Časový spínač

Číslo patentu: U 4991

Dátum: 05.02.2008

Autor: Krajňák Ján

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Časový spínač, jeho technické riešenie, patrí do oblasti elektrotechniky s využíteľnosťou ako spínač v elektrických obvodoch, kde sa vyžaduje časovo obmedzená činnosť el. zariadenia, ktoré spínač pripája na el. sieť 230 V.V súčasnosti sa vyrábajú pre vyššie uvedený účel časové spínače od rôznych výrobcov, ktorých riešenie je na dobrej úrovni, prevažne pracujúce v časovom rozsahu 0,5 - 10 min. Tento časový rozsah nie je postačujúci, pretože od odbornej verejnosti sú požiadavky pracovný rozsah upraviť pod 30 s a nad lO min.Ďalším nedostatkom existujúcich spínačov je svojvoľné zapínanie v prípade výpadku el. siete a jej znovu uvedenie do činnosti (poruchové stavy siete, silná búrková činnosť, silný vietor).Ako ďalší nedostatok je prevedenie existujúcich spínačov, kde sa presadzuje forma ističových typov - montáž na DN lištu, určené umiestniť do rozvodných skriniek. Na trhu nie je cenovo dostupný výrobok, ktorý by bolo možné namontovať priamo na prepojovaciu škatuľku, ktorá je bežne umiestnená V miestnosti nad vypínačom. Časové spínače aplikované v rodinných domoch a bytoch je vhodnejšie umiestniť v miestnosti V ktorej zapínajú spotrebič, alebo v jej bezprostrednej blizkosti, pretože sú vybavené prepínačom, ktorým možno predĺžiť čas zopnutia podľa potreby (upratovanie atď)Odstrániť uvedené nedostatky si kladie za cieľ predkladané riešenie.Opis blokového zapojenia (obr. l).Časový spínač je zostavený z piatich vzájomne súvisiacich funkčných blokov (obr. 1). Napájací obvod zabezpečuje pracovné napätie ostatným obvodom. Časovací obvod V nastaviteľnom rozsahu 20 s - 25 min. ovláda obvod relé. Kontrolný obvod vykonáva dve funkcie. V prvom prípade zamedzuje nekontrolované spúšťanie časovača (výpadok siete). V druhom pripade sleduje stav externých tlačidlových spínačov a V prípade zistenia, že niektorý z nich je dlhšie zopnutý (pridŕžaný viac ako 20 s),vyhodnotí ako nedovolené správanie a vynuluje časovací obvod. Obvody optickej signalizácie poskytujú informácie o stave spínača. Zelená LED G -pripojenie k sieti 230 V, červená LED R - zopnutie relé, žltá LED Y - nedovolené držanie zapnutých externých tlačidiel. Obvod relé pripája záťaž k fázovému vodiču. Prepínač režimu umožňuje uviesť relé do stavu O - záťaž je trvalo pripojená k sieti, do stavu OF - záťaž trvalo odpojená od siete, do stavu AUTO- záťaž V činnosti závislá od časovača - pracovná poloha.Prehľad obrázkov na výkresochNa obr. 1 je znázornená bloková schéma časového spínača. Na obr. 2 je znázomená schéma zapojenia časového spínača a súčasne aj príklad jeho zapojenia v okruhu el. siete 230 V pre účel spinania záťaže (svetelný zdroj, ventilátor). Na obr. 3 sú znázornená príklady uskutočnenia v reálnom prevedení ako vzor č. 1 a vzor č. 2.Podrobný opis technického riešenia (obr. 2).Napájací obvod tvori galvanícky neoddelený zdroj zostavený z kondenzátorov C 1, C 2 ochranného odporu R 1, diódového mostíka D 1, zenerovej diódy D 2 a ñltračného kondenzátora C 3. Svetelná dióda LED G signalizuje prítomnost napájacieho napätia a jej pracovný bod nastavuje odpor R 2. Casovací obvod tvorí integrovaný obvod 101, odporový tIimer R 3, odpor R 4 a kondenzátor C 4. Stlačením externého tlačidla TLX sa na vývod 2 I 01 pripojí v sériovom okruhu D 4, R 10, TLX, R 11 zápomý pól zdroja, čo spôsobí, že výstup - vývod 3 I 01 sa uvedie do stavu vysokej napäťovej