Реле времени на КМОП микросхемах

В.Мельничук (UR5YCW) г Черновцы, Украина,  
При необходимости включать или отключать нагрузку по истечении определенного времени используются реле времени. Конечно, такое реле можно построить на микроконтроллерах, но не всем радиолюбителям это "чудо техники" доступно. Тем более, в "закромах" многих радиолюбителей без дела лежат логические микросхемы. Их вполне можно применить для создания реле времени.
Сначала я собрал реле по схеме из журнала "Радио"

(рис.1).
 
 Схема заработала, но при емкости электролитического конденсатора С1 больше 1000 мкФ время выдержки сильно зависило от температуры и напряжения питания, т.е. реле могло сработать через час, а иногда и через полтора. Использовав информацию из [1], собрал несколько экземпляров реле времени на микросхемах серии К561 с делителями частоты.

Первый вариант такого реле времени (рис.2) состоит из генератора импульсов на элементах DD1.1,
DD1.2 и делителей частоты на микросхемах DD2 и DD3. Частота генератора импульсов определяется номиналами R2 и С1. При нажатии кнопки SA1 счетчики DD2.1 и DD3.2 обнуляются, на выводах 13 и 14 последнего устанавливается логический "0", а на выходе элемента DD1.4 — "1", и элемент DD1.3 начинает пропускать импульсы от генератора к делителям DD2 и DD3. Сразу открывается транзистор VT1, приводя к срабатыванию реле К1, которое своими контактами коммутирует исполнительное устройство(нагрузку). Весь процесс продолжается до тех пор, пока на выводах 13 и 14 счетчика DD3.2 не установится "1". Тогда на выходе элемента DD1.4 появится "0", элемент DD1.3 прекратит пропускать импульсы к делителю DD2, и весь процесс прекратится. Транзистор VT1 закроется и обесточит реле К1. Выдержка времени зависит от частоты генератора импульсов и коэффициента деления счетчиков. Светодиод VD1 сигнализирует о работе делителей и об отсчете времени. Конденсаторы С2... С4 служат для повышения помехоустойчивости устройства.
Схема бестрансформаторного источника для питания реле времени показана на рис.3.
 
 Остаток сетевого напряжения гасится на конденсаторе С5. Резистор R11 ограничивает ток заряда С5 при включении, а резистор R12 обеспечивает разряд С5 после выключения устройства. Включатель SA2 используется для постоянного включения нагрузки. В дежурном режиме контакты реле К1.1 и К1.2 разомкнуты, питание не подается, и устройство ничего не потребляет. При нажатии кнопки SA1 ее контакты подают питание на нагрузку и на выпрямитель на диодах VD3...VD6, который питает цепь электромагнитного реле и микросхем. После срабатывания реле К1 (рис.2) его запараллеленные контакты К1.1 и К1.2 (рис.3) блокируют контакты кнопки SA1, и ее отпускание не влияет на работу схемы.
Конденсатор С5 в схеме — бумажный, с рабочим напряжением не ниже 500 В (конденсаторы на 400 В не всегда выдерживают работу в сети переменного тока 220 В и могут выйти из строя). Стабилитрон VD7 — типа Д815Е, Д815Ж, a VD8 — Д814Б, КС191А. Кнопка SA1 — без фиксации, с двумя группами замыкающихся контактов.
По истечении времени выдержки транзистор VT1 закрывается, обесточивая реле К1, его контакты размыкаются, отключая нагрузку и само реле времени. Напряжение питания 18 В выбрано из-за типа примененного реле, хотя при использовании реле с меньшим напряжением срабатывания это напряжение можно уменьшить. Напряжение 9 В используется для питания микросхем. Эти напряжения застабилизированы стабилитронами VD7 и VD8.
Для увеличения выдержки времени можно увеличить сопротивление R2 (рис.2) или емкость С1. Но при емкости конденсатора С1, большей 4,7 мкФ, растут его размеры. Электролитические конденсаторы здесь применять нежелательно из-за ухудшения стабильности частоты, а следовательно, и времени выдержки. В этом случае лучше включить в цепь деления частоты еще несколько счетчиков или взять счетчик с большим коэффициентом деления, например, К561ИЕ16.
Еще одна схема реле времени с делителями частоты изображена на рис.4.
 
 Она работает аналогично предыдущей, но благодаря применению делителя DD2 типа К561ИЕ16 можно получить разные временные интервалы, переключая выходы DD2 галетным переключателем SA3. Это реле времени собрано в корпусе от коммутатора елочных гирлянд типа "Снежинка" (рис.5).
 


Вместо микросхем серии К561 можно применить аналоги из серий К176 и 564. Электромагнитное реле К1 типа РКМ-1 рассчитано на напряжение 10... 15 В и ток срабатывания 10...20 мА. Выключатель SA2 — на коммутируемое напряжение 250 В и ток не менее 2 А, например ТВ-2. Галетный переключатель SA3 — одноплатный, на 11 положений.
При наладке схем следует помнить, что из-за бестрансформаторного питания детали находятся под напряжением сети. Любые изменения в схемах нужно производить только после отключения устройства от сети.
После сборки устройства проверяем монтаж на наличие ошибок, вольтметром контролируем напряжения + 18 В и +9 В в указанных точках. В качестве нагрузки подсоединяем лампу накаливания 220 В, 40 Вт. Нажатием кнопки SA1 запускаем таймер. Мигание светодиода VD1 сигнализирует о работе генератора импульсов DD1.1, DD1.2 и делителя DD2. По истечении заданного времени светодиод VD1 гаснет и реле К1 отключает нагрузку. Выдержка времени прямо пропорциональна сопротивлению R2 и емкости С1.
Литература:
1. С.Алексеев, Применение микросхем серии К561. — Радио, 1987, №1,С.43.

Радиомир 8/2013

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Счетчик тИЦ и PR