31.03.21

[Домашняя]

Таймер предназначен для управления одной нагрузкой, которую нужно периодически включать и выключать. Продолжительность включенного и выключен­ного состояния можно регулировать раздельно в пределах от 15 минут до 10 часов. Эти пределы можно сдвинуть в ту или другую сторону соответственно изменив емкость конденсатора в частотозадающей цепи. Сейчас чаще всего такие схемы делают на микроконтроллерах или микросхемах типа CD4060. Микроконтроллеры требуют программирования, а ИМС CD4060 вообще «редкий зверь в наших лесах». Зато вот старая и снятая с производства микросхема К176ИЕ5 в продаже встречается до сих пор. На таких двух микросхемах, да еще одной, и сделан данный таймер. Таймер состоит из двух одинаковых времязадающих узлов, схемы управления и выходного каскада. Времязадающие узлы выполнены на микросхемах D1 и D2 типа К176ИЕ5. Данная микросхема предназначена для работы в электронных часах на основе ИМС К176-Й серии. Она состоит из элементов мультивибратора и набора счетчиков.

По типовой схеме включения частота мультивибратора должна быть стабилизирована кварцевым резонатором на 32768 Гц, а на выходе после деления счетчиком имеются импульсы частотой 1 Гц. Здесь кварцевый резонатор заменен RC-цепью, со значительно более низкой резонансной частотой, которую к тому же можно плавно регулировать при помощи переменного резистора. Совместно со счетчиком микросхемы это позволяет получить любые выдержки от долей секунды до нескольких суток. Все зависит от параметров этой RC-цепи, емкостная составляющая которой может быть от 50 пФ до нескольких мкФ, а сопротивление от 10 кОм до нескольких МОм. В данном случае при емкости конденсатора 0,33 мкФ и сопротивлении резисторов в пределах от 100 кОм до 2,2 МОм можно получить выдержки времени от 15 минут до 10 часов. Изменив параметры этой цепи можно получить другие выдержки. Два времязадающих узла объединены устройством управления на основе RS-триггера на элементах микросхемы D3. Триггер включен так, что когда работает D1, микросхема D2 заблокирована, и наоборот. Блокировка осуществляется подачей логической единицы на вход сброса R D1 или D2. Предположим, идет время включенного состояния нагрузки. Триггер D3 находится в таком состоянии, когда на выходе элемента D3.1 - логическая единица, а на выходе D3.2 - логический ноль. Транзисторный ключ VT1-VT2 открыт и реле К1 включает нагрузку. Единица с выхода D3.1 поступает на вход R микросхемы D2, блокируя её, на выходе (вывод 5) D2 - ноль. Логический ноль с выхода D3.1 поступает на вход R D1 и разрешает её счетчику работать. На выходе D1 тоже ноль, но D1 считает, a D2 нет. Происходит отсчет интервала включенного состояния нагрузки, за величину которого «отвечает» D1. Как только этот интервал завершается на выходе (выв. 5) D1 появляется логическая единица. Она переключает триггер D3 в противоположное состояние. Теперь на выходе D3.2 логический ноль, ключ VT1-VT2 закрыт и реле К1 выключает нагрузку. Единица с выхода D3.1 поступает на вход R D1 и этим обнуляет и блокирует счетчик D1. На выходе D3.2 - ноль, который разрешает работу счетчика D2. Теперь начинается период выключенного состояния нагрузки, величина которого зависит от D2. Как только период выключенного состояния завершается на выходе (вывод 5) D2 появляется единица, которая переключает триггер D3 в исходное состояние. Нагрузка включается, счетчик D2 обнуляется и блокируется, а счетчик D1 запускается. Так периодически повторяется. В общем, работа схемы при определенном усилии фантазии напоминает работу симметричного мультивибратора на двух транзисторах. Разница только в способе установки временных интервалов (цифровыми счетчиками) и значительно большем периоде выходных импульсов. Как известно, работа мультивибратора может начаться с любого случайного состояния. Так вот и здесь, то же самое. При одном включении работа может начаться с выключенного состояния нагрузки, при другом с включенного. Чтобы это как-то можно было упорядочить, так как периоды все же немалые, здесь есть две кнопочки S1 и S2. Вот ими и можно установить схему на начальный момент отсчета. То есть, если нужно начать с периода выключенного состояния нагрузки - нажимаем кнопку S1. Она принудит триггер установиться в такое состояние. А если нужно начать с включенного состояния нагрузки, - нажимаем S2. Обе кнопки без фиксации, так как после отпускания они не должны оказывать влияния на работу схемы. Этими же кнопками в любой момент времени можно изменить состояние нагрузки и начать новый отсчет времени обнулив незавершенный. Наличие на выходе обычного электромагнитного реле, которое в отличие от тиристоров и симисторов не вносит никаких изменений в форму сетевого напряжения, позволяет управлять любой нагрузкой от электронагревательных или осветительных приборов до сложной электронной аппаратуры. В качестве реле К1 используется реле от блокировки двигателя автомобильной сигнализации. Согласно паспортным данным оно может коммутировать не только нагрузки по цепи 12V, но и нагрузки в сети 220\/ при токе до 20А. Вполне вероятно, что можно использовать и отечественное реле аналогичного назначения. Налаживание сводится только к подгону пределов временных интервалов и градуировке шкал переменных резисторов R3 и R6. Процесс длительный, но можно и по частотомеру, если измерять частоту на выводе 12 или 11 и вычислять промежуток времени делением этой частоты на коэффициент счетчика микросхемы К176ИЕ5.

Радиоконструктор №3 2011г стр. 20