Sodobna gospodinjska oprema (na primer pralni stroji ali mikrovalovne pečice) je nujno opremljena z vgrajenimi časovnimi releji. Poleg tega so naprave nameščene v enovodnih napajalnih tokokrogih in opravljajo funkcijo nadzora delovanja bremena, ga vklopijo ali izklopijo ob pravem času. Če želite narediti časovni rele doma z lastnimi rokami, morate preučiti konstrukcijske značilnosti in načelo njihovega delovanja.
Načelo delovanja in aplikacije
Najenostavnejši primer za razumevanje principa delovanja releja je mehanska ali elektronska budilka, nastavljena na določen čas. Za pridobitev polnopravnega časovnika se mu doda aktuator, ki opravlja želeno funkcijo - na primer napajanje lestenec ali ventilator. Postopek delovanja takega releja je:
- Takoj ko poteče časovni interval, nastavljen na časovniku (ura), se krmilni signal pošlje na tuljavo releja.
- Takoj za tem njegovi delovni kontakti odprejo ali zaprejo napajalni tokokrog.
- Zaradi tega se naprava, povezana z njim, izklopi ali vklopi.
V realnih napravah se podoben način delovanja izvaja ob upoštevanju vnaprej določenega časovnega zamika.
Časovniki različnih vrst se pogosto uporabljajo za nadzor delovanja industrijskih naprav, pa tudi pri vklopu in izklopu gospodinjskih aparatov. Običajno uporabljena preklopna gospodinjska bremena so:
- svetilke katerega koli razreda;
- različni vzorci klimatske opreme;
- prezračevalni sistemi in podobne naprave.
Uporaba časovno nadzorovanih gospodinjskih aparatov lahko zmanjša stroške energije.
Preden naredite časovnik za vklop in izklop električnih naprav z lastnimi rokami, se morate seznaniti z vrstami teh naprav.
Vrste relejev
Glede na vrsto izhodnega elementa, uporabljenega v stikalnem vezju, so znani vzorci časovnih relejev razdeljeni na naslednje vrste:
- relejni sistemi, katerih glavna stikalna povezava je delovni kontakt;
- tranzistorska stikala na osnovi ključnih polprevodniških elementov;
- triac ali tiristorska stikala.
Prva možnost ni zelo primerna za samoproizvodnjo, saj je njeno vezje relativno zapleteno - vsebuje preveč elementov.
Priporočljivo je izbrati rešitev vezja s tiristorji, kadar je priključno breme neobčutljivo na obliko napajalne napetosti.
Pri domačih projektih je nespametno uporabljati sodobne mikrokontrolerje, ki bistveno otežijo postopek nastavitve in prilagajanja izvršilnega dela vezja. Bolj prednostni so tranzistorski releji, ki jih je enostavno sestaviti in vnaprej odpraviti.
Praktične sheme
Vse predlagane možnosti za domače releje vsebujejo poceni elemente, ki se prosto prodajajo v kateri koli radijski trgovini. Njihovo vezje deluje po najpreprostejšem algoritmu, po katerem se najprej zažene vanj vgrajeni časovnik, na koncu odštevanja pa se sproži aktuatorska enota. Posledično se napajalna napetost dovaja ali odstrani iz bremena, priključenega na rele.
Tranzistorska časovna naprava
Električno vezje časovnega releja z več tranzistorji je najenostavnejše za izvedbo, saj vsebuje le 8 aktivnih elementov. Na njegovi osnovi je možno sestaviti naprave, ki nadzorujejo čas ugasnitve luči npr. Za napajanje takega vezja boste potrebovali 9-voltno baterijo ali 12-voltno avtomobilsko baterijo.
Za izdelavo domačega releja potrebujete naslednji sklop delov:
- dva fiksna upora in en spremenljivi potenciometer - njihove vrednosti so izbrane za določeno vezje;
- dvojni tranzistor KT937A ali tuji ekvivalent;
- rele za preklop bremena;
- konstantni časovni kondenzator zahtevane zmogljivosti;
- dioda z oznako KD105B;
- gumb za zagon releja.
Časovni zamik v domači napravi je organiziran s polnjenjem trajnega kondenzatorja na raven moči ključnega elementa tranzistorja. Med tem celotnim procesom, dokler napetost ne doseže 9-12 voltov, ostane izhodno stikalo odprto, nanj priključena žarnica pa sveti s polno jakostjo. Po določenem času, določenem s trenutno vrednostjo spremenljivega upora, se tranzistor popolnoma zapre. Posledično je navitje v njegovem kolektorju brez energije in obremenitev je odklopljena iz napajalnega tokokroga.
Časovni parametri v sekundah ali minutah za rele, sestavljen s pomočjo tranzistorskega vezja, so izbrani eksperimentalno s spreminjanjem upora nastavljivega upora. Za udobje kasnejše nastavitve trenutka vklopa ali izklopa je priporočljivo, da na ohišje releja postavite indikatorje, ki prikazujejo časovne nastavitve, pridobljene eksperimentalno.
