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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Relógio chinês - temporizador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Relógios, temporizadores, relés, interruptores de carga Freqüentemente, um radioamador precisa de um cronômetro eletrônico - um dispositivo que liga ou desliga uma carga externa em um determinado momento. Esquemas de tais dispositivos foram publicados mais de uma vez em publicações de rádio amador. Eles diferem entre si no grau de complexidade, funcionalidade, implementação construtiva. No artigo publicado, o autor propõe outro design muito simples, feito com base em relógios eletrônicos baratos de fabricação chinesa. A maioria dos temporizadores conhecidos é feita como um anexo a um relógio eletrônico serial ou já contém um relógio eletrônico (por exemplo, baseado no BIS K145IK1901). Uma desvantagem comum da maioria dos dispositivos conhecidos é um número relativamente grande de elementos, a presença de uma fonte de energia separada e, muitas vezes, também um alojamento adicional, muitas vezes bastante grande. Tudo isso complica a tarefa de fabricar um temporizador. A peculiaridade do design proposto é que todos os detalhes do cronômetro são colocados no corpo do relógio eletrônico básico e as modificações necessárias no design do relógio são mínimas. Além disso, o temporizador contém um pequeno número de elementos e consome baixa corrente, o que permitiu recusar uma fonte de energia adicional (é usada uma bateria de relógio). O temporizador executa a função de fechar o circuito externo em um tempo pré-determinado. A reinicialização é feita manualmente. Ao alterar as configurações do dispositivo, você também pode obter as funções de abertura de um circuito externo e fechamento ou abertura de curto prazo de um circuito externo (por exemplo, para dar um sinal para iniciar algum tipo de automação). Como relógio base, pode ser utilizado qualquer relógio eletrônico alimentado por célula galvânica com tensão de 1,5 V, com função de despertador e indicador sonoro eletrodinâmico. No projeto descrito, foi usado um relógio eletrônico de bolso fabricado em Hong Kong com um despertador "TRAVEL CLOCK". O diagrama esquemático do temporizador é mostrado na fig. 1.
Os elementos adicionados são representados por uma linha de espessura aumentada. O dispositivo contém um circuito de entrada R1C1, um amplificador DC em um transistor VT2 e uma chave de saída feita no relé K1. O temporizador fornece o fechamento (ou abertura) do circuito externo quando o alarme do relógio dispara. O isolamento galvânico do circuito de saída conectado ao conector X1 garante alta imunidade a ruídos do dispositivo. A peculiaridade do temporizador é que ele usa um relé especial chamado relé de travamento magnético. Difere do usual porque sua armadura é capaz de permanecer tanto no estado liberado quanto no estado atraído, mesmo na ausência de corrente no enrolamento. Portanto, a energia da fonte de alimentação é consumida apenas quando o estado do relé muda, o que aumenta muito a eficiência do dispositivo. O princípio de operação de tal relé é o seguinte. A característica de qualquer relé tem uma histerese pronunciada. Isso significa que o relé requer uma força magnetomotriz (MMF) maior para atuar do que o suficiente para manter sua armadura atraída. Esquematicamente, essa característica é mostrada na Fig. 2.
Aqui, o valor do MMF do enrolamento F é plotado ao longo do eixo das abcissas, e os pontos correspondentes ao estado atraído (1) e liberado (0) da armadura do relé são mostrados convencionalmente no eixo das ordenadas. Em um relé convencional, a atuação MMF Fav e liberação MMF Fotp é maior que zero e, portanto, quando o enrolamento está desligado, ele só pode estar no estado liberado. Em um relé com travamento magnético, além do MMF do enrolamento, há também um MMF adicional criado por um ímã permanente, e seu valor é maior que o MMF de liberação, mas menor que o MMF de atuação. Portanto, quando o enrolamento está desligado, o relé pode estar tanto no estado liberado da armadura, pois o MMF do ímã é insuficiente para operação, quanto no estado atraído, pois o MMF do ímã é suficiente para manter a armadura no estado atraído. Para transferir o relé de um estado para outro, é necessário passar um curto pulso de corrente de um ou outro sinal por seu enrolamento. Nesse caso, o MMF do enrolamento é adicionado ao MMF do ímã e o MMF resultante torna-se suficiente para operar o relé ou é subtraído - nesse caso, o MMF resultante torna-se menor que o MMF liberado. A característica do relé de travamento magnético é mostrada na fig. 3.
