Izskaidrotas 2 labākās ilgtermiņa taimera shēmas

Šajā ierakstā mēs uzzinām, kā izveidot 2 precīzas ilgtermiņa taimera shēmas, sākot no 4 stundām līdz 40 stundām, kuras var uzlabot vēl vairāk, lai iegūtu vēl ilgāku kavēšanos. Jēdzieni ir pilnībā regulējams .

Taimeris elektronikā būtībā ir ierīce, ko izmanto, lai izveidotu laika aiztures intervālus pievienotās slodzes pārslēgšanai. Laika aizkavi lietotājs nosaka ārēji atbilstoši prasībām.

Ievads

Lūdzu, atcerieties, ka nekad nevar radīt ilgas un precīzas kavēšanās, izmantojot tikai vienu 4060 IC vai jebkuru CMOS IC.

Esmu praktiski apstiprinājis, ka pēc 4 stundām IC 4060 sāk atkāpties no tā precizitātes diapazona.

IC 555 kā aizkaves taimeris ir vēl sliktāks, ir gandrīz neiespējami iegūt precīzu kavēšanos pat uz stundu no šī IC.

Šī neprecizitāte galvenokārt ir saistīta ar kondensatora noplūdes strāvu un neefektīvu kondensatora izlādi.

IC, piemēram, 4060, IC 555 utt., Galvenokārt rada svārstības, kuras ir regulējamas tieši no dažiem Hz līdz daudziem Hz.

Ja vien šie IC nav integrēti citā dalītāja skaitītāja ierīcē, piemēram, IC 4017 , ļoti augstu precīzu laika intervālu iegūšana var nebūt iespējama. Lai iegūtu 24 stundas vai pat vairāk dienas un nedēļa intervālos jums būs jāintegrē dalītāja / skaitītāja posms, kā parādīts zemāk.

Pirmajā ķēdē mēs redzam, kā divus dažādus IC režīmus var savienot kopā, lai izveidotu efektīvu ilgtermiņa taimera ķēdi.

1) Kontūras apraksts

Atsaucoties uz shēmu.

1. IC1 ir oscilatoru skaitītājs IC, kas sastāv no iebūvēta oscilatora posma un ģenerē pulksteņa impulsus ar dažādiem periodiem visā tā tapās 1,2,3,4,5,6,7,9,13,14,15.
2. Rezultāts no 3. kontakta rada visilgāko laika intervālu, un tāpēc mēs izvēlamies šo izeju nākamā posma padevei.
3. IC1 trauku P1 un kondensatoru C1 var izmantot, lai pielāgotu laika diapazonu pie tā tapas 3.
4. Jo augstāks ir iepriekš minēto komponentu iestatījums, jo ilgāks ir tapas Nr. 3 periods.
5. Nākamais posms sastāv no desmitgades skaitītāja IC 4017, kas neko nedara, bet laika intervālu, kas iegūts no IC1, palielina līdz desmit reizēm. Tas nozīmē, ja laika intervāls, ko ģenerē IC1s tapas # 3, ir 10 stundas, laiks, kas ģenerēts IC2 tapā Nr. 11, būtu 10 * 10 = 100 stundas.
6. Līdzīgi, ja laiks, kas ģenerēts IC1 tapā Nr. 3, ir 6 minūtes, tas nozīmētu lielu izvadi no IC1 tapas Nr. 11 pēc 60 minūtēm vai 1 stundas.
7. Kad barošana ir ieslēgta, kondensators C2 pārliecinās, ka abu IC atiestatīšanas tapas ir atbilstoši atiestatītas, lai IC sāk skaitīt no nulles, nevis no kāda neatbilstoša starpfigūra.
8. Kamēr skaitīšana turpinās, IC2 kontakts Nr. 11 paliek zemā loģikā, tā ka releja draiveris tiek izslēgts.
9. Pēc tam, kad iestatītais laiks ir pagājis, IC2 kontakts Nr. 11 iet uz augšu, aktivizējot tranzistora / releja pakāpi un nākamo slodzi, kas saistīta ar releja kontaktiem.
10. Diods D1 nodrošina, ka izeja no IC2 tapas # 11 bloķē IC1 skaitīšanu, nodrošinot atgriezeniskās saites fiksatora signālu pie tā tapas # 11.
    Tādējādi viss taimeris tiek fiksēts, līdz taimeris tiek izslēgts un tiek restartēts, lai atkārtotu visu procesu.

