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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Orologio cinese - timer. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Orologi, temporizzatori, relè, interruttori di carico Spesso un radioamatore ha bisogno di un timer elettronico, un dispositivo che accende o spegne un carico esterno in un determinato momento. Schemi di tali dispositivi sono stati pubblicati più di una volta nelle pubblicazioni radioamatoriali. Differiscono l'uno dall'altro per il grado di complessità, funzionalità, implementazione costruttiva. Nell'articolo pubblicato, l'autore propone un altro design molto semplice, realizzato sulla base di orologi elettronici economici di fabbricazione cinese. La maggior parte dei noti timer sono realizzati come allegato a un orologio elettronico seriale o contengono già un orologio elettronico (ad esempio, basato sul BIS K145IK1901). Un inconveniente comune alla maggior parte dei dispositivi noti è un numero relativamente elevato di elementi, la presenza di una fonte di alimentazione separata, e spesso anche un alloggiamento aggiuntivo, spesso piuttosto grande. Tutto ciò complica il compito di produrre un timer. La particolarità del design proposto è che tutti i dettagli del timer sono inseriti nel corpo dell'orologio elettronico di base e le modifiche necessarie al design dell'orologio sono minime. Inoltre, il timer contiene un numero limitato di elementi e consuma poca corrente, il che ha permesso di rifiutare una fonte di alimentazione aggiuntiva (viene utilizzata una batteria dell'orologio). Il timer svolge la funzione di chiudere il circuito esterno ad un tempo prestabilito. Il ripristino viene eseguito manualmente. Modificando le impostazioni del dispositivo, è inoltre possibile ottenere le funzioni di apertura di un circuito esterno e chiusura o apertura a breve termine di un circuito esterno (ad esempio, per dare un segnale per avviare un qualche tipo di automazione). Come orologio base può essere utilizzato un qualsiasi orologio elettronico alimentato da una cella galvanica con una tensione di 1,5 V, dotato di funzione sveglia e indicatore sonoro elettrodinamico. Nel design descritto è stato utilizzato un orologio elettronico da tasca di fabbricazione Hong Kong con sveglia "TRAVEL CLOCK". Il diagramma schematico del timer è mostrato in fig. uno.
Gli elementi aggiunti sono rappresentati da una linea di spessore maggiorato. Il dispositivo contiene un circuito di ingresso R1C1, un amplificatore CC su un transistor VT2 e una chiave di uscita realizzata sul relè K1. Il temporizzatore provvede alla chiusura (o all'apertura) del circuito esterno quando suona la sveglia dell'orologio. L'isolamento galvanico dal circuito di uscita collegato al connettore X1 garantisce un'elevata immunità ai disturbi del dispositivo. La particolarità del timer è che utilizza un relè speciale chiamato relè a ritenuta magnetica. Differisce dal solito in quanto la sua armatura è in grado di rimanere sia nello stato rilasciato che in quello attratto anche in assenza di corrente nell'avvolgimento. Pertanto, l'energia dell'alimentatore viene consumata solo quando cambia lo stato del relè, il che aumenta notevolmente l'efficienza del dispositivo. Il principio di funzionamento di un tale relè è il seguente. La caratteristica di qualsiasi relè ha un'isteresi pronunciata. Ciò significa che il relè richiede una forza magnetomotrice (MMF) maggiore per l'attivazione di quella sufficiente per mantenere attratta la sua armatura. Schematicamente, questa caratteristica è mostrata in Fig. 2.
Qui, il valore della MMF dell'avvolgimento F è tracciato lungo l'asse delle ascisse, e i punti corrispondenti allo stato attratto (1) e rilasciato (0) dell'armatura del relè sono convenzionalmente mostrati sull'asse delle ordinate. In un relè convenzionale, l'azionamento MMF Fav e lo sgancio MMF Fotp è maggiore di zero e, quindi, quando l'avvolgimento è disinserito, può trovarsi solo nello stato rilasciato. In un relè con ritenuta magnetica, oltre all'MMF dell'avvolgimento, c'è anche un MMF aggiuntivo creato da un magnete permanente, e il suo valore è maggiore dell'MMF di sgancio, ma minore dell'MMF di azionamento. Pertanto, quando l'avvolgimento è disinserito, il relè può trovarsi sia nello stato rilasciato dell'armatura, poiché la MMF del magnete è insufficiente per il funzionamento, sia nello stato attratto, poiché la MMF del magnete è sufficiente a mantenere l'armatura nello stato attratto. Per trasferire il relè da uno stato all'altro, è necessario far passare un breve impulso di corrente di un segno o dell'altro attraverso il suo avvolgimento. In questo caso, l'MMF dell'avvolgimento viene aggiunto all'MMF del magnete e l'MMF risultante diventa sufficiente per azionare il relè, oppure viene sottratto - in questo caso, l'MMF risultante diventa inferiore all'MMF di rilascio. La caratteristica del relè di ritenuta magnetica è mostrata in fig. 3.
