Pro opakované spuštění motorku na jednu až dvě minuty každých 20 minut je vhodný cyklický časovač, nikoli obyčejný klopný obvod určený pouze pro krátké intervaly. Nejjednodušší řešení může být časovač 555 zapojený jako astabilní klopný obvod, případně dvojitý časovač 556, v němž jeden časovač vytváří dlouhý cyklus a druhý řídí dobu chodu motorku.
Pokud zvolíte dostatečně výkoné trafo, žádný kondenzátor nepotřebujete. Motor i relé se bez něj obejdou, těm stačí i pulzní napětí, resp. proud. Pro praktické zapojení je však nutné oddělit časovací část od motoru spínacím prvkem, protože motorek při rozběhu odebírá větší proud než při běžném chodu.
Jak má cyklus pracovat
Po připojení napájení časovač odměří přibližně 20 minut, poté sepne výstup a motorek poběží jednu až dvě minuty. Po uplynutí této doby se motorek vypne a celý cyklus se znovu opakuje.
Časy lze měnit změnou odporu, potenciometrem nebo trimrem a také změnou kapacity kondenzátoru. Pro dlouhé intervaly je vhodnější použít velký odpor a menší, kvalitní kondenzátor než spoléhat pouze na velmi vysokou kapacitu.
Časovač 555 jako základ zapojení
Časovač 555 lze zapojit jako astabilní klopný obvod. V tomto režimu se kondenzátor opakovaně nabíjí a vybíjí mezi nastavenými napěťovými úrovněmi a výstup časovače vytváří pravidelný obdélníkový signál.
Sepnutej tranzistor = nenabíjí se kondík, časovač má výstup trvale v nízký úrovni, koncovej trand je zavřenej, motorek se netočí. Zavřenej tranzistor = časovač funguje jako astabilní klopnej obvod, koncovej trand spíná a rozpíná v rytmu impulsů nastavenejch potenciometrem.
Samotná jedna 555 však nemusí být pro přesné oddělení doby čekání a doby chodu nejpohodlnější. Vhodnější je použít jeden IO 556, který má v sobě dvě 555 - jeden pro tlačítko, druhý pro pwm. Pro požadovaný cyklus lze první část využít jako dlouhý interval a druhou část jako řízení výstupu.
Varianta s dvojitým časovačem 556
Konceptuálně je ale nechytré řešit to takto - tj. tranzistorem spínat celý ten PWM obvod, včetně zátěže. Šel bych na to jinak - pokud budeš hledat, vygúglíš, že s 555 lze postavit i on-off tlačítkový obvod. Asi víš kam mířím - pro daný úkol vystačíš s jedním IO 556, který má v sobě dvě 555 - jeden pro tlačítko, druhý pro pwm.
PWM s 555 lze jednoduše zastavit mínusem na pinu RST, plusem do RST jej zase rozběhneš. Stačí tedy výstup tlačítkové 555 zapojit na RST pin pulzně šířkové 555. Žádný další tranzistor tedy nebude potřeba, pouze ten IRF, kterým moduluješ motor.
U časovače 556 lze tedy jednu polovinu použít pro interval přibližně 20 minut a druhou polovinu pro dobu sepnutí motorku. Výstup časovací části může ovládat vstup RESET druhé poloviny, čímž se druhý oscilátor povolí nebo zablokuje.
Princip připojení motoru
Výstup časovače by neměl přímo napájet motorek. Pro malý motorek je vhodné použít tranzistor, nejlépe výkonový MOSFET, nebo relé. U stejnosměrného motoru je nutné počítat s proudovým impulzem při rozběhu.
Rovněž počítejte záběrový proud motoru, který je větší, než pracovní, tedy pojistky, pokud budou trubičkové bych volil s char. T - pomalé a možná bych zvolil kvalitní provedení s větší zkratovou odolností - plněné křemičitým pískem - 1500A.
Pokud se použije bipolární tranzistor, může se při větším proudu výrazně zahřívat. Ten BD911 bude nejspíš nedostatečně otevřený, proto se přehřívá. Navíc je to bipolár, takže tam i při saturaci bude nezanedbatelný úbytek, který se bude měnit v teplo.
Pro spínání motoru je proto vhodnější logický N-MOSFET s malým odporem v sepnutém stavu. Časovač potom řídí pouze jeho hradlo a proud motorku prochází výkonovou částí, nikoli výstupem integrovaného obvodu.
Ochranná dioda u stejnosměrného motoru
Motor je indukční zátěž a při vypnutí vytváří napěťovou špičku. Přes motor proto patří ochranná dioda zapojená opačně vůči napájecímu napětí. Při běžném napájení je dioda zavřená, při vypnutí motoru poskytne cestu pro proud vznikající v indukčnosti vinutí.
Když jsem oddělal diodu mezi +/- motorku, tak se mi začal přehřívat tranzistor. Když jsem tam diodu vrátil a regulační 555 zapojil napřímo bez spínání pomocí první 555, tak regulace šla v pořádku skrz celý rozsah potenciometru.
