Nowoczesne urządzenia gospodarstwa domowego (na przykład pralki lub kuchenki mikrofalowe) są koniecznie wyposażone we wbudowane timery. Ponadto urządzenia są instalowane w schematach zasilania jednoprzewodowego i pełnią funkcję kontrolowania działania obciążenia, włączania lub wyłączania go we właściwym czasie. Aby samemu przekazać czas w domu, musisz przestudiować cechy konstrukcyjne i zasadę ich działania.
Zasada pracy i zakres
Najprostszym przykładem zrozumienia zasady działania przekaźnika jest mechaniczny lub elektroniczny budzik ustawiony na określony czas. Aby uzyskać pełnoprawny zegar, dodaje się do niego urządzenie wykonawcze, które wykonuje niezbędną funkcję - na przykład zasilanie żyrandola lub wentylatora. Kolejność działania takiego przekaźnika:
- Po upływie czasu ustawionego na zegarze (godziny) sygnał sterujący wchodzi do cewki przekaźnika.
- Natychmiast po tym jego styki robocze otwierają lub zamykają obwód zasilania.
- W rezultacie podłączone do niego urządzenie jest wyłączone lub włączone.
W rzeczywistych urządzeniach ten tryb działania jest realizowany z uwzględnieniem z góry określonego opóźnienia.
Timery różnych typów są szeroko stosowane do kontrolowania funkcjonowania zakładów przemysłowych, a także do włączania i wyłączania urządzeń gospodarstwa domowego. Jako przełączane obciążenia domowe powszechnie stosuje się:
- urządzenia oświetleniowe dowolnej klasy;
- różne próbki sprzętu klimatycznego;
- systemy wentylacyjne i podobne urządzenia.
Korzystanie z urządzeń gospodarstwa domowego z zarządzaniem czasem pozwala obniżyć koszty płacenia za prąd.
Zanim stworzysz timer do włączania i wyłączania urządzeń elektrycznych własnymi rękami, musisz zapoznać się z różnorodnością tych urządzeń.
Rodzaje przekaźników
W zależności od rodzaju elementu wyjściowego zastosowanego w obwodzie przełączającym, znane próbki przekaźników czasowych dzielą się na następujące typy:
- systemy przekaźnikowe, których głównym elementem przełączającym jest styk roboczy;
- tranzystor włącza kluczowe elementy półprzewodnikowe;
- przełączniki triakowe lub tyrystorowe.
Pierwsza z opcji nie jest bardzo odpowiednia do niezależnej produkcji, ponieważ jej układ jest stosunkowo złożony - zawiera zbyt wiele elementów.
Zaleca się wybór rozwiązania obwodu tyrystorowego, gdy podłączone obciążenie jest niewrażliwe na postać napięcia zasilania.
W produktach domowej roboty nieuzasadnione jest stosowanie nowoczesnych mikrokontrolerów, które znacznie komplikują proces konfigurowania i dostosowywania części wykonawczej obwodu. Bardziej preferowane są przekaźniki tranzystorowe, które są łatwe w montażu i przed debugowaniem.
Praktyczne schematy
Wszystkie proponowane opcje domowych przekaźników zawierają niedrogie elementy, które są swobodnie sprzedawane w każdym sklepie radiowym. Ich schemat działa zgodnie z najprostszym algorytmem, zgodnie z którym najpierw wbudowany zegar jest uruchamiany, a pod koniec odliczania uruchamiana jest jednostka wykonawcza. W rezultacie napięcie zasilania jest dostarczane lub usuwane z obciążenia podłączonego do przekaźnika.
Tranzystorowe urządzenie synchronizujące
Obwód elektryczny przekaźnika czasowego na kilku tranzystorach jest najłatwiejszy do wdrożenia, ponieważ zawiera tylko 8 aktywnych elementów. Na jego podstawie można na przykład montować urządzenia kontrolujące czas wyłączenia oświetlenia.Aby zasilić taki obwód, potrzebujesz akumulatora 9 V lub akumulatora samochodowego 12 V.
Aby zrobić domowy przekaźnik, potrzebujesz następującego zestawu części:
- dwa stałe oporniki i jeden potencjometr zmienny - ich wartości dobierane są dla konkretnego obwodu;
- podwójny tranzystor KT937A lub obcy analog;
- przekaźnik przeniesienia obciążenia;
- stały kondensator regulujący czas o wymaganej pojemności;
- dioda pod oznaczeniem KD105B;
- przycisk, aby uruchomić przekaźnik.
Opóźnienie czasowe w domowym urządzeniu jest zorganizowane przez ładowanie stałego kondensatora do poziomu mocy elementu kluczowego tranzystora. Przez cały ten proces, dopóki napięcie nie osiągnie 9-12 woltów, klucz wyjściowy pozostaje otwarty, a podłączona do niego żarówka świeci w pełnym cieple. Po upływie czasu określonego aktualną wartością rezystora zmiennego tranzystor całkowicie się zamyka. W rezultacie uzwojenie w jego kolektorze zostaje odłączone od zasilania, a obciążenie zostaje odłączone od obwodu zasilania.
Parametry czasu w sekundach lub minutach dla przekaźnika zmontowanego zgodnie z obwodem tranzystorowym wybiera się eksperymentalnie - poprzez zmianę rezystancji regulowanego rezystora. Dla wygody późniejszego ustawienia momentu włączenia lub wyłączenia zaleca się umieszczenie wskaźników na obudowie przekaźnika, które wskazują eksperymentalne ustawienia czasu.