O temporizador funciona assim. Quando o sinal do clock base não é aplicado, o transistor VT2 é fechado, a corrente não flui pelo enrolamento do relé e está em um dos estados estáveis (por exemplo, aberto, para maior clareza, o caso em que o temporizador é ligado será considerado). O capacitor C2 é carregado através do resistor R2 para a tensão de alimentação. Quando o alarme do relógio base dispara, uma série de pulsos retangulares com uma frequência de cerca de 1 kHz começa a ser enviada para seu indicador sonoro BA1. Esses pulsos passam pelo circuito VD2R1C1 e abrem o transistor VT2-Como resultado, o capacitor C2 é descarregado no enrolamento do relé K1, formando um pulso de corrente. Neste caso, o relé é acionado, seus contatos K1.1 fecham e permanecem fechados, pois a armadura é atraída pelo fluxo magnético de um imã permanente. Após a descarga do capacitor, a corrente no enrolamento cai para um valor limitado pela alta resistência do resistor R2, que atinge alta eficiência de todo o dispositivo. Para abrir os contatos do relé (voltar ao estado inicial), é utilizado um imã permanente externo adicional, que é levado ao relé fora da caixa do relógio para que seu MMF seja subtraído do MMF total do relé, fazendo com que ele libere. O diodo VD1 evita sobretensões no enrolamento da sirene VA1. Na ausência de um diodo, o mau funcionamento do dispositivo é possível como resultado de efeitos de sobretensão de impulso no relógio LSI. O diodo VD3 executa uma função semelhante. As seguintes partes são usadas no temporizador: resistores ULM, capacitores KM (C1), K53-14 (C2). Eles podem ser substituídos por outros pequenos com parâmetros adequados. O capacitor C2 deve ter vazamento mínimo. O diodo VD2 deve ser de germânio, pois o diodo de silício não pode abrir em baixa amplitude de sinal (por exemplo, com um elemento parcialmente descarregado), os demais diodos são quaisquer de pequeno porte, por exemplo, o KD503, KD509, Série KD521, KD522, D220. O transistor VT2, além de pequenas dimensões, deve ter uma pequena corrente de coletor reverso e, preferencialmente, uma baixa tensão de saturação. Adequado, por exemplo, transistores das séries KT209, KT3107. Esses requisitos são determinados minimizando o consumo de corrente. O relé é auto-fabricado, baseado no reed switch KEM-2A. O enrolamento do relé é enrolado em uma moldura de papel grosso e contém 1500 voltas de fio PEV com diâmetro de 0,1 mm. Comprimento do enrolamento (distância entre as bochechas da moldura) - 17 mm, diâmetro interno da moldura - 3 mm. O quadro com o enrolamento é colocado no meio da lâmpada do interruptor reed. A resistência do enrolamento acabou sendo de cerca de 70 ohms. Um ímã permanente de tamanho pequeno é usado para criar um viés constante. A instalação do temporizador é mostrada na fotografia (Fig. 4).