Il timer funziona così. Quando il segnale dall'orologio di base non viene applicato, il transistor VT2 è chiuso, la corrente non scorre attraverso l'avvolgimento del relè ed è in uno degli stati stabili (ad esempio, aperto, per chiarezza, il caso in cui il timer è saranno presi in considerazione). Il condensatore C2 viene caricato attraverso il resistore R2 alla tensione di alimentazione. Quando la sveglia dell'orologio di base suona, una serie di impulsi rettangolari con una frequenza di circa 1 kHz iniziano ad essere inviati al loro indicatore sonoro BA1. Questi impulsi passano attraverso il circuito VD2R1C1 e aprono il transistor VT2-Di conseguenza, il condensatore C2 viene scaricato sull'avvolgimento del relè K1, formando un impulso di corrente. In questo caso il relè si attiva, i suoi contatti K1.1 si chiudono e rimangono chiusi, poiché l'armatura è attratta dal flusso magnetico di un magnete permanente. Dopo che il condensatore si è scaricato, la corrente attraverso l'avvolgimento scende a un valore limitato dall'elevata resistenza del resistore R2, che raggiunge un'elevata efficienza dell'intero dispositivo. Per aprire i contatti del relè (ritorno allo stato iniziale), viene utilizzato un magnete permanente esterno aggiuntivo, che viene portato al relè all'esterno della cassa dell'orologio in modo che il suo MMF venga sottratto dall'MMF totale del relè, provocandone il rilascio. Il diodo VD1 impedisce la sovratensione nell'avvolgimento della sirena BA1. In assenza di un diodo, sono possibili malfunzionamenti del dispositivo a causa di effetti di sovratensione impulsiva sul clock LSI. Il diodo VD3 svolge una funzione simile. Nel timer vengono utilizzate le seguenti parti: resistenze ULM, condensatori KM (C1), K53-14 (C2). Possono essere sostituiti da altri piccoli con parametri adeguati. Il condensatore C2 dovrebbe avere perdite minime. Il diodo VD2 deve essere al germanio, poiché il diodo al silicio potrebbe non aprirsi a bassa ampiezza del segnale (ad esempio, con un elemento parzialmente scaricato), il resto dei diodi sono di piccole dimensioni, ad esempio le serie KD503, KD509, KD521, KD522, D220. Il transistor VT2, oltre alle dimensioni ridotte, deve avere una piccola corrente di collettore inverso e, preferibilmente, una bassa tensione di saturazione. Adatti, ad esempio, transistor delle serie KT209, KT3107. Questi requisiti sono determinati minimizzando il consumo di corrente. Il relè è autocostruito, basato sull'interruttore reed KEM-2A. L'avvolgimento del relè è avvolto su un telaio di carta spessa e contiene 1500 spire di filo PEV con un diametro di 0,1 mm. Lunghezza dell'avvolgimento (distanza tra le guance del telaio) - 17 mm, diametro interno del telaio - 3 mm. Il telaio con l'avvolgimento è posto al centro della lampadina dell'interruttore reed. La resistenza dell'avvolgimento si è rivelata di circa 70 ohm. Un magnete permanente di piccole dimensioni viene utilizzato per creare una polarizzazione costante. L'installazione del timer è mostrata nella foto (Fig. 4).
