Реле времени

Реле предназначено для включения лампы фотоувеличителя или других исполнительных устройств на определенное время, значение которого устанавливается на цифровом табло прибора. Схема работает по принципу счета временных интервалов тактового генератора, что позволяет получать длительные выдержки при высокой точности, определяемой стабильностью генератора. Обратный отсчет времени позволяет оперативно следить за выдержкой, может также регулироваться мощность в нагрузке.

Основные технические характеристики: установка выдержки от 0,1 до 9,9 с с шагом ,0,1 с или от 1 до 99 с с шагом 1 с; два десятичных разряда отображения времени выдержки; точность отсчета не менее 0,5%; мощность подключаемой нагрузки регулируется от 0 до 1кВт; питание от сети переменного тока напряжением 220 В; потребляемая мощность не более 5 Вт.

Структурная схема прибора показана на рис. 1. Импульсы с выхода тактового генератора ТГ поступают на счетчик импульсов СИ, куда с помощью схемы установки времени СУВ заранее записано число, соответствующее необходимой выдержке. При нажатии кнопки Пуск триггер разрешения счета ТРС разрешает работу счетчика, при этом схема управления СУ через схему регулировки мощности СРМ подключает нагрузку к электросети. При достижении заранее установленного количества импульсов счет прекращается, нагрузка отключается от сети, реле возвращается в исходное состояние. Блок питания БП вырабатывает стабилизированное напряжение +9 В.

Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2. Основным элементом тактового генератора является таймер DD9 на микросхеме КРЮ06ВИ1. Особенности этой микросхемы состоят в наличии двух компараторов — низкого и высокого уровня. При напряжении на входах 2 и. 6 менее 1/3 напряжения питания включается компаратор нижнего уровня и выключается компаратор верхнего уровня. При напряжении более 2/3 питания состояние компараторов изменяется на обратное. Благодаря наличию компараторов частота генерируемых колебаний практически не зависит от напряжения питания и определяется только постоянной времени времязадающей цепи, так как при изменениях напряжения питания пропорционально изменяются оба порога срабатывания компараторов.

Период колебаний генератора определен постоянными времени зарядки, и разрядки конденсатора С1. Зарядка происходит через резисторы R24, R25 и диод, VD1 или при нажатой кнопке SA1.1 через R22, R23 и VD1. Разрядка происходит через резистор R26 и вывод 7 микросхемы.

В зависимости от состояния указанной кнопки период колебаний составляет 0,5 или 0,05 с, что соответствует частоте 2 или 20 Гц. Триггер DD6.1 дополнительно делит частоту на два, доводя период повторения до 1 или 0,1 с.

На элементах DD8.1 и DD8.2 собран триггер разрешения счета, а на элементах DD6.2 и DD7.1. — синхронизатор, который обеспечивает включение нагрузки после нажатия кнопки Пуск лишь в момент прихода фронта очередного счетного импульса с генератора, что исключает ошибку отсчета времени. Сигнал с инверсного выхода DD6.2 через элементы DD7.2 и DD7.3 включает нагрузку, а также переводит счетчики DD2 и DD4 в режим счета. Сигнал с прямого выхода триггера DD6.2 разрешает прохождение счетных импульсов через элемент DD7.1 на входы счетчиков. При отсутствии синхронизатора ошибка отсчета времени могла бы достигать половины периода колебаний генератора.

Схема установки времени выполнена на счетчиках микросхемы DD1. При нажатии кнопок установки SB1 и SB2 состояние счетчиков DD1.1 и DD1.2 изменяется в пределах от 0 до 9 с частотой 2 Гц. Числа, формируемые этими счетчиками, поступают на входы предварительной, установки счетчиков DD2 и DD4 в виде параллельного четырехразрядного двоичного кода. При поступлении десятого импульса счетчики DD1 обнуляются через диоды VD2, VD3 и VD4, VD5. Запись кодов в счетчики DD2- и DD4 осуществляется при наличии напряжения высокого уровня на .выводах 1, поступающего с инверсного выхода триггера DD6.2.