Przekaźnik wiórów
Elektroniczny obwód timera, zmontowany na bazie mikroukładu własnymi rękami, pozwala pozbyć się takich wad analogu tranzystora, jak złożoność obliczania czasu opóźnienia. Ponadto w obwodzie tranzystorowym za każdym razem przed następnym uruchomieniem należy rozładować kondensator ustawiający czas. Zastosowanie mikroukładów z jednej strony eliminuje te niedociągnięcia, az drugiej nieco komplikuje urządzenie. Wybierając mikroczip odpowiedni dla przekaźnika czasowego, postępuj zgodnie z następującymi uwagami:
- jeśli potrzebujesz opóźnienia w przedziale od dziesięciu minut do jednej godziny, chip z serii TL431 jest najlepszy;
- jeśli to konieczne, pracuj z szerszym zakresem - z opóźnieniem od 1 sekundy do kilku godzin - najwygodniej jest zrobić zegar w klasycznej serii NE555;
- w przybliżeniu te same parametry czasowe można uzyskać za pomocą mikroukładu KR512PS10.
Ze względu na obecność źródła napięcia odniesienia próg odpowiedzi dla nich jest ściśle ustalony, co umożliwia precyzyjne ustawienie wymaganego czasu opóźnienia.
Zdolność do zwiększenia napięcia przełączania pozwala zwiększyć zakres opóźnień w górę. Ze względu na obecność wbudowanego urządzenia do zerowania obwodów ładowania, nie ma potrzeby wymuszonego resetowania. Zalety tej wersji domowego przekaźnika czasowego obejmują redukcję fałszywych alarmów, co tłumaczy się bardziej „trudnymi” trybami prądu.
Obwody przekaźnikowe oparte na mikrokontrolerach stały się bardzo popularne. Jednak w przypadku samodzielnego kopiowania nie są one całkowicie wygodne. Podczas korzystania z nich występują pewne trudności związane z lutowaniem mikroczipów i ich programowaniem. Proponowane opcje dla urządzeń mierzących czas są zwykle wystarczające do powtórzenia w domu.
Urządzenie do przełączania urządzeń 220 woltów
Do sterowania działaniem urządzeń energetycznych (na przykład silników elektrycznych), konwencjonalne obwody 12 V nie są odpowiednie. W takim przypadku potrzebujesz rozrusznika magnetycznego o napięciu przełączającym 220 lub 380 woltów (w zależności od liczby faz). Aby dostarczyć napięcie sterujące do cewki, wymagany jest również potężny sterownik 220 woltów.
Najprostszy obwód takiego przekaźnika, stosowany tylko do sterowania oświetleniem, nie wymaga silnych styczników i może być złożony z ograniczonej liczby części. Aby to zrobić, potrzebujesz mostka prostowniczego z 4 diodami zaworowymi i tyrystorem półprzewodnikowym kontrolowanym przez poziom napięcia prądu przemiennego.Podczas pracy jako regulator zawór przechodzi tylko dodatnią część fali sinusoidalnej o napięciu 220 woltów. Ten tryb działa tylko w obwodach obciążonych na żarówki, a także na silnikach wentylatorów lub grzejnikach elektrycznych. Nie są wrażliwe na formę przyłożonego napięcia, w przeciwieństwie do innych próbek przełączanego sprzętu elektrycznego.
Do samodzielnego montażu takiego timera wymagane będą następujące elementy i części:
- stała rezystancja przy 4,3 megaomach i 200 omach plus rezystor zmienny przy 1,5 kOhm;
- cztery diody zaprojektowane dla prądów powyżej 1 ampera i napięcia wstecznego do 400 woltów (może to być na przykład KD202R);
- Kondensator synchronizujący 0,47 uF;
- Tyrystor VT151 lub podobny element.
Zasada działania obwodu jest podobna do wcześniej rozważanych przypadków i sprowadza się do ładowania kondensatora regulującego czas napięciem zasilającym.
Podczas cyklu ładowania dodatni potencjał jest przykładany do elektrody sterującej tyrystora, która utrzymuje ją w stanie otwartym. W rezultacie półfale napięcia sieciowego są dostarczane do żarówki podłączonej do obwodu. Pod koniec procesu ładowania prąd w obwodzie zatrzymuje się, tyrystor zamyka się i gaśnie światło. Opóźnienie jest regulowane poprzez ustawienie napięcia na kondensatorze ładującym za pomocą rezystora zmiennego.
Urządzenia wielofunkcyjne
Wielofunkcyjne przekaźniki czasowe produkowane przez przemysł krajowy wyróżniają się rozszerzonym zakresem opcji, co oznacza, że dostępne są następujące funkcje:
- Produkty mogą pracować zgodnie z harmonogramem określonym przez program przez rok, miesiąc lub tydzień.
- Mogą obsługiwać od jednego do 4 przełączanych kanałów.
- Wyposażony w sześć modułów sterowania wejściowego.
Nie ma sensu kopiować urządzeń wielofunkcyjnych samodzielnie. Należy je traktować jako próbki do dogłębnego badania możliwości współczesnych modeli przekaźników czasowych.
