Moderné vybavenie domácnosti (napríklad práčky alebo mikrovlnné rúry) je nevyhnutne vybavené zabudovanými časovými relé. Okrem toho sú zariadenia inštalované v jednoprúdových napájacích obvodoch a vykonávajú funkciu riadenia činnosti záťaže, jej zapínania a vypínania v správnom čase. Ak chcete urobiť časové relé doma vlastnými rukami, musíte študovať dizajnové vlastnosti a princíp ich fungovania.
Princíp činnosti a oblasti použitia
Najjednoduchším príkladom, ktorý vám umožní pochopiť princíp činnosti relé, je mechanický alebo elektronický budík nastavený na určitý čas. Na získanie plnohodnotného časovača sa k nemu pridá výkonné zariadenie, ktoré vykonáva požadovanú funkciu - napríklad dodáva energiu lustru alebo ventilátoru. Poradie činnosti takéhoto relé:
- Akonáhle vyprší časový interval nastavený na časovači (hodiny), riadiaci signál sa odošle na cievku relé.
- Ihneď potom jeho pracovné kontakty otvoria alebo zatvoria napájací obvod.
- Výsledkom je, že zariadenie, ktoré je k nemu pripojené, je vypnuté alebo zapnuté.
V skutočných zariadeniach sa podobný režim činnosti implementuje s prihliadnutím na vopred určené časové oneskorenie.
Časovače rôznych typov sa široko používajú na riadenie činnosti priemyselných zariadení, ako aj pri zapínaní a vypínaní domácich spotrebičov. Ako prepínané domáce záťaže sa bežne používajú:
- osvetľovacie zariadenia akejkoľvek triedy;
- rôzne vzorky klimatického zariadenia;
- ventilačné systémy a podobné zariadenia.
Použitie časovo riadených domácich spotrebičov vám umožňuje znížiť náklady na účty za elektrinu.
Predtým, ako urobíte časovač na zapínanie a vypínanie elektrických spotrebičov vlastnými rukami, musíte sa oboznámiť s odrodami 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 článkom je pracovný kontakt;
- tranzistorové spínače na kľúčových polovodičových prvkoch;
- triak alebo tyristorové spínače.
Prvá z možností nie je príliš vhodná na nezávislú výrobu, pretože jej schéma je pomerne zložitá - obsahuje príliš veľa prvkov.
Ak je pripojená záťaž necitlivá na tvar napájacieho napätia, odporúča sa zvoliť riešenie obvodu založené na tyristoroch.
V domácich výrobkoch je nerozumné používať moderné mikrokontroléry, ktoré výrazne komplikujú proces nastavenia a prispôsobenia výkonnej časti obvodu. Výhodnejšie sú tranzistorové relé, ktoré sa dajú ľahko zostaviť a vopred naladiť.
Praktické schémy
Všetky navrhované možnosti pre domáce relé obsahujú lacné predmety, ktoré sa voľne predávajú v každom rozhlasovom obchode. Ich schéma funguje podľa najjednoduchšieho algoritmu, podľa ktorého sa najskôr spustí časovač zabudovaný v ňom a na konci odpočítavania sa spustí výkonná jednotka. Vďaka tomu je napájacie napätie privádzané alebo odnímané zo záťaže pripojenej k relé.
Tranzistorové časovacie zariadenie
Najjednoduchšie je implementovať elektrický obvod časového relé na viacerých tranzistoroch, pretože obsahuje iba 8 aktívnych prvkov. Na jeho základe je možné zostaviť napríklad zariadenia, ktoré riadia čas vypnutia osvetlenia. Na napájanie takéhoto obvodu budete potrebovať 9-voltovú batériu alebo 12-voltovú autobatériu.
Na výrobu domáceho relé potrebujete nasledujúcu sadu dielov:
- dva pevné odpory a jeden variabilný potenciometer - ich hodnoty sú vybrané pre konkrétny obvod;
- duálny tranzistor KT937A alebo cudzí analóg;
- relé na prepínanie záťaže;
- kondenzátor na konštantný čas požadovanej kapacity;
- dióda pod označením KD105B;
- tlačidlo na spustenie relé.
Časové oneskorenie v domácom zariadení je organizované nabíjaním konštantného kondenzátora na úroveň výkonu kľúčového prvku tranzistora. Počas celého tohto procesu, kým napätie nedosiahne 9 - 12 Voltov, zostáva výstupný spínač otvorený a žiarovka k nemu pripojená svieti plnou žiarovkou. Po časovom období stanovenom aktuálnou hodnotou premenného odporu je tranzistor úplne uzavretý. Vďaka tomu je vinutie v jeho kolektore bez napätia a záťaž je odpojená od napájacieho obvodu.
Časové parametre pre relé zostavené podľa tranzistorového obvodu v sekundách alebo minútach sa vyberajú experimentálne - zmenou odporu nastaviteľného odporu. Pre pohodlie následného nastavenia okamihu zapnutia alebo vypnutia sa odporúča umiestniť na kryt relé ukazovatele, ktoré označujú experimentálne získané časové nastavenia.
