Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Фотореле на симисторе
Описания конструкций для автоматического включения и выключения освещения в зависимости от естественной освещенности неоднократно публиковались в различных изданиях, например [1, 2]. В качестве коммутирующего элемента в устройствах использовались либо электромагнитные реле, либо тиристор.
В предлагаемой конструкции эту функцию выполняет симистор. Благодаря тому, что его работа не зависит от полярности приложенного напряжения, отпадает необходимость в мощном двуполупериодном выпрямителе. Это позволяет упростить конструкцию автомата и уменьшить его габариты. Предлагаемое устройство рассчитано на управление источниками света общей мощностью до 400 Вт.
Фотореле (рис. 1) состоит из датчика освещенности (R1), порогового устройства, выполненного по схеме триггера Шмитта (VT), VT2), и коммутирующего элемента (VS1).
Фоторезистор R1 вместе с резисторами R2 и R3 образуют делитель напряжения, который определяет ток базы транзистора VT1. В дневное время суток, когда фоторезистор освещен, его сопротивление сравнительно невелико, поэтому транзистор VT1 открыт и насыщен, а VT2 закрыт. Коллекторный ток транзистора VT2, а следовательно, и ток управляющего электрода симистора практически равны нулю. Симистор, таким образом, закрыт, и ток через нагрузку не протекает.
С уменьшением освещенности сопротивление фоторезистора возрастает и ток базы транзистора VT1 начинает уменьшаться. При достижении определенного значения транзистор VT1 выходит из насыщения и начинает закрываться. Увеличивающееся падение напряжения на резисторе R7 ускоряет закрывание транзистора VT1 и открывание VT2.
Ток управляющего электрода симистора, протекающий через открытый транзистор VT2 и резисторы R6, R7, поддерживает симистор открытым на протяжении обоих полупериодов сетевого напряжения. Следовательно, лампы сразу начинают светить в полный накал. Процесс выключения фотореле происходит в обратном порядке.
Порог срабатывания фотореле устанавливают переменным резистором R2, а резистор R3 служит для ограничения тока делителя при попадании на фотоприемник прямых солнечных лучей. Резистор R6 определяет ток управляющего электрода симистора, который при открытом транзисторе VT2 должен быть больше тока включения симистора, но меньше допустимого коллекторного тока транзистора VT2. Резистор R5 уравнивает напряжение на управляющем электроде и катоде симистора, когда транзистор VT2 закрыт. Это обеспечивает надежное выключение симистора и помехоустойчивость фотореле в целом.
В устройстве использованы постоянные резисторы МЛТ, подстроенный - СП2-3. Конденсатор С1 - любой малогабаритный, С2 - МБГО-2. Транзисторы VT1 и VТ2 - КТ315Г или КТ315Е с коэффициентом передачи тока не менее 60.
Устройство собрано в круглой пластмассовой разветвительной коробке, предназначенной для наружной проводки. Все элементы смонтированы на круглой печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы и расположение деталей на ней изображены на рис. 2. Резистор R5 распаян непосредственно на выводах симистора, а резистор R6 - между выводом управляющего электрода и платой.
Катоды стабилитрона VD1 и симистора соединены между собой и с платой навесным проводником. Резьбовые выводы анода этих деталей необходимо укоротить так, чтобы они не выступали за пределы крепежных гаек. Фоторезистор своими выводами вставляют во впаянные в плату трубчатые стойки высотой 25 мм так, что под ним освобождается место для монтажа других деталей. В качестве стоек использованы гнезда соответствующего диаметра от штыревого разъема.
Провода сети и цепи нагрузки крепят в винтовых зажимах, подобных тем, что используют в телефонных аппаратах. Зажимы впаивают в плату в четырех точках каждый. Распределительную коробку следует выбрать со светлой полупрозрачной крышкой, чтобы не вырезать специального окна для фоторезистора.
Устройство, собранное безошибочно и из элементов с указанными на схеме типономииалами, в налаживании не нуждается, необходимо только установить порог срабатывания. Монтируют фотореле в таком месте, чтобы свет от ламп, которыми оно управляет, не попадал на фотоприемник. Во избежание попадания в коробку воды и посторонних предметов входной патрубок ее должен быть направлен вниз, а крышку после установки герметизируют водостойким лаком или клеем.
Внимание! Необходимо помнить, что все элементы устройства находятся под напряжением сети, поэтому при ремонте и регулировке следует строго соблюдать правила техники безопасности.
