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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Chinesische Uhr - Timer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Uhren, Timer, Relais, Lastschalter Oft benötigt ein Funkamateur einen elektronischen Timer – ein Gerät, das zu einem bestimmten Zeitpunkt eine externe Last ein- oder ausschaltet. Schemata solcher Geräte wurden mehr als einmal in Amateurfunkpublikationen veröffentlicht. Sie unterscheiden sich im Grad der Komplexität, Funktionalität und konstruktiven Umsetzung. In dem veröffentlichten Artikel schlägt der Autor ein weiteres, sehr einfaches Design vor, das auf der Grundlage billiger elektronischer Uhren aus chinesischer Produktion hergestellt wurde. Die meisten bekannten Timer werden entweder als Zusatz zu einer seriellen elektronischen Uhr hergestellt oder enthalten bereits eine elektronische Uhr (z. B. basierend auf dem BIS K145IK1901). Ein gemeinsamer Nachteil der meisten bekannten Geräte ist eine relativ große Anzahl von Elementen, das Vorhandensein einer separaten Stromquelle und oft auch ein zusätzliches, oft recht großes Gehäuse. All dies erschwert die Herstellung eines Zeitgebers. Die Besonderheit des vorgeschlagenen Designs besteht darin, dass alle Details des Timers im Gehäuse der grundlegenden elektronischen Uhr untergebracht sind und die erforderlichen Änderungen am Design der Uhr minimal sind. Darüber hinaus enthält der Timer eine kleine Anzahl von Elementen und verbraucht wenig Strom, wodurch auf eine zusätzliche Stromquelle verzichtet werden konnte (es wird eine Uhrbatterie verwendet). Der Timer übernimmt die Funktion, den externen Stromkreis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt zu schließen. Das Zurücksetzen erfolgt manuell. Durch Ändern der Geräteeinstellungen können Sie auch die Funktionen zum Öffnen eines externen Stromkreises und zum kurzfristigen Schließen oder Öffnen eines externen Stromkreises erhalten (z. B. um ein Signal zum Starten einer Automatisierung zu geben). Als Basisuhr kann jede elektronische Uhr verwendet werden, die von einer galvanischen Zelle mit einer Spannung von 1,5 V gespeist wird und über eine Weckerfunktion und eine elektrodynamische Tonanzeige verfügt. Im beschriebenen Entwurf wurde eine in Hongkong hergestellte elektronische Taschenuhr mit Wecker „TRAVEL CLOCK“ verwendet. Das schematische Diagramm des Zeitgebers ist in Abb. 1 dargestellt. eines.
Die hinzugefügten Elemente werden durch eine Linie mit erhöhter Dicke dargestellt. Das Gerät enthält einen Eingangskreis R1C1, einen Gleichstromverstärker am Transistor VT2 und einen Ausgangsschalter am Relais K1. Der Timer sorgt für das Schließen (oder Öffnen) des externen Stromkreises, wenn der Wecker klingelt. Durch die galvanische Trennung vom Ausgangskreis am Anschluss X1 ist eine hohe Störfestigkeit des Gerätes gewährleistet. Die Besonderheit des Timers besteht darin, dass er ein spezielles Relais verwendet, das als magnetisches Verriegelungsrelais bezeichnet wird. Es unterscheidet sich vom üblichen dadurch, dass sein Anker auch bei fehlendem Strom in der Wicklung sowohl im entspannten als auch im angezogenen Zustand bleiben kann. Daher wird die Energie des Netzteils nur dann verbraucht, wenn sich der Zustand des Relais ändert, was die Effizienz des Geräts erheblich erhöht. Das Funktionsprinzip eines solchen Relais ist wie folgt. Die Charakteristik eines jeden Relais ist eine ausgeprägte Hysterese. Dies bedeutet, dass das Relais zum Betätigen eine größere magnetomotorische Kraft (MMF) benötigt, als ausreicht, um seinen Anker angezogen zu halten. Schematisch ist diese Charakteristik in Abb. dargestellt. 2.