Čipové relé
Obvod elektronického časovača, zostaveného ručne na základe mikroobvodu, vám umožňuje zbaviť sa takých nevýhod analógového tranzistora, ako je zložitosť výpočtu času oneskorenia. Okrem toho je v tranzistorovom obvode zakaždým pred ďalším štartom potrebné vybiť časovací kondenzátor. Použitie mikroobvodov na jednej strane tieto nedostatky odstraňuje a na druhej strane zariadenie do istej miery komplikuje. Pri výbere mikročipu vhodného pre časové relé postupujte z nasledujúcich úvah:
- ak potrebujete oneskorenie v rozmedzí od desiatich minút do jednej hodiny, je najvhodnejší čip série TL431;
- ak je potrebné pracovať so širším rozsahom - s časovým oneskorením od 1 sekundy do niekoľkých hodín - je najvýhodnejšie vyrobiť časovač na klasickej sérii NE555;
- približne rovnaké časové parametre je možné získať pomocou mikroobvodu KR512PS10.
Vzhľadom na prítomnosť zdroja referenčného napätia je ich prevádzkový prah striktne stanovený, čo umožňuje presne nastaviť požadovaný čas oneskorenia.
Schopnosť zvýšiť spínacie napätie umožňuje zvýšiť rozsah časového oneskorenia smerom nahor. Kvôli zabudovanej jednotke na resetovanie nabíjacích obvodov nie je potrebné nútený reset. Medzi výhody tejto verzie domáceho časového relé patrí zníženie falošných poplachov, čo sa vysvetľuje „prísnejšími“ prúdovými režimami.
Reléové obvody založené na mikrokontroléroch sa stali veľmi populárnymi. Pre samokopírovanie však nie sú celkom pohodlné. Pri ich používaní vznikajú určité ťažkosti spojené s spájkovaním mikročipov a ich programovaním. Navrhované varianty časovacích zariadení sú zvyčajne dostatočné na domáce opakovanie.
Zariadenie na prepínanie zariadení 220 voltov
Na riadenie činnosti energetických zariadení (napríklad elektromotorov) nie sú konvenčné 12-voltové obvody vhodné. V tomto prípade je potrebný magnetický štartér, ktorý spína napätie 220 alebo 380 Voltov (v závislosti od počtu fáz). Na napájanie jeho cievky riadiacim napätím budete tiež potrebovať výkonný 220 voltový menič.
Najjednoduchší obvod takého relé, ktorý sa používa iba na riadenie osvetlenia, nepotrebuje výkonné stýkače a je možné ho zostaviť z obmedzeného počtu dielov. Bude to vyžadovať usmerňovací mostík so 4 ventilovými diódami a polovodičový tyristor riadený úrovňou striedavého napätia. Ak pracuje ako regulátor, ventil prechádza iba kladnou časťou sínusoidu s napätím 220 voltov. Tento režim je prípustný iba pre obvody zaťažené žiarovkami, ako aj pre motory ventilátorov alebo vykurovacie články. Na rozdiel od iných typov spínaných elektrických zariadení nie sú citlivé na tvar použitého napätia.
Na vlastnú montáž takéhoto časovača budete potrebovať nasledujúce súčasti a diely:
- pevné odpory 4,3 MΩ a 200 Ohmov plus variabilný rezistor 1,5 kΩ;
- štyri diódy určené pre prúdy nad 1 ampér a spätné napätie do 400 voltov (môže to byť napríklad KD202R);
- časovací kondenzátor 0,47 μF;
- tyristor VT151 alebo podobný prvok.
Princíp činnosti obvodu je podobný prípadom, ktoré sa už uvažovali skôr, a obmedzuje sa na nabíjanie časovacieho kondenzátora napájacím napätím.
Počas nabíjacieho cyklu sa na riadiacu elektródu tyristora privádza kladný potenciál, ktorý ju udržuje otvorenú. Vďaka tomu sa na žiarovku pripojenú k obvodu privádzajú polovičné vlny sieťového napätia. Na konci procesu nabíjania sa prúd v reťazci zastaví, tyristor sa zatvorí a svetlo zhasne. Časové oneskorenie sa upravuje nastavením hodnoty napätia na nabíjacom kondenzátore pomocou variabilného odporu.
Multifunkčné zariadenia
Multifunkčné časové relé vyrobené v domácom priemysle majú rozšírenú škálu možností, čo znamená nasledujúce možnosti:
- Výrobky sú schopné pracovať podľa harmonogramu stanoveného programom na rok, mesiac alebo týždeň.
- Môžu obsluhovať jeden až 4 prepínané kanály.
- Vybavený šiestimi vstupnými riadiacimi modulmi.
Nemá zmysel kopírovať multifunkčné zariadenia svojpomocne. Mali by sa považovať za vzorky na hĺbkové štúdium schopností moderných modelov časových relé.
