Универсальный двоичный таймер на микросхемах CD4060B и диодах

Этот необычный таймер позволяет включать нагрузку через время,заданное с точностью до секунды, от 1 секунды до более чем 97 суток. Необычность таймера в сложности с ним обращения, и необходимости некоторых математических вычислений для задания времени (желательно как приложение к нему иметь микрокалькулятор).

Вычисления параметров

Временной интервал нужно выразить в секундах. Минимальный интервал составляет 1 секунду, максимальный -8388607 секунд, что немного более 97 суток.

Время задается установкой перемычек, каждая из которых представляет собой диод типа 1N4148 или аналогичный Перемычек может быть от одной до 23-х.

Но и этого мало. Нужно вычислить места установки перемычек, которые пронумерованы в весовых числах двоичного кода. Процесс, на самом деле не такой сложный, как может показаться.

Допустим, нужно задать время 6 суток, 21 час, 1 минуту и 5 секунд. Если это выразить в секундах, то получается 594065 секунд. Ищем близкое, но меньшее значение, написанное на схеме, это 524288. Делаем вычитание, 594065 - 524288 = 69777.

Далее, ищем число близкое к 69777, это 65536. Вычитаем, 69777 - 65536 = 4241. Снова ищем близкое число, и это 4096. Вычитаем 4241 -4096 = 145. Снова ищем близкое, -128.

Вычитаем, 145 - 128 = 17. И опять близкое, - 16, вычитаем, 17 -16 = 1. Ну и последнее действие, 1 -1 =0.

Таким образом, вычитали числа 524288, 65536. 4096, 128, 16, 1. Вот на эти числа и устанавливаются перемычки - диоды. В данном конкретном случае это шесть диодов VD1 - VD6.

Все это конечно сложно, но если делать эти вычисления не слишком часто, то вполне оправдывается простотой и высокой точностью данного таймера.

Принципиальная схема

Теперь о схеме. Она выполнена на трех микросхемах, - одной CD4060B и двух CD4040B. Первая содержит 14-разрядный счетчик с неполным числом выводов от разрядов, и инверторы для задающего генератора.

Рис. 1. Принципиальная схема универсального таймера на CD4060B и диодах.

Две другие микросхемы -двоичные 12-разрядные счетчики с полным числом выводов от разрядов. Работа таймера стабилизирована кварцевым резонатором Q1.

Он стандартный часовой, на частоту 32768 Гц. Он задает частоту встроенного мультивибратора микросхемы D1. Таким образом, на вход счетчика D1 поступает частота 32768 Гц.

Счетчик D1 14-разрядный, поэтому его максимальный коэффициент деления (при снятии частоты с его 14-разряда) составляет 16384, поэтому на его выходе будет частота 2 Гц. Но для формирования секундных интервалов нужен 1 Гц.

Проблема решена следующим образом. Импульсы частотой 2 Гц поступают на 24-разрядный счетчик, собранных на двух 12-разрядных на микросхемах D2 и D3.

Но, первый выход, первый разряд, счетчика D2 для задания временного интервала перемычками не используется, это вывод 9 D2, который никуда не подключен.

При этом весовой коэффициент «1» присвоен выходу с коэффициентом «2» (вывод 7), и далее сдвиг на один разряд. Таким образом, первый разряд D2 служит дополнительным делителем на 2 чтобы из частоты 2 Гц сделать период в одну секунду.

Далее все понятно. Перемычки - диоды устанавливаются так, чтобы получить нужный интервал (как это рассчитывается написано выше). Запуск - обнулением кнопкой S1 (кнопка без фиксации, отсчет начинается с момента её отпускания).

В этот момент на всех выходах счетчиков D2 и D3 нули Все диоды открыты, и на затворе VТ1 - нуль. Транзистор закрыт. Пока идет отсчет времени некоторые из диодов - перемычек закрываются, но все равно, хотя бы одни остается открытым. Но, как только заданное время проходит, все установленные диоды - перемычки оказываются открытыми.

Напряжение на C3 поднимается до логической единицы. Она поступает на вывод 12 D1, обнуляя его и останавливая его работу. Счет прекращается, а единица с С3 поступает на затвор VТ1 через резистор R5, и открывает его. Схема будет находиться в таком состоянии до обнуления кнопкой S1 или выключения питания.

Лыжин Р. РК-06-2019.