Il relè viene posizionato nello spazio libero vicino all'emettitore di suoni e fissato con un composto (ad esempio paraffina). I restanti elementi del dispositivo sono posizionati sopra la scheda dell'orologio. Montaggio incernierato, utilizzando cavi di montaggio rigidi. Il fissaggio degli elementi alla scheda e contemporaneamente il collegamento elettrico con l'orologio base viene effettuato utilizzando i morsetti degli elementi C2, R2 e VD2. I cavi vengono fatti passare attraverso i fori praticati nella scheda e saldati alle corrispondenti tracce stampate sul retro. Se l'installazione non è sufficientemente rigida, gli elementi possono essere ulteriormente fissati con un composto. La posizione degli elementi e dei fori nella scheda deve essere chiarita in relazione al layout delle tracce stampate sulla scheda di una particolare istanza di orologio. Per collegare un circuito esterno, nella cassa dell'orologio è installato un connettore a spina di piccole dimensioni, ad esempio un blocco MGK1-1. La sua cassa viene accuratamente levigata fino a uno spessore di 5 mm e incollata nel coperchio dell'orologio, avendo precedentemente ricavato delle rientranze per le prese. Il collegamento ai terminali dell'interruttore reed avviene tramite una coppia di fili flessibili. È anche possibile un collegamento inscindibile a un circuito esterno, senza l'uso di un connettore. È auspicabile che sia realizzato un magnete permanente esterno utilizzato per ripristinare il relè al suo stato originale, ad esempio sotto forma di un portachiavi, il cui design garantisce che venga portato al relè con lo stesso polo. Il design del portachiavi non viene fornito, in quanto dipende dalle dimensioni e dalla forma del magnete utilizzato. L'impostazione del timer si riduce alla selezione della posizione del magnete permanente. Per fare ciò, collegare una sonda ohmmetrica ai contatti dell'interruttore reed e avvicinare lentamente il magnete all'interruttore reed. Al momento della chiusura dei contatti, annotare la posizione del magnete e allontanare lentamente il magnete dall'interruttore reed. Segnare la posizione del magnete al momento dell'apertura dei contatti e quindi fissare il magnete sulla scheda tra i due segni. Quindi controllare il funzionamento del relè come segue. Con la batteria installata, le uscite dell'emettitore e del collettore del transistor VT2 vengono brevemente chiuse, mentre il relè dovrebbe funzionare e rimanere nello stato attratto. Se il funzionamento non si verifica, è necessario scambiare i cavi di avvolgimento. Il controllo finale del timer viene effettuato quando il segnale viene dato dal clock di base. Alcuni tipi di orologi hanno una modalità di segnalazione forzata, ad esempio per gli orologi "TRAVEL CLOCK", viene richiamata premendo contemporaneamente i pulsanti sinistro e centrale, mentre tutti i segmenti dell'indicatore si illuminano e viene emesso un segnale acustico. Affinché il timer si apra, è necessario scambiare le uscite dell'avvolgimento del relè. Quindi, quando il timer viene attivato, l'interruttore reed, precedentemente chiuso da un magnete esterno, si aprirà. Per ottenere la funzione di chiusura dei contatti a breve termine, il magnete è installato in modo che il suo MMF sia insufficiente a mantenere i contatti chiusi (dietro la seconda tacca). In questo caso il relè K1 funziona come un normale relè polarizzato. La funzione di un'apertura a breve termine si ottiene installando un magnete davanti al primo segno (in modo che il suo MMF sia sufficiente per attivare l'interruttore reed) e scambiando i fili dell'avvolgimento. Poiché negli ultimi due casi il relè ha una corrente di intervento maggiore, è necessario verificare l'affidabilità del suo funzionamento a tensione di alimentazione ridotta e, se necessario, riavvolgere l'avvolgimento con un filo più spesso (per ridurne la resistenza). Se il tempo dello stato chiuso (aperto) non è sufficiente, è necessario utilizzare un condensatore C2 più grande. L'ora richiesta per il funzionamento del timer viene impostata nel solito modo, selezionando l'ora appropriata sulla sveglia dell'orologio. L'accensione e lo spegnimento del timer avviene attivando/disattivando il segnale di sveglia sull'orologio di base. A causa del basso consumo di corrente del timer (in modalità standby, è determinato solo da perdite), non viene fornito uno spegnimento separato. È necessario assicurarsi che tutte le altre funzioni che emettono segnali sonori siano disattivate sull'orologio (ad esempio, il segnale suona ogni ora), altrimenti si verificheranno falsi allarmi. Il ripristino del relè con un magnete esterno deve essere effettuato dopo che l'orologio ha smesso di suonare, altrimenti, subito dopo il ripristino, il timer ricomincerà. Il timer può essere utilizzato, ad esempio, come sveglia (quando il volume dell'emettitore sonoro standard non è sufficiente), mentre i contatti del relè sono collegati al circuito dell'emettitore sonoro esterno. È anche possibile utilizzare un campanello a due avvolgimenti, quindi i contatti sono collegati al suo avvolgimento secondario (bassa tensione). Attenzione !!! L'isolamento del relè non è progettato per fornire tensione di rete. Se è necessario controllare carichi ad alta tensione, è necessario utilizzare un interruttore aggiuntivo. Autore: D.Volkov, Shakhty, regione di Rostov
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