Журнал Радио 9 номер 2002 год. "РАДИО" - НАЧИНАЮЩИМ
А. БУТОВ, с. Курба Ярославской обл.
РЕЛЕ ВРЕМЕНИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИГРУШЕК
В продаже появились недорогие неуправляемые самоходные электрофицированные игрушки, преимущественно китайского производства. Ходовая часть и кузов их спроектированы так, что они могут без помощи "командира", разворачиваясь и кувыркаясь, преодолевать некоторые препятствия, встречающиеся на их пути. Внешне маневры игрушки чем-то напоминают "Ваньку-встаньку" — после кувырка пытаются встать на колеса и продолжить путь. К сожалению, юркой игрушке ничего не стоит заехать и "заблудиться" под диваном или в другом труднодоступном месте. И если рядом не окажется взрослых, ребенок не сможет или просто не захочет выудить трактор, танк, джип из "плена". Как результат — через несколько десятков минут батарея игрушки окажется полностью разряженной.
Именно для таких четырехколесных самоходок предназначено предлагаемое реле, отличающееся простотой, надежностью и дешевизной использованных деталей.
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 1.Электродвигатель М1, выключатель питания SA2, батарея гальванических элементов GB1 — детали самоходки, все остальное устанавливаете сами.
При кратковременном замыкании кнопки SB1 на управляющий вход ключа DD1 через разряженный конденсатор С1 поступает напряжение высокого уровня. Ключ DD1, представляющий собой обогащенный полевой транзистор с п-каналом и изолированным затвором, открывается, герконовое реле К1 срабатывает, замыкаются его контакты К1.1. Электродвигатель работает.
Конденсатор С1 постепенно заряжается через резистор R1, следовательно, напряжение на его минусовом выводе уменьшается. Когда оно станет менее 1...1.3 В, токовый ключ DD1 закроется, контакты К1.1 разомкнутся, двигатель и вся электроника обес-точатся. Заряженный конденсатор С1 при отключенном питании быстро разрядится через диод VD1, резистор R1 и обмотку двигателя. Конденсатор С2 гасит импульсы самоиндукции обмоток двигателя и препятствует самопроизвольному запуску реле времени.
В устройстве можно использовать конденсатор С1 серий К50-35, К53-14, К53-30, С2 — К50-35 или другие с малым током утечки. Кроме указанного на схеме, диод — любой малогабаритный кремниевый, например, серий КД102, КД103, КД521. Учитывая малое напряжение питания, токовый ключ нужно подобрать с возможно низким пороговым напряжением затвор—исток, желательно не более 1,3 В. Из проверенных автором ключей КР1014КТ1А этому требованию удовлетворял примерно каждый второй экземпляр
Герконовое реле — самодельное, в котором использован маломощный геркон с нормально разомкнутыми контактами К1.1 диаметром корпуса около 3 мм и длиной 20 мм. Геркон плотно обертывают двумя слоями плотной бумаги для копировальной оргтехники, на получившуюся бумажную гильзу надевают с боков две гети-наксовые шайбы внешним диаметром 8 мм, которые приклеивают к гильзе клеем "Момент". Получившийся каркас снимают с геркона и устанавливают на намоточный станок. На каркас наматывают внавал, но равномерно, 1800 витков провода ПЭЛ 0,09. Можно применить и провод диаметром 0,1...0,12 мм, увеличив число витков на 15...20%. Затем каркас с обмоткой устанавливают на геркон.
Конструктивное исполнение реле времени зависит от свободного объема внутри игрушки. Если он ограничен, можно поступить так: конденсатор С2 припаять к выводам электродвигателя, а реле и ключ приклеить к основанию игрушки. Конденсатор С1, диод и резистор припаивают к выводам микросхемы.
В качестве пусковой кнопки подойдет любая подходящая серии ПКН, микропереключатель МП9, ВК6 или аналогичный импортный. Толкатель можно изготовить из неисправного светодиода или транзистора с "бортиком". Пусковую кнопку удобно приклеить к кузову самоходки большим количеством термоклея
Хотя рабочий ток электродвигателя превышает допустимый ток через контакты геркона, за геркон можно не беспокоиться. Во-первых, пуск электродвигателя осуществляется кнопкой SB1. Во-вторых, по понятным причинам, срок службы игрушки в руках дошкольника оказывается не превышающим нескольких недель, поэтому ресурса контактов хватит с избытком.