Rele na čipu
Vezje elektronskega časovnika, sestavljeno z lastnimi rokami na podlagi mikrovezja, vam omogoča, da se znebite takšnih pomanjkljivosti tranzistorskega analoga, kot je težava pri izračunu časa zakasnitve. Poleg tega je v tranzistorskem vezju vsakič pred naslednjim zagonom potrebno izprazniti časovni kondenzator. Uporaba mikrovezij na eni strani odpravlja te pomanjkljivosti, na drugi strani pa nekoliko zaplete napravo. Pri izbiri mikročipa, primernega za časovni rele, upoštevajte naslednje:
- če potrebujete zakasnitev v razponu od deset minut do ene ure, je najprimernejši čip serije TL431;
- po potrebi delajte s širšim razponom - s časovnim zamikom od 1 sekunde do nekaj ur - najprimerneje je izdelati časovnik na klasični seriji NE555;
- Približno enake časovne parametre je mogoče dobiti z uporabo mikrovezja KR512PS10.
Zaradi prisotnosti vira referenčne napetosti je njihov odzivni prag strogo fiksen, kar vam omogoča natančno nastavitev zahtevanega časa zakasnitve.
Možnost povečanja preklopne napetosti vam omogoča, da povečate obseg časovnih zakasnitev navzgor. Zaradi prisotnosti vgrajene enote za ničlo polnilnega tokokroga ni potrebe po prisilni ponastavitvi.Prednosti te različice domačega časovnega releja vključujejo zmanjšanje števila lažnih alarmov, kar je razloženo s "strožjimi" trenutnimi načini.
Relejna vezja na osnovi mikrokontrolerjev so postala zelo priljubljena. Niso pa povsem priročni za samokopiranje. Pri njihovi uporabi se pojavijo določene težave, povezane s spajkanjem mikročipov in njihovim programiranjem. Predlagane možnosti za naprave za merjenje časa so običajno dovolj za domače ponavljanje.
Naprava za stikalno opremo 220 Volt
Za nadzor delovanja električne opreme (na primer elektromotorji) običajna 12-voltna vezja niso primerna. V tem primeru je potreben magnetni zaganjalnik, ki preklopi napetosti 220 ali 380 voltov (odvisno od števila faz). Za napajanje krmilne napetosti njegove tuljave boste potrebovali tudi močan 220-voltni gonilnik.
Najenostavnejše vezje takega releja, ki se uporablja samo za nadzor razsvetljave, ne zahteva močnih kontaktorjev in ga je mogoče sestaviti iz omejenega števila delov. Če želite to narediti, boste potrebovali usmerniški most s 4 ventilskimi diodami in polprevodniškim tiristorjem, ki ga nadzira nivo izmenične napetosti. Ko deluje kot regulator, ventil prepušča samo pozitivni del 220-voltne sinusoide. Ta način je dovoljen samo za tokokroge, obremenjene z žarnicami z žarilno nitko, kot tudi motorji ventilatorjev ali grelni elementi. Niso občutljivi na obliko dobavljene napetosti, za razliko od drugih vrst stikalne električne opreme.
Če želite samostojno sestaviti tak časovnik, boste potrebovali naslednje komponente in dele:
- fiksni upor 4,3 MOhm in 200 Ohm plus spremenljivi upor 1,5 kOhm;
- štiri diode, zasnovane za tok nad 1 amperom in povratno napetostjo do 400 voltov (to je lahko na primer KD202R);
- 0,47 µF časovni kondenzator;
- tiristor VT151 ali podoben element.
Načelo delovanja vezja je podobno kot v prej obravnavanih primerih in se zmanjša na polnjenje časovnega kondenzatorja z napajalno napetostjo.
Med ciklom polnjenja se na krmilno elektrodo tiristorja uporabi pozitivni potencial, ki ga ohranja v odprtem stanju. Zaradi tega se polovični valovi omrežne napetosti dovajajo na žarnico, ki je priključena na vezje. Po končanem procesu polnjenja se tok v vezju ustavi, tiristor se zapre in lučka ugasne. Časovni zamik se prilagodi z nastavitvijo vrednosti napetosti na polnilnem kondenzatorju s pomočjo spremenljivega upora.
Večnamenske naprave
Večnamenske časovne releje, ki jih proizvaja domača industrija, odlikuje razširjen nabor možnosti, kar pomeni naslednje zmogljivosti:
- Izdelki lahko delujejo po urniku, ki ga določa program za leto, mesec ali teden.
- Služijo lahko od enega do 4 preklopnih kanalov.
- Opremljen s šestimi vhodnimi kontrolnimi moduli.
Nima smisla sami kopirati večnamenskih naprav. Treba jih je obravnavati kot vzorce za poglobljeno študijo zmogljivosti sodobnih modelov časovnih relejev.
