Китайские часы - таймер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки

 Комментарии к статье

Часто у радиолюбителя возникает потребность а электронном таймере - устройстве, включающем или отключающем внешнюю нагрузку а заданный момент времени. Схемы подобных устройств не раз публиковались в радиолюбительских изданиях. Они отличаются друг от друга по степени сложности, функциональным возможностям, конструктивной реализации. В публикуемой статье автор предлагает еще одну, очень простую конструкцию, выполненную не базе дешевых электронных часов китайского производства.

Большинство известных таймеров выполнено либо в виде приставки к серийным электронным часам, либо уже содержат в себе электронные часы (например, на базе БИС К145ИК1901). Общим недостатком большинства известных устройств является сравнительно большое число элементов, наличие отдельного источника питания, а часто также и дополнительного корпуса, нередко достаточно больших размеров. Все это усложняет задачу изготовления таймера.

Особенность предлагаемой конструкции в том, что все детали таймера помещаются в корпусе базовых электронных часов, причем необходимые доработки конструкции часов минимальны. Кроме того, таймер содержит небольшое число элементов и потребляет малый ток, что позволило отказаться от дополнительного источника питания (используется батарея часов).

Таймер выполняет функцию замыкания внешней цепи в заранее установленное время. Возврат в исходное состояние осуществляется вручную. Изменением настроек устройства можно также получить функции размыкания внешней цепи и кратковременного замыкания или размыкания внешней цепи (например, для подачи сигнала запуска какой-либо автоматики).

В качестве базовых часов могут быть использованы любые электронные часы с питанием от гальванического элемента напряжением 1,5 В, имеющие функцию будильника и электродинамический звуковой индикатор. В описываемой конструкции были применены карманные электронные часы с будильником "TRAVEL CLOCK" гонконгского производства.

Принципиальная схема таймера показана на рис. 1.

Добавленные элементы изображены линией увеличенной толщины. Устройство содержит входную цепь R1C1, усилитель постоянного тока на транзисторе VT2 и выходной ключ, выполненный на реле К1. Таймер обеспечивает замыкание (либо размыкание) внешней цепи при срабатывании будильника часов. Гальваническая развязка с выходной цепью, подключаемой к разъему Х1, обеспечивает высокую помехоустойчивость устройства.

Особенность таймера в том, что в нем применено специальное реле, называемое реле с магнитной фиксацией. Оно отличается от обычного тем, что его якорь способен оставаться как в отпущенном, так и в притянутом состоянии даже при отсутствии тока в обмотке. Следовательно, энергия источника питания потребляется только при изменении состояния реле, что значительно повышает экономичность устройства.

Принцип действия такого реле состоит в следующем. Характеристика любого реле обладает ярко выраженным гистерезисом. Это означает, что для срабатывания реле требуется большая магнитодвижущая сила (МДС), чем та, которая достаточна для удержания его якоря в притянутом состоянии. Схематично такая характеристика изображена на рис. 2.

Здесь по оси абсцисс отложена величина МДС обмотки F, а на оси ординат условно изображены точки, соответствующие притянутому (1) и отпущенному (0) состоянию якоря реле. В обычном реле МДС срабатывания Fср и МДС отпускания Fотп больше нуля и, следовательно, при отключенной обмотке оно может находиться только в отпущенном состоянии.

В реле с магнитной фиксацией, кроме МДС обмотки, существует еще добавочная МДС, создаваемая постоянным магнитом, причем ее величина больше МДС отпускания, но меньше МДС срабатывания. Следовательно, при отключенной обмотке реле может находиться как в отпущенном состоянии якоря, так как МДС магнита недостаточна для срабатывания, так и в притянутом, поскольку МДС магнита достаточна для удержания якоря в притянутом состоянии.

Для перевода реле из одного состояния в другое необходимо пропустить через его обмотку короткий импульс тока того или иного знака. При этом МДС обмотки либо складывается с МДС магнита и результирующая МДС становится достаточной для срабатывания реле, либо вычитается - в этом случае результирующая МДС становится меньше МДС отпускания. Характеристика реле с магнитной фиксацией показана на рис. 3.

Таймер работает так. Когда сигнал от базовых часов не подается, транзистор VT2 закрыт, ток через обмотку реле не протекает и оно находится в одном из устойчивых состояний (например, разомкнутом, далее для наглядности будет рассматриваться случай, когда таймер работает на включение). Конденсатор С2 заряжается через резистор R2 до напряжения питания.

