Softstart 10 A

Níže popsaná konstrukce vznikla poté, co starší regulační autotransformátor RAT 10 od firmy Křižík vyhodil potřetí při svém zapnutí jistič. A když je na stejném okruhu zapojený i počítač, je to důvod k naštvání...

Protože různé transformátory, zesilovače či motory s větším výkonem toto často dělají, je vhodné zajistit jejich "měkký rozběh". Na webových stránkách najdete řadu podobných konstrukcí různé složitosti od nejjednoduššího obvodu s relé a kondenzátorem, až po obvody řízené mikroprocesorem. Uveřejněné zapojení patří mezi jednoduchá nenáročná zapojení. Pozor! Zapojení pracuje přímo se síťovým napájením. Nemáte-li patřičnou kvalifikaci, přenechejte oživení někomu jinému.

Parametry:

Princip softstartu

Princip softstartu je velmi jednoduchý. Zařízení, které má po připojení do napájecí sítě velký odběrový ráz, je nutné připojit přes nějaký prvek omezující protékající proud. Může to být žárovka, termistor nebo rezistor.

Poté, co se zařízení "rozběhne" s omezeným proudem, není omezovací prvek již potřeba. Proto se omezovač vypne jednoduše tak, že se přemostěním vyřadí z provozu. Nejjednodušší provedení by bylo možné realizovat podle uvedeného obrázku. Po připojení k napájení musí kvalifikovaná obsluha s krátkou prodlevou sepnout spínač zkratující omezovací prvek.

Problém může u takového zařízení představovat nejslabší článek řetězce, kterým je obvykle člověk. Lidé často zapomínají, přehlédnou nebo zazmatkují. Abychom se tomu vyhnuli, bude dobré přenechat tuto činnost automatickému obvodu.

Schéma zapojení

Na následujícím obrázku je kompletní schéma softstartu.

Prvek omezující proud představuje dvojice rezistorů R1 a R2. Jejich odpor omezí proud odebíraný ze sítě na max. 10 A, i kdyby zařízení představovalo po startu zkrat. Oba rezistory jsou výkonově při startu silně přetížené. Naštěstí toto trvá jenom malou chvíli a pak se po asi 1 sekundě překlenou kontaktem relé. Tak nehrozí jejich degradace.

Napájení 24 V pro relé a pro řídicí obvod je zajištěno přes R3, R4, R5, C1, C2, D2 a D3. Hlavním prvkem je kondenzátor C1 na jehož reaktanci vzniká úbytek síťového napětí. R3 omezuje nárazový proud kondenzátorem při startu (je to vlastně takový softstart v softstartu). R4, R5 nejsou pro funkci nezbytně nutné, pouze vybíjejí kondenzátor C1, aby vás "nekopl" zbytkový náboj kondenzátoru po vypnutí. Přes můstek D3 se nabije kondenzátor C2 a napětí na něm je omezováno Zenerovou diodu D2.

Relé K1, které svými kontakty vypne z provozu rezistory R1 a R2, je vybrané na napětí cívky 24 V. Zvolené napájení je kompromisem mezi napětím, které vyhovuje komparátoru U1 a snahou o co nejmenší proud přes cívku relé. Odpor cívky by měl být co největší, aby nemusel mít kondenzátor C1 velkou kapacitu. Mezi produkty různých výrobců je možné najít řadu relé na 24 V s odporem cívky kolem 2,5 kΩ. Pak již je potřeba najít typ, jehož kontakty snesou požadovaný proud.

Časování zpoždění je vytvořeno snad nejběžnějším způsobem pomocí nabíjení kondenzátoru v RC článku složeného z R8 a C3. Dioda D4 s R9 má zajistit pouze rychlejší vybití při vypnutí. Napětí vzrůstající na C3 je porovnáváno s napětím na děliči R6 a R7. Při jeho překročení sepne komparátor (jsou využity oba komparátory z pouzdra) relé a také zpětnou vazbou přes R10 a D5 sníží napětí na neinvertujících vstupech, aby nedošlo k zakmitání. Pokud byste chtěli upravovat zpoždění pro sepnutí relé, můžete změnit hodnotu R8 v rozsahu asi 22 až 330 kΩ.

Oba komparátory z pouzdra jsou netradičně využity ze dvou důvodů. Pro funkci by stačil jeden, ale druhý by jen tak zbytečně zahálel. Druhým důvodem je, že pro dokonalé sepnutí relé potřebujeme proud asi 10 mA. Jeden komparátor by to zvládl také, ale bylo by to na hranici parametrů. A protože když něco děláme, vyhýbáme se hraničním parametrům, aby bylo zařízení spolehlivé. Necháme tedy pracovat dva výstupy.

Konstrukce

Pro softstart je připravená jednostranná deska plošného spoje velikosti 105 x 39 mm. Obrázek, který se objeví po kliknutí, můžete uložit a vytisknout v rozlišení 600 dpi. Tvar desky je dán krabičkou, která byla po ruce a velikostí vyhovovala danému úkolu. Vy si to můžete samozřejmě upravit podle svých potřeb nebo zapojit na univerzálním plošném spoji.

A zde je rozmístění součástek na desce plošného spoje.

Postup stavby, oživení a použití

1. Osazení klasických vývodových součástek by mělo být snadné a na první pohled zřejmé. Protože přes některé cesty plošného spoje mohou téci větší proudy, doporučil bych pocínovat a možná i posílit nějakým dalším vodičem ty cesty, které jsou na plošném spoji silné 2 mm.

2. Nezapomeňte, že svorkovnice J1 a J2 nejsou záměnné! Na svorky J1 se přivádí síťové napětí. Ke svorkám J2 se pak připojuje zařízení.
3. Po vizuální kontrole připojíme modul softstartu bez zátěže na síťové napětí. Ze zařízení by se nemělo zakouřit :-) a po více než jedné sekundě by mělo být slyšet přepnutí relé.
4. Další test můžeme provést např. s lampou obsahující 100 W žárovku. Po připojení by se měl po 1 sekundě změnit jas.
5. Na závěr modul softstartu zabudujte do zamýšleného zařízení nebo z něj můžete vytvořit univerzální jednotku.

Závěr

Zveřejněný softstart nepřináší objevné novinky. Jde o jednoduchou konstrukci, kterou zvládne i začínající elektrotechnik. Má ukázat, že časovač je možné vytvořit i s běžně dostupnými analogovými obvody. Nezapomeňte! Zapojení pracuje přímo se síťovým napájením. Dbejte proto na bezpečnost!

Použitá literatura