se zejména o programování doby zpoždění. Pomocí přepínače DIP, jako je ten na obrázku, můžete například připojit jeden z pinů přepínače k výstupům čítače DD1 a ostatní piny spojit dohromady a připojit k bodu připojení VD2 a R3.

Tímto způsobem můžete pomocí mikrospínačů naprogramovat dobu zpoždění relé.

Připojením bodu připojení VD2 a R3 k různým výstupům DD1 se změní doba zpoždění takto:

Číslo počítadla	Číslo bitu čítače	Doba zpoždění
7	3	6 s
5	4	11 s
4	5	23 s
6	6	45 s
13	7	1,5 min
12	8	3 minuty
14	9	6 min 6 s
15	10	12 min 11 s
1	11	24 min 22 s
2	12	48 min 46 s
3	13	1 hodina 37 minut 32 sekund

Univerzální jednokanálový cyklický časovač

Další možnost: univerzální jednokanálový cyklický časovač.

Rozložení:

Vlastnosti zařízení:- konfigurovatelné ve firmwaru, doba cyklu časovače až 4 miliardy sekund (4bajtová proměnná).- dvě akce na cyklus (zapnutí a vypnutí zátěže), nastavitelné pomocí tří tlačítek.- Možnost zapnutí/vypnutí zátěže obejitím časovače.- Rozlišení počítání 1 sekunda.- Průměrná spotřeba proudu bez zátěže 11 mikroampérů (cca 2 roky provozu na CR2032).- Korekce zdvihu (hrubá).- Reset z 2,1 V zdroje nízkého napětí (BOD) zakázán, protože spotřebovává 120 µA.

Princip činnosti: časovač opakuje zaznamenané akce (zapnutí/vypnutí) s určitou periodou (cyklem) nastavenou uživatelem v paměti EEPROM při blikání řídicí jednotky. Příklad úlohy: Chcete zapnout zátěž ve 21:00 a vypnout ji v 7:00, a to každé tři dny. Řešení: Blikněte časovačem s třídenním cyklem a spusťte jej. Poprvé přijdeme k časovači ve 21:00, stiskneme tlačítko PROG a držíme stisknuté tlačítko ON, LED se rozsvítí na 0,5 sekundy a výstup se zapne. Podruhé v 7:00 stiskněte tlačítko PROG a držte je stisknuté VYPNUTÉ, LED dioda se rozsvítí na 0,5 sekundy a výstup se vypne. To je vše, časovač je naprogramován a bude tyto činnosti provádět každé tři dny ve stejnou dobu. Pokud je třeba zátěž zapnout nebo vypnout mimo časovač, stiskněte tlačítko ON nebo OFF bez tlačítka PROG, program nebude narušen a zátěž se příště zapne/vypne v dříve nastaveném čase. Časovač lze otestovat stisknutím tlačítka PROG, LED bliká jednou za sekundu.

Testování s různými kondenzátory je popsáno v předchozím článku.

Pro snadnější konfiguraci zařízení byl také napsán kalkulátor (generátor kódu EEPROM). Lze jej použít k vytvoření souboru HEX, který nahradí část kódu v souboru firmwaru.

Aktualizace 29.02.2016Konfigurátor 16.04.2016 Fórum

Časové štafety vlastníma rukama

Pojďme si rozebrat nejjednodušší způsoby výroby retardérů vlastníma rukama.

12 V.

Budeme potřebovat desku plošných spojů, pájku, malou sadu kondenzátorů, výkonné relé, tranzistory, emitory.

Obvod je vyroben tak, že po vypnutí tlačítka není na cívkách kondenzátoru žádné napětí. Po zkratování tlačítka se kondenzátor rychle nabije a poté se začne vybíjet, přičemž se přes tranzistory a emitory přivádí napětí.

Relé se pak sepne nebo rozepne, dokud na kondenzátoru nezůstane několik voltů.

Dobu vybíjení kondenzátoru lze nastavit jeho kapacitou nebo hodnotou odporu připojeného obvodu.

Pořadí prací:

• rada je připravena;
• stopy jsou zapojeny;
• Tranzistory, diody a relé jsou nepájivé.

