Zaloguj się
Wszystkie
27 maja 2025
75
Proste rozwiązanie tego problemu załatwi proponowany tu projekt. Fotografia pokazuje prototyp wykonany przez Autora, który pozytywnie przeszedł testy w laboratorium EFY. To timer długich czasów, który wyłączy zasilanie po z góry określonym przedziale czasowym. Uzyskiwane czasy są rzędu godziny, nawet do czterech godzin. Zmieniając wartość rezystancji i/lub pojemności kondensatora, można timer dostosować do indywidualnych potrzeb.
Opis układu i jego działanie
Kluczowym elementem jest tu superkondensator, dzięki któremu uzyskano długie czasy, z którymi problem mają tradycyjne timery. W obwodzie zasilania wykorzystano transformator (X1) z symetrycznym, dzielonym uzwojeniem wtórnym. Dzięki temu, zamiast standardowego mostka prostowniczego, wystarczają dwie diody. W sumie, w całym układzie wykorzystano cztery diody prostownicze 1N4001 (D1…D4), podwójny wzmacniacz operacyjny LM358 (IC1), tranzystor 2N3904 (T1), przekaźnik SPDT z cewką 5 V, dwie diody LED (LED1 i LED2) i niewielką liczbę elementów pasywnych.
Cały układ zasilany jest stosunkowo niskim napięciem około +6 V. Napięcie 2×6 V AC pozyskane jest za pomocą transformatora X1, a po wyprostowaniu i filtracji (pojedynczym, dużej pojemności kondensatorem) uzyskujemy niestabilizowane około 6 V DC. Układ scalony IC1 zawiera dwa wzmacniacze operacyjne, z czego wykorzystano tylko jeden. Odliczanie czasu polega na powolnym ładowaniu kondensatora bardzo dużej pojemności. W takich sytuacjach zawsze charakterystyczna jest stała czasowa zdefiniowana jako iloczyn R i C, co oznacza, iż jednakowe znaczenie ma tu pojemność C jak i rezystancja R przez którą kondensator jest ładowany (przy założeniu stałej wartości napięcia wyznaczającego asymptotę, do której kondensator jest ładowany). Do kontroli napięcia (na ładowanym kondensatorze) służy komparator analogowy. I taką rolę pełni tu zastosowany wzmacniacz operacyjny. Klasyczne elementy stanowią jednak istotne ograniczenie, gdy zależy nam na uzyskaniu bardzo długich czasów. Przeliczmy, np. stałą czasową kondensatora 1000 μF z rezystancją 1 MΩ. Te wartości wydają się skrajnie duże, wśród „elementów klasycznych”. Ten iloczyn RC to 1000 sekund, czyli około 16 minut. A czasy uzyskiwane takim timerem mogą w praktyce obejmować raptem kilka stałych czasowych.
To oznacza, że praktycznie bardzo trudno jest wyjść poza zakres jednej godziny. Zakres tradycyjnych kondensatorów elektrolitycznych sięga pojedynczych milifaradów. Jednak pojemności superkondensatorów mieszczą się w zakresie od jednego do wielu faradów. I taki superkondensator jest sercem naszego timera. Kondensator ten (C2) ładowany jest przez rezystor (R2) o wartości 3,9 kΩ. To daje stałą czasową 65 minut. Istotnym ograniczeniem superkondensatorów jest wyjątkowo niskie napięcie dopuszczalne, tu jedynie 2,7 V. Aby nie przekroczyć tej wartości, źródło napięcia, z którego C2 jest ładowany musi być, co najwyżej tej samej wartości. Tutaj, w charakterze diody Zenera wykorzystano diodę LED1, której napięcie w kierunku przewodzenia ograniczone jest do tej mniej więcej wartości. LED1 pełni funkcję „stabilizatora” uniezależniając tak uzyskane źródło od wartości napięcia zasilania. Chwilowa wartość napięcia na C2 monitorowana jest na wejściu nieodwracającym wzmacniacza IC1a. Na wejście odwracające WO podany jest potencjał o stałej wartości z potencjometru VR1. Napięcie odniesienia dla potencjometru stabilizowane jest drugą diodą LED (LED2), która jest identyczna z LED1. Można tu zastosować diodę o dowolnym kolorze z wyjątkiem diod niebieskich i białych. Spowodowane jest to faktem, iż napięcie przewodzenia diod niebieskich jest wyższe, aniżeli dopuszczalne napięcie dla superkondensatora.
Działanie układu jest bardzo proste. Początkowo (po resecie timera) napięcie wejścia nieodwracającego jest wyższe aniżeli na wejściu odwracającym (–) komparatora. Wówczas stan wyjścia WO jest wysoki i tranzystor T1 podłącza zasilanie cewki przekaźnika. Z czasem jednak, potencjał wejścia „plus” jest stały, a napięcie na wejściu odwracającym rośnie. Kiedy przekroczy potencjał wejścia nieodwracającego, wówczas stan wyjścia WO zmieni się z wysokiego na niski i przekaźnik zostanie wyłączony. Układ połączono tak, że w czasie odliczania timera stan przekaźnika jest aktywny. Jeśli oczekujemy, aby timer odliczał opóźnienie, po którym styki przekaźnika włączają urządzenie, łatwo to zmienić na jeden z dwóch sposobów. Albo zamieniając miejscami wejścia „plus” i „minus” wzmacniacza operacyjnego, albo wykorzystując komplementarne (NO/NC) styki przekaźnika.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