Литература
1. Македон В. Автомат "ключей" освещения.- Радио, 1974, № 9, с. 53.
2. Боровский В. П„ Костенко В. И., Михайленко В. М., Партала О. Н.Справочник по схемотехнике для радиолюбителя.- К.: Техника, 1987, с. 113.
Радио 6/89
Авторы: А. Иващенко, Н. Котеленец, г. Чернигов; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru
- Автор: Super User
Фото реле, коммутирующее нагрузку от освещения 10-12 вольт 120 ватт
Устройство реагирует на изменение освещенности и позволяет включать/выключать различные приборы. Суммарная мощность нагрузки - 120Вт. Uпит.= 10...12В.
Публикация: r-ks.ru, www.cxem.net
- Автор: Super User
Устройство защиты сильноточной аппаратуры
Предлагаемое устройство предназначено для защиты аппаратуры, потребляющей от источника постоянного напряжения значительный импульсный ток (УМЗЧ, трансиверы и т. п.). Устройство отключает нагрузку в случаях чрезмерного повышения или понижения напряжения питания. Пороги срабатывания защиты можно регулировать в широких пределах. Малые габариты устройства позволяют встроить его в питаемую нагрузку.
Когда мощная низковольтная радиоаппаратура получает питание от случайных нештатных источников, в том числе автомобильных аккумуляторов, весьма актуальна ее защита от переполюсовки и недопустимого напряжения питания (слишком высокого или низкого). В первом случае можно применить классический прием - предохранитель и мощный диод, подключенный катодом к плюсовой, а анодом к минусовой шине питания. Для второго случая, разработано предлагаемое устройство, которое включается в линию питания нагрузки и может быть встроено в нагрузку. Схема устройства показана на рис. 1.
Нагрузку коммутирует мощный ключевой р-канальный полевой транзистор IRF4905 ( VT1), которым управляют две микросхемы - параллельные стабилизаторы напряжения - КР142ЕН19 ( DA1 и DA2), работающие в режиме компаратора. Если напряжение на входе микросхемы КР142ЕН19 меньше порога ее переключения (2,5 В), то микросхема закрыта и потребляет ток около 1 мкА. В противном случае ток через микросхему резко возрастает (с крутизной примерно 2 А/В), поэтому его ограничивают внешними элементами так, чтобы он не превышал 100 мА. На микросхеме DA1 собран узел, реагирующий на повышение напряжения питания, а на DA2 - на понижение. Характеристика устройства показана на рис. 2.
Рассмотрим плавное увеличение напряжения питания. Пока оно меньше 10 В, обе микросхемы закрыты и ток через резистор R7 невелик. Напряжение на этом резисторе недостаточно для открывания транзистора VT1, нагрузка отключена, светодиод HL1 не горит. Когда напряжение питания возрастет до 10 В, напряжение на управляющем входе микросхемы DA2 достигнет 2,5 В и микросхема откроется. Ток через нее возрастет, напряжение на резисторе R7 увеличится, и транзистор откроется и подключит нагрузку. Благодаря малому сопротивлению канала открытого транзистора VT1 (0,02 Ом) падение напряжения на нем будет невелико и почти все входное напряжение поступает на нагрузку. Светодиод HL1 индицирует включенное состояние нагрузки. Когда напряжение питания достигнет 16 В, откроется микросхема DA 1, напряжение на ней не превысит 2 В, вследствие чего микросхема DA 2 закроется, транзистор VT1 также закроется и отключит нагрузку. Светодиод HL1 погаснет.
При плавном уменьшении напряжения питания нагрузка будет включена при напряжении 15 В и отключена при 9 В. Таким образом, каждый порог переключения имеет гистерезис, что повышает надежность переключения и исключает многократную коммутацию нагрузки, когда нестабильное напряжение питания колеблется на пороговом уровне. Гистерезис верхнего порога осуществлен с помощью положительной обратной связи через резистор R6, нижнего порога - через резистор R8. Указанные выше пороги срабатывания могут быть изменены в широких пределах: верхний - подстроечным резистором R1, нижний - R4. Увеличение сопротивления резисторов R 6 уменьшает гистерезис верхнего порога, R 8 - нижнего. Для уменьшения влияния помех в цепь отрицательной обратной связи микросхем включены конденсаторы С1 и С3, но следует учесть, что они уменьшают быстродействие устройства. При токе нагрузки 10 А падение напряжения на открытом транзисторе VT1 не превысит 0,2 В, а рассеиваемая мощность будет не более 2 Вт, поэтому транзистор можно использовать без теплоотвода. При токе 20 А рассеиваемая мощность может достичь 8 Вт, поэтому необходим небольшой теплоотвод или включение двух транзисторов параллельно. Напряжение питания с учетом пульсаций должно быть меньше предельно допустимого напряжения микросхем - 30 В.
