Каталог радиолюбительских схем

Таймер для периодического включения нагрузки

Уезжая в отпуск, некоторые владельцы квартир оставляют дома автомат, который каждый вечер на несколько часов включает освещение в квартире, создавая иллюзию присутствия хозяев. Зачастую это служит своего рода сторожевым устройством от непрошенных гостей. Другой пример - отказ в работе термостата компрессионного холодильника, в результате чего либо в холодильной камере нет холода, либо мотор работает беспрерывно и вскоре сгорает. Выходом из положения (временным - до покупки термостата, или постоянным, если холодильник старой модели) может стать автомат, периодически включающий холодильник.

В устройстве имеются два независимых регулятора, которыми устанавливают продолжительность "Работы" (R5) и "Паузы" (R6). Основой автомата является мультивибратор на операционном усилителе (ОУ) DA1, управляющий работой генератора коротких импульсов, выполненного на однопереходном транзисторе VT1, - он, а свою очередь, обеспечивает открывание симистора VS1. Питается генератор от сети через выпрямитель на диодах VD5, VD6 с балластным конденсатором С5. Для питания мультивибратора установлен параметрический стабилизатор, состоящий из балластного резистора R7 и стабилитронов VD1, VD2. Мультивибратор собран по известной схеме с времязадающим конденсатором С2 и независимыми цепями его зарядки (VD3, R1, R5) и разрядки (VD4, R2, R6). Конденсатор разряжается и заряжается не полностью, а между двумя значениями напряжения (примерно 5,2 и 4,2 В), определяемого резисторами R3 и R4 и напряжением питания ОУ. Это сделано для того, чтобы не превысить рабочее напряжение конденсатора и иметь возможность реализовать малые выдержки при малом зарядном и разрядном токах. Мультивибратор вырабатывает прямоугольные импульсы, длительность их и пауз между ними зависит, как было сказано выше, от установленных сопротивлений переменных резисторов. Когда на выходе ОУ будет напряжение, близкое к питающему (режим "Работа"), начнет работать генератор на однопереходном транзисторе. Импульсы напряжения с него будут поступать на управляющий электрод симистора - он открывается в начале каждого полупериода, и на нагрузку поступает практически все сетевое напряжение. Частота следования импульсов значительно превышает частоту сети, поэтому симистор устойчиво работает с нагрузкой в виде электродвигателя холодильника.

Поскольку для нормальной работы симистора на переменном напряжении на его управляющий электрод надо подавать импульсы отрицательной полярности, схема включения однопереходного транзистора несколько отличается от традиционной - управляющий электрод симистора подключен к эмиттерной цепи транзистора. Когда на выходе ОУ окажется напряжение, близкое к нулю (режим "Пауза"), генератор перестанет работать и симистор не откроется. Нагрузка будет обесточена.

Для указанных на схеме номиналов элементов и конкретного экземпляра конденсатора С2 продолжительность режима "Работа" определяется по формуле: tp = 0,1(R1+R5)C2, а режима "Пауза" - по формуле: tn = 0,1(R2+R6)C2. Продолжительность каждого режима можно изменять от двух минут до трех часов.

При неработающем автомате конденсатор С2, естественно, разряжен, а сразу после включения таймера он должен зарядиться до напряжения примерно 5,2 В. Это означает, что продолжительность первого цикла "Работа" будет примерно в R4/R3 раз больше установленной резистором R5. Для холодильника такая задержка даже полезна, поскольку он успеет набрать нужный холод. Следует учитывать еще одно обстоятельство, связанное с первым включением таймера в сеть, - пока заряжается конденсатор СЗ, устройство может работать неустойчиво. Лучше всего подключать нагрузку к таймеру через 10...20 с после начала его работы.

В автомате допустимо применить: конденсатор С2 - К58-96, К58-9в; С1, СЗ - К52, К50-35; С4 - КМ, КЛС, К73; С5 - К73; переменные резисторы - СПО, СП4 с характеристикой А (линейная); постоянные - МЛТ, С2-33. Однопереходный транзистор - КТ117А- КТ117Г; диоды VD3, VD4 - КД104А, a VD5.VD6 - любые выпрямительные с допустимым обратным напряжением не менее 300 В. Симистор - КУ208В, КУ208Г; при мощности нагрузки до 300 Вт его используют без радиатора, а если она больше (но не более 1,1 кВт) - установить на радиатор соответствующих размеров. Возможен вариант замены конденсатора С5 резистором МЛТ-2 сопротивлением 12 кОм и монтажа симистора на общей печатной плате. Диод VD6 следует удалить. Большинство деталей размещено на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Плату укрепляют внутри корпуса, на лицевой стенке которого устанавливают переменные резисторы и розетку для включения нагрузки.

Налаживание таймера сводится к подбору резистора R7 (при работающем генераторе на однопереходном транзисторе) такого сопротивления, чтобы напряжение на конденсаторе СЗ было на треть больше, чем на катоде стабилитрона VD1. Если сопротивление окажется больше 1 кОм, придется увеличить емкость конденсатора С5. Затем проводят градуировку шкал переменных резисторов. Сделать это лучше так: измерить сопротивление резистора R1 и определить длительность цикла "Работа" (to) при нулевом сопротивлении резистора R5, а дальше градуировать шкалу резистора R5 по формуле: t=to(R1+R5)/R1, измеряя общее сопротивление последовательно включенных резисторов R1 и R5. Аналогично градуируют шкалу резистора R6.

Для увеличения продолжительности каждого цикла надо уменьшать зарядный и разрядный токи, т. е. увеличивать номиналы резисторов R1, R2, R5, R6, а также увеличить номинал резистора R3 (при этом увеличится напряжение, до которого будет заряжаться конденсатор С2, но оно не должно превышать рабочего). Кроме того, следует применить ОУ с меньшими входными токами. К примеру, чтобы увеличить максимальную продолжительность выдержки до одного или нескольких дней, рекомендуется стабилитроны КС147А заменить на КС133А, в качестве ОУ применить К140УД12, номиналы резисторов R5, R6 увеличить в несколько раз, а R3 - в 10...20 раз. Параллельно конденсатору С5 желательно подключить резистор сопротивлением 510...750 кОм 0,25 Вт, а последовательно с С5 - токоограничительный резистор 36...47 Ом 0,5 Вт.

И. АЛЕКСАНДРОВ
г. Курск
Радио ╧12, 1998