Простые "совершенные" реле времени

Реле времени повсеместно при­меняются в различных устройствах автоматики и телемеханики. По­этому совершенно неудивительно, что схем реле времени в различной радиолюбительской литературе опубликовано огромное множе­ство. Жаль только, что количество этих схем редко переходит в каче­ство - то слишком мудреная и сложная схема, то с недостаточной выдержкой времени, а иной раз с явными или скрытыми ошибками (особенно часто эти ошибки случа­ются в вопросах установки реле времени в исходное состояние, не­редко такая установка не предус­мотрена автоматической).

Учитывая все вышесказанное, я уделил немало времени для разра­ботки своих личных схем реле вре­мени, которые опубликованы в раз­личных радиолюбительских журна­лах. В данной статье все эти схе­мы систематизированы, упорядо­чены, естественно, добавлено не­мало нового. Без хвастовства могу утверждать, что эти схемы совер­шенны, просты, надежны в работе и пригодятся радиолюбителю-конструктору на все случаи жизни.

Схема реле времени с выдерж­кой около 30 мин. изображена на рис. 1. На логических элементах DD1.1 и DD1.2 построен генератор прямоугольных импульсов, часто­та следования которых около 7 Гц (f = 0.52/R1 *С1). На выходе 13 дво­ичного счетчика DD2 (вывод 3) уро­вень лог.1, включающий реле К1, появляется примерно через 30 мин. после включения реле РП электро­магнитного пускателя, включаю­щего в работу исполнительный механизм. При срабатывании реле РП счетчик DD2 обнуляется поло­жительным перепадом напряжения на входе R за счет тока заряда кон­денсатора С2. Контакт К1.1 выклю­чает исполнительный механизм (в данном случае исполнительный механизм управляется электромаг­нитным пускателем, которым, в свою очередь, управляет аппарату­ра автоматического управления конвейером АУК.1М) через 30 мин. после его включения.

Реле времени запитано только тогда, когда включен электромаг­нитный пускатель, т.е. исполни­тельный механизм находится в ра­бочем состоянии.

В качестве реле К1 можно при­менить любое реле с напряжением срабатывания 6... 11 В.

Конденсатор С5 - керамичес­кий, например, КМ-5 или КМ-6. Электролитический конденсатор С2 должен быть с малыми токами утечки (предпочтительно примене­ние импортного конденсатора).

При увеличении емкости конден­сатора С1 до 1,5 мкФ выдержка вре­мени реле увеличится до 300 мин. (5 часов). При необходимости приме­нения реле с еще большим временем срабатывания необходимо к выходу счетчика DD2 подключить еще один счетчик - делитель частоты.

Если исполнительный механизм управляется, скажем, реле или кон­тактором с катушкой на рабочее напряжение -36 В, и его необходимо

выключить через 30 мин. после включения (если до этого времени не была нажата кнопка "Стоп"), то управлять таким механизмом необ­ходимо при помощи схем, изобра­женных на рис. 1а и рис. 16.

На рис. 2а показана схема "ав­томатического" реле времени, по­строенная на одновибраторе.

 Пос­ле подачи питания переключате­лем SA1 реле К1 включится при­близительно через 30 с. Времен­ные диаграммы напряжений в ха­рактерных точках этой схемы изоб­ражены на рис. 26.

При выключении питания схемы нормально замкнутыми контакта­ми SA1.2 конденсатор С1 разряжа­ется через резистор R1. При вклю­чении питания конденсатор С1 за­ряжается через резистор R2 и на запускающий вход одновибратора (вывод 3 DD1) поступает положи­тельный перепад напряжения. Од- новибратор формирует импульс, который включает реле К1 прибли­зительно через 30 с (Ти = R3*C4).

Применение транзистора КТ829Г позволяет схеме управлять работой автомобильного реле =12 В.

Требования к конденсаторам схе­мы такие же, как к конденсаторам схемы, изображенной на рис. 1а.

На рис. За приведена схема "ручного" реле времени.

 Если включено питание схемы, реле К1 сработает приблизительно через 30 с после нажатия кнопки SB1. Чтобы выключить реле К1, необхо­димо нажать кнопку SB2 "Уст.О".

При включении питания за счет зарядного тока конденсатора С2 на установочном входе R триггера DD1.2 кратковременно появляется положительный перепад напряже­ния, который устанавливает этот триггер в "нулевое" состояние. При этом транзисторы VT1, VT2 закры­ты, реле К1 обесточено.

При нажатии на кнопку SB1 "Пуск" открывается транзистор VT1. Поло­жительным перепадом напряжения по входу С триггера DD1.1, постро­енный на этом триггере одновибра- тор вырабатывает положительный импульс продолжительностью около 30 с. По окончанию воздействия импульса одновибратора, т.е через 30 с, на счетной входе С триггера DD1.2 появляется уровень лог.1, ко­торый устанавливает данный триг­гер в "единичное" состояние. Откры­ваются транзисторы VT1, VT2, сра­батывает реле К1, включающее в работу исполнительный механизм.

Для того, чтобы выключить реле К1 и, соответственно, исполнитель­ный механизм, необходимо нажать кнопку SB2 "Стоп". При этом на вход R триггера подается уровень лог.1 и данный триггер устанавли­вается в"нулевое"состояние.