Конструкция и детали
Транзистор IRF 4905 ( VT 1) - полевой с р-каналом в корпусе ТО-220 или IRF4905L в корпусе ТО-262, также можно использовать IRFU5305 в корпусе ТО-251АА. Микросхему КР142ЕН19 ( DA1 и DA2) можно заменить зарубежным аналогом TL 431 CLR. Все конденсаторы - К10-17 или аналогичные импортные, постоянные резисторы - Р1-4, МЛТ, С2-33, подстроечные - СПЗ-19. Для этих деталей рассчитана плата, чертеж которой показан на рис. 3. Она изготовлена из односторонне фольгированного стеклотекстолита.
Если необходимо уменьшить габаритные размеры устройства, то надо применить детали для поверхностного монтажа: транзистор VT 1 IRF 4905 S - в корпусе D 2- Pak или IRFR 5305 - в корпусе D - Pak , микросхемы DA1 и DA2 TL431CD - в корпусе SOP -8, подстроечные резисторы PVZ , постоянные резисторы и конденсаторы - типоразмера 1206. Чертеж печатной платы для таких деталей показан на рис. 4, фотография смонтированной платы - на рис. 5.
Светодиод HL1 можно применить любой маломощный видимого спектра излучения. Сопротивление резистора R 9 выбирают так, чтобы при максимальном напряжении питания нагрузки ток через светодиод не превысил максимально допустимого значения. Светодиод HL1 и резистор R9 установлены вне платы навесным монтажом. Эти элементы нужны только в том случае, если у нагрузки нет собственной индикации включенного состояния.
Налаживание сводится к установке порогов переключения подстроечными резисторами R1 и R4, требуемые значения гистерезисов устанавливают подбором резисторов R6 и R8.
Автор: И. Нечаев, г.Курск; Публикация: www.cxem.net
- Автор: Super User
Устройство защиты от перенапряжения
Предлагаю простое устройство, которое в случае аварии электросети защитит телевизор, видеомагнитофон, холодильник и т.д. от перенапряжения. Как правило, при аварии в сети присутствует напряжение 380 В (действующее значение), приносящее все неприятности. При подобной ситуации устройство защиты от перенапряжения срабатывает, создавая короткое замыкание. "Выбитые" пробки (плавкие или автоматические) прекращают подачу электроэнергии в квартиру.
Схема устройства приведена на рисунке.
Напряжение срабатывания защиты приближенно равно 255 В.
В действительности напряжение срабатывания несколько больше из-за наличия в пороговой цепи резистора R1. Этим резистором можно в некоторых пределах изменять напряжение срабатывания. В авторском варианте Ucp=270 В. Конденсаторы С1 и С2 образуют с R1 RC-цепочку, которая препятствует срабатыванию устройства при импульсных выбросах в сети
Схема работает следующим образом. При напряжении в сети до 270 В стабилитроны VD3, VD4 закрыты. Также закрыты и тиристоры VS1, VS2. При превышении действующего значения напряжения свыше 270 В открываются стабилитроны VD3, VD4, и на управляющие электроды тиристоров VS1, VS2 поступает открывающее напряжение. В зависимости от полярности подупериода сетевого напряжения, ток проходит либо через тиристор VS1, либо через VS2. Когда ток превышает 10 А, срабатывают автоматические выключатели (пробки), обезопасив электроприборы от перегорания.
Настраивать устройство не требуется
Без конденсаторов С1 и С2 время срабатывания не превышает одного полупериода напряжения сети, однако возможны ложные срабатывания. Так как с конденсаторами С1 и С2 снижается быстродействие устройства, можно сделать и однополупериодную схему с одним тиристором (VS1), удалив VS2, С2, VD1, VD2 и VD6. Работоспособность устройства при этом сохраняется.
Схема собрана на небольшой печатной плате, помещенной в корпус от выносного блока питания магнитофона. Проверить работоспособность устройства можно с помощью ЛАТРа.
