Moderné vybavenie domácnosti (napríklad práčky alebo mikrovlnné rúry) sú nevyhnutne vybavené vstavanými časovačmi. Okrem toho sú zariadenia inštalované v schémach napájania jedným vedením a vykonávajú funkciu riadenia činnosti záťaže, jej zapínania a vypínania v správnom čase. Ak sa chcete doma naučiť relé, musíte si preštudovať dizajnové prvky a princíp ich činnosti.
Zásada práce a rozsah pôsobnosti
Najjednoduchším príkladom na pochopenie princípu činnosti relé je mechanický alebo elektronický budík nastavený na určitý čas. Aby sa získal plnohodnotný časovač, pridá sa k nemu výkonné zariadenie, ktoré vykonáva požadovanú funkciu - napríklad napájanie lustrom alebo ventilátorom. Poradie činnosti takého relé:
- Hneď ako uplynie časový interval nastavený na časovači (hodiny), riadiaci signál vstúpi do reléovej cievky.
- Ihneď potom jeho pracovné kontakty otvoria alebo zatvoria napájací obvod.
- V dôsledku toho je zariadenie, ktoré je k nemu pripojené, vypnuté alebo zapnuté.
V reálnych zariadeniach je tento prevádzkový režim implementovaný s ohľadom na vopred stanovené časové oneskorenie.
Časovače rôznych typov sa široko používajú na riadenie fungovania priemyselných zariadení, ako aj pri zapnutí a vypnutí domácich spotrebičov. Ako spínané domáce spotrebiče sa bežne používajú:
- osvetľovacie zariadenia akejkoľvek triedy;
- rôzne vzorky klimatických zariadení;
- vetracie systémy a podobné zariadenia.
Používanie domácich spotrebičov s časovým manažmentom vám umožňuje znížiť náklady na zaplatenie elektrickej energie.
Predtým, ako si urobíte časovač na zapnutie a vypnutie elektrických spotrebičov vlastnými rukami, budete sa musieť oboznámiť s rôznymi druhmi týchto zariadení.
Typy relé
Podľa typu výstupného prvku použitého v spínacom obvode sú známe vzorky časových relé rozdelené do nasledujúcich typov:
- reléové systémy, ktorých hlavným spínacím prvkom je pracovný kontakt;
- tranzistorové spínače na kľúčových polovodičových prvkoch;
- triakové alebo tyristorové spínače.
Prvá z možností nie je veľmi vhodná pre nezávislú výrobu, pretože jej usporiadanie je pomerne zložité - obsahuje príliš veľa prvkov.
Odporúča sa zvoliť riešenie tyristorového obvodu, keď je pripojená záťaž necitlivá na formu napájacieho napätia.
V domácich výrobkoch je neprimerané používať moderné mikrokontroléry, ktoré výrazne komplikujú proces nastavenia a úpravy výkonnej časti obvodu. Výhodnejšie sú tranzistorové relé, ktoré sa ľahko zostavujú a predbežne ladia.
Praktické schémy
Všetky navrhované možnosti pre domáce relé obsahujú lacné prvky, ktoré sa voľne predávajú v akomkoľvek obchode s rádiom. Ich schéma pracuje podľa najjednoduchšieho algoritmu, podľa ktorého sa časovač, v ktorom je zabudovaný, prvýkrát spustí a na konci odpočítavania sa spustí výkonná jednotka. Výsledkom je, že napájacie napätie je dodávané alebo odpojené od záťaže pripojenej k relé.
Tranzistorové časovacie zariadenie
Elektrický obvod časového relé na niekoľkých tranzistoroch je najjednoduchší na implementáciu, pretože obsahuje iba 8 aktívnych prvkov. Na jeho základe je možné zostaviť napríklad zariadenia, ktoré riadia čas na vypnutie osvetlenia.Na napájanie takéhoto obvodu potrebujete 9 voltovú batériu alebo 12 voltovú automobilovú batériu.
Na výrobu domáceho relé potrebujete nasledujúcu súpravu častí:
- dva konštantné odpory a jeden variabilný potenciometer - ich hodnoty sa vyberajú pre konkrétny obvod;
- duálny tranzistor KT937A alebo cudzí analóg;
- relé na prenos zaťaženia;
- kondenzátor s konštantným časom s požadovanou kapacitou;
- dióda pod označením KD105B;
- na spustenie relé.
Časové oneskorenie v domácom zariadení je organizované nabíjaním konštantného kondenzátora na úroveň výkonu prvku tranzistora. V priebehu tohto procesu, až kým napätie nedosiahne 9 - 12 voltov, zostane výstupný kľúč otvorený a žiarovka k nemu úplne svieti. Po uplynutí časového intervalu určeného aktuálnou hodnotou premenného odporu sa tranzistor úplne uzavrie. Výsledkom je, že vinutie v kolektore je bez napätia a záťaž je odpojená od silového obvodu.
