4.4. Широкодиапазонный таймер

В литературе публиковалось много схем простых электронных таймеров. Такие схемы, как правило, имеют дискретное переключение временных интервалов в очень ограниченном диапазоне. При этом некоторые положения переключателя не используются, а временных интервалов, наиболее часто необходимых, нет, или же они устанавливаются с невысокой точностью (что характерно для схем, использующих процесс заряда конденсатора).

Приведенная на рис 4.9 схема таймера позволяет устранить все перечисленные недостатки и обеспечивает возможность устанавливать десять любых фиксированных временных интервалов в диапазоне от 3 с до 16659 мин. Количество временных интервалов легко может быть увеличено, если применить микропереключатель SA2 на большее число положений. Переключатель SA1 устанавливает диапазон отсчета временного интервала: минуты (М) или секунды (С).

Устройство собрано на трех КМОП микросхемах, что обеспечивает малое потребление тока (0,25 мА) и позволяет использовать автономное питание от аккумуляторов напряжением от 5 до 12 В (применены четыре элемента Д-0.26Д).

Таймер, кроме звуковой сигнализации, может работать совместно со стационарным бестрансформаторным блоком питания (рис. 4.10), что позволяет управлять включением мощной нагрузки (до 2 кВт, например обогревателя) на необходимый интервал. При этом от стационарного блока происходит также подзаряд аккумуляторов.

Pис. 4.9. Электрическая схема таймера

Схема устройства состоит из задающего генератора минутных (секундных) импульсов на микросхеме D1, счетчика с изменяемым коэффициентом деления D2 и RS-триггера, собранного на логических элементах D3.2...D3.4.

Pис. 4.10. Сетевой источник питания таймера с электронным
включением нагрузки

Звуковым излучателем является пьезозвонок ЗП-25 (ЗП-18), включенный параллельно с катушкой L1. Катушка позволяет за счет резонансных колебаний в контуре между емкостью излучателя и индуктивностью L1 значительно повысить громкость звука.

При использовании микросхемы D1 совместно с кварцем отпадает необходимость в точной настройке задающего генератора.

Включение таймера производится кнопкой SB1 при предварительной установке нужного временного интервала переключателями SA1 и SA2. Кнопка SB2 служит для отмены отсчета временного интервала.

В исходном состоянии на выводах D3/11 лог. "1", D3/4 — "0". Нулевое со стояние на входах М счетчика запрещает его работу в режиме счета (производится только запись установленного коэффициента деления). При включении таймера (SB1) триггер переключится (D3/4 — "1"), и начинает работать счетчик D2. Через интервал времени, заданный двоичным кодом на входах, на выходе D2/23 появится лог. "1". Этот сигнал разрешает прохождение звуковой частоты от D1/11 через D3.1 на базу VT1 и HL1.

Длительность работы звукового сигнала зависит от постоянной времени цепи заряда R4-C3. Как только напряжение на СЗ достигнет порога срабатывания элемента D3.2, триггер вернется в исходное состояние. При этом запирающее напряжение через диод VD2 и резистор R6 поступает на базу VT1.

Правила установки любого коэффициента деления для счетчика 561ИЕ15 подробно описаны в разделе 1. Так, например, для коэффициента деления N=480 (P1=P2=P5=0):

N=M(1000Р1 +100Р2+10РЗ+Р4)+Р5=10(10х4+8)=480

На схеме показаны положения перемычек переключателя SA2 для коэффициентов деления 480, 240, 120, 60, 20. В зависимости от положения SA1 на вход D2/1 будут поступать секундные или минутные импульсы. При этом выдерживаются интервалы, соответствующие 8 мин (ч), 4 мин (ч), 2 мин (ч), 1 мин (ч) и 20 с (20 мин). Одни и те же интервалы можно получить в зависимости от выбора М, разной комбинацией сигналов на входах Р1...Р5 счетчика.

При подключенном таймере к стационарному источнику питания транзистор VT2, совместно с VT3 и VT4, управляет симисторным коммутатором VS1. Включение нагрузки производится кнопкой SB1, а выключение выполняется автоматически, через заданный интервал, или кнопкой SB2 в любое время.

В схемах использованы резисторы С2-23, конденсаторы С1, С2 типа К10-17, СЗ...С5 — КМ-6. Номиналы могут отличаться от указанных на 20%. Диоды VD1..VD3 подойдут любые импульсные. Транзистор КТ3107 можно заменить на КТ361 Г. Симистор VS1 может применяться на меньший или больший рабочий ток, а также подойдет оптронный симистор ТС0142-50-6, включенный аналогично приведенной на рис. 4.11 схеме. Симистор устанавливается на радиатор.

Переключатель SA1 типа ПД9-2, SA2 — ПР2-5П2НВ, кнопки SB1, SB2 — любые малогабаритные (их легко можно сделать самостоятельно из пружинящих контактов разобранного реле). Микросхемы 561-й серии заменяются на 564-ю.

Катушку L1 можно взять от неисправных электронных часов или изготовить, намотав на двух склеенных ферритовых (600...1000НМ) кольцах типоразмера К10х6х3 мм примерно 250...300 витков проводом ПЭЛШО диаметром 0,1 мм. Импульсный трансформатор Т1 наматывается проводом ПЭЛШО диаметром 0,18 мм на ферритовом кольце К20х12х6 мм — 2000...4000НМ1 и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 60 витков. Перед намоткой острые грани сердечника нужно закруглить надфилем, иначе они могут прорезать провод. После намотки и пропитки катушки лаком или парафином необходимо убедиться в отсутствии утечки (сопротивления) между обмотками.

При правильной сборке и исправных деталях настройка таймера не требуется. Проверку работоспособности устройства удобнее начинать с минимальных временных интервалов (положение переключателя SA1 — "С"). Настройка блока питания и электронного коммутатора заключается в подборе номинала резистора R17 на максимум напряжения в нагрузке (выполняется при отключенном резисторе R16). Если не удается получить максимальное выходное напряжение, то потребуется поменять фазировку одной из обмоток Т1.

Данное устройство имеет один недостаток: требуется заранее установить временной интервал, так как для его записи в регистры счетчика требуется три такта входных импульсов. Как правило, приходится редко изменять установленный интервал и это незаметно.