Netzteil-Timer, 220/9 Volt 1 Ampere. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Netzteile

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Das den Lesern zur Kenntnis gebrachte Netzteil ist für den Einsatz in Verbindung mit Radios, Tonbandgeräten und anderen Haushaltsgeräten der Mittelklasse konzipiert, die über keinen eingebauten Timer verfügen. Darüber hinaus kann es als Zeitschaltuhr zur Steuerung beliebiger Geräte verwendet werden, die über das Beleuchtungsnetz mit Strom versorgt werden.

Das Netzteil unterscheidet sich von ähnlichen Geräten durch seine verbesserte Leistung: bequeme Steuerung per Knopfdruck, vollständige Trennung vom Netzwerk aus jedem Modus (per Taste, per Timer-Signal, bei Kurzschluss am Ausgang), ein Timer, der das kann mit nur einer Taste eingeschaltet und eingestellt werden.

Wichtigste technische Merkmale

• Stabilisierungskoeffizient der Ausgangsspannung, nicht weniger ...... 130
• Maximaler Laststrom, A ..... 1
• Ausgangsspannung, V ..... 9
• Verbrauchter Strom, mA, nicht mehr.....15
• Timer-Betriebszeit, min.....5/10/15/20/25

Das Gerät (Abb. 1) besteht aus der Stromversorgung selbst am Transformator T1, der Diodenbrücke VD1, dem Mikroschaltungs-Spannungsstabilisator DA1: einer Einheit zur manuellen und automatischen Trennung vom Netzwerk, einschließlich Triac VS1, Relais K1, Transistor VT1 und einem Timer mit zeiteinstellenden R8-R12C7- und Bit-VT2R4-Schaltungen sowie einer Steuereinheit auf dem DD1-Chip.

Eine Besonderheit der Stromversorgung ist das Vorhandensein einer Trenneinheit, die auf einem Triac VS1 basiert und an den Primärwicklungskreis des TT-Netztransformators angeschlossen ist. Dadurch wird das gesamte Gerät versorgungsspannungsseitig vom Netz getrennt und die angewandte Schaltungslösung ist wesentlich einfacher und zuverlässiger als beispielsweise die in Artikel [1] beschriebene. Der Zustand des Triac VS1 wird durch die „Ein“-Taste SB1 und die Sperrkontakte des Relais K1.1 gesteuert. Die Kondensatoren C1–C4 eliminieren multiplikative Hintergrund- und Netzwerkstörungen.

Das Relais K1 mit Begleitelementen arbeitet in der automatischen Abschalteinheit. Zum Einschalten des Relais kommt ein Impulsprinzip zum Einsatz, wodurch der Stromverbrauch deutlich reduziert werden kann. Das Ausschalten des Relais, was dazu führt, dass das gesamte Gerät vom Netzwerk getrennt wird, ist in drei Fällen möglich: manuell - mit der SB2-Taste „Aus“; gemäß einem Timersignal - durch den parallel zur Taste geschalteten Transistor VT1; bei Überlast oder Kurzschluss am Ausgang oder Eingang des DA1-Stabilisators.

Als Schwellwertelement wird ein Feldeffekttransistor VT1 mit hoher Übertragungskennliniensteilheit und niedrigem Leerlaufwiderstand verwendet, was den genauen Betrieb des Timers erleichtert. Ein Zeitkondensator C2 ist über den Widerstandsteiler R3R7 mit dem Gate des Transistors verbunden. Das Vorhandensein eines Teilers ist auf den Wunsch zurückzuführen, mit kleinen Werten der Elemente des Ladekreises eine maximale Haltezeit zu erreichen. Seine Wirksamkeit wird durch die Ladekennlinie des in Micro-Cap 7.1.0 modellierten Kondensators C7 (Abb. 2) veranschaulicht, die für die erste Stufe des Timers bei R12 = 300 kOhm, C7 = 470 μF erhalten wurde.