Časové parametre v sekundách alebo minútach pre relé zostavené podľa tranzistorového obvodu sa vyberajú experimentálne - zmenou odporu nastaviteľného odporu. Kvôli pohodlnosti následného nastavenia okamihu zapnutia alebo vypnutia sa odporúča umiestniť ukazovatele na kryt relé, ktoré označujú experimentálne nastavenie času.
Čipové relé
Elektronický obvod časovača, zostavený na základe mikroobvodov vlastnými rukami, vám umožňuje zbaviť sa takých nevýhod tranzistorového analógu, ako je zložitosť výpočtu času oneskorenia. Okrem toho je potrebné v tranzistorovom obvode zakaždým pred ďalším spustením vybiť kondenzátor nastavujúci čas. Použitie mikroobvodov na jednej strane eliminuje tieto nedostatky a na druhej strane zariadenie trochu komplikuje. Pri výbere mikročipu vhodného pre časové relé postupujte z nasledujúcich hľadísk:
- ak potrebujete oneskorenie v rozmedzí od desiatich minút do jednej hodiny, najlepší je čip série TL431;
- ak je to potrebné, pracujte so širším rozsahom - s časovým oneskorením od 1 sekundy do niekoľkých hodín - je najvhodnejšie vytvoriť časovač na klasickú sériu NE555;
- pomocou mikroobvodu KR512PS10 je možné získať približne rovnaké časové parametre.
Kvôli prítomnosti zdroja referenčného napätia je prahová hodnota odozvy pre ne prísne stanovená, čo umožňuje presne nastaviť požadovaný čas oneskorenia.
Schopnosť zvýšiť spínacie napätie vám umožňuje zvýšiť rozsah oneskorení hore. Vzhľadom na prítomnosť vstavanej jednotky na vynulovanie nabíjacích obvodov nie je potrebné vykonať vynútený reset. Medzi výhody tejto verzie domáceho časového relé patrí zníženie falošných poplachov, čo sa vysvetľuje „tvrdšími“ súčasnými režimami.
Reléové obvody na báze mikrokontroléra sa stali veľmi populárne. Pre samokopírovanie však nie sú úplne vhodné. Pri ich použití existujú určité problémy spojené s spájkovaním mikročipov a ich programovaním. Navrhované možnosti časovacích zariadení sú zvyčajne dostatočné na opakovanie domácnosti.
Zariadenie na spínanie zariadení 220 Volt
Na riadenie činnosti energetických zariadení (napríklad elektrických motorov) nie sú vhodné konvenčné 12-voltové obvody. V takom prípade potrebujete magnetický štartér, prepínacie napätie 220 alebo 380 voltov (v závislosti od počtu fáz). Na dodanie riadiaceho napätia do cievky je potrebný výkonný 220 voltový budič.
Najjednoduchší obvod takého relé, ktorý sa používa iba na riadenie osvetlenia, nepotrebuje výkonné stykače a môže byť zostavený z obmedzeného počtu častí. Na to potrebujete usmerňovací mostík so 4 ventilovými diódami a polovodičový tyristor riadený úrovňou striedavého napätia.Pri prevádzke ako regulátor prechádza ventil iba kladnou časťou sínusovej vlny 220 V. Tento režim je platný iba pre obvody zaťažené žiarovkami, ako aj pre motory ventilátorov alebo elektrické ohrievače. Na rozdiel od iných vzoriek spínaných elektrických zariadení nie sú citlivé na formu použitého napätia.
Na samostatnú montáž takého časovača sa budú vyžadovať tieto komponenty a časti:
- konštantný odpor pri 4,3 megaohmoch a 200 ohmoch plus variabilný odpor pri 1,5 kOhm;
- štyri diódy navrhnuté pre prúdy nad 1 ampér a spätné napätie do 400 voltov (môže to byť napríklad KD202R);
- Časovací kondenzátor 0,47 uF;
- Tyristor VT151 alebo podobný prvok.
Princíp činnosti obvodu je podobný tým, ktoré už boli uvedené, a obmedzuje sa na nabíjanie kondenzátora s nastaveným časom napájacím napätím.
Počas nabíjacieho cyklu sa kladie kladný potenciál na regulačnú elektródu tyristora, ktorá ju udržuje v otvorenom stave. Výsledkom je, že polvlny sieťového napätia sú dodávané do žiarovky pripojenej k obvodu. Na konci procesu nabíjania sa prúd v obvode zastaví, tyristor sa uzavrie a svetlo zhasne. Časové oneskorenie sa nastavuje nastavením napätia na nabíjacom kondenzátore pomocou premenlivého odporu.
Multifunkčné zariadenia
Multifunkčné časové relé vyrábané domácim priemyslom sa vyznačujú rozšírenou škálou možností, čo znamená, že sú k dispozícii tieto vlastnosti:
- Výrobky sú schopné pracovať podľa harmonogramu stanoveného v programe na rok, mesiac alebo týždeň.
- Môžu slúžiť od jedného do štyroch prepínaných kanálov.
- Vybavený šiestimi vstupnými riadiacimi modulmi.
Nemá zmysel kopírovať multifunkčné zariadenia sami. Mali by sa považovať za vzorky na hĺbkovú štúdiu schopností moderných časových reléových modelov.