DC indukční zátěže: Ochranná dioda (1N4007 nebo podobná) zapojená přes cívku, katoda na kladnou stranu. Bez potlačení se životnost kontaktů výrazně snižuje - ze 100 000 operací na méně než 10 000 v závažných případech.
Zapojení přes relé
Relé lze použít tehdy, pokud nechcete řešit výkonový tranzistor nebo pokud je motor napájen jiným napětím než časovací obvod. Cívku relé spíná tranzistor nebo výstup vhodně navrženého modulu a kontakty relé připojují napájení motorku.
Výstupní kontakty časového relé jsou označeny: 15 = Společný (COM), 16 = Normálně zavřený (NC), 18 = Normálně otevřený (NO). Pro zpožděné zapnutí zátěže se používá spojení COM (15) a NO (18).
Kontakty časového relé jsou dimenzovány pro specifické kombinace napětí a proudu a jmenovité hodnoty se liší podle typu zátěže. Indukční zátěž má kvůli náběhovému proudu a zpětnému EMF nižší přípustné zatížení než odporová zátěž.
Nikdy nepřekračujte jmenovitý proud kontaktu relé pro váš typ zátěže. Pokud spínáte indukční zátěž 7A a váš časovač je dimenzován na 5A indukční, kontakty se svaří, vytvoří oblouk nebo předčasně selžou.
Napájení časovače a motoru
Časovací obvod a motor mohou mít společný zdroj, pokud napájecí napětí odpovídá oběma částem a motor nezpůsobuje rušení nebo pokles napětí. Při použití jednoho zdroje je vhodné dát k časovači blokovací kondenzátor a výkonovou část motoru vést samostatnými vodiči.
řekl bych taky, že u napájení obou IO chybí na schématech blokovací kapacity. u pinu 14 IO1 a u pinu 8 IO2.
Zkus zablokovat piny CTL 100n kondenzátorem proti zemi. Přechodové děje mohou ramplovat s referenčním napětím na komparátorech. Napájení by mělo být blokované taky.
Při napájení motoru ze střídavého transformátoru může za usměrňovačem vzniknout vyšší stejnosměrné napětí, než odpovídá jmenovité hodnotě transformátoru. Střídavé, nebo pulzní napětí se uvádí jako napětí efektivní.
Napětí na kondenzátoru se ale nabíjí na hodnotu napětí maximálního, které se počítá ze vzorce Umax = Uef x 1,41(druhá odmocnina ze dvou), tedy ve vašem případě bude na nezatíženém výstupu napětí 12 x 1,41 = 16,9V.
Musíte počítat úbytek napětí na graetzově můstku, tedy vždy jsou při každé půlvlně dvě diody otevřeny, což je u běžných křemíkových diod úbytek cca 2 x 0,7V = 1,4V, což je ve výsledku již zmiňovaných cca 15,5V DC.
Při zatížení samozřejmě klesne i toto napětí, ale stále bude vyšší, než bez kondenzátoru. Ten během změny polarity doplňuje chybějící energii ze svých zásob, které jsou tím vyšší, čím větší má kapacitu.
Výpočet filtrační kapacity
Kondenzátor se běžně počítá tak 2mF/1A, ale vyšší hodnotou nic nezkazíte, pouze více zaplatíte, neboť elektrolyty jsou v těchto kapacitách již poměrně drahé a pokud nezvolíte kvalitní značku, i poměrně rychle stárnou a vysychají.
Pokud zvolíte dostatečně výkoné trafo, žádný kondenzátor nepotřebujete. Motor i relé se bez něj obejdou, těm stačí i pulzní napětí, resp. proud.
Lepší investice je podle mne do výkonnějšího trafa. Rovněž se domnívám, že relé i motor budou normálně fungovat i na napětí menší, než nominální.
Schválně zkuste zatížit Vámi uváděné trafo motorem i relátky najednou a uvidíte, o kolik napětí poklesne. Někdy se hodnoty od spočtených (9V) dost liší. Až poté bych řešil nějaký kondenzátor, třeba nebude potřeba.
PWM regulace rychlosti motoru
Pokud potřebujete pouze zapínat a vypínat motorek, PWM regulace není nutná. Pokud však chcete také měnit jeho otáčky, je vhodné použít PWM regulátor.
Při regulaci napětím se mění nejen otáčky, ale také síla motoru. Vyhovovat to může, ale když už budeme pořizovat regulátor, je lepší vzít takový, který tímto neduhem netrpí.
K tomu jsou určené tzv. PWM regulátory, ty mají na výstupu stále stejné napětí, ale v podobě impulzů, které se velmi rychle střídají. Regulačním prvkem měníme šířku těchto impulsů a určujeme vlastně čas, kdy motor je nebo není připojen k napětí a ten díky tomu zvyšuje nebo snižuje otáčky i když velikost napětí je stále 12V.
PWM regulaci lze vytvořit pomocí druhé poloviny obvodu 556. PWM s 555 lze jednoduše zastavit mínusem na pinu RST, plusem do RST jej zase rozběhneš.
