Устройства выдержки больших интервалов времени. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

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

 Комментарии к статье

Автор предлагает вниманию читателей несколько простых устройств выдержки времени из доступных деталей. Эти устройства - аналоговые с времязадающими RC-цепями. В них применены схемные решения, позволяющие увеличить длительность формируемых интервалов времени.

На рис. 1 представлена схема простого реле времени, собранного на микросхеме параллельного стабилизатора напряжения TL431ACLP (DA1). При нажатии на кнопку SB1 на управляющий вход стабилизатора DA1 через резисторы R1 и R3 поступает напряжение, близкое к напряжению питания, вследствие чего стабилизатор замыкает цепь обмотки реле K1. Контакты K1.1 срабо-

тавшего реле блокируют кнопку, которую теперь можно отпустить. Они же отключают резистор R1 от времязадающего конденсатора C1, который начинает заряжаться током, текущим через времязадающий резистор R2. Контакты реле K1.2 включают исполнительное устройство или выключают его.

По мере зарядки конденсатора напряжение на управляющем входе микросхемы DA1 относительно ее анода уменьшается. Как только оно опустится ниже 2,5 В, ток через обмотку реле K1 уменьшится настолько, что реле отпустит якорь, возвратив исполнительное устройство в исходное состояние. Резистор R1 вновь будет подключен параллельно конденсатору C1 и разрядит его. Теперь можно еще раз нажимать на кнопку SB1.

С элементами, типы и номиналы которых указаны на рис. 1, получена выдержка около 45 мин. Ее можно изменить, подбирая конденсатор C1 и резистор R2. Но увеличивать сопротивление этого резистора не рекомендуется, так как при этом возрастает доля нестабильного тока управляющего входа микросхемы DA1 в токе зарядки конденсатора C1. Соответственно растет нестабильность выдержки.

Рис. 1. Схема простого реле времени

Можно увеличить сопротивление резистора R2, одновременно повысив напряжение питания устройства вплоть до 30 В - максимального для микросхемы серии TL431. При этом и конденсатор C1 следует выбирать с номинальным напряжением, не меньшим напряжения питания. В качестве K1 нужно применить реле с рабочим напряжением обмотки, равным напряжению питания, либо включить последовательно с обмоткой реле, рассчитанной на меньшее напряжение, гасящий избыток напряжения стабилитрон. Ток обмотки реле не должен превышать 100 мА, допустимых для микросхемы серии TL431.

На рис. 2 показана еще одна схема реле задержки включения или выключения исполнительного устройства, построенная на той же микросхеме. После перевода выключателя SA1 в положение "Включено" (верхняя по схеме группа его контактов замкнута, а нижняя разомкнута) начинается зарядка конденсатора C1 через резистор R2. Когда напряжение на конденсаторе превысит сумму напряжения стабилизации стабилитрона VD2 (5,6 В), порогового напряжения стабилизатора DA1 (2,5 В) и падения напряжения на резисторе R3 и диоде VD1, микросхема DA1 замкнет цепь обмотки реле K1. Сработавшее реле изменит состояние исполнительного устройства. В этом состоянии устройство останется до тех пор, пока выключатель SA1 не будет возвращен в исходное выключенное состояние. При показанных на рис. 2 типах и номиналах элементов получена выдержка около одного часа.

Рис. 2. Схема реле задержки включения или выключения исполнительного устройства

В качестве пороговых элементов в подобных устройствах можно использовать не микросхему серии TL431, а полевой транзистор с изолированным затвором. Такие транзисторы имеют, как известно, предельно малый ток затвора. Это позволяет значительно увеличить выдержку, применяя времязадающие резисторы сопротивлением до нескольких мегаом и даже их десятков.

К тому же применение, например, полевого транзистора 2N7000 позволяет повысить напряжение питания до 60 В и использовать при необходимости электромагнитное реле с рабочим током обмотки до 250 мА. Но следует принять меры, чтобы напряжение между затвором и истоком транзистора не выходило из допустимого интервала от -20 В до +20 В.