Das Diagramm zeigt, dass der Transistor VT1 ohne Teiler bei einer Gate-Spannung von 1,8 V (Punkt 1 im Diagramm) öffnet und die Verweilzeit 31 s beträgt. Mit dem Teiler R2R3 erhöht sich diese Zeit um fast das Zehnfache (Punkt 10), da der Kondensator C2 nun auf fast die vierfache Spannung aufgeladen ist. Für andere Stufen wird die Zeitkonstante durch die Widerstände R7–R8 der Steuerknotenmatrix bestimmt, die zu diesem Zeitpunkt eingeschaltet sind. Der Transistor VT12 dient dazu, den zeitsparenden Kondensator C2 vor jedem neuen Zyklus des Timers schnell zu entladen.

Der Hauptunterschied zwischen dem Timer ist das ursprüngliche Steuergerät, das auf einem Dezimalzähler DD1 basiert. Die Steuerung des Zählers erfolgt über den CN-Eingang, an den der SB3-Taster angeschlossen ist. Die Ausgänge der Mikroschaltung sind wiederum mit einer Widerstandsdiodenmatrix R8-R12VD2-VD6 verbunden. Die Dioden VD2-VD6 sind erforderlich, um den aktiven Ausgang des Mikroschaltkreises (der einen hohen Pegel hat) von anderen zu entkoppeln, die in diesem Moment mit dem gemeinsamen Draht verbunden sind. Der Zweck der Schaltung C11R7 besteht darin, den Zähler beim Einschalten auf Null zu setzen. Der Kondensator C10 unterdrückt das „Prellen“ der Kontakte der SB3-Taste und verhindert das Eindringen externer Störungen in den CN-Eingang, die zu Fehlfunktionen des Zählers führen können.

Das Gerät funktioniert wie folgt. Um die Stromversorgung einzuschalten, drücken Sie die Taste SB1, wodurch der Triac VS1 öffnet und die Versorgungsspannung an das Gerät angelegt wird. Der Ladestromimpuls des Kondensators C6 schaltet das Relais K1 ein, dessen Kontakte K1.1 die Taste SB1 blockieren und das gesamte Gerät im eingeschalteten Zustand belassen. Der Widerstand R1 stellt den Haltestrom des Relais K1 auf ca. 10 mA ein.

In diesem Modus versorgt das Gerät das Radio oder Radio mit einer stabilisierten Spannung von 9 V. Gleichzeitig ist es vollständig vor Überlastung und Kurzschluss geschützt: Bei einem starken Anstieg des Laststroms sinkt die Spannung bei Der Ausgang der DA1-Mikroschaltung fällt ab, der Haltestrom des Relais K1 reicht nicht mehr aus und das Relais schaltet beim Ausschalten das gesamte Gerät ab und schließt den Triac VS1.

Um das Gerät und die von ihm versorgten Geräte „manuell“ (ohne Zeitverzögerung) auszuschalten, drücken Sie kurz die Taste SB2. Dies führt zum Abschalten des Relais K1, dessen Kontakte K1.1 den Steuerstromkreis des Triac VS1 öffnen und dieser im geschlossenen Zustand das Gerät vom Netz trennt.

Die Funktionsweise des Timers bedarf einer gesonderten Erläuterung. Beim Einschalten der Stromversorgung wird der Timer auf Null gesetzt, indem über den Kondensator C1 ein kurzer Rücksetzimpuls an den R-Eingang des Zählers DD11 angelegt wird. Danach erscheint am Ausgang 0 (Pin 3) ein einzelnes Signal und an allen anderen Ausgängen ein Nullsignal. Die hohe Spannung vom Ausgang 0 wird über den Widerstand R4 an die Basis des Transistors VT2 angelegt und öffnet diesen. Der Transistor VT2 überbrückt mit seinem Kollektor-Emitter-Abschnitt den Kondensator C7 und entlädt ihn, wenn eine Restladung vorhanden ist. Dies ist der Zyklus zur Vorbereitung des Timers für den Betrieb.

