Таймер для периодического включения-выключения нагрузки (CD4060, CD4025A)


Схема таймера для того чтобы электроприбор работал в периодическом режиме - через определенное время включался, работал некоторое время и снова выключался. То есть, почти как холодильник, но периодичность зависит не от температуры а от установленных временных интервалов.

Принципиальная схема

На рисунке 1 показана схема таймера, в котором продолжительность работы прибора и продолжительность «отдыха» можно установить раздельно в пределах от 90 секунд до 3 часов, отдельно для каждого режима.

Временные интервалы устанавливаются плавно двумя переменными резисторами. Величины временных интервалов зависят от параметров RC-цепей с переменными резисторами в «R»-составляющих.

Поэтому, этот таймер годится только в тех случаях, когда очень большой точности установки интервалов не требуется.

ПРинципиальная схема таймера для периодического включения-выключения нагрузки

Рис. 1. Принципиальная схема таймера для периодического включения-выключения нагрузки.

Схема состоит из двух таймерных узлов на микросхемах CD4060, переключаемых с помощью триггера. Один из этих узлов «заведует» периодом работы, а другой - периодом «отдыха».

Микросхема CD4060 представляет собой 14-разрядный двоичный счетчик с элементами для мультивибратора. Поэтому, CD4060 часто используют в схемах несложных таймеров.

На микросхеме D1 выполнен таймер, отрабатывающий период работы (включенного состояния) прибора. В момент включения питания (или после нажатия кнопки S1), из-за зарядки С2 через R8, RS-триггер на D3 устанавливается в состояние с логической единицей на выходе D3.3. Транзисторный ключ VT1-VT2 открывается и посредством реле К1 включает прибор.

Измененный вариант схемы таймера (часть 1)

Рис. 2. Измененный вариант схемы таймера (часть 1).

В это же время начинает работать счетчик D1. А счетчик D2 удерживается единицей с выхода D3.1 в нулевом состоянии. Через некоторое время, зависящее от частоты встроенного мультивибратора (C1-R1-R2) на старшем выходе D1 (вывод 3) появляется логическая единица.

Эта единица переключает RS-триггер D3 в противоположное состояние. Ключ VT1-VT2 закрывается и выключает прибор. Единица с выхода D3.2 обнуляет счетчик D1 и фиксирует его в этом (нулевом) состоянии.

Нуль с выхода D3.1 разрешает работать счетчику D2. С этого момента начинается отсчет периода паузы («отдыха»). Теперь счетчик D1 заблокирован, а счетчик D2 считает импульсы собственного мультивибратора, частота которых, а значит и временя достижения состояний 8192, зависит от сопротивления R6.

Спустя заданное время на выводе 3 D2 возникает единица, и схема возвращается в исходное состояние, то есть, электроприбор включается и начинает счет D1.

Таким образом, благодаря триггеру на D3 счетчики работают попеременно, - D1 отсчитывает продолжительность включенного состояния реле К1, затем, D2 отсчитывает продолжительность выключенного состояния К1, и так далее.

Резистором R2 регулируют продолжительность включенного состояния, а резистором R6 - продолжительность выключенного.

Кнопки S1 и S2 без фиксации, они служат для ручного управления состочнием таймера. Нажатием S1 переводим схему в состояние включенной нагрузки, а нажатием S2 - в состояние выключенной. При этом начинается отсчет соответствующего временного интервала.

Светодиод HL1 сигнализирует от включении реле К1.

Второй вариант схемы

Схема на рис. 1, из-за параметрической установки частоты мультивибраторов не отличается высокой точностью отработки временных интервалов.

Достигнуть высокой точности и существенного расширения пределов установки можно применив кварцевую стабилизацию частоты тактового мультивибратора.

На рис. 2 и 3 показан именно такой вариант таймера.

Измененный вариант схемы таймера (часть 2)

Рис. 3. Измененный вариант схемы таймера (часть 2).

Здесь для каждого режима интервалы можно устанавливать в двух диапазонах, - от 1 секунды до 2047 секунд или от 1 минуты до 2047 минут, то есть, практически, от 1 секунды до 34-х часов. Причем, в первом диапазоне установка производится с шагом в одну секунду, а во втором - с шагом в одну минуту.

Единственное неудобство, это способ установки, - микровыключателями, переведя число секунд (или минут) в двоичный код. Но это у радиолюбителя не должно вызывать затруднений. Точность отработки

интервалов, ~ кварцевая, а наличие резервного источника питания сохраняет ход таймера в случае временного отключения электричества.

