Geräte zum Halten langer Zeitintervalle. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Uhren, Timer, Relais, Lastschalter

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Der Autor macht die Leser auf mehrere einfache Zeitverzögerungsgeräte aus verfügbaren Teilen aufmerksam. Diese Geräte sind analog mit zeitgesteuerten RC-Schaltungen. Sie nutzen Schaltungslösungen, die es ermöglichen, die Dauer der erzeugten Zeitintervalle zu erhöhen.

In Abb. Abbildung 1 zeigt ein Diagramm eines einfachen Zeitrelais, das auf einem parallelen Spannungsstabilisatorchip TL431ACLP (DA1) montiert ist. Wenn Sie die Taste SB1 drücken, wird dem Steuereingang des DA1-Stabilisators über die Widerstände R1 und R3 eine Spannung nahe der Versorgungsspannung zugeführt, wodurch der Stabilisator den Stromkreis der Relaiswicklung K1 schließt. Kontakte K1.1 ausgelöst

Das Fading-Relais blockiert den Taster, der nun losgelassen werden kann. Außerdem trennen sie den Widerstand R1 vom Zeitkondensator C1, der sich durch den Strom, der durch den Zeitwiderstand R2 fließt, aufzuladen beginnt. Die Relaiskontakte K1.2 schalten den Aktor ein bzw. aus.

Wenn sich der Kondensator auflädt, nimmt die Spannung am Steuereingang des DA1-Chips relativ zu seiner Anode ab. Sobald diese unter 2,5 V sinkt, verringert sich der Strom durch die Spule des Relais K1 so stark, dass das Relais den Anker freigibt und den Aktor in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt. Der Widerstand R1 wird wieder parallel zum Kondensator C1 geschaltet und entlädt diesen. Jetzt können Sie die SB1-Taste erneut drücken.

Mit Elementen, deren Typen und Nennwerte in Abb. angegeben sind. 1 wurde eine Verschlusszeit von etwa 45 Minuten erreicht. Sie kann durch Auswahl des Kondensators C1 und des Widerstands R2 geändert werden. Es wird jedoch nicht empfohlen, den Widerstandswert dieses Widerstands zu erhöhen, da dadurch der Anteil des instabilen Stroms des Steuereingangs der DA1-Mikroschaltung am Ladestrom des Kondensators C1 erhöht wird. Dementsprechend nimmt die Instabilität der Exposition zu.

Reis. 1. Schema eines einfachen Zeitrelais

Sie können den Widerstandswert des Widerstands R2 erhöhen und gleichzeitig die Versorgungsspannung des Geräts auf bis zu 30 V erhöhen – das Maximum für die Mikroschaltung der TL431-Serie. In diesem Fall sollte der Kondensator C1 mit einer Nennspannung ausgewählt werden, die nicht unter der Versorgungsspannung liegt. Als K1 müssen Sie ein Relais mit einer Betriebswicklungsspannung verwenden, die der Versorgungsspannung entspricht, oder eine Zenerdiode in Reihe mit der Relaiswicklung schalten, die für eine niedrigere Spannung ausgelegt ist. Der Strom der Relaiswicklung sollte 100 mA nicht überschreiten, was für die Mikroschaltung der TL431-Serie zulässig ist.

In Abb. Abbildung 2 zeigt eine weitere Schaltung eines Verzögerungsrelais zum Ein- oder Ausschalten des Aktuators, das auf demselben Chip aufgebaut ist. Nachdem der Schalter SA1 in die Position „Ein“ geschaltet wurde (die obere Kontaktgruppe im Diagramm ist geschlossen und die untere geöffnet), beginnt der Kondensator C1 über den Widerstand R2 aufzuladen. Wenn die Spannung am Kondensator die Summe aus der Stabilisierungsspannung der Zenerdiode VD2 (5,6 V), der Schwellenspannung des Stabilisators DA1 (2,5 V) und dem Spannungsabfall am Widerstand R3 und der Diode VD1 überschreitet, wird die Mikroschaltung DA1 aktiviert Schließen Sie den Relaiswicklungskreis K1. Das ausgelöste Relais ändert den Zustand des Aktors. Das Gerät bleibt in diesem Zustand, bis der Schalter SA1 wieder in seinen ursprünglichen Aus-Zustand zurückkehrt. Wenn in Abb. Für zwei Arten und Klassifizierungen von Elementen betrug die Belichtungszeit etwa eine Stunde.

