Таймер відключення навантаження
Безпосередньо навантаження включена в ланцюг змінного струму діодного моста VD1-VD4. У діагональ постійного струму цього моста включався тиристор VS1. Як тільки на схему буде подано змінне мережеве напруга, тиристор VS1 відкривається і через навантаження Rн починає протікати струм. Відкриванню тиристора сприяє те, що в початковий момент часу після підключення пристрою до мережі конденсатор С1 розряджений. Потім С1 починає заряджатися через резистори R1, R2 і керуючий перехід тиристора VS1. Відкрите стан тиристора зберігається і в міру заряду конденсатора С1. Як тільки конденсатор зарядиться настільки, що значно зменшиться струм через нього і керуючий перехід тиристора, тиристор VS1 перейде в замкнене непроводящее стан. Навантаження Rн буде знеструмлена і відключиться від мережі. Цей стан схеми відповідає готовності таймера до подальшої роботи - включенню. Якщо тепер натиснути кнопку SB1, то конденсатор С1 буде зашунтірован невеликим опором резистора R3. Струм керуючого переходу тиристора VS1 значно збільшується і тиристор відкривається. Після відпускання кнопки SB1 ще деякий час буде протікати струм заряду конденсатора С1, відкритий тиристор VS1 буде пропускати струм через навантаження Rн. При цьому через тиристор протікає пульсуючий постійний струм, а через навантаження Rн - змінний струм. Змінюючи величину змінного опору R1, можна регулювати час затримки відключення навантаження Rн від мережі. На рис.2 показаний малюнок друкованої плати для схеми рис. 1.
Керуючий перехід напівпровідникового ключа VS1 в положенні «В» шунтируется змінним опором R4 і резистором R5. В крайньому лівому за схемою положенні движка R4 сумарний опір, що підключається до точок схеми 1-3, практично дорівнює опору R5 - 100 Ом. В крайньому правому положенні движка R4 - 2,2 кОм. При величині ємності конденсатора С1 - 10 мкФ (на напругу 400. 450 В) межі регулювання витримки часу таймера склали 3. 4 с - 70. 90 с. Опір резистора R3 в схемі рис.3 вибрано майже в десять разів більше, ніж в схемі прототипу (рис. 1). Це в стільки ж разів зменшує струм через контакти кнопки SB1 під час розряду конденсатора С1. Іншою позитивною особливістю схеми рис.3 є те, що в момент натискання кнопки SB1 робота схеми лише готується, навантаження Rн залишається фактично знеструмленою, на відміну від схеми прототипу. Якщо споживачеві потрібна фіксована витримка таймера, то досить в положенні «А» поставити в схему перемичку між контактами 2-3. Резистор R2, зазначеної на схемі величини, задає максимальну витримку таймера. Змініть його номінал при монтажі схеми і задасте іншу витримку. Якщо споживача не дуже утруднить для включення таймера потримати кнопку SB1 натиснутою приблизно 1 с, то схему можна додатково спростити (рис.4).
При цьому резистор R1 для конденсатора С1 буде і зарядним резистором, і розрядних. На рис.5 і рис.6 показані малюнки друкованих плат і розташування деталей на них для схем рис.3 і рис.4 відповідно.
Мабуть, найбільш істотним недоліком розглянутих принципових схем є складність придбання для них малогабаритного, але високовольтного електролітичного конденсатора С1 ємністю 10 мкФ 400. 450 В. На радіоринках великих міст це реально, для невеликих населених пунктів - проблема. Та й вартість такого конденсатора буде високою. Спроба позбутися від перерахованих недоліків без значного ускладнення схеми привела до розробки декількох наступних схем. Найбільш простий і досконалою з них є схема, показана на рис.7.