Die weitere Bedienung des Timers wird durch die Steuerung mit nur einer Taste gewährleistet, ohne zusätzliches Schalten, wie es bei anderen Geräten üblich ist, z. B. [2]. Durch die Anzahl der kurzen Betätigungen der SB3-Taste wird die Betriebsart stufenweise eingestellt. Mit jedem Tastendruck schaltet der Zähler um einen Schritt weiter und stellt die entsprechende Zeitverzögerung ein. Nach dem ersten Drücken der Taste SB3 zählt der Zähler DD1 einen Impuls, wodurch am Ausgang 1 (Pin 2) ein Einzelsignal entsteht. Der Transistor VT2 schließt und die Spannung von Ausgang 1, nahe der Versorgungsspannung, gelangt über die Diode VD6 und den Widerstand R12 zum Kondensator C7 und lädt ihn auf. Die verbleibenden Ausgänge der DD1-Mikroschaltung sind zu diesem Zeitpunkt durch geschlossene Dioden VD2-VD5 entkoppelt, die verhindern, dass sich der Kondensator in die gemeinsame Leitung entlädt.

Wenn sich der Kondensator C7 auflädt, steigt die Spannung am Gate des Transistors VT1. Die Zeitkonstante der ersten Schaltungsstufe R12C7 ist so gewählt, dass die Zeit bis zum Erreichen des Schwellenwerts etwa 5 Minuten beträgt. Nach dieser Zeit öffnet der Transistor VT1 und umgeht die Wicklung des Relais K1, das im ausgeschalteten Zustand das gesamte Gerät wie oben beschrieben abschaltet.

Wenn Sie die SB3-Taste zweimal drücken, erscheint ein einzelnes Signal am Ausgang 2 (Pin 4). Dementsprechend wird der Ladekreis nun durch zwei in Reihe geschaltete Widerstände R11 und R12 gebildet, was die Haltezeit auf 10 Minuten erhöht. Durch mehrmaliges Drücken der SB3-Taste (bis zu fünfmal) wird der Timer auf die gewünschte Betriebszeit innerhalb von 5/10/15/20/25 Minuten programmiert. Das letzte Drücken stoppt den Zähler und verhindert ein weiteres Zählen, da die maximale Verweilzeit eingestellt wurde. Dies wird erreicht, indem ein einzelnes Signal von Ausgang 1 (Pin 5) an den CP-Eingang des Zählers DD1 angelegt wird.

Durch eine leichte Komplizierung der Steuereinheit erhalten Sie eine noch komfortablere zyklische Steuerung mit Anzeige. Wie das geht, ist in Abb. dargestellt. 3. Der Betriebsalgorithmus des Zählers wurde geändert, indem ein einzelnes Signal von Ausgang 6 (Pin 5) der DD1-Mikroschaltung an Eingang R angelegt wurde. Außerdem sind jetzt die Zählerausgänge 1-5 mit einer Anzeigeeinheit verbunden, die auf den Transistoren VT3-VT7 aufgebaut ist und LEDs HL1-HL5.

Bei diesem Gerät wird bei jedem Drücken der SB3-Taste zusätzlich zum Umschalten des Verschlusszeitmodus eine der LEDs eingeschaltet, die den entsprechenden Modus anzeigen. Der fünfte Tastendruck wird nicht aufgezeichnet und der nächste sechste Tastendruck setzt den Zähler erneut auf Null zurück. In diesem Fall wird der Kondensator C7 entladen und keine einzige LED leuchtet – der Timer ist ausgeschaltet. Als nächstes können Sie durch Drücken der SB3-Taste und Fokussieren auf die HL1-HL5-LEDs den Timer erneut auf die gewünschte Zeit programmieren. Somit wird hier ein endloser Regelkreis mit Anzeige realisiert, was in der Praxis sehr praktisch ist.