Продолжительность выдержки реле зависит от номиналов деталей С1, R1 и при указанных на схеме и свежей батарее составляет около минуты. А этого более чем достаточно, чтобы игрушка встретила на своем пути непреодолимое препятствие.
СЕНСОРНОЕ РЕЛЕ ВРЕМЕНИ
С помощью такого реле можно включить маломощную нагрузку, скажем, малогабаритный радиоприемник, на определенное время. По окончании этого времени нагрузка будет обесточена.
Работает реле времени (см. рис. 2) так. При касании пальцем сенсорных пластин Е1 и Е2 конденсатор С1 быстро заряжается до напряжения, близкого к напряжению батареи питания. На затворе транзистора VT2 оно ограничивается величиной 6...7 В с помощью транзистора VT1, включенного как микромощный стабилитрон. Транзистор VT2 открывается, на нагрузку, параллельно которой включен свето-диод HL1 с резистором R1, подается напряжение питания. Светодиод зажигается.
В это время напряжение между стоком и истоком транзистора VT2 не превышает 80 мВ, поэтому транзистор VT3 закрыт.
Далее конденсатор постепенно разряжается через резистор R1 и сопротивления утечки транзисторов. По мере разрядки конденсатора напряжение на затворе транзистора VT2 уменьшается, а между стоком и истоком его — увеличивается. Как только оно возрастет примерно до 1,5 В, начнет открываться транзистор VT3. Скорость разрядки конденсатора через этот транзистор и резистор R3 возрастает лавинообразно, и транзистор VT2 резко закрывается. Напряжение на нагрузке пропадает. Продолжительность выдержки реле зависит в основном от емкости конденсатора.
Если необходимо обесточить нагрузку до окончания выдержки, касаются пальцем сенсорных пластин ЕЗ, Е4. В результате конденсатор быстро разрядится и транзистор VT2 окажется закрытым. Чувствительность реле времени при касании пластин Е1, Е2 зависит от сопротивления резистора R3.
В устройстве могут быть использованы резисторы МЛТ, МТ, С2-23, конденсатор серий К10-17, К73-15, К73-17, полевые транзисторы К501 с буквенными индексами А—В либо заменяющие их ключи КР1014КТ1, КР1064КТ1, биполярный — любой из серии КТ315 Светодиод — серии КИПД21 с буквенными индексами К—П либо другой с повышенной яркостью.
С указанной на схеме емкостью конденсатора выдержка времени составляет примерно 2 мин, с конденсатором емкостью 0,01 мкФ — 10 мин, емкостью 0,022 мкФ — 40 мин. В зависимости от используемых транзисторов выдержка может отличаться от этих значений, поэтому нужную продолжительность ее установите подбором конденсатора. Подбором же резистора R3 добейтесь такой чувствительности устройства, при которой оно срабатывает от легкого касания пальцем сенсорных пластин Е1, Е2. Если при проверке устройства напряжение между стоком и истоком открытого транзистора VT2 превысит 50 мВ, подключите параллельно ему 1—3 таких же транзистора.
Реле времени может быть встроено в любую конструкцию либо собрано в отдельном корпусе в виде приставки. В любом варианте цепи питания нагрузки соединяют с зажимами Х1, Х2, а детали HL1, R2 можно отключить. Реле питается от источника конструкции напряжением 4...10 В. Но, в принципе, допустимо подавать на него напряжение более 10, но менее 40 В. В таком варианте между стоком транзистора VT2 и затвором VT3 необходимо включить резистор сопротивлением 1...10 МОм, а к выводам затвора и истока VT3 подпаять маломощный биполярный транзистор, как это сделано для VT2. Причем транзистор VT3 желательно подобрать с возможно меньшим пороговым напряжением затвор—исток.
Возможно, вы пожелаете встроить реле в мультиметр. Тогда нужно заменить сенсорные пластины малогабаритными кнопками, конденсатор установить оксидный с малым током утечки и емкостью 1...100 мкФ, параллельно ему подключить резистор сопротивлением 10... 100 МОм, например, типа СЗ-14, а также впаять резистор R3 сопротивлением 4,7 кОм.
Ваш комментарий к статье