При включенні в мережу схеми рис.7 тиристор VS1 буде продовжувати перебувати в вимкненому непроводящем стані, оскільки контакти, АЛЕ кнопки SB1 розімкнуті. Якщо тепер в довільний момент часу натиснути цю кнопку, то випрямлена мостом VD1-VD4 мережеве напруга через резистор R1 і діод VD6 буде докладено до стабілітрону VD5 і конденсатору С1. Конденсатор С1 зарядиться до напруги стабілізації стабілітрона. Відпустивши кнопку SB1, ми підключимо заряду конденсатора С1 до ланцюгів управління тиристором VS1. Тиристор перейде в провідний стан, і через навантаження Rн буде протікати змінний мережевий струм. У цій схемі конденсатор С1 може бути низьковольтних, наприклад, на 25. 50 В. Це значно спрощує його вибір по ємності для досягнення бажаного часу відключення таймера. Одночасно полегшений і робочий режим по току для кнопки SB1. На рис.8 показаний один з варіантів малюнка друкованої плати для схеми рис.7.
Для цієї схеми необхідний чутливий з управління напівпровідниковий ключ. Причому в даному випадку не суттєво, тиристор це буде або симистор. Виявилося, що стійку роботу забезпечує прилад типу 2Р4М NEC. Для нього максимально допустима напруга 400 В і струм 2 А. Для більшості випадків цього цілком достатньо. Про чутливості до управління можна побічно судити по опору керуючого переходу. Для даних напівпровідникових приладів воно становить близько 20 кОм. Значить, цей напівпровідниковий прилад на 1-3 порядки чутливіші з управління в порівнянні з широко відомими КУ201, КУ208. Однак навіть невеликий радіатор ще нікому не шкодив. У порівнянні з прототипом в схему рис.7 також доданий резистор R3, шунтирующий керуючий перехід тиристора. Це значно підвищує ймовірність знаходження тиристора в вимкненому стані після відпрацювання таймером короткочасного включення навантаження Rн. Величина опору резистора не принципова, тому на схемах не визначена. Може виявитися, що в деяких випадках резистор можна не встановлювати на плату. При цьому конденсатор С1 можна використовувати з меншою ємністю. Діод VD6, включений послідовно з резистором R1, прискорює процес заряду конденсатора С1 при натисканні кнопки SB1 за рахунок виключення деякого розряду цього конденсатора поблизу переходів мережевим напругою через нуль. Тип діода VD6 не має принципового значення. При експериментах був застосований вітчизняний малопотужний діод типу КД522, тобто низьковольтний. Здавалося б, амплітуда імпульсів напруги на виході моста VD1-VD4 в режимі підготувати пристрій до дзвінків, коли натиснута кнопка SB1, понад 220 В, а діод - низьковольтний і не пробивається. Для настільки високої напруги випрямного моста діод включений в прямому напрямку і відкритий. Він замикається тільки поблизу переходів мережевим напругою через нуль, коли напруга на виході моста стає менш напруги заряджаючого конденсатора С1, тобто приблизно менше 25 В. Значення резистора R1 (рис.7) не має принципового значення. Оскільки режим його роботи короткочасний, то і нагріватися не встигає при допустимій потужності, що розсіюється 1. 2 Вт. Під час експериментів величина опору резистора R1 була взята 8,2 кОм. Якщо застосувати більш потужні імпортні стабілітрони VD5, то можна зменшити величину опору резистора R1. Резистори R2, R3 (рис.7) були взяті з 3,9 кОм. При ємності конденсатора С1 2200 мкФ (35 В) і стабілітроні VD5 типу КС222Ж витримка часу склала 20 с. Цікавим виявився факт: падіння напруги на керуючому переході приладу 2Р4М становило приблизно 0,7 В при його роботі в провідному стані і близько 0,5 В в вимкненому (не проводять) стані. Можна поекспериментувати і значно збільшити величину опору резистора R3. Це дозволить використовувати конденсатор С1 меншої ємності, прискорити процес його попереднього заряду перед включенням таймера. Слід зазначити, що в даній схемі для експерименту були випробувані і інші типи напівпровідникових ключів. Так, BT151-650R при тих же комплектуючих схеми, що і для 2Р4М, забезпечував витримку часу всього лише 4 з, а ВТ134-7с. Тип діодів VD1-VD4 залежить від необхідного робочого струму навантаження Rн. Зазначені на схемі рис. 1, 3 і 7 діоди 1N4007 забезпечують струм навантаження до 1 А. Часто цього більш ніж достатньо - потужність навантаження Rн може бути до 200 Вт.