Пример схемы реле задержки включения на полевом транзисторе 2N7000 показан на рис. 3. Реле K1 - импортное серии BT с обмоткой сопротивлением 62,5 Ом. При указанных на схеме номиналах элементов получена выдержка около шести часов. Большую часть интервала выдержки устройство практически не потребляет ток от источника питания. Но в последней трети этого интервала ток плавно нарастает до тока срабатывания реле K1. В этом промежутке времени транзистор VT1 находится в активном режиме и на нем рассеивается довольно значительная мощность, достигающая максимума (в рассматриваемом случае около 150 мВт) примерно в середине промежутка, а затем спадающая.

Рис. 3. Схема реле задержки включения на полевом транзисторе 2N7000

После срабатывания реле K1 ток продолжает нарастать до значения, равного разности напряжения питания устройства и напряжения стабилизации стабилитрона, деленной на сопротивление обмотки реле. Достигнув его, он остается таким до выключения реле времени выключателем SA1.

В устройстве, схема которого изображена на рис. 4, использована та же идея, что и в предыдущем, но для уменьшения тока, потребляемого после срабатывания, применено поляризованное реле с двумя устойчивыми состояниями РПС20 исполнения РС4.521.751. Оно имеет две группы контактов на переключение.

Рис. 4. Схема реле

После нажатия на кнопку SB1 напряжение, поступающее через резистор R1 и делитель напряжения R2R3 на затвор полевого транзистора VT1, открывает этот транзистор. Напряжение, поданное на левую по схеме обмотку реле K1, переводит его подвижные контакты в нижнее по схеме положение, чем блокирует кнопку SB1 и разрешает зарядку конденсаторов C1 и C2.

Спустя некоторое время, требующееся для зарядки конденсатора C1, транзистор VT1 будет закрыт, а ток через левую обмотку реле прекратится, что не изменит состояние его контактов. После зарядки конденсатора C2 и достижения током стока транзистора VT2 значения, достаточного для перевода правой обмоткой реле его контактов в исходное (верхнее по схеме) положение, к времязадающим конденсаторам будут подключены разрядные резисторы R1 и R5, а питание от устройства будет отключено. Теперь оно не потребляет тока и после разрядки конденсаторов готово к следующему нажатию на кнопку SB1.

Очевидно, предельная выдержка времени устройствами, собранными по схемам, изображенным на рис. 3 и рис. 4, одинакова. Резисторы R2 и R3 в последнем выбирают такими, чтобы напряжение затвор-исток транзистора VT1 не превысило допустимого. Поскольку большая выдержка от узла на этом транзисторе не требуется, он может быть и биполярным. В этом случае резисторы R2 и R3 должны обеспечить, чтобы от зарядного тока конденсатора C1 транзистор VT1 находился в режиме насыщения.

На рис. 5 представлена схема генератора импульсов большой длительности, который можно использовать для периодического включения и выключения каких-либо приборов. По существу, это два устройства по рассмотренной ранее схеме рис. 3, образующие благодаря использованию поляризованного реле с двумя устойчивыми состояниями своеобразный мультивибратор. Длительность каждого из двух повторяющихся интервалов времени можно устанавливать независимо, подбирая элементы цепей R2C1 и R3C2.

Рис. 5. Схема генератора импульсов большой длительности

Следует отметить, что все описанные устройства для получения стабильной выдержки следует питать стабилизированным напряжением. Установка в них оксидных конденсаторов равных номиналов, но выпущенных в разное время разными производителями, дает значительный разброс значений выдержки. Заметно влияют на выдержку токи утечки времязадающих конденсаторов и изменения температуры окружающей среды. Поэтому все указанные на схемах номиналы времязадающих элементов - ориентировочные. Их придется подбирать при налаживании устройства.