úrovne(ďalej úroveň H) a cez ochrannú diódu D 6 nabudí cievku relé RE, ktorá svojím kontaktom re pripojí záťaž k fázovému vodiču L Súčasne vývod 7 I 01 preruší vybíjanie C 4 a ten sa začne nabíjať. Cas nabíjania je úmemý násobku C 4 (R 3 R 4). Ked napätie na C 4 dosiahne hodnotu 2/3 Un preklopíklopný obvod, ktorý je súčasťou I 01, vývod 3 I 01 sa uvedie do nízkej úrovne (ďalej úroveň L), kotva relé odpadne, záťaž sa odpojí a cez vývod 7 IO sa začne vybíjať C 4.Funkcia prepínača PR bola dostatočne vysvetlená V opise blokového zapojenia. Dióda D 5 plní úlohu ochrannej diódy, spôsobuje zvod indukovaného napätia na cievke v momente odpadnutia kotvy. Kontrolný obvod tvorený 102 V úlohe zamedzenia nekontrolovaného spúšťania časovača pracuje nasledovneIntegrované obvody 101, 102 v momente zapnutia napájacieho napätia nemajú jednoznačne určené napäťové úrovne na svojich dvoch určujúcich vstupoch 2 - zapínací, 6 - vypínací.V momente zapnutia prevláda účinok zapínacích vstupov 2, aktívnych, ak je na nich napäťová úroveň nižšia ako 1/3 Un, čo je stav v čase zapnutia. Oba obvody majú v momente zapnutia tendenciu uviesť výstupy 3 do úrovne H.Rozdielna je ich záťaž. Kým pre I 02 je záťažou T 1, I 01 má záťaž cievku relé, čo je prvok s oneskorenou odozvou. Zapnutím napájacieho napätia úroveň H na vývode 3 I 02 zopne T 1, čo sa prejaví úrovňou L na nulovacom vstupe 4 I 01, čím sa jednoznačne určí, úroveň L na vývod 3 I 01. Tento stav je indikovaný rozsvietením žltej LED Y v trvaní malého okamihu (1 s), ktorý určuje sériové zapojenie R 5, D 3, C 5. Kondenzátor C 5 sa rýchlo nabije, vývod 6 I 02 dosiahne 2/3 Un a tým sa uvedie vývod 3 I 02 do úrovne L. Počas tohto krátkeho časového intervalu sa nabije odrušovací kondenzátor C 6 cez R 5,čím vývod 2 I 01 dosiahne jednoznačnú úroveň H.Týmto je vyriešený nedeñnovaný stav v momente zapnutia sieťového napätia. Kontrolný obvod tvorený I 02 plní aj druhú funkciu, kde vyhodnocuje stav extemých tlačidiel. V bytových domoch sa možno stretnúť s vandalským správaním niektorých osôb, ktorí zablokujú tlačidlo zasunutírn cudzieho predmetu. Spínač, ktorý nemá ošetrený tento stav uvedie sa do trvalého zapnutia. V prípade predkladaného zapojenia je to vyriešené nasledovne stlačením externého tlačidla TLX sa začne vybíjať C 5 cez sériové zapojenie R 6, D 4, R 10, TLX, R 11. Časová konštanta je nastavená na 20 s a je dostatočne dlhá na to, aby sa oddelil úmysel zapnúť spínač pre úžitok od úmyslu spínač zablokovať. Počas uvedeného času, ak je tlačidlo stále zapnuté, C 5 sa vybije na hodnotu nižšiu ako 1/3 Un a I 02 nastaví na vývode 3 úroveň H. Zopne T 1, rozsvieti sa LED Y, uvedie sa do činnosti nulovací vstup 4 I 01 a odpadne kotva relé RE. Odstránením účinkov vandalského správania - uvoľnením tlačidla, sa výbíjací okruh C 5 preruší a on sa začne nabíj ať v okruhu R 5, D 3, C 5 na úroveň väčšiu ako 2/3 Un. To je určujúci stav pre vstup 6 I 02, aby jeho výstup 3 sa nastavil na úroveň L.T 1 vypne LED Y a zruší nulovanie I 01 na vývode 4.Spínač je znovu pripravený pracovať podľa vyššie uvedeného postupu. Tato náprava sa udeje do jednej sekundy.Príklady reálneho prevedenia sú zobrazené na obr. 3 ako vzor č. l a vzor č. 2. Vzor č. l je vytvorený tak, že celé zapojenie je realizované na jednom kuse plošného spoja a osadené do škatuľky priemyselne vyrábanej o rozmeroch 82 x 82 x 25 mm. Škatuľku tvoria dva diely, spodná časť a viečko. Prepínač je priamo osadený do plošného spoja a pomocou matice prichytený o