220 voltů

Tento obvod se v zásadě příliš neliší od předchozího. Proud protéká diodovým můstkem a nabíjí kondenzátor. Současně se rozsvítí lampa, která funguje jako zátěž. Poté proběhne proces vybíjení a spustí se časovač. Postup montáže a sada nářadí je stejná jako u první verze.

Obvod NE555

Čip 555 se také nazývá integrovaný časovač. Jeho použití zaručuje stabilitu časového intervalu a zařízení nereaguje na výkyvy síťového napětí.

Po vypnutí tlačítka se jeden z kondenzátorů vybije a systém může zůstat v tomto stavu neomezeně dlouho. Po stisknutí tlačítka se kondenzátor začne nabíjet. Po určité době se vybije prostřednictvím tranzistoru obvodu.

Vybíjecí tranzistor se otevře a systém se vrátí do původního stavu.

K dispozici jsou 3 režimy provozu:

• Monostabilní. Při příjmu vstupního signálu se zapne, vyšle vlnu určité délky a vypne se při čekání na nový signál;
• cyklický. Ve stanovených intervalech přechází obvod do režimu chodu a vypíná se;
• bistabilní. Nebo přepínač (stisknutí tlačítka funguje, uvolnění - nefunguje).

Časovač zapnutí

Po přivedení napětí se kapacita nabije, tranzistor se otevře a zároveň se uzavřou další dva. Výstup tedy není zatížen. Při vybíjení kondenzátoru je první tranzistor uzavřen a další dva jsou otevřeny. Do relé začne proudit energie a výstupní kontakty se uzavřou.

Perioda závisí na kapacitě kondenzátoru, proměnného odporu.

Cyklické zařízení

Nejčastěji používané čítačové oscilátory. První z nich generuje signál v určených intervalech a druhý je přijímá a po určitém počtu z nich nastaví logickou nulu nebo jedničku.

To vše se vytváří pomocí řídicí jednotky; existuje spousta schémat, ale vyžadují určité znalosti radiotechniky.

Další možností je úplné vybití nebo nabití kapacity pomocí čipu, který vysílá signál do řídicího tranzistoru, jenž pracuje v klíčovém režimu.

Časové relé na polním tranzistoru

Jednoduché časové relé (nebo jednoduché časové relé pro začátečníky 2) na bipolárním tranzistoru není obtížné vyrobit, ale nelze u něj dosáhnout velkého zpoždění. Doba zpoždění je určena RC-řetězcem (u časových spínačů bipolárních tranzistorů), který se skládá z kondenzátoru, rezistoru v obvodu báze a přechodu báze-emitor tranzistoru. Čím vyšší je kapacita kondenzátoru, tím vyšší je zpoždění. Čím větší je celkový odpor rezistoru báze a přechodu emitor-báze, tím větší je zpoždění. Pro dosažení většího zpoždění není možné zvýšit odpor přechodu báze-emitor, protože se jedná o pevně daný parametr použitého tranzistoru. Odpor rezistoru v obvodu báze nelze zvýšit na nekonečno, protože tranzistor potřebuje k rozepnutí alespoň h31e menší proud, než je proud potřebný k sepnutí relé. Pokud například relé vyžaduje 100 mA, h31e=100, pak je k otevření tranzistoru zapotřebí proud báze Ib=1 mA. Polní tranzistor s izolovaným hradlem nepotřebuje k otevření velký proud, v tomto případě můžeme dokonce proud zanedbat a předpokládat, že k otevření tranzistoru není potřeba žádný proud. Tranzistor s přechodem hradla je napěťově řízený, takže lze použít RC obvod s libovolným odporem, a tedy i libovolné zpoždění. Vezměte si tento obvod:

Obrázek 1 - Časové relé s polním tranzistorem

Toto zapojení je podobné zapojení bipolárního tranzistoru z předchozího článku, pouze zde máme n-MOSFET (n-kanálový tranzistor s izolovaným hradlem (a indukovaným kanálem)) a rezistor (R1) přidaný k vybíjecímu kondenzátoru C1. Odpor R3 je volitelný:

Obrázek 2 - Časové relé FET bez R3

Polní tranzistory s izolovaným hradlem mohou být poškozeny statickou elektřinou, proto je třeba s nimi zacházet opatrně: nedotýkat se svorky hradla rukama a nabitými předměty, uzemnit svorku hradla, pokud je to možné, atd.