Reis. 2. Schema des Relais zum Ein- oder Ausschalten des Aktors

Als Schwellenwertelemente in solchen Geräten können Sie keine Mikroschaltung der TL431-Serie, sondern einen Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate verwenden. Es ist bekannt, dass solche Transistoren einen extrem niedrigen Gate-Strom haben. Dadurch können Sie die Verschlusszeit deutlich verlängern, indem Sie Zeitwiderstände mit einem Widerstand von bis zu mehreren Megaohm und sogar mehreren zehn Ohm verwenden.

Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz beispielsweise eines 2N7000-Feldeffekttransistors die Erhöhung der Versorgungsspannung auf 60 V und ggf. den Einsatz eines elektromagnetischen Relais mit einem Betriebswicklungsstrom von bis zu 250 mA. Es sollten jedoch Maßnahmen getroffen werden, um sicherzustellen, dass die Spannung zwischen Gate und Source des Transistors den zulässigen Bereich von -20 V bis +20 V nicht verlässt.

Ein Beispiel für eine Einschaltverzögerungs-Relaisschaltung basierend auf einem 2N7000-Feldeffekttransistor ist in Abb. dargestellt. 3. Relais K1 – importierte BT-Serie mit einem Wicklungswiderstand von 62,5 Ohm. Mit den im Diagramm angegebenen Elementbewertungen wurde eine Belichtungszeit von etwa sechs Stunden erreicht. Während des größten Teils des Belichtungsintervalls verbraucht das Gerät praktisch keinen Strom aus der Stromquelle. Im letzten Drittel dieses Intervalls steigt der Strom jedoch allmählich auf den Betriebsstrom des Relais K1 an. Während dieser Zeitspanne befindet sich der Transistor VT1 im aktiven Modus und es wird eine beträchtliche Leistung an ihn abgegeben, die etwa in der Mitte des Intervalls ein Maximum (im betrachteten Fall etwa 150 mW) erreicht und dann abnimmt.

Reis. 3. Schema des Einschaltverzögerungsrelais an einem Feldeffekttransistor 2N7000

Nachdem das Relais K1 ausgelöst wurde, steigt der Strom weiter auf einen Wert an, der der Differenz zwischen der Versorgungsspannung des Geräts und der Stabilisierungsspannung der Zenerdiode geteilt durch den Widerstand der Relaiswicklung entspricht. Ist dieser erreicht, bleibt er so, bis das Zeitrelais durch den Schalter SA1 ausgeschaltet wird.

Bei dem Gerät, dessen Schema in Abb. In 4 wird die gleiche Idee wie im vorherigen verwendet, aber um den nach dem Betrieb verbrauchten Strom zu reduzieren, wird ein polarisiertes Relais mit zwei stabilen Zuständen RPS20, Version RS4.521.751, verwendet. Es verfügt über zwei Kontaktgruppen zum Schalten.

Reis. 4. Relaisdiagramm

Nach dem Drücken der SB1-Taste öffnet die über den Widerstand R1 und den Spannungsteiler R2R3 an das Gate des Feldeffekttransistors VT1 angelegte Spannung diesen Transistor. Die an die Wicklung des Relais K1 (siehe Diagramm links) angelegte Spannung bewegt seine beweglichen Kontakte gemäß Diagramm in die untere Position, wodurch die Taste SB1 blockiert und das Laden der Kondensatoren C1 und C2 ermöglicht wird.