Данное устройство у автора безотказно работает более года, собрано их более десятка. У всех - только положительные отзывы.
Литература
1. Вересов Г.П., Смуряков Ю.Л. Стабилизированные источники питания радиоаппаратуры. - М.: Энергия,1978.
Автор: А.Пакало, г. Донецк; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru
- Автор: Super User
Устройство для кухни из пяти независимых таймеров
Предлагаемое устройство будет полезно на любой кухне. Таймер позволит не следить за временем приготовления пищи, а просигнализирует о моменте ее готовности. Устройство содержит в себе 5 независимых таймеров, которые можно устанавливать и изменять в произвольные моменты времени.
Каждый таймер может устанавливаться на время от 1 до 99 минут. На светодиодном семисегментном индикаторе HL1 отображается оставшееся время до срабатывания звукового сигнала. Светодиоды HL2-HL6 служат для обозначения текущего таймера, значение которого выводится на индикатор. В качестве звукового оповещателя использован зуммер. Таймер имеет функцию памяти 5 последних используемых уникальных (неповторяющихся) значений. Это позволит намного быстрей производить набор часто используемых времен.
В основном режиме кнопки "+" и "-" используются для выбора текущего таймера. Нажатием на кнопку "Установка" мы входим в режим установки выбранного таймера. Он характеризуется миганием соответствующего светодиода с частотой около 1 Гц. В этом режиме с помощью кнопок "+" и "-" производится набор устанавливаемого времени. Каждое нажатие изменяет устанавливаемое время на 1 минуту. При одновременном нажатии на кнопки "+" или "-" и кнопки "Память/X10" изменение устанавливаемого значения происходит на 10 минут. Кнопка "Память/X10" также служит для быстрого получения сохраненных значений из памяти EEPROM микроконтроллера. Она состоит из 5 ячеек и организована по принципу стека, где первым извлекается последнее сохраненное значение. Следует отметить, что первое нажатие на эту кнопку дает всегда 0. Это сделано для возможности быстрого обнуления таймера. Запись в память происходит автоматически при выходе из режима установки. Если устанавливаемое время уже есть в памяти, то запись не производится. Выход из режима установки осуществляется нажатием снова на кнопку "Установка" и одновременно начнется отсчет установленного значения. Если мы передумали запускать таймер, то при выходе из режима установки необходимо установить значение 0.
Каждый таймер работает независимо, и в любой момент времени его значение можно изменить. По истечении установленного времени заработает звуковая сигнализация в виде последовательности прерывистых звуков. Также в этот момент будет мигать соответствующий номеру таймера светодиод. Сигнализация будет работать до тех пор, пока не будет нажата одна из кнопок " Память/X10", "+" или "-".
В проекте кухонного таймера использованы семисегментные индикаторы с общим анодом. Автор использовал сдвоенный типа A-522G. Транзисторы VT1-VT3 маломощные кремниевые с n-p-n структурой, например КТ3102. Зуммер типа XC1203XF на напряжение 3 В или аналогичный.
Так как программа микроконтроллера использует значения из EEPROM, то для их сохранности следует, при установке фьюзов, включить BOD детектор на 4.3 В. Тактовая частота внутреннего RC-генератора составляет 8 МГц.
Для приготовления блюд на кухне не требуется высокой точности, поэтому выводы микроконтроллера для подключения кварца были пожертвованы в пользу функциональности. Невысокая точность и стабильность формируемых временных интервалов обусловлена использованием внутреннего RC-генератора. Ошибка примерно может составлять 1-2 минуты на 1 час при номинальном значении счетного регистра таймера 1, которое равно TCNT1L=0xEE, TCNT1H=0x85. Однако точность можно повысить. Для этого требуется изменить эти значения. Загрузка значений счетного регистра осуществляется в обработчике прерывания от таймера 1, в котором и происходит отсчет времени. Величина изменения вычисляется исходя из реального отклонения. Например, если время отстает на 1 минуту 40 секунд при температуре около 20 градусов и напряжении питания микроконтроллера 5 вольт, то значение счетного регистра таймера будет равно TCNT1L=0x83, TCNT1H=0x82.
Скачать исходник, прошивку и проект в P-Cad
Автор: Антон Гаркуша, gam-raingers [собака] mail.ru; Публикация: www.cxem.net
- Автор: Super User