После нажатия кнопки Пуск на инверсном выходе триггера DD6.2 образуется низкий уровень, который поступает на выводы 1 счетчиков DD2 и DD4, что необходимо Для их перевода в режим счета. Дополнительно требуется низкий уровень на выводах 5. Но. на выводе 5 счетчика DD4 имеется высокий уровень, поступающий с выхода переноса (вывод 7) счетчика DD2. Поэтому при поступлении импульсов на счетные входы (выводы 15) сначала работает в режиме счета только счетчик DD2. Счет происходит в режиме вычитания благодаря низкому уровню напряжения на выводах 10 и в двоично-десятичном коде благодаря низкому уровню на выводах 9. Таким образом, счетчиком DD2 производится счет единиц младшего разряда. При достижении этим счетчиком состояния нуля на его -выходе переноса появляется низкий уровень, поступающий на вывод 5 второго счетчика. Следующий импульс изменит состояние обоих счетчиков: состояние первого — с 0 до 9, состояние второго уменьшится на единицу. На выходе переноса первого счетчика уровень сменится с низкого на высокий, и следующие девять импульсов будет считать только первый счетчик. Когда оба счетчика достигнут состояния нуля, низкий уровень напряжения с выхода переноса счетчика DD4 через элементы DD8.3, DD8.4 и DD7.4 переключит триггер разрешения счета, и на выводах 1 обоих счетчиков появится высокий уровень напряжения, запрещающий дальнейший счет. Одновременно выключится на-грузка. Текущее состояние счетчиков благодаря дешифраторам DD3, DD5 отображается семисегментными индикаторами АЛС324Б. При меньшем диапазоне выдержек благодаря включенной кнопке SA1.2 правее цифры старшего разряда зажигается запятая.

Схема регулировки мощности собрана на транзисторах VT1 —VT4, оптотиристорах VI, V2 и симисторе VS1 и работает по принципу фазоимпульсного управления, когда мощность в нагрузке определяется углом отпирания симистора. В начале каждого полупериода сетевого напряжения отрицательные импульсы, формируемые резисторами R39 — R41, на короткое время запирают транзистор VT2. При этом конденсатор С6 быстро разряжается через транзистор VT3, после запирания которого начинается заряд конденсатора через резисторы R32, R33 до напряжения отпирания транзистора. VT4. Тогда включаются оптотиристоры, отпирая симистор: один при положительной полуволне сетевого напряжения, а второй — при отрицательной. Время заряда конденсатора С6 определяет запертое состояние симистора.и регулируется переменным резистором R32.

Для установки резкости изображения и яркости горения лампы фотоувеличителя она может быть включена вручную нажатием кнопки SA2, что приводит к запиранию транзистора VT1. Если же во время экспозиции возникает необходимость выключения нагрузки, нажимается кнопка SA3, что приводит к отпиранию транзистора VT1 с одновременным прекращением счета импульсов счетчиков DD2 за счет появления высокого уровня напряжения на выводе 5. Нажатием кнопки SB4 в режиме счета реле может быть возвращено в исходное состояние.

Налаживание устройства начинают с проверки режима блока питания. Сила тока, проходящего через стабилитрон, при номинальном напряжении сети должна быть в пределах 8... 10 мА. При необходимости ее корректируют подбором сопротивления резистора R38. Затем проверяют мощность, рассеиваемую на транзисторе VT5: измеряют коллекторный ток и падение напряжения на этом транзисторе, после чего их перемножают. Если полученная мощность превышает 1 Вт, транзистор устанавливают на теплоотвод. Мощность рассеивания нужно проверять при максимальном напряжении сети. Для проверки схемы регулировки мощности в нагрузке базу транзистора VT1 соединяют с корпусом и, вращая переменный резистор R32, контролируют изменение накала лампы фотоувеличителя.

Следующим этапом является настройка генератора. Для этого к выводу 3 микросхемы DD9 подключают частотомер и переменным резистором R24 устанавливают частоту 2 Гц. Затем включают кнопку SA1 и переменным резистором R22 устанавливают частоту 20 Гц. Остальная часть схемы при правильном монтаже налаживания не требует.

При изготовлении реле используются кнопочные переключатели типа П2К, сетевой трансформатор любого типа мощностью 5... 10 Вт с напряжением вторичной обмотки 10... 12 В. При налаживании необходимо соблюдать осторожность, так как элементы VS1, VI, V2, R36 и С9 имеют гальваническую связь" с сетью переменного тока.