Іноді буває необхідно періодично вмикати і вимикати мережеву навантаження. Вручну займатися цим навряд чи когось влаштує. Та й керувати навантаженням іноді потрібно в відсутність людини. Виконати таке завдання зможе пропонований автомат.
Їдучи у відпустку, деякі власники квартир залишають вдома автомат, який щовечора на кілька годин включає освітлення в квартирі, створюючи ілюзію присутності господарів [1]. Найчастіше це служить свого роду сторожовим пристроєм від непрошених гостей.
Інший приклад - відмова в роботі термостата компресійного холодильника, в результаті чого або в холодильній камері немає холоду, або мотор працює безперервно і незабаром згорає. Виходом з положення (тимчасовим - до покупки термостата, або постійним, якщо холодильник старої моделі) може стати автомат, періодично включає холодильник.
Відмітна особливість пропонованого автомата порівняно з опублікованими в [2] - великий діапазон тривалості витримки, який підбором номіналів деяких деталей можна зробити від одиниць хвилин до декількох днів. Цього вдалося досягти завдяки застосуванню у времязадающей ланцюга (рис. 1) конденсатора С2 з подвійним електричним шаром - ионистора [3]. У пристрої є два незалежних регулятора, якими встановлюють тривалість Роботи (R5) і "Паузи" (R6).
Основою автомата є мультивібратор на операційному підсилювачі (ОП) DA1, керуючий роботою коротких імпульсів генератора, виконаного на одноперехідному транзисторі VT1, - він, а свою чергу, забезпечує відкривання симістора VS1. Харчується генератор від мережі через випрямляч на діодах VD5, VD6 з баластними конденсатором С5. Для живлення мультивібратора встановлений параметричний стабілізатор, що складається з баластного резистора R7 і стабілітронів VD1, VD2.
Мультивібратор, зібраний за відомою схемою з времязадающим конденсатором С2 і незалежними ланцюгами його зарядки (VD3, R1, R5) і розрядки (VD4, R2, R6). Конденсатор розряджається і заряджається не повністю, а між двома значеннями напруги (приблизно 5,2 4,2), який визначається резисторами R3 і R4 і напругою живлення ОУ. Це зроблено для того, щоб не перевищити робоча напруга конденсатора і мати можливість реалізувати малі витримки при малому зарядному і розрядному струмі.
Мультивібратор виробляє прямокутні імпульси, тривалість їх та пауз між ними залежить, як було сказано вище, від встановлених змінних опорів резисторів. Коли на виході ОУ буде напруга, близьке до живлячої (режим "Робота"), почне працювати генератор на одноперехідному транзисторі. Імпульси напруги з нього будуть надходити на керуючий електрод симістора - він відкривається на початку кожного напівперіоду, і на навантаження надходить практично всі мережеве напруга. Частота проходження імпульсів значно перевищує частоту мережі, тому симистор стійко працює з навантаженням у вигляді електродвигуна холодильника.
Оскільки для нормальної роботи симістора на змінній напрузі на його керуючий електрод треба подавати імпульси негативної полярності, схема включення одноперехідного транзистора дещо відрізняється від традиційної - керуючий електрод симістора підключений до емітерної ланцюга транзистора.
Коли на виході ОУ виявиться напруга, близьке до нуля (режим "Пауза"), генератор перестане працювати і симистор не відкриється. Навантаження буде знеструмлена.
Для вказаних на схемі номіналів елементів і конкретного екземпляра конденсатора С2 тривалість режиму "Робота" визначається за формулою: tp = 0,1(R1+R5)C2, а режиму "Пауза" - за формулою: tn = 0,1(R2+R6)C2. Тривалість кожного режиму можна змінювати від двох хвилин до трьох годин.
При непрацюючому автоматі конденсатор С2, природно, розряджений, а відразу після включення таймера він повинен зарядиться до напруги приблизно 5,2 Ст. Це означає, що тривалість першого циклу "Робота" буде приблизно в R4/R3 разів більше встановленої резистором R5. Для холодильника така затримка навіть корисна, оскільки він встигне набрати потрібний холод. Слід враховувати ще одну обставину, пов'язане з першим включенням таймера в мережу, - поки заряджається конденсатор C3, пристрій може працювати нестабільно. Найкраще підключати навантаження до таймеру через 10...20 с після початку його роботи.
В автоматі допустимо застосувати: конденсатор С2 - К58-96, К58-9в; С1, C3 - К52, К50-35; С4 - КМ, КОР, К73; С5 - К73; змінні резистори - СПО, СП4 з характеристикою А (лінійна); постійні - МЛТ, С2-33. Одноперехідний транзистор - КТ117А - КТ117Г; діоди VD3, VD4 - КД104А, a VD5.VD6 - будь-які випрямні з допустимим зворотним напругою не менше 300 Ст. Симистор - КУ208В, КУ208Г; при потужності навантаження до 300 Вт його використовують без радіатора, а якщо вона більше (але не більше 1,1 кВт) - встановити на радіатор відповідних розмірів.
Більшість деталей розміщено на друкованій платі з однобічного фольгованого склотекстоліти. Плату зміцнюють всередині корпусу, на лицьовій стінці якого встановлюють змінні резистори і розетку для включення навантаження.
Можливий варіант заміни конденсатора С5 резистором МЛТ-2 опором 12 кОм і монтажу симістора на загальній друкованій платі. Діод VD6 слід видалити.
Налагодження таймера зводиться до підбору резистора R7 (при працюючому генераторі на одноперехідному транзисторі) такого опору, щоб напруга на конденсаторі C3 було на третину більше, ніж на катоді стабілітрона VD1. Якщо опір виявиться більше 1 кОм, доведеться збільшити ємність конденсатора С5.
Потім проводять градуювання шкал змінних резисторів. Зробити це краще так: виміряти опір резистора R1 і визначити тривалість циклу "Робота" (to) при нульовому опорі резистора R5, а далі градуювати шкалу резистора R5 за формулою: t=to(R1+R5)/R1, вимірюючи загальний опір послідовно включених резисторів R1 і R5. Аналогічно градуюють шкалу резистора R6.
Для збільшення тривалості кожного циклу треба зменшувати зарядний і розрядний струм, тобто збільшувати номінали резисторів R1, R2, R5, R6, а також збільшити номінал резистора R3 (при цьому збільшиться напруга, до якого буде заряджатися конденсатор С2, але воно не повинно перевищувати робочого). Крім того, слід застосувати ОУ з найменшими вхідними струмами. Наприклад, щоб збільшити максимальну тривалість витримки до одного або декількох днів, рекомендується стабілітрони КС147А замінити на КС133А, як ОУ застосувати К140УД12, номінали резисторів R5, R6 збільшити в кілька разів, а R3 - у 10...20 разів.
Паралельно конденсатору С5 бажано підключити резистор опором 510...750 кОм 0,25 Вт, а послідовно з С5 - токоограничительный резистор 36...47 Ом 0,5 Вт.
Література
Автор: І. Александров, р. Курськ; Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru