Kaasaegne kodutehnika (näiteks pesumasinad või mikrolaineahjud) on tingimata varustatud sisseehitatud ajareleedega. Lisaks on seadmed paigaldatud üheliinilistesse toiteahelatesse ja täidavad koormuse töö juhtimise funktsiooni, lülitades selle õigel ajal sisse või välja. Oma kätega kodus ajarelee tegemiseks peate uurima disainifunktsioone ja nende tööpõhimõtet.
Tööpõhimõte ja rakendused
Lihtsaim näide relee tööpõhimõtte mõistmiseks on mehaaniline või elektrooniline äratuskell, mis on seatud teatud ajaks. Täisväärtusliku taimeri saamiseks lisatakse sellele täiturmehhanism, mis täidab soovitud funktsiooni - varustab voolu näiteks lühtri või ventilaatoriga. Sellise relee tööprotseduur on järgmine:
- Niipea, kui taimerile (kellale) seatud ajavahemik on möödas, saadetakse juhtsignaal relee mähisele.
- Vahetult pärast seda avavad või sulgevad selle töökontaktid toiteahela.
- Selle tulemusena lülitub sellega ühendatud seade välja või sisse.
Reaalsetes seadmetes rakendatakse sarnast töörežiimi, võttes arvesse etteantud viivitust.
Erinevat tüüpi taimereid kasutatakse laialdaselt tööstusrajatiste töö juhtimiseks, samuti kodumasinate sisse- ja väljalülitamiseks. Tavaliselt kasutatavad kodumajapidamises kasutatavad lülitatavad koormused on:
- mis tahes klassi valgustid;
- erinevad kliimaseadmete näidised;
- ventilatsioonisüsteemid ja sarnased seadmed.
Ajakontrolliga kodumasinate kasutamine võib vähendada energiakulusid.
Enne oma kätega elektriseadmete sisse- ja väljalülitamiseks taimeri tegemist peate tutvuma nende seadmete tüüpidega.
Releede tüübid
Sõltuvalt lülitusahelas kasutatava väljundelemendi tüübist jagatakse teadaolevad ajareleede näidised järgmisteks tüüpideks:
- releesüsteemid, mille peamiseks lülituslüliks on töökontakt;
- võtmepooljuhtelementidel põhinevad transistorlülitid;
- triac või türistori lülitid.
Esimene võimalus ei sobi isetootmiseks, kuna selle vooluahel on suhteliselt keeruline - see sisaldab liiga palju elemente.
Soovitatav on valida türistoreid kasutav vooluahela lahendus, kui ühendatud koormus ei ole toitepinge kuju suhtes tundlik.
Omatehtud projektides pole mõistlik kasutada kaasaegseid mikrokontrollereid, mis muudavad vooluringi täidesaatva osa seadistamise ja reguleerimise protsessi oluliselt keerulisemaks. Eelistatavamad on transistorreleed, mida on lihtne kokku panna ja eelnevalt siluda.
Praktilised skeemid
Kõik omatehtud releede pakutavad võimalused sisaldavad odavaid elemente, mida müüakse vabalt igas raadiopoes. Nende vooluahel töötab kõige lihtsama algoritmi järgi, mille järgi käivitub esmalt sinna sisseehitatud taimer ning pöördloenduse lõpus vallandub täiturüksus. Selle tulemusena tarnitakse või eemaldatakse releega ühendatud koormusest toitepinge.
Transistori ajastusseade
Mitme transistoriga aegrelee elektriahelat on kõige lihtsam rakendada, kuna see sisaldab ainult 8 aktiivset elementi. Selle põhjal on võimalik kokku panna seadmeid, mis juhivad näiteks tulede väljalülitamise aega. Sellise vooluahela toiteks on vaja 9-voldist akut või 12-voldist autoakut.
Omatehtud relee tegemiseks vajate järgmisi osade komplekti:
- kaks fikseeritud takistit ja üks muutuv potentsiomeeter - nende väärtused valitakse konkreetse vooluahela jaoks;
- topelttransistor KT937A või välismaise ekvivalent;
- koormuse lülitusrelee;
- nõutava võimsusega konstantse ajastusega kondensaator;
- diood tähisega KD105B;
- nuppu relee käivitamiseks.
Omatehtud seadme viivitus korraldatakse püsiva kondensaatori laadimisega transistori võtmeelemendi võimsustasemeni. Kogu selle protsessi jooksul, kuni pinge jõuab 9-12 V-ni, jääb väljundlüliti avatuks ja sellega ühendatud pirn põleb täisintensiivsusega. Pärast muutuva takisti vooluväärtusega määratud ajavahemikku suletakse transistor täielikult. Selle tulemusena lülitatakse selle kollektori mähis pingest välja ja koormus lahutatakse toiteahelast.