Hier ist der Wert des MMF der Wicklung F entlang der Abszissenachse aufgetragen, und die Punkte, die dem angezogenen (1) und gelösten (0) Zustand des Relaisankers entsprechen, werden herkömmlicherweise auf der Ordinatenachse angezeigt. Bei einem herkömmlichen Relais ist der Betätigungs-MMF Fav und der Freigabe-MMF Fotp größer als Null und kann sich daher bei ausgeschalteter Wicklung nur im freigegebenen Zustand befinden. Bei einem Relais mit magnetischer Verriegelung gibt es neben dem MMF der Wicklung auch einen zusätzlichen MMF, der durch einen Permanentmagneten erzeugt wird und dessen Wert größer als der Auslöse-MMF, aber kleiner als der Betätigungs-MMF ist. Daher kann sich das Relais bei ausgeschalteter Wicklung sowohl im freigegebenen Zustand des Ankers befinden, da die MMF des Magneten für den Betrieb nicht ausreicht, als auch im angezogenen Zustand, da die MMF des Magneten ausreicht, um den Anker zu halten im angezogenen Zustand. Um das Relais von einem Zustand in einen anderen zu überführen, ist es notwendig, einen kurzen Stromimpuls mit dem einen oder anderen Vorzeichen durch seine Wicklung zu leiten. In diesem Fall wird der MMF der Wicklung entweder zum MMF des Magneten addiert und der resultierende MMF reicht aus, um das Relais zu betätigen, oder er wird subtrahiert – in diesem Fall wird der resultierende MMF kleiner als der Freigabe-MMF. Die Charakteristik des magnetischen Verriegelungsrelais ist in Abb. dargestellt. 3.
Der Timer funktioniert so. Wenn das Signal vom Basistakt nicht anliegt, ist der Transistor VT2 geschlossen, der Strom fließt nicht durch die Relaiswicklung und er befindet sich in einem der stabilen Zustände (z. B. offen, der Übersichtlichkeit halber der Fall, wenn der Timer eingeschaltet ist). eingeschaltete Geräte werden berücksichtigt). Der Kondensator C2 wird über den Widerstand R2 auf die Versorgungsspannung aufgeladen. Wenn der Wecker der Basisuhr ertönt, wird eine Reihe von Rechteckimpulsen mit einer Frequenz von etwa 1 kHz an die akustische Anzeige BA1 gesendet. Diese Impulse durchlaufen den VD2R1C1-Kreis und öffnen den Transistor VT2. Dadurch wird der Kondensator C2 zur Wicklung des Relais K1 entladen und bildet einen Stromimpuls. In diesem Fall wird das Relais aktiviert, seine Kontakte K1.1 schließen und bleiben geschlossen, da der Anker vom magnetischen Fluss eines Permanentmagneten angezogen wird. Nachdem der Kondensator entladen ist, sinkt der Strom durch die Wicklung auf einen Wert, der durch den hohen Widerstandswert des Widerstands R2 begrenzt wird, wodurch ein hoher Wirkungsgrad des gesamten Geräts erreicht wird. Zum Öffnen der Relaiskontakte (Rückkehr in den Ausgangszustand) wird ein zusätzlicher externer Permanentmagnet verwendet, der außerhalb des Uhrengehäuses an das Relais herangeführt wird, sodass sein MMF vom Gesamt-MMF des Relais abgezogen wird, wodurch es abfällt. Die Diode VD1 verhindert eine Überspannung in der Wicklung des Signalgebers VA1. Ohne Diode sind Betriebsstörungen des Geräts aufgrund der Auswirkung von Impulsüberspannungen auf den LSI-Takt möglich. Die Diode VD3 erfüllt eine ähnliche Funktion. Im Timer werden folgende Teile verwendet: ULM-Widerstände, Kondensatoren KM (C1), K53-14 (C2). Sie können durch andere kleine mit geeigneten Parametern ersetzt werden. Der Kondensator C2 sollte eine