Принцип работы схемы такой же, как на рисунке 1, тот же триггер с ключом и реле, но оба счетчика работают от одного и того же генератора, а задание временного интервала в пределах диапазона производится изменением коэффициента деления счетчика, а не частоты мультивибратора.

На микросхеме D1 сделан генератор частоты 2Гц. Это счетчик-мультивибратор CD4060, мультивибратор которого включен по типовой схеме с кварцевым резонатором. Резонатор часовой, на 32768 Гц. Максимальный коэффициент деления счетчика CD4060 составляет 16384 (2x8192).

Поэтому, при делении 32768 на 16384 на выходе 2 Гц.

Переключатели S1 и S2 служат для выбора диапазона («секунды» / «минуты»). На схеме они в положении «секунды». При этом на входы D4 и D5 (CD4040) поступают импульсы частой 2 Гц.

Первые триггеры счетчиков D4 и D5 служат для деления данной частоты на 2, чтобы был 1 Гц, поэтому выходы с весовыми коэффициентами «1» этих счетчиков не используются.

Коэффициенты деления D4 и D5 задаются схемой из диодов, микровыключателей и резисторов. Интервал задают замкнув выключатели согласно двоичному коду.

Например, нужно задать продолжительность работы 40 секунд и паузы 30 секунд. Из числа выключателей S3-S13 замыкаем те, коэффициенты которых дают в сумме число 40, то есть, 32+8=40, значит, замыкаем S8 и S6. Остальные разомкнуты.

А из числа выключателей S14-S24 замыкаем те, коэффициенты которых дают в сумме 30, то есть, 16+8+4+2=30, значит, замыкаем S15, S16, S17, S18, остальные выключатели оставляем разомкнутыми.

После того как пройдет 40 секунд на С5 появится напряжение логической единицы, которое переключит триггер на D3. При этом нагрузка выключится, счетчик D4 заблокируется единицей с выхода D3.2, а счетчик D5 будет запущен логическим нулем с выхода D3.1. Начнется интервал паузы.

Спустя 30 секунд на С6 возникнет логическая единица и схема вернется в первоначальное положение. Назначение кнопок S25 и S26 такое же как кнопок S1 и S2 в схеме на рисунке 1.

Для того чтобы получить импульсы следующие с периодом 30 секунд между выходом D1 и входами D4 и D5 через переключатели S1 и S2 включен делитель на 60 собранный на еще одном двоичном счетчике CD4040 (D2). Диоды VD3-VD6 и резистор R3 ограничивают его счет до 60-ти. Затем, с наступлением 60-го входного импульса он обнуляется.

В результате, на его выводе 2 имеются импульсы периодом 30 секунд. Затем, они делятся первыми триггерами D4 и D5 еще на два, и далее, установку времени делаем уже не в секундах, а в минутах.

Например, нужно чтобы вентилятор включался через каждые 2 часа и работал по 85 секунд. Для этого S1 устанавливаем в положение «секунды» (как на схеме), включаем S9, S7, S5, S3 (64+16+ 4+1=85).

Далее, переключаем S2 в «минуты» (противоположно тому, как на схеме), переводим часы в минуты - 2 часа = 120 минут, и включаем S20, S19,S18,S17 (64+32+16+8=120).

Остальные выключатели оставляем разомкнутыми.

Резервное питание обеспечивает «Крона» G1. Пока есть напряжение 12V, поступающее от сетевого источника, диод VD2 закрыт и энергия «Кроны» не расходуется. При отключении сетевого источника диод VD2 открывается, но закрывается VD29.

Поэтому, при отключении электричества, от «Кроны» питаются только микросхемы, а выходной ключ и реле не работают.

Детали

В таймерах используется электромагнитное реле SCB-1-M-1240. Такие реле применяются в электрооборудовании легковых автомобилей, в автомобильных сигнализациях.

Несмотря на автомобильную специализацию это реле может коммутировать нагрузку питающуюся от сети переменного тока 220V, при мощности до 2000 W. Конечно, можно использовать другое реле, соответствующей мощности, с обмоткой на 12V.

Диоды КД522 можно заменить любыми аналогами, например, 1N4148.

Микросхемы CD4060B заменимы любыми другими типа хх4060, например, цР04060, НСС4060, М4060, NJM4060 и др. Отечественных аналогов нет. Микросхемы CD4040 заменимы другими типа хх4040 или отечественными К561ИЕ20, К1561ИЕ20. Конденсаторы С1 и С4 (рис. 1) обязательно должны быть неполярными.

Каравкин В. РК-06-08.

Литература: 1. Каравкин В. Универсальный таймер. РК-02-2006.


1 145 Таймеры и реле времени
таймер выключатель нагрузки управление нагрузкой реле времени
Написать комментарий:

cashback