Когда срабатывает будильник базовых часов, на их звуковой индикатор ВА1 начинают подаваться серии прямоугольных импульсов с частотой около 1 кГц. Эти импульсы проходят через цепь VD2R1C1 и открывают транзистор VT2-В результате конденсатор С2 разряжается на обмотку реле К1, формируя импульс тока. При этом реле срабатывает, его контакты К1.1 замыкаются и остаются в замкнутом состоянии, поскольку якорь притянут магнитным потоком постоянного магнита. После разрядки конденсатора ток через обмотку падает до значения, ограниченного большим сопротивлением резистора R2, чем и достигается высокая экономичность всего устройства.

Для размыкания контактов реле (возврата в исходное состояние) используется дополнительный внешний постоянный магнит, который подносится к реле снаружи корпуса часов так, что его МДС вычитается из общей МДС реле, вызывая его отпускание.

Диод VD1 предотвращает перенапряжения в обмотке звукоизлучателя ВА1. При отсутствии диода возможны сбои в работе устройства в результате воздействия на БИС часов импульсных перенапряжений. Аналогичную функцию выполняет диод VD3.

В таймере применены следующие детали: резисторы УЛМ, конденсаторы KM (С1), К53-14 (С2). Они могут быть заменены на другие малогабаритные с подходящими параметрами. Конденсатор С2 должен иметь минимальную утечку. Диод VD2 должен быть германиевым, так как кремниевый диод может не открыться при малой амплитуде сигнала (например, при частично разряженном элементе), остальные диоды - любые малогабаритные, например, серий КД503, КД509, КД521, КД522, Д220. Транзистор VT2, кроме малых габаритов, должен иметь малый обратный ток коллектора и, желательно, малое напряжение насыщения. Подходят, например, транзисторы серий КТ209, КТ3107. Эти требования определяются минимизацией потребляемого тока.

Реле самодельное, на базе геркона КЭМ-2А. Обмотка реле наматывается на каркас из плотной бумаги и содержит 1500 витков провода ПЭВ диаметром 0,1 мм. Длина намотки (расстояние между щечками каркаса) - 17 мм, внутренний диаметр каркаса - 3 мм. Каркас с обмоткой надевается на середину колбы геркона. Сопротивление обмотки получилось около 70 Ом. Для создания постоянного смещения используется малогабаритный постоянный магнит.

Монтаж таймера показан на фотографии (рис. 4).

Реле укладывается в свободное пространство около звукового излучателя и фиксируется компаундом (например, парафином). Остальные элементы устройства размещаются поверх платы часов. Монтаж навесной, с применением жестких монтажных проводов. Крепление элементов к плате и одновременно электрическое соединение с базовыми часами осуществляется с помощью выводов элементов С2, R2 и VD2. Выводы пропускают через просверленные в плате отверстия и с обратной стороны припаивают к соответствующим печатным дорожкам. Если монтаж окажется недостаточно жестким, элементы могут быть дополнительно закреплены с помощью компаунда. Расположение элементов и отверстий в плате необходимо уточнить применительно к разводке печатных дорожек на плате конкретного экземпляра часов.

Для подключения внешней цепи в корпусе часов установлен малогабаритный штепсельный разъем, например, колодка МГК1-1. Ее корпус аккуратно сошлифовывают до толщины 5 мм и приклеивают в крышке часов, предварительно вырезав в ней выемки для гнезд. Соединение с выводами геркона осуществляется парой гибких проводов. Возможно также и неразборное соединение с внешней цепью, без применения разъема.

Внешний постоянный магнит, используемый для возврата реле в исходное состояние, желательно выполнить, например, в виде брелка, конструкция которого обеспечивает его поднесение к реле одним и тем же полюсом. Конструкция брелка не приводится, так как она зависит от размеров и формы применяемого магнита.

Настройка таймера сводится к подбору положения постоянного магнита. Для этого к контактам геркона подключают омметр-пробник и медленно подносят магнит к геркону. В момент замыкания контактов отмечают положение магнита и медленно отодвигают магнит от геркона. Отмечают положение магнита в момент размыкания контактов и затем закрепляют магнит на плате между двумя метками.

Затем проверяют работу реле следующим образом. При установленной батарее питания кратковременно замыкают выводы эмиттера и коллектора транзистора VT2, при этом реле должно сработать и остаться в притянутом состоянии. Если срабатывания не происходит, то необходимо поменять местами выводы обмотки. Окончательную проверку таймера проводят при подаче сигнала базовыми часами. У некоторых типов часов имеется режим принудительной подачи сигнала, например, у часов "TRAVEL CLOCK" он вызывается при одновременном нажатии на левую и среднюю кнопки, при этом светятся все сегменты индикатора и подается звуковой сигнал.

