"Schodišťový" časový spínač

Two wire AC time delay circuit

Popsaný časový spínač zapojit do běžného okruhu spínač - žárovka bez jakýchkoli úprav stávajících rozvodů.
Připojení časového spínače je na obr. 1. Časový spínač má jen dva vývody, kterými je připojen paralelně k tlačítku (obr. 1a) nebo vypínači (obr. 1b). Pokud použijeme tlačítko, pracuje obvod jako klasický schodišťový spínač.
Připojíme-li časový spínač paralelně k původnímu spínači, prodloužíme svit žárovky např. po dobu potřebnou k opuštění místnosti. Rozměry časového spínače jsou tak malé, že jej lze umístit do běžné elektroinstalační krabice pod původní síťový spínač. V elektroinstalaci není třeba nic měnit, není potřeba ani žádný pomocný vodič.
Časový spínač se spouští poklesem napájecího napětí. Spínač sepne, přeruší-li se na okamžik dodávka elektrické energie, což se může stát při i bouřce nebo při manipulacích v rozvodně. V místech, kde je síť „měkká“, vadí i zapnutí výkonného spotřebiče, jakým je např. vysavač.

Obr. 1. Připojení časového spínače
Fig. 1. Conecting AC time delay circuit

Obr. 2. Schéma časového spínače
Fig. 2. AC time delay circuit

Popis zapojení

Schéma časového spínače je na obr. 2. Vyřešit napájení obvodu bylo nejtvrdším oříškem celé konstrukce. Časový spínač musí být napájen jak při sepnutém, tak i rozepnutém triaku. Není-li přítomno žádné napájecí napětí, např. jsou-li vývody A a B zkratovány tlačítkem, je po obnovení napájení spuštěn časovací obvod. Je-li triak sepnut, prochází proud přes žárovku (viz obr. 1) do přívodu A a přes triak na můstkový usměrňovač s diodami D1, D2, D5 a D6. Na místě D5 a D6 jsou použity Zenerovy diody s napětím 5,6 V. Zenerovy diody se střídají ve stabilizaci podle momentální polarity napájecího napětí. Celkový úbytek napětí mezi vývody A a B je asi 7 až 8 V, což se na jasu žárovky prakticky neprojeví. V klidovém stavu je obvod je napájen jalovým proudem, procházejícím rezistorem R1 a kondenzátorem C1. K usměrnění jsou nyní použity diody D3 až D6. Výstupní napětí je stabilizováno Zenerovými diodami, stejně jako v předchozím případě. Filtrační kondenzátor C2 má záměrně velmi malou kapacitu, aby časový spínač reagoval i na krátké stisknutí tlačítka.

Zenerovy diody omezují maximální spínaný výkon. Výkonová Zenerova dioda 1N5339 vyhoví do zatížení 398 W. Pak se však na každé Zenerově diodě ztrácí výkon téměř 5 W, který se nemůže v malém prostoru elektroinstalační krabice rozptýlit. Doporučuji proto nepoužívat zátěž větší naž asi 100 W. Pro větší výkony by bylo možné nahradit D5 a D6 běžnými usměrňovacími diodami a výstupní napětí stabilizovat paralelním regulátorem připojeným k C2.

K časování obvodu je použit známý obvod 555, tentokrát v provedení CMOS, který je zapojen jako monostabilní klopný obvod. Ke spouštění MKO je použit obvod MAX809R. V zapojení je použit typ MAX809R s prahovým napětím 2,63 V. Spínaný čas je určen rezistorem R3 a kondenzátorem C3, připojenými k vývodům 6 a 7 IO2 a lze jej spočítat podle vzorce

t = 1,1•R3•C3 [s; MW, µF].

Časové zpoždění

V klidovém stavu LED svítí a indikuje připravený časový spínač. Svítivá dioda s R4 představuje zároveň nezbytnou klidovou zátěž obvodu. Po sepnutí tlačítka a zkratování vývodů A a B, viz obr. 1, se musí kondenzátor C2 rychle vybít pod prahové napětí IO1. Protože vlastní odběr IO1 i IO2 je velmi malý (jsou v provedení CMOS), je nutná zmíněná klidová zátěž. Nepotřebujeme-li indikaci, nemusíme LED použít, je však třeba ji nahradit propojkou. Odpor rezistoru R4 pak zvětšíme na 2,2 až 3,3 kW.

Je-li MKO spuštěn, je na vývodu 3 IO2 napětí blízké kladnému napájecímu napětí. Rezistorem R5 prochází proud a přes optron je sepnut triak. Zapojení bylo doplněno o tranzistor T1, který posiluje výstup IO2 pro napájení optronu.

Spínací část je tvořena optotriakem O1 a triakem Tc1. Použití optotriaku bylo nutné, protože triak je na jiném potenciálu než časovací obvod. Jmenovitý proud vstupní LED optronu je 20 mA. Tak velký proud však není pro sepnutí k dispozici. Celý napájecí proud pro první sepnutí prochází C1 a je asi 7 mA. Rezistorem R5 je proud omezen asi na 6 mA. Testoval jsem několik optotriaků od různých výrobců a pouze jeden potřeboval pro úplné sepnutí proud asi 7 mA, ostatní vyhověly. Neúplné sepnutí se projeví nejen menším jasem žárovky, ale i bzučením obvodu. Pokud by časový spínač nefungoval správně, hledal bych chybu právě tady.

Stavba a oživení

Deska s plošnými spoji pro časový spínač a rozmístění součástek je na obr. 3 a 4. Nechce-li se vám počítat, můžete zvolit součástky určující zpoždění podle tabulky. Desku osadíme součástkami, jako poslední zapájíme IO1 a IO2. IO1 je na desce zapájen ze strany spojů. Kondenzátor C1 je umístěn naležato vedle desky s plošnými spoji. Provedení desky je patrné z přiložené fotografie.

Hotový spínač připojíte vývody A a B paralelně k tlačítku nebo spínači. Prohození vývodů nemá žádný vliv na funkci zařízení. Oživení je velmi jednoduché - pokud neuděláte chybu, pracuje spínač na první zapojení. Při práci zachovejte nezbytnou opatrnost, zařizení je galvanicky spojeno se sítí. Z tohoto důvodu není konstrukce vhodná pro začátečníky.

Obr. 3. Rozmístění součástek na desce
Fig. 3. Locations of components on the board

Obr. 4. Deska s plošnými spoji v měřítku 1:1 (300 dpi)
Fig. 4. PCB Layout

Rozpiska součástek

Integrovaný obvod MAX809R lze zakoupit u firmy SE Spezial-Electronic KG; hotel Praha, sal. 200; Sušická 20, 160 35 Praha 6, tel.: (02) 2434 3270 za 84 Kč i s DPH.
Desku s plošnými spoji vám vyrobí firma Spoj, Nosická 16, 100 00 Praha 10, tel.: (02) 781 38 23.

Obr. 5. Fotografie osazené desky časového spínače

Jaroslav Belza

Použity obrázky a upravený text z Praktické elektroniky č. 11/99

13. 2. 2000