Nach einiger Zeit, die zum Laden des Kondensators C1 erforderlich ist, wird der Transistor VT1 geschlossen und der Strom durch die linke Wicklung des Relais stoppt, wodurch sich der Zustand seiner Kontakte nicht ändert. Nachdem der Ladekondensator C2 und der Drainstrom des Transistors VT2 einen Wert erreicht haben, der ausreicht, um die rechte Wicklung des Relais seiner Kontakte in die Ausgangsposition (obere Position im Stromkreis) zu bewegen, werden die Entladewiderstände R1 und R5 mit den Zeitkondensatoren verbunden. und die Stromversorgung des Geräts wird ausgeschaltet. Jetzt verbraucht es keinen Strom und ist nach dem Entladen der Kondensatoren bereit für den nächsten Druck auf die SB1-Taste.

Offensichtlich ist die maximale Zeitverzögerung von Geräten, die gemäß den in Abb. gezeigten Schaltkreisen zusammengesetzt sind. 3 und Abb. 4 ist das Gleiche. Bei letzterem sind die Widerstände R2 und R3 so gewählt, dass die Gate-Source-Spannung des Transistors VT1 den zulässigen Wert nicht überschreitet. Da vom Knoten an diesem Transistor keine lange Verschlusszeit erforderlich ist, kann er auch bipolar sein. In diesem Fall müssen die Widerstände R2 und R3 dafür sorgen, dass der Ladestrom des Kondensators C1 dazu führt, dass sich der Transistor VT1 im Sättigungsmodus befindet.

In Abb. Abbildung 5 zeigt ein Diagramm eines Langzeitimpulsgenerators, mit dem beliebige Geräte periodisch ein- und ausgeschaltet werden können. Im Wesentlichen handelt es sich hierbei um zwei Geräte gemäß dem zuvor besprochenen Diagramm in Abb. 3, die dank der Verwendung eines polarisierten Relais mit zwei stabilen Zuständen eine Art Multivibrator bilden. Die Dauer jedes der beiden sich wiederholenden Zeitintervalle kann durch Auswahl der Schaltkreiselemente R2C1 und R3C2 unabhängig eingestellt werden.

Reis. 5. Schema eines Langzeitimpulsgenerators

Es ist zu beachten, dass alle beschriebenen Geräte mit einer stabilisierten Spannung betrieben werden sollten, um eine stabile Verschlusszeit zu erreichen. Der Einbau von Oxidkondensatoren gleicher Nennleistung, die jedoch zu unterschiedlichen Zeiten von verschiedenen Herstellern hergestellt wurden, führt zu einer erheblichen Streuung der Verschlusszeitwerte. Leckströme von Zeitkondensatoren und Änderungen der Umgebungstemperatur wirken sich spürbar auf die Verschlusszeit aus. Daher sind alle in den Diagrammen angegebenen Werte der Zeitglieder Näherungswerte. Sie müssen beim Einrichten des Geräts ausgewählt werden.

Um bei der Überprüfung der Funktion der beschriebenen Geräte nicht stundenlang auf deren Funktion warten zu müssen, wird empfohlen, die darin enthaltenen Zeitwiderstände vorübergehend durch andere zu ersetzen, deren Widerstand 100...1000-mal geringer ist als der im Diagramm angegebene oder berechnete . Erst nachdem Sie sichergestellt haben, dass das Gerät funktioniert, und die von ihm gegebene Verschlusszeit gemessen haben, ersetzen Sie die temporären Widerstände durch permanente Widerstände und erhöhen Sie ihren Widerstand um ein Vielfaches, je länger die erforderliche Verschlusszeit als die gemessene ist. Beachten Sie jedoch, dass bei einem hohen Widerstand des Zeitwiderstands die Proportionalität der Verschlusszeit zu seinem Widerstand möglicherweise verletzt wird. Der Grund dafür ist der Einfluss des Kondensatorleckstroms und des Eingangsstroms der Mikroschaltung bzw. des Bipolartransistors.

Um den Moment des Endes der Verschlusszeit nicht zu verpassen, ist es praktisch, während des Einrichtungsvorgangs einen Piezo-Schallgeber mit eingebautem Generator an den Ausgang des Zeitrelais anzuschließen. In diesem Fall können Sie vor seinem Signal sicher andere Dinge tun.

Autor: M. Muratov

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