O relé é colocado no espaço livre próximo ao emissor de som e fixado com um composto (por exemplo, parafina). Os demais elementos do dispositivo são colocados no topo da placa do relógio. Montagem articulada, usando fios de montagem rígidos. A fixação dos elementos à placa e ao mesmo tempo a conexão elétrica com o relógio base é realizada através dos terminais dos elementos C2, R2 e VD2. Os condutores são passados por orifícios perfurados na placa e soldados aos trilhos impressos correspondentes no verso. Se a instalação não for rígida o suficiente, os elementos podem ser fixados adicionalmente com um composto. A localização dos elementos e furos no tabuleiro deve ser esclarecida em relação ao layout das trilhas impressas no tabuleiro de uma determinada instância do relógio. Para conectar um circuito externo, um conector de tamanho pequeno é instalado na caixa do relógio, por exemplo, um bloco MGK1-1. A sua caixa é cuidadosamente retificada até uma espessura de 5 mm e colada na tampa do relógio, tendo previamente cortado reentrâncias para encaixes na mesma. A conexão aos terminais do reed switch é realizada por um par de fios flexíveis. Uma conexão inseparável a um circuito externo também é possível, sem o uso de um conector. É desejável que um ímã permanente externo usado para redefinir o relé para seu estado original seja feito, por exemplo, na forma de um chaveiro, cujo design garante que seja levado ao relé com o mesmo pólo. O design do chaveiro não é fornecido, pois depende do tamanho e da forma do ímã usado. Definir o temporizador é reduzido para a seleção da posição do ímã permanente. Para fazer isso, conecte uma sonda de ohmímetro aos contatos do reed switch e leve lentamente o ímã até o reed switch. No momento de fechar os contatos, observe a posição do imã e afaste lentamente o imã do reed switch. Marque a posição do imã no momento da abertura dos contatos e a seguir fixe o imã na placa entre as duas marcas. Em seguida, verifique a operação do relé da seguinte maneira. Com a bateria instalada, as saídas do emissor e do coletor do transistor VT2 são brevemente fechadas, enquanto o relé deve funcionar e permanecer no estado atraído. Se a operação não ocorrer, é necessário trocar os condutores do enrolamento. A verificação final do cronômetro é realizada quando o sinal é dado pelo relógio base. Alguns tipos de relógios têm um modo de sinalização forçada, por exemplo, para relógios "TRAVEL CLOCK", é acessado pressionando simultaneamente os botões esquerdo e do meio, enquanto todos os segmentos do indicador acendem e um sinal sonoro soa. Para que o temporizador abra, é necessário trocar as saídas do enrolamento do relé. Então, quando o timer for acionado, o reed switch, previamente fechado por um imã externo, abrirá. Para obter a função de fechamento de contato de curto prazo, o ímã é instalado de forma que seu MMF seja insuficiente para manter os contatos fechados (atrás da segunda marca). Neste caso, o relé K1 funciona como um relé polarizado normal. A função de abertura de curto prazo é obtida colocando um ímã na frente da primeira marca (de forma que seu MMF seja suficiente para acionar o reed switch) e trocando os cabos do enrolamento. Como nos dois últimos casos o relé possui uma corrente de disparo maior, é necessário verificar a confiabilidade de seu funcionamento com tensão de alimentação reduzida e, se necessário, rebobinar o enrolamento com um fio mais grosso (para reduzir sua resistência). Se o tempo do estado fechado (aberto) não for suficiente, um capacitor maior C2 deve ser usado. O tempo necessário para o funcionamento do temporizador é definido da maneira usual - selecionando a hora apropriada no despertador do relógio. Ligar e desligar o timer é feito ligando/desligando o sinal de alarme no relógio base. Devido ao baixo consumo de corrente do temporizador (no modo de espera, é determinado apenas por vazamentos), não é fornecido um desligamento separado. É necessário garantir que todas as outras funções que emitem sinais sonoros sejam desligadas no relógio (por exemplo, um alarme a cada hora), caso contrário, ocorrerá um alarme falso. O reset do relé com imã externo deve ser feito após o relógio parar de apitar, caso contrário, imediatamente após o reset, o cronômetro iniciará novamente. O timer pode ser usado, por exemplo, como despertador (quando o volume do emissor de som padrão não é suficiente), enquanto os contatos do relé são conectados ao circuito emissor de som externo. Também é possível usar uma campainha de dois enrolamentos, então os contatos são conectados ao enrolamento secundário (baixa tensão). Atenção !!! O isolamento do relé não é projetado para fornecer tensão de rede. Se cargas de alta tensão precisarem ser controladas, uma chave adicional deve ser usada. Autor: D.Volkov, Shakhty, região de Rostov
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