minimale Leckage aufweisen. Die VD2-Diode muss aus Germanium bestehen, da die Siliziumdiode bei einer niedrigen Signalamplitude (z. B. bei einem teilweise entladenen Element) möglicherweise nicht öffnet. Bei den übrigen Dioden handelt es sich um beliebige kleine Dioden, z. B. KD503, KD509, KD521, KD522, D220-Serie. Der Transistor VT2 muss neben kleinen Abmessungen auch einen kleinen Sperrkollektorstrom und vorzugsweise eine niedrige Sättigungsspannung aufweisen. Geeignet sind beispielsweise Transistoren der Serien KT209, KT3107. Diese Anforderungen werden durch die Minimierung des Stromverbrauchs ermittelt. Das Relais ist selbstgebaut und basiert auf dem Reedschalter KEM-2A. Die Relaiswicklung ist auf einen dicken Papierrahmen gewickelt und enthält 1500 Windungen PEV-Draht mit einem Durchmesser von 0,1 mm. Wickellänge (Abstand zwischen den Wangen des Rahmens) – 17 mm, Innendurchmesser des Rahmens – 3 mm. Der Rahmen mit der Wicklung wird mittig auf die Reedschalter-Glühbirne aufgesetzt. Der Wicklungswiderstand betrug ca. 70 Ohm. Um eine konstante Vorspannung zu erzeugen, wird ein kleiner Permanentmagnet verwendet. Die Installation der Zeitschaltuhr ist auf dem Foto (Abb. 4) dargestellt.
Das Relais wird im freien Raum in der Nähe des Schallgebers platziert und mit einer Masse (z. B. Paraffin) fixiert. Die restlichen Elemente des Geräts werden oben auf der Uhrenplatine platziert. Scharniermontage mit starren Montagedrähten. Die Befestigung der Elemente an der Platine und gleichzeitig die elektrische Verbindung mit der Basisuhr erfolgt über die Anschlüsse der Elemente C2, R2 und VD2. Die Leitungen werden durch in die Platine gebohrte Löcher geführt und auf der Rückseite mit den entsprechenden Leiterbahnen verlötet. Sollte die Montage nicht ausreichend steif sein, können die Elemente zusätzlich mit einer Spachtelmasse fixiert werden. Die Lage der Elemente und Löcher in der Platine muss im Verhältnis zur Anordnung der gedruckten Leiterbahnen auf der Platine einer bestimmten Uhreninstanz geklärt werden. Zum Anschluss eines externen Stromkreises ist im Uhrengehäuse ein kleiner Steckverbinder verbaut, beispielsweise ein Block MGK1-1. Sein Gehäuse wird sorgfältig auf eine Stärke von 5 mm abgeschliffen und in den Uhrendeckel eingeklebt, in den zuvor Aussparungen für Steckdosen geschnitten wurden. Die Verbindung zu den Klemmen des Reed-Schalters erfolgt über ein Paar flexibler Drähte. Auch eine untrennbare Verbindung zu einem externen Stromkreis ist ohne Verwendung eines Steckverbinders möglich. Ein externer Permanentmagnet, der zum Zurücksetzen des Relais in seinen ursprünglichen Zustand dient, sollte beispielsweise in Form eines Schlüsselanhängers ausgeführt sein, dessen Konstruktion dafür sorgt, dass er mit dem gleichen Pol zum Relais gebracht wird. Das Design des Schlüsselanhängers ist nicht vorgegeben, da es von der Größe und Form des verwendeten Magneten abhängt. Die Einstellung des Timers beschränkt sich auf die Auswahl der Position des Permanentmagneten. Schließen Sie dazu eine Ohmmeter-Sonde an die Kontakte des Reed-Schalters an und bringen Sie den Magneten langsam an den Reed-Schalter. Beachten Sie beim Schließen der Kontakte die Position des Magneten und bewegen Sie den Magneten langsam vom Reed-Schalter weg. Markieren Sie die Position des Magneten zum