ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

     

СИНХРОНИЗАТОРЫ И ВРЕМЯЗАДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА


СИНХРОНИЗАТОРЫ И ВРЕМЯЗАДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Одним из самых давно известных и все же наиболее полезных электронных устройств является устройство, обеспечи­вающее управление по времени. Времязадающие устройства можно в общем плане разделить на два типа: устройства, выполняющие какую-либо операцию за заданный интервал времени, и устройства, производящие какую-либо операцию по истечении заданного интервала времени.

Различие между устройствами этих двух типов можно сравнить с различием между детьми двух групп, которых просят сделать неприятную работу. К одной группе относят­ся дети, которые сразу реагируют и проделывают работу за определенный период времени, а другая группа детей имеет как бы внутреннюю задержку и приступает к работе через некоторое время.

Времязадающие устройства обоих типов имеют свои об­ласти применения, которые рассматриваются в данной гла­ве. Если радиолюбитель ранее не работал с времязадающими устройствами собственного изготовления, то ему следует сна­чала собрать и наладить несколько относительно простых устройств, прежде чем переходить к более сложным устрой­ствам, рассмотренным далее в главе.

 

5.1. Простое регулируемое времязадающее устройство

На рис. 5.1 представлена схема одного из простейших времязадающих устройств. При первоначальном переводе переключателя Кл1 в положение «Вкл» зажигается сигналь­ный светодиод Д2, обозначенный «Отсчет», что указывает на начало работы устройства. Когда заданное время истекает, стветодиод Д2 выключается и включается светодиод Д1, обозначенный «Конец». Последний остается включенным до перевода переключателя Кл1 в положение «Выкл» не менее чем на 5 с. После этого операция может быть повторена пу­тем включения переключателя Кл1.

При использовании компонентов с номиналами, указан­ными на рис. 5.1, устройство позволяет регулировать время от 30 с до ~ 10 мин с помощью потенциометра «Регулировка времени». Крайние значения времени устанавливаются не точно, что обусловлено ошибками, связанными с допусками на параметры радиодеталей, изменением температуры окру­жающего воздуха и в меньшей степени колебаниями питаю­щего напряжения.
Однако после калибровки этого регуля­тора с помощью достаточно точных часов устройство позво­ляет выдерживать задаваемый временной интервал с весьма удовлетворительной точностью.



Рис. 5.1. Регулируемое времязадающее устройство.

Д1

— светодиод с красным свечением; Д2 — светодиод с зеленым свечением; ИС, — таймер типа 555- Ль Л2 — резистор 330 Ом, 0,25 Вт; К3 — потенциометр 500 кОм; R4 — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; R5 — резистор 2,2 кОм, 0,25 Вт; С1, С2 — электроли­тический конденсатор 0,01 мкФ, 50 В; С3 — электролитический конденсатор 1000 мкФ, 16 В.

Подобное времязадающее устройство недостаточно надеж­но для работы с временными интервалами, значительно пре­вышающими 10 мин. Сдвинуть вниз весь диапазон временных интервалов можно путем снижения емкости конденсатора С3. Например, при уменьшении емкости конденсатора в 10 раз диапазон временных интервалов снижается до пределов от 3 с до ~ 1 мин.

Любой из светодиодов «Отсчет» и «Конец» может быть ис­ключен из схемы без нарушения работы устройства в целом, Исключение какого-либо из этих светодиодов упрощает схе­му за счет удаления также одного из резисторов R1 или R2. Устройство на рис. 5.1 можно, .например, использовать в ка­честве реле времени при варке яиц,

 

5.2. Простое реле времени

Реле времени представляет собой устройство, которое сра­батывает по истечении заданного периода времени. На рис. 5.2 представлена принципиальная схема одного из вариантов ре­ле времени. В данной схеме период задержки по времени на­чинается с момента перевода переключателя Кл1 в положе­ние «Вкл». При этом включается светодиод «Отсчет», но, что важно, светодиод «Конец» остается выключенным по крайней мере до истечения времени задержки.

Величина задержки устанавливается с помощью регуля­тора задержки. При использовании указанных на схеме ве­личин R2, Rs, С2 время задержки будет составлять от 1 до ~ 100 с. Таким образом, если регулятор задержки будет ус­тановлен на время 30 с, то свотодиод Д1 «Конец» включает­ся лишь через 30 с после перевода переключателя Кл1 в по­ложение «Вкл».


По истечении 30 с светодиод «Конец» оста­ ется включенным до перевода переключателя Кл1 в положе­ние «Выкл».

Повторный отсчет времени задержки происходит при пе­реводе переключателя 1Оц в положение «Вкл». В схеме на рис. 5.2 можно исключить светодиод Д2 («Отсчет») и ограни­чительный резистор У?5. Путем замены конденсатора С2 на конденсатор меньшей емкости можно сократить время за­держки. При повышении емкости этого конденсатора время задержки соответственно увеличивается, причем увеличение или уменьшение времени задержки происходит пропорцио­нально. Так, конденсатор, емкостью 10 мкФ дает диапазон времени задержки от 0,1 до ~ 10 с, а конденсатор емкостью 100 мкФ — от 0,1 до 100с.

Устройство на рис. 5.2 можно использовать с любым ис­точником питания напряжением 6-12 В, однако при этом со­противления ограничительных резисторов светодиодов должны выбираться в зависимости от напряжения питания. Практи­чески не возникнет каких-либо неприятностей, если исполь­зовать резисторы с сопротивлением 330 Ом для любых на­пряжений в пределах 6-12 В. При величине.сопротивлений R5 и R9, равной 150 Ом, на светодиоды будет поступать не­сколько завышенный ток при более высоких напряжениях.

 

5.3. Комбинированное реле времени и времязадающее устройство

Устройство на рис. 5.3 представляет собой зуммер, рабо­тающий по истечении определенного периода времени в те­чение ~5 с. Величина временного периода в этом устройстве регулируется в пределах 1 — 10 мин.



Рис. 5.2. Регулируемое реле времени.

Д1, Д2 — светодиод с красным свечением; ИC1 — двойной таймер типа 556; ИС5 — двойной J — К-триггер типа 4027; Т1 — n-р-n-транзистор; R1, R4 — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; Я2 — потенциометр 1 МОм; Я3 — резистор 10 кОм, 0,25 Вт; R6, R9 — 510 или 330 Ом, 0,25 Вт; R6 — резистор 1 МОм, 0,25 Вт; R7 — резистор 100 кОм. 0,25 Вт; Д8 — резистор 2,2 кОм, 0,25 Вт; С1, С3 — электролитический конденсатор 0,01 мкФ, 50 В; С2 — электролитический конденсатор 100 мкФ, 35 В; С4, Cs — электролитический конденсатор 0,1 мкФ, 50 В.



Схема устройства фактически содержит два времязада-ющих устройства, включенных последовательно, Первое времязадающее устройство, являющееся регулируемым, построе­но на основе микросхемы HC1_A с соответствующими конден­саторами и резисторами. Оно срабатывает при первоначаль­ной установке переключателя Кл1 в положение «Вкл», а длительность задержки регулируется с помощью резистора R2. Пo истечении периода задержки в первом времязадаю-щем устройстве оно включает второе устройство, выполнен­ное на основе микросхемы ИC1-Б. Время задержки во втором устройстве неизменно и составляет ~5 с, хотя его можно и регулировать путем изменения величин R5 и С4. Второе времязадающее устройство обеспечивает включение зуммера, имеющего напряжение питания 9 В. Как нетрудно догадать­ся, зуммер работает в течение 5 с, что определяется работой второго времязадающего устройства.



Рис. 5.3. Реле времени с задержкой.

