Задержка выключения вентилятора

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: автоматика в доме

Опубликовано: 25.03.2017 09:23

Просмотров: 3533

Е.Л. Яковлев, г. Ужгород
Иногда авторы статей, пишущие в РА и другие журналы, повторяют конструкции своих коллег, устраняют найденные ошибки и модернизируют их. К сожалению, нечасто все это используется для написания новых статей. Приятным исключением является настоящая публикация. Так в нашем журнале была опубликована статья [1]. Эта конструкция была повторена автором настоящей статьи. О том, какие коррективы схемы крайне необходимы, рассказано в этой статье.

Здесь же приведено описание и собственной конструкции автора, которая выполняет те же функции.

Необходимость автоматического отключения вентилятора через весьма продолжительное время (160 мин) после включения [1] неоднозначна, но таков выбор автора публикации [1]. Главное для читателей то, как это делает схема.
Первое, что бросается в глаза, - это ее избыточность.
Действительно, резисторы R5 и R6 могут быть безболезненно исключены из схемы рис.1, поскольку используемые микросхемы DA1 и DD2 не имеют выходных каскадов с «открытым коллектором». Их выходной потенциал близок к напряжению источника питания или нулю в зависимости от состояния микросхемы.
Подключение вывода 7 микросхемы таймера DA2 типа КР1006ВИ1 (555) к «плюсу» источника питания через резистор R3 также ничем не обосновано. С этим выводом в микросхеме соединен лишь коллектор разрядного транзистора, а его эмиттер соединен внутри микросхемы с общим выводом схемы.
Вероятно, эта схема где-то уже использовалась, но была заимствована автором [ 1 ] и воспроизведена им без обдуманной коррекции.
 
Экспериментальная проверка откорректированной схемы рис.1 показала, что после подачи на нее напряжения питания +U, за счет нулевого потенциала разряженного конденсатора СЗ на выходе микросхемы DD1.2 появляется импульс сброса R счетчика DD2. Нулевой потенциал с его выхода будет инвертирован микросхемой DD1.4 и обеспечит разрешение работы тактового генератора DA2. Через инвертор DD1.3 откроет транзистор VT1. Реле К1 включит вентилятор М1. Если была установлена длительная выдержка времени схемы на отключение, то все это время вентилятор будет работать уже после первичного включения питания схемы. Вряд ли такой алгоритм работы устройства рационален для потребителя.
 
В схеме рис.2 сброс счетчика DD3 производится через конденсатор С5 только с появлением сигнала на входе Е1 одновибратора DA1. При включении питания схемы микросхема DA1 устанавливается в нулевое состояние выхода OUT (вывод 3). Сброса счетчика DD3 не происходит, а транзистор VT1 будет заперт нулевым потенциалом с выхода DD1.3. Работа схемы проверена на макете (фото 1).
В схемах рис. 1 и рис.2 запуск одновибратора DA1 возможен только нулевым потенциалом на вход ТR (вывод 2) микросхемы КР1006ВИ1, поэтому целесообразнее замыкать одновременно два сенсора (Е1 и Е2), а не касаться только одного, как предполагалось в схеме рис.1, и «ожидать» отрицательного наведенного потенциала, который будет воспринят микросхемой как нулевой. Диоды VD1, VD2 и резисторы R6, R7 в схеме рис.2
защищают вход TR микросхемы DA1 от пробоя. При использовании источника питания схемы без гальванической развязки с промышленной сетью, что вполне возможно осуществить, резисторы R6, R7 необходимы по технике безопасности.
Учитывая то, что микросхема DD1 слаботочная, номинал резистора связи ее выхода с базой транзистора VT1 был увеличен до 20 кОм по сравнению с номиналом 2 кОм в схеме рис.1. Для микросхемы DA2 в схеме рис.2 был использован конденсатор С4, аналогичный конденсатору С2 микросхемы DA1. На рис.3 и рис.4 показан рисунок печатной платы схемы рис.2 и расположение деталей на ней.
 
 
Внешний вид монтажной платы устройства показан на фото 1.
Рассмотрев схемы рис.1 и рис.2, читателям стоит задуматься, к чему такая неоправданная сложность в построении схемы бытового таймера? На рис.5 показана простейшая схема не цифрового, а аналогового таймера.
 
 Основное достоинство ранее рассмотренной схемы (рис.2) было в получении «сверхдлинных» выдержек времени, но эта цель, на мой взгляд, была преувеличена автором [1], хотя легко реализуется в схеме рис.5.
После включения питания схемы Uп микросхема таймера DA1 устанавливается в состояние, когда на ее выходе OUT (вывод 3) присутствует единичный положительный потенциал. При этом реле Р1 обесточено, а конденсатор С2 быстро заряжается. Это приводит к тому, что полевой транзистор VT1 входит в насыщение, а биполярный транзистор VT2 запирается. На входе TR (вывод 2) микросхемы DA1 будет единичный потенциал.
При касании сенсора Е1 таймер DA1 переключается. При этом на его выходе OUT появляется нулевой потенциал. Включается реле Р1 и прекращается подзаряд конденсатора С2. Конденсатор начинает разряжаться через резистор R2. Сопротивление управляющей цепи полевого транзистора VT1 очень велико и практически не влияет на скорость разряда конденсатора С2.
Разрядившись, конденсатор С2 вызывает запирание полевого транзистора VT1, а это, в свою очередь, приведет к отпиранию биполярного транзистора VT2. Нулевой потенциал его коллектора вызовет срабатывание таймера DA1 по входу TR. Реле Р1 отключится, а схема будет готова к новому циклу работы.
Увеличивать напряжение питания микросхемы таймера DA1 более 12 В вряд ли целесообразно, так как на практике встречались микросхемы КР1006ВИ1 и серии 555, которые при таких напряжениях работали неустойчиво.
На рис.6 показан рисунок печатной платы макета, а на рис.7 - расположение деталей на ней. Внешний вид собранного макета показан на фото 2.
 
 
 
Во время экспериментальной проверки макета оказалось, что при емкости конденсатора С2 всего 4,7 мкФ выдержка времени таймера составляет 12 с. Конденсатор емкостью 47 мкФ обеспечивал 2-минутную выдержку, что, естественно, не предел получения длительных выдержек при относительно небольших емкостях конденсатора.
Для индикации состояния, в котором находится микросхема таймера DA1, в схему введен светодиод HL1. После включения питания схемы и
обесточенном реле Р1 светодиод светит. Одновременно со срабатыванием реле светодиод погасает.
Максимально допустимый ток выхода микросхемы DA1 типа КР1006ВИ1 (555) составляет 200 мА. Этого вполне достаточно для питания большинства типов реле. В том случае, если для реле требуется больший ток, реле можно включить через согласующий транзистор. Еще перспективнее вообще отказаться от механического реле, применив вместо него электронный силовой ключ (симистор) и оптопару для его управления.
Использование бестрансформаторного источника питания дополнительно упростит схему.
РА 8'2011
Литература
1. Кашкаров А.П. Необычный вентилятор с задержкой выключения // Радиоаматор. - 2009. -№10.-С.25.