viečko. Toto riešenie je vhodné vzhľadom na dve možné inštalácie. V prvom pripade, tak ako je zobrazený, sa uchytí pomocou dvoch dlhších skrutiek priamo na okrúhlu škatuľku, obvykle umiestnenú nad vypínačom v úlohe prepojovacej škatuľky. Toto riešenie je vhodné pre prípad ,že sa užívateľ rozhodne vymeniť klasické vypínače za tlačidlové, s použitím časového spínača a nechce narušiť omietku.V druhom prípade ak ide o budovanie novej elektroinštalácie, alebo rozsiahlejšej rekonštrukcie je vhodnejšie použiť ako prepojovaciu škatuľku štvorcovú o rozmeroch 80 x 80 x 28 mm, v ktorej je dostatok miesta na prepojenie vodičov aj osadenie časového spínača bez spodného dielu škatuľky. V tomto prípade vyčnieva nad omietku iba viečko, čo je elegantnejšie riešenie. Vzor č. l v jednom aj v druhom prípade je vhodný pre aplikácie v rodinných domoch, alebo už priamo V bytoch.Vzor č. 2 je vyhotovený tak ,že zapojenie spínača je rozdelené na dvoch plošných spojoch osadených do škatuľky priemyselne vyrábanej, určenej montovať na DN lištu. Prevedenie je vhodné používať v bytových domoch, ale aj v rodirmých domoch, pokiaľ si majiteľ praje mať všetky prvky inštalácie sústredené v rozvodných slcriníach.Priemyselná využiteľnosť Časový spínač je možné priemyselne vyrábať a využívať v aplikáciáeh ako schodiskový automat, zapínanie ventilátora v miestnostiach, ktoré nemajú prirodzené vetranie (WC, kúpeľne, práčovne) a všade tam, kde ostávajú zabudnuté rozsvietené svetlá, ako sú chodby, komory, pivnice atď. Ako tech 10nické riešenie má dobrý pomer dosiahnutých vlastnosti k relativnej jednoduchosti, čo ho predurčuje dobre cenovo konkurovať existujúcim výrobkom1. Časový spínač, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že je tvorený zapojením integrovaných obvodov IO 1 a IO 2 tak, že zo sériovej vetvy (R 3, R 4, C 4) zapojenej medzi kladným a zápomým pólom zdroja je odbočenie z kladného pólu (C 4) k prepojeným vývodom (6 a 7) integrovaného obvodu IO 1 a vstup (2) integrovaného obvodu IO 1 je pripojený k druhej sériovej vetve, tvorenej (R 5, D 4, R 10,TLX, R 11), ktorá je tiež zapojená medzi kladný a zápomý pól zdroja, v bode spojenia vývodu (R 5) a anódy (D 4), pričom na tento bod je pripojený aj kondenzátor (C 6) svojím kladným polom a druhý vývod má zapojený k zápomému pólu zdroja s tým, že výstup (3) integrovaného obvodu IO 1 je pripojený na anódu (D 6), ktorej katóda je pripojená na Výstupný pól prepínača (PR) a jeho vstup je pripojený na vstup cievky vinutia relé (RE), ktorej výstup je zapojený na záporný pól zdroja, pričom na sériovú vetvu (R 5, D 4, R 10, TLX, R 11), v bode spojenia vývodu (R 5) a anódy (D 4) je pripojená svojou anódou dióda (D 3), ktorej katóda je pripojená k prepojeným vstupom (6 a 2) integrovaného obvodu IO 2 a na tieto vstupy je pripojený kladným pólom kondenzátor (C 5), ktorého druhý vývod je pripojený na záporný pól zdroja a k dióde (D 3) je paralelne pripojený odpor (R 6), pričom na výstup (3) integrovaného obvodu IO 2 je zapojená báza tranzistora (T 1) cez odpor (R 7), emitor k zápomému pólu zdroja a kolektor tranzistora je pripojený na nulovací vstup (4) integrovaného obvodu IO 1.2. Časový spínač podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že má trojbodovú svetelnú signalizáciu LED.

MPK / Značky

MPK: H01H 43/00

Značky: spínač, časový

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-u4991-casovy-spinac.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Časový spínač</a>

Podobne patenty