Postup testování tranzistoru a hotového zařízení je uveden na videu:

Protože parametry RC obvodu jsou zanedbatelně ovlivněny parametry tranzistoru, je výpočet doby zpoždění poměrně snadný. V tomto zapojení je doba zpoždění stále ovlivněna dobou držení tlačítka a čím menší odpor R2, tím je tento vliv slabší, ale nezapomeňte, že tento odpor je potřebný k omezení proudu v okamžiku, kdy se kontakty tlačítka zavřou, pokud je jeho odpor příliš malý nebo je nahrazen propojkou, může se při stisknutí tlačítka přerušit napájení nebo fungovat jeho ochrana proti zkratu. (pokud existuje), mohou se kontakty tlačítek navzájem roztavit a tento rezistor také omezuje proud, když je rezistor R1 nastaven na minimální odpor. Rezistor R2 také snižuje napětí (UCmax), na které se kondenzátor C1 nabíjí při stisknutí tlačítka SB1, což zkracuje dobu zpoždění. Pokud je odpor rezistoru R2 nízký, má na dobu zpoždění malý vliv. Délka zpoždění je ovlivněna napětím na hradle vůči zdroji, při kterém se tranzistor uzavírá (závěrné napětí). Pro výpočet doby zpoždění můžete použít program:

BLOG Mapa (obsah)

Cyklický časovač zapnutí/vypnutí. Cyklický časovač zapnutí/vypnutí vlastníma rukama

Schéma zapojení pro 12 a 220 V

V dnešní technice často potřebujete časovač, tj. zařízení, které nepracuje okamžitě, ale až po určité době, proto se mu také říká zpožďovací relé. Zařízení vytváří časové prodlevy pro zapnutí nebo vypnutí jiných zařízení. Nemusí být zakoupeno v obchodě, protože dobře navržené domácí časové relé bude efektivně plnit své funkce.

Oblast použití časového relé

Oblasti použití časovače:

• regulátory;
• senzory;
• automatika;
• různé mechanismy.

Všechna tato zařízení se dělí do 2 tříd:

1. Cyklické.
2. Středně pokročilý.

První je považován za nezávislé zařízení. Po uplynutí nastaveného časového intervalu vydá signál. V automatických systémech cyklické zařízení zapíná a vypíná potřebné mechanismy. Slouží k ovládání osvětlení:

• venku;
• v akváriu;
• ve skleníku.

Cyklický časovač je nepostradatelným zařízením v systému inteligentní domácnosti. Používá se k následujícím úkolům:

1. Zapínání a vypínání topení.
2. Připomenutí událostí.
3. V přesně stanovený čas zapne potřebná zařízení: pračku, rychlovarnou konvici, světlo atd.

Kromě výše uvedeného existují i další odvětví, ve kterých se cyklické zpoždění relé používá:

• věda;
• lékařství;
• robotika.

Mezilehlé relé se používá pro diskrétní obvody a slouží jako pomocné zařízení. Automaticky přeruší elektrický obvod. Oblast použití časového relé s mezipřístrojem začíná tam, kde je vyžadováno zesílení signálu a galvanické oddělení elektrického obvodu. Mezičasovače se v závislosti na konstrukci dělí na různé typy:

1. Pneumatické. Spuštění relé po příchodu signálu není okamžité, maximální doba odezvy je do jedné minuty. Používá se v řídicích obvodech obráběcích strojů. Časovač ovládá akční členy pro nastavení kroku.
2. Motorizované. Rozsah nastavení časového zpoždění začíná na několika sekundách a končí na desítkách hodin. Zpožďovací relé jsou součástí ochranných obvodů nadzemního vedení.
3. Elektromagnetické. Určeno pro stejnosměrné obvody. Urychlují a brzdí pohon.
4. S hodinovým strojkem. Základním prvkem je vinutá pružina. Doba nastavení - od 0,1 do 20 sekund. Používají se v ochranných relé nadzemního vedení.
5. V elektronické podobě. Princip činnosti je založen na fyzikálních procesech (periodické impulsy, nabíjení, vybíjení kapacity).