Zeitpunkt des Öffnens der Kontakte und befestigen Sie den Magneten dann zwischen den beiden Markierungen auf der Platine. Überprüfen Sie dann die Funktion des Relais wie folgt. Bei eingelegter Batterie werden die Ausgänge von Emitter und Kollektor des Transistors VT2 kurzzeitig geschlossen, während das Relais arbeiten und im angezogenen Zustand bleiben sollte. Kommt es nicht zum Betrieb, müssen die Wicklungsleitungen vertauscht werden. Die letzte Überprüfung des Timers erfolgt, wenn das Signal von der Basisuhr gegeben wird. Einige Uhrentypen verfügen über einen erzwungenen Signalisierungsmodus, beispielsweise bei „REISEUHR“-Uhren wird dieser durch gleichzeitiges Drücken der linken und mittleren Taste aufgerufen, wobei alle Segmente der Anzeige aufleuchten und ein akustisches Signal ertönt. Damit der Timer öffnet, müssen die Ausgänge der Relaiswicklung vertauscht werden. Wenn dann der Timer ausgelöst wird, öffnet sich der Reed-Schalter, der zuvor durch einen externen Magneten geschlossen wurde. Um die Funktion des kurzfristigen Kontaktschließens zu erhalten, wird der Magnet so installiert, dass sein MMF nicht ausreicht, um die Kontakte geschlossen zu halten (hinter der zweiten Markierung). In diesem Fall funktioniert das Relais K1 wie ein normal polarisiertes Relais. Die Funktion einer kurzzeitigen Öffnung wird durch die Installation eines Magneten vor der ersten Markierung (so dass seine MMF ausreicht, um den Reed-Schalter auszulösen) und das Vertauschen der Wicklungsleitungen erreicht. Da das Relais in den letzten beiden Fällen einen höheren Auslösestrom hat, ist es notwendig, die Zuverlässigkeit seines Betriebs bei reduzierter Versorgungsspannung zu überprüfen und gegebenenfalls die Wicklung mit einem dickeren Draht umzuwickeln (um den Widerstand zu verringern). Wenn die Zeit des geschlossenen (offenen) Zustands nicht ausreicht, sollte ein größerer Kondensator C2 verwendet werden. Die erforderliche Zeit für den Betrieb des Timers wird wie gewohnt eingestellt – durch Auswahl der entsprechenden Uhrzeit am Wecker. Das Ein- und Ausschalten des Timers erfolgt durch Ein-/Ausschalten des Alarmsignals an der Basisuhr. Aufgrund des geringen Stromverbrauchs des Timers (im Standby-Modus wird er nur durch Lecks bestimmt) ist eine separate Abschaltung nicht vorgesehen. Es ist darauf zu achten, dass alle anderen Funktionen, die Tonsignale ausgeben, an der Uhr ausgeschaltet sind (z. B. ertönt das Signal stündlich), da es sonst zu Fehlalarmen kommt. Das Zurücksetzen des Relais mit einem externen Magneten sollte erfolgen, nachdem die Uhr aufgehört hat zu piepen, andernfalls startet der Timer unmittelbar nach dem Zurücksetzen erneut. Der Timer kann beispielsweise als Wecker verwendet werden (wenn die Lautstärke des Standard-Tongebers nicht ausreicht), während die Relaiskontakte mit dem Stromkreis des externen Tongebers verbunden sind. Es ist auch möglich, eine Türklingel mit zwei Wicklungen zu verwenden, dann werden die Kontakte mit der Sekundärwicklung (Niederspannung) verbunden. Achtung !!! Die Isolierung des Relais ist nicht für die Versorgung mit Netzspannung ausgelegt. Wenn Hochspannungslasten gesteuert werden müssen, sollte ein zusätzlicher Schalter verwendet werden. Autor: D. Volkov, Schachty, Rostower Gebiet
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