Proč se různé obvody 555 mohou chovat odlišně
Jednotlivé obvody 555 nejsou vždy zcela shodné. Když dva dělají totéž, není to totéž - obecnou funkci známe, ale konkrétní implementaci lze provést různě.
Čili 555tky různých výrobců mohou mít trochu jiné vnitřní zapojení a trochu odlišné dynamické vlastnosti. Z toho důvodu se mohou lišit chování při zapnutí napájení, reakce na tlačítko i stabilita překlápění.
Obvod s MAE555 je při připojení napájení ve výchozím stavu zapnutý, vypínání a zapínání spínačem funguje. Obvod s ST NE555N je při připojení napájení ve výchozím stavu vypnutý, vypínání a zapínání spínačem funguje.
Napájení by mělo být blokované taky. K pinům napájení proto patří vhodné blokovací kondenzátory a řídicí vstup CONTROL lze stabilizovat kondenzátorem 100n proti zemi.
Praktické zásady pro začátečníka
- Nezapojujte motor přímo na výstup 555. Použijte MOSFET, tranzistor nebo relé.
- Připojte ochrannou diodu paralelně k motoru. Katoda patří na kladný pól napájení.
- Ověřte rozběhový proud motoru. Je vyšší než proud při běžném chodu.
- Oddělte výkonové vodiče motoru od časovací části. Omezíte tím rušení a poklesy napětí.
- Použijte blokovací kondenzátory u integrovaného obvodu. Jeden kondenzátor patří přímo mezi napájení a zem.
- U relé kontrolujte napětí cívky. Relé 24 V DC nebude fungovat na napájení 120 V AC a naopak.
- U zásuvných relé nikdy nepředpokládejte rozložení pinů. Rozložení pinů se liší podle výrobce a modelové řady.
- Časovací interval nastavujte až po ověření napájení. Nesprávné napětí může obvod nebo motor poškodit.
Časová relé a jejich svorky
Časová relé mají více obvodových cest: napájení, časovací vstup a výstupní kontakty. Pokud uděláte jednu chybu v zapojení, zařízení se nemusí spustit, časování nemusí fungovat nebo může dojít k poškození zátěže.
Napájecí svorky A1/A2 napájejí vnitřní časovací obvod relé. Bez napětí na A1 a A2 se nic nestane. Řídicí vstup B1 přijímá externí časovací spouštěcí signál - tlačítko, koncový spínač nebo jiný kontakt, který relé říká, kdy má začít časovat.
Obvod řídicího vstupu je vstup se suchým kontaktem, což znamená, že očekává spínač nebo kontakt relé, který připojuje B1 k referenčnímu bodu, obvykle A2 nebo společnému bodu u DC systémů.
Jednofunkční relé - zejména jednoduché typy se zpožděním zapnutí a vypnutí - nemají samostatnou svorku B1. Tato relé časují pouze na základě stavu napájení A1/A2.
Osmipinová a jedenáctipinová relé
Zásuvná 8pinová a 11pinová relé nemají vždy vytištěné štítky IEC na patici. Místo toho vidíte čísla pinů. Mapování z čísel pinů na funkce svorek se liší podle výrobce a modelové řady.
Například běžné 8pinové relé SPDT může mapovat piny 2 a 7 jako A1/A2, piny 1, 3 a 4 jako výstupní kontakty a piny 5, 6 a 8 jako další funkce nebo nepřipojené vývody. Ale 8pinové relé jiného výrobce by mohlo používat zcela odlišné přiřazení pinů.
Nikdy nepředpokládejte. Pokud máte pochybnosti, změřte multimetrem při vypnutém napájení, abyste identifikovali svorky cívky versus svorky kontaktů, nebo se podívejte na schéma funkce na předním panelu relé, pokud je k dispozici.
Nejjednodušší praktické řešení
Pro začátečníka je nejjednodušší použít hotový cyklický časovací modul s nastavitelnou dobou zapnutí a vypnutí. Pokud však chcete obvod postavit podle schématu, vhodná je dvojitá 555 neboli 556, výkonový MOSFET, ochranná dioda u motoru, potenciometr nebo trimr pro nastavení času a blokovací kondenzátory.
Pokud bude motorek odebírat malý proud, může být výstup 556 použit jako řídicí signál pro malý MOSFET. Při vyšším proudu je nutné vybrat tranzistor podle skutečného pracovního a rozběhového proudu motoru a zajistit dostatečný odvod tepla.
Pokud bude motorek napájen z 12V transformátoru přes usměrňovač, ověřte napětí naprázdno i při zatížení. Napětí po usměrnění s filtračním kondenzátorem může být výrazně vyšší než jmenovitých 12V střídavých.
Pro požadavek „20 minut čekat, jednu až dvě minuty běžet a stále opakovat“ tedy použijte cyklický časovač, oddělte časovací část od motoru výkonovým spínačem a paralelně k motoru přidejte ochrannou diodu.