Таймер для автоматического управления поворотом антенны (CD4060, К561ЛЕ5)

Устройство предназначено для автоматического поворота антенны каждый час на определенный угол. Его так же можноиспользовать для управления поворотом солнечной батареи или каких-то других устройств, которые нужно поворачивать через каждый час на некоторый угол. Механизм поворота здесь не описан, -только электроника.

В системе механизма должен быть установлен оптический датчик положения, - открытая оптопара светодиод - фототранзистор, между которыми поворачивается непрозрачное колесо с просверленными в нем отверстиями.

Колесо должно быть механически связано с поворотным механизмом. Отверстия в колесе должны быть расположены так, чтобы после каждого однократного поворота на необходимый угол отверстие оказывалось между светодиодом и фототранзистором датчика.

Принципиальная схема

Часовой временной интервал задает схема на двух микросхемах CD4060 - D2 и D3. На выходе этой схемы каждый час появляется короткий импульс. На микросхеме D2 выполнен генератор импульсов частотой 4 Гц. В задающем генератор работает кварцевый резонатор Q1 на стандартную «часовую» частоту - 32768 Гц.

Эту частоту делит счетчик микросхемы, и на его выводе 2 выделяются импульсы частотой, равной 4 Гц (32768 / (4096 х 2) = 4).

Принципиальная схема таймера для периодического поворачивания антенны или солнечных панелей

Рис. 1. Принципиальная схема таймера для периодического поворачивания антенны или солнечных панелей.

Эти импульсы частотой 4 Гц поступают на вход второй такой же микросхемы (D3), счет которой диодами VD3-VD6 ограничен до 8192 + 4096 + 2048 + 64 = 14400. При этом получается время в один час. Как только устанавливаются единицы на выводах 6, 1, 2, 3 микросхемы D3 в одно время, за счет резистора R2 на обнуляющие входы D2 и D3 поступает уровень логической единицы.

Это обнуляет счетчики, и на выводах 6, 1, 2, 3 микросхемы D3 тоже устанавливаются нули, напряжение на точке соединения диодов падает до нуля. Поэтому импульс получается очень коротким. Чтобы его немного продлить (чтобы схема работала без сбоев) введена цепь R9-C6.

И так, час проходит, и короткий импульс поступают на RS-триггер на элементах D1.2-D1.3. Этот импульс «перекидывает» триггер в единичное состояние.

Ключ на транзисторах VТ2 и VТЗ открывается и подает ток на обмотку реле К1, которое своими контактами включает питание электромотора поворотного механизма. Механизм приходит в движение и поворачивается колесо с отверстиями, край которого находится в щели оптического датчика. Как только очередное отверстие в колесе приходится на зазор между фоторанзистором VT1 и светодиодом HL1 фототранзистор открывается и на выходе элемента D1.1 возникает логическая единица.

RC-цепь C3-R3 из этой единицы формирует короткий импульс, который возвращает RS-триггер в исходное состояние. Электромотор механизма выключается и процесс поворачивания прекращается (до очередного часа).

Кнопка S1 служит для принудительной установки триггера в нулевое состояние. Конструкция оптического датчика показана на том же рисунке. Заготовкой служит деревянный брусок размерами примерно 50x20x10 мм.

В нем просверлено отверстие по диаметру корпуса светодиода и фототранзистора (они одинаковы). А затем, в центре бруска сделан пропил такой ширины, чтобы в нем свободно могло вращаться колесо с отверстиями. Фототранзистор и светодиод закреплены при помощи эпоксидного клея. Число отверстий в колесе зависит от того, на какой угол должно поворачиваться исполнительное устройство и от того, каким образом данное колесо связано с поворотным механизмом.

Дело в том, что поворотный механизм состоит из электромотора и редуктора. Если, например, объект должен пройти окружность за 24 часа, и колесо непосредственно связанно с ним, то в колесе должно быть 24 отверстия. Но если колесо связано с одной из шестерней редуктора, которая, например, вращается в шесть раз быстрее, объекта, то на колесе должно быть всего четыре отверстия.

Детали и питание

Напряжение питания +5V может быть от 5 до 12V, но питать цифровую схему от одной цепи с реле К1 не желательно, так как это может привести к сбоям. Источник питания микросхем должен быть стабильным. Напряжение 12V может быть другим, это зависит от типа используемого реле.

Это напряжение должно быть равно номинальному напряжению срабатывания реле. Автор использовал автомобильное реле от схемы звукового сигнала автомобилей «ВАЗ». Типы фототранзистора и светодиода могут быть другими.

Можно использовать ИК-светодиод или другой фототранзистор. В схеме на рисунке 1 можно даже вместо фототранзистора использовать фотодиод в фоторезисторном включении (подобрав сопротивление R6). Можно в качестве фотоприемника попробовать транзистор типа МП с вскрытым корпусом. Монтаж сделан на макетной печатной плате, поэтому печатная плата не проработана.

Шмелев Б. В. РК-2017-05.

1 82 Антенны
таймер реле времени антенна
cashback