Для того чтобы таймер работал на размыкание, необходимо поменять местами выводы обмотки реле. Тогда при срабатывании таймера будет происходить размыкание геркона, предварительно замкнутого внешним магнитом.

Для получения функции кратковременного замыкания контактов магнит устанавливают так, чтобы его МДС была недостаточна для удержания контактов замкнутыми (за второй меткой). В этом случае реле К1 работает как обычное поляризованное реле. Функцию кратковременного размыкания получают, установив магнит перед первой меткой (так, чтобы его МДС была достаточна для срабатывания геркона) и поменяв местами выводы обмотки.

Поскольку в последних двух случаях реле имеет больший ток срабатывания, следует проверить надежность его работы при пониженном напряжении питания и, в случае необходимости, перемотать обмотку более толстым проводом (для уменьшения ее сопротивления). Если время замкнутого (разомкнутого) состояния недостаточно, следует применить конденсатор С2 большей емкости.

Необходимое время срабатывания таймера устанавливают обычным образом - выбором соответствующего времени на будильнике часов. Включение и выключение таймера осуществляются включением/выключением подачи сигнала будильника на базовых часах. Ввиду малого потребления тока таймером (в ждущем режиме он определяется лишь утечками) отдельного выключения питания не предусмотрено. Необходимо проследить, чтобы на часах были выключены все остальные функции, дающие звуковые сигналы (например, подача сигнала каждый час), в противном случае произойдет ложное срабатывание. Возврат реле внешним магнитом следует производить после прекращения подачи часами звукового сигнала, в противном случае сразу после возврата произойдет повторное срабатывание таймера.

Таймер может быть использован, например, в качестве будильника (когда громкости штатного звукового излучателя недостаточно), при этом контакты реле включаются в цепь внешнего звукового излучателя. Возможно также использование двухобмоточного дверного звонка, тогда контакты подключаются к его вторичной (низковольтной) обмотке.

Внимание!!! Изоляция реле не рассчитана на подачу сетевого напряжения. При необходимости управлять высоковольтными нагрузками следует использовать дополнительный коммутатор.

Автор: Д.Волков, г.Шахты Ростовской обл.

Смотрите другие статьи раздела Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Снимки МРТ станут четче 27.03.2021 Физики смогли повысить разрешение снимков магнитно-резонансной томографии (МРТ), изменив геометрию диполей внутри магнитной катушки. Метод позволяет повышать четкость изображения, не меняя характеристики МРТ-аппарата. МРТ позволяет изучать внутренние органы без хирургического вмешательства и без применения опасного для организма ионизирующего излучения, как в случае с рентгеновской томографией. При этом, у МРТ есть и недостатки - во-первых, аппараты для магнитно-резонансной томографии чрезвычайно дороги, а во-вторых, точность выдаваемых ими изображений не всегда высока. Принцип работы МРТ базируется на радиочастотном магнитном поле, которое взаимодействует с ядрами водорода. Для создания поля применяются фазированные антенные решетки, элементами которых могут быть дипольные антенны. В процессе работы между активными диполями образуется связь, снижающая эффективность всей катушки. Для предотвращения этого задействуются дополнительные пассивные диполи. Но последние могут портить качество картинки. Специалистам ИТМО удалось изменить геометрию диполей для повышения разрешения МРТ. Для этого ученые расположили пассивные элементы перпендикулярно активным. Кроме того, физики поместили пассивный элемент в конец решетки, чтобы обеспечить сильную электрическую связь между диполями. Эффективность полученного результата была проверена при помощи компьютерной симуляции, а также экспериментально.

Другие интересные новости:

▪ Ветряки - в утиль

▪ Новый контроллер для обратноходовых преобразователей

▪ Бюджетные китайские электромобили

▪ Датские ветроэлектростанции обеспечат потребность Великобритании

▪ Гель для контрацепции мужчин

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Подборка статей

▪ статья Любовная лодка разбилась о быт. Крылатое выражение

▪ статья Когда были открыты драгоценные камни? Подробный ответ

▪ статья Секретарь руководителя предприятия. Должностная инструкция

▪ статья Выключатель света на ИК лучах для одной или двух ламп. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Мостовой измеритель КСВ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026