Transistoriahela abil kokkupandud relee ajaparameetrid sekundites või minutites valitakse eksperimentaalselt, muutes reguleeritava takisti takistust. Hilisema sisse- või väljalülitamise hetke seadistamise mugavuse huvides on soovitatav panna relee korpusele indikaatorid, mis näitavad katseliselt saadud ajaseadeid.
Relee kiibil
Oma kätega mikroskeemi alusel kokku pandud elektroonilise taimeri vooluahel võimaldab teil vabaneda sellistest transistori analoogi puudustest nagu viivitusaja arvutamise raskus. Lisaks on transistori ahelas vaja iga kord enne järgmist käivitamist ajastuskondensaator tühjendada. Mikroskeemide kasutamine ühelt poolt kõrvaldab need puudused ja teisest küljest muudab seadme mõnevõrra keerulisemaks. Ajarelee jaoks sobiva mikrokiibi valimisel lähtuge järgmistest kaalutlustest:
- kui vajate viivitust vahemikus kümme minutit kuni üks tund, sobib kõige paremini TL431-seeria kiip;
- vajadusel töötage laiema ulatusega - viivitusega 1 sekund kuni mitu tundi - kõige mugavam on teha taimer klassikalisele NE555 seeriale;
- Ligikaudu samu ajastusparameetreid saab kasutada mikroskeemi KR512PS10 abil.
Võrdluspingeallika olemasolu tõttu on nende reageerimislävi rangelt fikseeritud, mis võimaldab teil täpselt määrata vajaliku viivitusaja.
Lülituspinge suurendamise võimalus võimaldab teil suurendada viivituste vahemikku ülespoole. Sisseehitatud laadimisahela nullimisseadme olemasolu tõttu pole sundlähtestamist vaja teha.Omatehtud ajarelee selle versiooni eeliste hulka kuulub valehäirete vähenemine, mis on seletatav "rangemate" voolurežiimidega.
Väga populaarseks on muutunud mikrokontrolleritel põhinevad releeahelad. Isekopeerimiseks pole need aga päris mugavad. Nende kasutamisel tekivad teatud raskused seoses mikrokiipide jootmise ja nende programmeerimisega. Ajastusseadmete pakutud valikutest piisab tavaliselt kodus kordamiseks.
Seade seadmete lülitamiseks 220 V
Jõuseadmete (näiteks elektrimootorid) töö juhtimiseks ei sobi tavalised 12-voldised ahelad. Sel juhul on vaja magnetkäivitit, mis lülitab pinget 220 või 380 V (olenevalt faaside arvust). Selle mähisele juhtpinge andmiseks vajate ka võimsat 220 V draiverit.
Sellise relee lihtsaim ahel, mida kasutatakse ainult valgustuse juhtimiseks, ei vaja võimsaid kontaktoreid ja seda saab kokku panna piiratud arvust osadest. Selleks vajate 4 klapidioodist koosnevat alaldi silda ja vahelduvpinge tasemega juhitavat pooljuhttüristorit. Regulaatorina töötades laseb klapp läbi ainult 220 V sinusoidi positiivse osa. See režiim on lubatud ainult hõõglampidega koormatud vooluahelate, samuti ventilaatorimootorite või kütteelementide jaoks. Erinevalt muud tüüpi lülitatavatest elektriseadmetest ei ole need tundlikud tarnitava pinge kuju suhtes.
Sellise taimeri iseseisvaks kokkupanekuks vajate järgmisi komponente ja osi:
- fikseeritud takistused 4,3 MOhm ja 200 oomi pluss muutuv takisti 1,5 kOhm;
- neli dioodi, mis on ette nähtud üle 1 amprise voolu ja kuni 400 V pöördpinge jaoks (see võib olla näiteks KD202R);
- 0,47 µF ajastuskondensaator;
- türistor VT151 või sarnane element.
Ahela tööpõhimõte sarnaneb eelnevalt käsitletud juhtumitega ja taandub ajastuskondensaatori laadimisele toitepingega.
Laadimistsükli ajal rakendatakse türistori juhtelektroodile positiivne potentsiaal, hoides seda avatud olekus. Selle tulemusena antakse vooluahelaga ühendatud lambipirnile poollained võrgupingest. Laadimisprotsessi lõppedes vooluring vooluringis peatub, türistor sulgub ja tuli kustub. Viivitust reguleeritakse laadimiskondensaatori pinge väärtuse seadistamisega muutuva takisti abil.
Multifunktsionaalsed seadmed
Kodumaise tööstuse toodetud multifunktsionaalsed ajareleed eristuvad laiendatud valikute poolest, mis tähendab järgmisi võimalusi:
- Tooted on võimelised töötama programmiga määratud graafiku alusel aasta, kuu või nädala jooksul.
- Need võivad teenindada ühte kuni nelja kanalit.
- Varustatud kuue sisendjuhtmooduliga.
Multifunktsionaalseid seadmeid pole mõtet ise kopeerida. Neid tuleks pidada näidisteks kaasaegsete ajareleemudelite võimaluste põhjalikuks uurimiseks.