Чтобы при проверке работы описанных устройств не ждать часами их срабатывания, рекомендуется временно заменить в них времязадающие резисторы другими, имеющими сопротивление в 100...1000 раз меньше указанного на схеме или расчетного. Лишь убедившись в работе устройства и замерив даваемую им выдержку, замените временные резисторы постоянными, увеличив их сопротивление во столько раз, во сколько требуемая выдержка больше измеренной. Но учтите, что при большом сопротивлении времязадающего резистора пропорциональность выдержки его сопротивлению может быть нарушена. Причина этого - влияние тока утечки конденсатора и входного тока микросхемы или биполярного транзистора.

Чтобы не пропустить момент окончания выдержки, в процессе налаживания удобно подключить к выходу реле времени пьезоизлучатель звука со встроенным генератором. В этом случае до его сигнала можно спокойно заниматься другими делами.

Автор: М. Муратов

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 Модульный робот Direct Drive Technology D1 26.11.2025 Интерес к адаптивным роботам растет по мере того, как различные отрасли требуют все более универсальных машин, способных работать в условиях, где традиционная техника быстро достигает своих ограничений. Развитие модульных систем в робототехнике открывает дорогу к устройствам, которые могут менять свои физические свойства под задачу, и одним из самых ярких примеров такого подхода стал D1 от гонконгской компании Direct Drive Technology. Создатели называют D1 "первым в мире полностью модульным роботом со встроенным интеллектом". Он способен менять способы передвижения, переключаясь между колесной платформой, двуногой и четвероногой конфигурациями. Это позволяет машине быстро адаптироваться к различным поверхностям и условиям, используя преимущества каждого формата, будь то высокая скорость на ровном участке или стабильность на неровной почве. В демонстрационных материалах видно, что робот может передвигаться по влажному покрытию, сохранять устойчивость после падений и самостоятельно возвращать себе равновесие. Возможность функционировать в нескольких режимах делает D1 гибким инструментом: он может быть разведывательной платформой на колесах, работать как четвероногий переносчик грузов или принимать вертикальное положение в двуногом режиме, чтобы взаимодействовать с окружающей средой. Каждый двуногий модуль весит 24,3 килограмма, развивает скорость до 11 километров в час и способен функционировать свыше пяти часов после зарядки, которая занимает около двух часов. Внутри установлен вычислительный модуль Jetson Orin NX 8GB под управлением Ubuntu 22.04, что обеспечивает возможность как дистанционного контроля, так и автономного выполнения задач. Особенно интересной становится конфигурация из двух модулей: они объединяются в полноценного четвероногого робота, который способен переносить груз массой до 100 килограммов. Такая конструкция делает D1 потенциально полезным в сфере охраны территорий, при поисково-спасательных операциях, для доставки на короткие расстояния или мобильной видеосъемки. На фоне других разработок робот воспринимается как концептуальный шаг вперед. Например, Spot от Boston Dynamics давно доказал свою надежность в полевых условиях и активно используется промышленными компаниями. Однако D1 стремится предложить более гибкую архитектуру, обещающую расширенные возможности в сложной среде и на различных поверхностях. Стоимость одного двуногого модуля составляет 7 499 долларов, тогда как объединенная четвероногая версия оценивается в 13 999 долларов.

Другие интересные новости:

▪ Генная инженерия во время грозы

▪ Литий для лечения психических расстройств

▪ Материнская плата ASRock H510 Pro BTC+

▪ Зуб шпионит за человеком

▪ Самолет Solar Impulse 2 завершил кругосветный полет

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструкции по эксплуатации. Подборка статей

▪ статья Быть более роялистом, чем король. Крылатое выражение

▪ статья Какая российская река несет воды сразу в два океана? Подробный ответ

▪ статья Водитель автомобиля бригады скорой медицинской помощи. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Настройка антенн с помощью измерителя АЧХ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Светодиодный индикатор напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026