01.04.21

[Домашняя]

Как известно, таймер   служит для автоматического подключения какого-либо устройства к источнику питания спустя некоторое время, либо его отключения от источника питания, так же, спустя некоторое время. Таймеры бывают с разными способами задания временного интервала. Есть как механические, на основе часового механизма, так и электронные, сложные - на основе схемы аналогичной электронным часам, либо на простой схеме, где время задается длительностью зарядки конденсатора через резистор. Это именно такая схема, здесь временной интервал задается RC-цепью непосредственно, без каких-то счетчиков-делителей частоты. Конечно, такой способ совсем не отличается высокой точностью, но он прост, и позволяет весьма простым способом обеспечить включение или выключение нагрузки спустя некоторое время. На рисунке 1 показана схема, способная управлять нагрузкой постоянного тока, питающей постоянным током до 30 А и напряжением от 7 до 30V.

Основу схемы составляет микросхема К561ТЛ1. Эта микросхема содержит четыре логических элемента «2И-НЕ» с эффектом триггера Шмитта. Данный эффект триггера Шмитта здесь очень полезен. Потому что логический элемент имеет разные пороги логической единицы и логического нуля. Как только напряжение на его входе достигает соответствующего порога, его состояние резко меняется. И даже, если при этом происходят какие-то дестабилизирующие факторы, такие как незначительное изменение напряжения на входе, это не приводит к обратному переключению, логического элемента, потому что пороги логического нуля и единицы значительно различаются. Это очень важно, когда время задается RC-цепью, и напряжение на входе логического элемента изменяется очень медленно. Не будь эффекта триггера Шмитта, такая схема может на каком-то этапе порогового значения начать работать нестабильно, с многократным переключением логического уровня. Здесь же это невозможно. RC-цепью, задающей временной интервал является цепь C1-R1-R2. Для запуска таймера конденсатор С1 разряжают кнопкой пуска S1, - при её нажатии конденсатор закорачивается. При этом напряжение на нем становится равным нулю, а напряжение на входах элемента D1.1 становится равным напряжению питания микросхемы, то есть, логической единице. После отпускания кнопки S1 начинается медленный заряд конденсатора С1 через резисторы R1 и R2. Быстрота этого заряда зависит от суммарного сопротивления данных резисторов. В процессе заряда напряжение на конденсаторе растет, а напряжение на входе элемента D1.1 уменьшается. Спустя некоторое время напряжение на входе D1.1 достигает порога логического нуля, после чего происходит переключение логического элемента. Остальные элементы включены последовательно этому. Переключатель S2 служит для выбора режима работы таймера, при котором спустя заданное время нагрузка включается («Вкл.») либо выключается («Выкл.»). На схеме он показан в положении выключения нагрузки. В момент нажатия кнопки S1 нагрузка включается, а выключается спустя заданное время после отпускания кнопки. На выходе включен мощный полевой транзистор VT1 с очень низким сопротивлением открытого канала и допустимым током через него 30А. При токе нагрузки менее 5А радиатор транзистору не нужен. При токе в 30А нужен радиатор площадью охлаждающей поверхности 100-150см2. Таймер питается от того же источника питания, что и нагрузка. Но максимальное напряжение питания микросхемы значительно ниже 30V, поэтому микросхема питается через интегральный стабилизатор А1. На рисунке 2 приводится схема аналогичного таймера, работающего с нагрузкой питающейся переменным током напряжением 220V.

Разница в выходном каскаде и в схеме источника питания микросхемы. Выходной каскад сделан на двух транзисторах VT1 и VT2, каждый из которых работает на одной из полуволн переменного тока. Питание на микросхему поступает через выпрямитель на диоде VD4 и параметрический стабилизатор на резисторе R4 и стабилитроне VD1. Пульсации сглаживает конденсатор СЗ. Максимальная мощность нагрузки в схеме на рис.2 до 3000W. При мощности нагрузки менее 200W радиатор транзисторам не нужен. При мощности в 3000W нужен радиатор площадью охлаждающей поверхности 100-150см2. На рисунке 3 показана схема таймера с релейным выходным каскадом.

Достоинство релейного выходного каскада в том, что это обычные механические контакты, изолированные от остальной части схемы. Их можно подключить куда угодно и как угодно. Важно только, чтобы не были превышены ток и напряжение, допустимые для контактов реле. Микросхема питается от отдельного источника напряжение 5-6V, в качестве которого можно использовать зарядное устройство для сотового телефона.

Радиоконструктор №4 2017г стр. 25