Требования к конденсаторам схе­мы такие же, как к конденсаторам схемы, изображенной на рис. 1а.

На рис. 4 изображена схема ге­нератора прямоугольных импуль­сов инфранизкой частоты, который через равные промежутки време­ни (в данном случае через 30 с) включает и выключает исполни­тельный механизм.

На инверторах DD1.1, DD1.2, DD1.3 по­строен генератор прямо­угольных импульсов с частотой следования около 10 кГц (период следования импульсов равен 0,1 мс, длитель­ность импульса равна 0,05 мс). На D-триггере DD2.1 выполнен одновибратор. Продолжи­тельность импульса на его выходе около 30 с. Одновибратор запуска­ется первым же положи­тельным фронтом им­пульса задающего гене­ратора и вырабатывает импульс длительностью 30 с на выходе. После этого одновибратор недо­лго находится в исходном "нулевом" состоянии. Первым же положительным фронтом импульса задающего генератора одновибра­тор снова запускается и вырабаты­вает импульс длительностью 30 с и т.д. Промежуток между выходными импульсами одновибратора нахо­дится в пределах 0,1 мкс ... 0,1 мс. Положительный фронт импульсов такой длительности через 30 с ме­няет состояние D-триггера DD2.2. Генератор импульсов инфранизкой частоты также легко можно выпол­нить, используя схему реле време­ни, изображенную на рис. 1а.

Требования к конденсаторам схе­мы такие же, как к конденсаторам схемы, изображенной на рис. 1а.

Нередко в устройствах автома­тики и телемеханики нужны реле времени для периодического вклю­чения и выключения исполнитель­ного механизма с разными интер­валами времени во включенном и выключенном состояниях. Принци­пиальная электрическая схема та­кого реле времени показана на рис. 5а.

 Работу реле времени по­ясняют временные диаграммы на­пряжений в характерных точках (рис. 56).

При включении питания триггер DD4 устанавливается в"нулевое" состояние вследствие появления уровня лог.1 на его установочном входе R при заряде конденсатора С5 через резистор R8. При этом запрещается работа счетчика DD2 (уровень лог.1 на его входе R). Счетчик DD3 считает импульсы за­дающего генератора, выполнен­ного на логических элементах DD1.3 и DD1.4. Через 45 минут (время выставляется подстроечным резистором R4) на выходе счетчика DD3 появляется уровень лог.1. За счет зарядного тока кон­денсатора С4 через резистор R6 и логическую схему ИЛИ, построен­ную на диодах VD1, VD2 и резис­торе R7, уровень лог.1 появляется на счетном входе С триггера DD4 и он устанавливается в "единич­ное" состояние. При этом запреща­ется работа счетчика DD3 и разре­шается работа счетчика DD2. Уро­вень лог.1 появляется на выходе счетчика DD2 через 10 мин. (вре­мя выставляется подстроечным ре­зистором R1). Положительный пе­репад напряжения через логи­ческую схему ИЛИ (VD1, VD2 R7) устанавливает триггер DD4 в "нулевое" состояние. И все начинается сначала.

На диодах VD3, VD4 и рези­сторе R9 выполнена логичес­кая схема ИЛИ. Уровень лог.1 на установочном входе R счетчика DD3 появляется или при включении питания, или при переходе тригге­ра DD4 в "единичное" состояние.

Требования к конденсаторам схе­мы такие же, как к конденсаторам схемы, изображенной на рис. 1а.

Если время включенного состо­яния исполнительного механизма отличается от времени выключенно­го в равное число раз (2,3,4...), реле времени для управления таким ме­ханизмом удобно строить с приме­нением кольцевого счетчика. При­мер такой схемы показан на рис. 6а. На рис. 66 изображены временные диаграммы напряжений в характер­ных точках реле времени.

На логических элементах DD1.1 и DD1.2 построен генератор прямо­угольных импульсов с периодом ко­лебаний 0,44 с. На выводе 3 счетчи­ка DD2 период колебаний импульсов равен 1 час. На D-триггерах DD3.1, DD3.2 и логических элементах

DD1.3, DD4 выполнен кольцевой счетчик на 3 с автоматической кор­рекцией исходного состояния.

При включении питания устрой­ства или при пропадании и после­дующем включении электроэнергии питающей сети дифференцирую­щая цепочка С2, R3 вырабатывает положительный импульс, который устанавливает в исходное состоя­ние (100) кольцевой счетчик на 3 и в "нулевое" состояние счетчик D2.

Требования к конденсаторам схе­мы такие же, как к конденсаторам схем ft, изображенной на рис. 1а.

Литература

1.   Маньковский А.Н. Простые реле времени. - Радиаматор, №2, 2003 г.

2. Маньковский А.Н. Генераторы прямоугольных импульсов инфранизкой частоты. - Радиосхема, №4, 2007 г.

3. Маньковский А.Н. Автоматизация управления освещением помеще­ния для содержания перепелов. - Мастер-конструктор, №1, 2007 г.

*

Александр Маньковский

пос. Шевченко Донецкой обл.