Das für einen Laststrom von 1 A ausgelegte Netzteil verwendet einen Standard-Netztransformator T10-3 (T1), dessen Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet sind. Natürlich können Sie auch jeden anderen Transformator verwenden, dessen Spannung an der Sekundärwicklung unter Last mindestens 8,5 V beträgt. Anstelle des Triacs KU208G kann auch der für einen höheren Strom ausgelegte und kleinere TS106-10 verwendet werden Maße. Die Mikroschaltung K561IE8 ist durch Analoga der Serien 564 und K176 austauschbar. Das Gerät verwendet ein RES55A-Relais, Version RS4.569.600-01, es kann jedoch durch ein anderes kleines Reed-Schalter-Relais mit einer Betriebsspannung von 4...6 V und einem Haltestrom von maximal 7 mA ersetzt werden. Alle drei Bedientasten sind nicht fest montiert und basieren auf MP7-Mikroschaltern. Die Transistoren KT315B können durch KT315G ersetzt werden, und um die Helligkeit der LEDs im Gerät zu verbessern, Abb. 3 war identisch und ausreichend, die Transistoren VT3-VT7 sollten entsprechend dem Stromübertragungskoeffizienten h21E = 100...120 ausgewählt werden. Es wird nicht empfohlen, Transistoren mit einem Übersetzungsverhältnis von mehr als 140 zu verwenden, da in diesem Fall der LED-Strom den maximal zulässigen Wert (6 mA) überschreitet. Anstelle der roten LEDs KIPD05A-1K können auch KIPD05B-1L (grün), KIPD05V-1Zh (gelb) verwendet werden, es ist jedoch zu beachten, dass die Helligkeit der Anzeige um etwa die Hälfte abnimmt.

Die Vielseitigkeit des vorgeschlagenen Geräts liegt darin, dass es als separate Zeitschaltuhr verwendet werden kann, die elektrische Haushaltsgeräte mit Netzspannung steuert. In diesem Fall wird eine Last mit einer Leistung von bis zu 1 kW (für einen Triac KU208G) bzw. bis zu 2 kW (für einen Triac TS 106-10) parallel zur Primärwicklung des Transformators T1 geschaltet, wie in Abb . 1. In diesem Fall wird das Netzteil nur zur Stromversorgung des Timers selbst benötigt; dementsprechend kann die Leistung des Netzwerktransformators T1 auf mehrere Watt reduziert werden, die Kapazität des Kondensators C5 wird um etwa das Zehnfache reduziert und der Kondensator C9 ist es vollständig beseitigt. Anstelle der VD1-Brücke können Sie Siliziumdioden mit geringer Leistung installieren. Dabei bleiben alle oben beschriebenen Funktionen erhalten, die Last wird jedoch von der „Hochspannungsseite“ geschaltet und die Netztrennung von Last und Zeitschaltuhr erfolgt gleichzeitig.

Das Gerät erfordert keine Einrichtung. Das Einzige, was möglicherweise erforderlich ist, ist die Anpassung der Timer-Reaktionszeit mithilfe der Widerstände R8-R12 in Abb. 1 (R12-R16 in Abb. 3), insbesondere in den oberen Stufen, wo der Ladestrom mit dem Leckstrom des Kondensators C7 und dem Teilerstrom R2R3 vergleichbar ist.

Abschließend stellen wir fest, dass der vorgeschlagene Timer umfangreiche Modernisierungsmöglichkeiten bietet. Somit kann die Anzahl der Steuerstufen auf zehn erhöht werden (entsprechend der Anzahl der Ausgänge der DD1-Mikroschaltung) und die Haltezeit jeder Stufe kann durch Auswahl der Widerstände R8-R12 in jede Richtung geändert werden.

Literatur

1. Prokoptsev Yu Automatisches Präfix für die Stromversorgung. - Radio, 1997, Nr. 5, p. 39,40.
2. Nechaev I. Timer für einen Radioempfänger. - Radio. 1993. Nr. 3. p. 34.

Autor: A. Pachomov, Zernograd, Rostower Gebiet.

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