ИС1 — двойной таймер типа 556; R1, R4 — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; R2 — потенцио­метр 1 МОм; R3 — резистор 100 кОм, 0,25 Вт; R5 — резистор 1 МОм, 0,25 Вт; Д, — маломощный выпрямитель-диод; С1, Сз — электролитический конденсатор 0,01 мкФ, БО В; С2 — электролитический конденсатор 470 мкФ, 35 В; С4 — электролитический конденсатор 4,7 мкФ, 35 В,

Повторное срабатывание всего устройства происходит при его кратковременном выключении на несколько секунд и за­тем новом включении.

Не следует также забывать выключать устройство после истечения времени задержки, в противном случае интеграль­ные схемы даже после отработки времени задержки будут расходовать энергию батареи.

Для каких целей можно использовать подобное устройство? Оно годится, скажем, для шуточных сюрпризов, Например, на вечеринке можно установить в устройстве время задерж­ки 3 мин, включить его и положить на столе рядом с одним из гостей. И... вдруг неожиданно для всех и неизвестно поче­му невинное на первый взгляд устройство начинает издавать громкие звуки.

Можно придумать самому радиолюбителю и другое при­менение устройства.


В частности, вместо зуммера можно под­соединить катушку реле с рабочим напряжением 9 В и ис­пользовать контакты реле для включения любого бытового электроприбора, в том числе и лампы или электродвигателя. Достоинством этого устройства по сравнению с устройством на рис. 5.2 является то, что оно автоматически включает при­бор, который к нему подсоединен, тогда как в устройстве на рис. 5.2 это надо делать вручную,

 

5.4. Ступенчатое реле времени

Один из недостатков времязадающего устройства с рези-сторным регулятором времени состоит в том, что радиолюби­тель не может совершенно точно определить положение регу­лятора для получения нужного времени задержки. Для обес­печения этого необходимо неоднократно проверять работу устройства при различных положениях регулятора и отмечать значения времени на некоем подобии шаклы. Однако прак­тическая точность выдерживания этих значений будет неве­лика. Решение такой задачи облегчается при использовании схемы, показанной на рис. 5.4.

Вместо переменного резистора для установки величин времени в этой схеме используется группа резисторов, вы­бор которых производится с помощью шестипозиционного селекторного переключателя. Таким образом, исключается подбор величин времени путем проб и появляется возмож­ность в любой момент достаточно точно устанавливать нуж­ное время задержки.

Величины времени задержки при указанных значениях сопротивлений времязадающих резисторов RZ — R8 приведены в табл. на рис. 5.4. Изменение времени задержки достигается заменой резисторов, при этом чем больше их сопротивление, тем больше время задержки.

Срабатывание схемы происходит при переводе переклю­чателя в положение «Вкл». При этом загорается светодиод «Отсчет» Дг и остается в этом состоянии на все время за­держки. Одновременно поступает tojk в обмотку реле на все время задержки. Контакты реле могут быть включены после­довательно между источником питания и любым электриче­ским прибором. При этом последний будет включаться на установленное время.



Дополнительно в схеме предусмотрена кнопка «Блоки­ровка», которая позволяет в любой момент выключать устройство. При нажатии этой кнопки временнйя задержка прекращается. Между прочим, такая блокировка может так­же вводиться в устройства на рис. 5.1 — 5.3.



Рис. 5.4. Ступенчатое реле времени.

Д1 — светодиод с красным свечением; ИС] — таймер типа 555; Ri, R2 — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; К3 — резистор 910 Ом. 0,25 Вт; Rt — резистор 9,1 кОм, 0,25 В; R5 — резистор 27 кОм, 0,25 Вт; R6 — резистор 51 кОм, 0,25 Вт; R7 — резистор 270 кОм, 0,25 Вт; Rs — резистор 51Q, кОм, 0,25 Вт; R9 — резистор 330 Ом, 0,25 Вт; С1 — конденсатор 0,01 мкФ; Сг — электролитический конденсатор, 1000 мкФ, 35 В; Кл2 — нормально разомкнутый кнопочный переключатель; К.лз — шеетипозиционный поворотный переключатель; Pi — двухпозиционное реле, (Н., 3, — контакт нормально замкну­тый, Н. Р, — контакт нормально разомкнутый.)


Содержание раздела