Реле времени для электромеханических игрушек

В настоящее время получили широкое распространение относительно недорогие детские электромеханические игрушки-модели, в том числе и с управлением по радиоканалу. Такие возможности позволяют не только удержать интерес ребёнка к подарку на долгое время, но и проводить увлекательные соревнования — «бои» и «гонки» между несколькими моделями.

Я не встречал игрушек, оснащённых реле времени, которое бы автоматически отключало питание через некоторое время. Если ребёнок оставит такую игрушку без внимания, не выключив её, радиоприёмный тракт будет продолжать работать в ожидании новых команд. Результатом может быть частичная или полная разрядка батареи питания. Некоторые модели, особенно крупногабаритные, могут потреблять от батареи ток до 2 А, что слишком много для реле времени, разработанных мною ранее [1,2]. Предлагаемое реле способно работать с более мощной нагрузкой.

Принципиальная схема реле времени
Схема реле показана на рис. 1. Его включают в разрыв цепи между батареей питания и электронными узлами модели. Устройство предназначено для установки в игрушки, питающиеся напряжением 4,8…6 В, — четыре аккумулятора (по 1,2 В) или гальванических элемента (по 1,5 В). Выключатель SA1 — штатный. При замыкании его контактов нагрузка остаётся обесточенной. Чтобы игрушка стала реагировать на команды радиоуправления, нужно кратковременно нажать на кнопку SB1. При этом конденсатор С2 быстро зарядится через токоограничивающий резистор R2 до напряжения батареи питания. Полевой транзистор VT1 откроется, VT2 закроется, поэтому откроется биполярный транзистор VT3. На затвор полевого транзистора VT4 поступит открывающее напряжение, а на нагрузку — питающее напряжение, о чём будет сигнализировать светящийся светодиод HL1.

В этом состоянии при напряжении питания 6 В и отключённом светодиоде собственный потребляемый ток — около 0,24 мА. Кроме того, коммутирующий ток нагрузки полевой транзистор VT4 работает только в переключательном режиме, в отличие от устройства [2], в котором коммутирующие транзисторы в конце выдержки работают в линейном режиме и поэтому нагреваются. Конденсаторы С1 и С4 — блокировочные по цепям питания, они повышают стабильность работы радиоприёмного тракта игрушки. Конденсатор СЗ снижает чувствительность реле времени к высокочастотным наводкам, например, от мобильных телефонов. Резистор R7 ограничивает ток через светодиод.

Конструкция и детали реле времени

Все элементы, кроме кнопки и светодиода, смонтированы на одной стороне печатной платы, чертёж которой показан на рис. 2. Отверстия под выводы деталей не сверлят. Резисторы можно применить любые малогабаритные, например, МЛТ, С2-23 или для поверхностного монтажа типоразмера 1206. Оксидные конденсаторы — импортные, С1 — обычный, С2 и СЗ — для поверхностного монтажа. Конденсатор СЗ — К10-17в. Кнопка — любая малогабаритная с самовозвратом, например ПКН-125. Сверхяркий светодиод синего цвета свечения RL30-CB744D можно заменить любым аналогичным, например, из серии КИПД66.

Его можно и не устанавливать, если игрушка оснащена собственными, непрерывно работающими световыми «маячками». Транзистор КП505Г может быть любым из этой серии или из серий КП501, КП504, BSS295, BSS88, ZVN2120. Этими же транзисторами можно заменить и полевой транзистор VT2. Причём VT1 желательно подобрать с пороговым напряжением не более 1 …1,5 В (чем меньше, тем лучше), VT2 — с пороговым напряжением не менее 2…2,5 В. Транзистор КТ209К заменим любым из серий КТ209, КТ502, КТ6115, SS8550. Полевой транзистор APM2556NU (в корпусе ТО-252) имеет сопротивление открытого канала около 0,0075 Ом при напряжении затвор—исток 4,5 В, максимальный ток стока до 60 А, максимальную рассеиваемую мощность до 50 Вт. У применённого экземпляра транзистора при напряжении питания 4,2 В и токе нагрузки 2 А падение напряжения сток—исток составило 0,02 В. Вопреки ожиданиям, на транзисторе 2SK4075 (которым можно заменить применённый), рассчитанном на управление логическим уровнем напряжения, падение напряжения было вдвое больше. Сток транзистора припаивают к печатной площадке. При этом будьте осторожны, поскольку выводы у транзисторов, выполненные в корпусах ТО-252, легко отламываются. На время монтажа выводы всех устанавливаемых полевых транзисторов замыкают проволочными перемычками, которые удаляют после полной сборки устройства.

Длительность выдержки зависит от порогового напряжения VT1 (чем оно меньше, тем выдержка больше), сопротивления резистора R1, ёмкости конденсатора С2 и напряжения питания (с их уменьшением выдержка уменьшается). В авторском экземпляре при напряжении питания 4,2 В выдержка составила 15 мин.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Бутов А. Два реле времени. — Радио, 2002, № 9, с. 56.
2. Бутов А. Реле времени для электрифицированных игрушек. — Радио, 2009, № 8, с. 48,49.

Источник: Радио №4 2013
Автор: А. БУТОВ, с. Курба Ярославской обл.

Обсудить на форуме