Schémata různých časových relé

Existují různé typy časových relé, zapojení každého typu má své vlastní charakteristiky. Časovače lze vyrábět samostatně. Před vytvořením časového relé vlastníma rukama je nutné prostudovat jeho konstrukci. Schémata jednoduchých časových relé:

• na tranzistorech;
• na mikroobvodech;
• pro výstupní napětí 220 V.

Každá z nich je popsána podrobněji.

Tranzistorový obvod

Nezbytné části obvodu:

1. Tranzistor KT 3102 (nebo KT 315) - 2 ks.
2. Kondenzátor.
3. Rezistor 100 kohm (R1). Dále jsou zapotřebí další 2 rezistory (R2 a R3), jejichž odpor se volí spolu s kondenzátorem v závislosti na době spuštění časovače.
4. Tlačítko.

Po připojení obvodu ke zdroji napájení se kondenzátor začne nabíjet přes rezistory R2 a R3 a emitor tranzistoru. Ten se otevře, takže na rezistoru klesne napětí. Tím se otevře druhý tranzistor a elektromagnetické relé začne fungovat.

Jak se kapacita nabíjí, proud se snižuje. Tím se sníží emitorový proud a pokles napětí na rezistoru na úroveň, která způsobí sepnutí tranzistorů a uvolnění relé. Pro opětovné spuštění časovače je nutné krátce stisknout tlačítko, čímž dojde k úplnému vybití kapacity.

Pro zvýšení časového zpoždění se používá izolovaný obvod tranzistoru s hradlovým polem.

Na bázi integrovaného obvodu

Použití integrovaných obvodů odstraní nutnost vybíjet kondenzátor a potřebu dimenzovat napájecí zdroje tak, aby bylo dosaženo požadované doby odezvy.

Elektronické komponenty potřebné pro 12voltové časové relé

• Rezistory s jmenovitými hodnotami 100 ohmů, 100 kOhm, 510 kOhm;
• Dioda 1N4148;
• Kapacita 4700 μF a 16 V;
• tlačítko;
• Mikroobvod TL 431.

K tlačítku musí být připojen kladný pól napájecího zdroje a paralelně jeden kontakt relé. Ten je rovněž připojen k rezistoru 100 Ohm. Na druhé straně rezistoru

Jak funguje elektronický časovač

Na rozdíl od prvních časových spínačů pracují moderní časová relé mnohem rychleji a efektivněji. Mnohé z nich jsou založeny na mikrokontrolérech (MCU) schopných provádět miliony operací za sekundu.

Tato rychlost není nutná pro zapínání a vypínání, proto byly mikrokontroléry spojeny s časovači schopnými počítat impulsy generované v MCU. Procesor tak vykonává svůj základní program a časovač zajišťuje včasnou akci v určitých intervalech. Pochopení fungování těchto zařízení bude nezbytné i při výrobě jednoduchého kapacitního časového relé vlastníma rukama.

Princip činnosti časového relé:

• Po příkazu start začne časovač počítat od nuly.
• S každým impulsem se obsah čítače zvýší o jedničku a postupně dosáhne maximální hodnoty.
• Poté se obsah počítadla vynuluje, protože je "plné". V tomto okamžiku časovač vyprší.

Tato jednoduchá konstrukce umožňuje dosáhnout maximálního času závěrky do 255 mikrosekund. Většina zařízení však vyžaduje sekundy, minuty nebo dokonce hodiny, což vyvolává otázku, jak vytvořit požadované časové intervaly.

Východisko z této situace je poměrně jednoduché. Pokud dojde k přetečení časovače, tato událost způsobí přerušení hlavního programu. Procesor pak přejde k příslušnému podprogramu, který sečte všechny potřebné časové intervaly. Tento podprogram sloužící k přerušení je velmi krátký a obsahuje maximálně několik desítek instrukcí. Po jejím uplynutí se všechny funkce vrátí do hlavního programu a pokračují ze stejného místa.

Běžné opakování instrukcí se neprovádí mechanicky, ale speciálním příkazem, který rezervuje paměť a vytváří krátké časové úseky.