Detaļu saraksts

R1, R3 = 1M
R2, R4 = 12K,
C1, C2 = 1uF / 25V,
D1, D2 = 1N4007,
IC1 = 4060,
IC2 = 4017,
T1 = BC547,
POT = 1M lineārs
RELE = 12 V SPDT

PCB izkārtojums

Formula IC 4060 aiztures izejas aprēķināšanai

Kavēšanās periods = 2,2 Rt.Ct.2 (N -1)

Frekvence = 1 / 2,2 Rt.Ct

Rt = P1 + R2

Ct = C1

R1 = 10 (P1 + R2)

Pievienojot selektora slēdzi un gaismas diodes

Iepriekš minēto dizainu varētu vēl uzlabot ar selektora slēdzi un secīgām gaismas diodēm, kā norādīts šajā diagrammā:

Kā tas strādā

Laika shēmas galvenais elements ir 4060 CMOS ierīce, kuru veido oscilators kopā ar 14 pakāpju dalītāju.

Oscilatora frekvenci var pielāgot caur potenciometru P1, lai Q13 izeja katru stundu būtu aptuveni viens impulss.

Šī pulksteņa sitiena periods varētu būt ārkārtīgi ātrs (aptuveni 100 ns), jo tas papildus atiestata visu 4060 IC ar diode D8.

Pulksteņa impulss “reizi stundā” tiek dots 2. skaitītājam (dalīt ar desmit) 4017 IC. Viens no vairākiem šī skaitītāja rezultātiem būs loģiski augsts (loģisks) jebkurā brīdī.

Kad 4017 tiek atiestatīts, izeja Q0 ir augsta. Tūlīt pēc vienas stundas izeja Q0 kļūs zema un izeja Q1 var kļūt augsta utt. Slēdža S1 rezultātā lietotājs var izvēlēties laika intervālu no vienas līdz sešām stundām.

Kad izvēlētā izeja kļūst augsta, tranzistors izslēdzas un relejs tiek izslēgts (tādējādi izslēdzot pievienoto slodzi).

Kad 4017 iespējošanas ievade ir pievienota S1 tīrītājam, izrādās, ka visi nākošie pulksteņa impulsi neietekmē skaitītāju. Līdz ar to ierīce turpina būt izslēgta stāvoklī, līdz lietotājs nodod atiestatīšanas slēdzi.

4050 CMOS bufera IC kopā ar 7 gaismas diodēm ir iestrādātas, lai parādītu stundu diapazonu, kas, iespējams, ir pagājis. Šīs daļas acīmredzami varētu noņemt, ja nav nepieciešams laika rādījums.

Avota spriegumam šai shēmai nav īsti izšķiroša nozīme, un tas var aptvert jebko no 5 un 15 V. Pašreizējā ķēdes izmantošana, izņemot releju, būs 15 mA robežās.

Lai izvairītos no jebkādām problēmām, ieteicams izvēlēties avota spriegumu, kas, iespējams, atbilst releja specifikācijām. BC 557 tranzistors spēj apstrādāt 70 mA strāvu, tāpēc pārliecinieties, ka releja spoles spriegums ir nominēts ar šo strāvas diapazonu

2) Izmantojot tikai BJT

Nākamais dizains izskaidro ļoti ilga taimera ķēdi, kurā paredzētajām darbībām tiek izmantoti tikai daži tranzistori.

Ilgtermiņa taimera ķēdēs parasti tiek apstrādāti IC, jo, lai izpildītu ilgas aizkavēšanās, nepieciešama augsta precizitāte un precizitāte, kas ir iespējama tikai izmantojot IC.

Lielas precizitātes kavēšanās sasniegšana

Pat mūsu pašu IC 555 kļūst bezpalīdzīgs un neprecīzs, ja no tā gaidāma ilgstoša kavēšanās.

Sastapta grūti saglabāt augstu precizitāti ar ilgu laiku ilgums būtībā ir noplūdes sprieguma problēma un neatbilstoša kondensatoru izlāde, kas noved pie nepareizas taimera sākuma sliekšņiem, radot kļūdas katra cikla laikā.

Noplūdes un nekonsekventas izlādes problēmas kļūst proporcionāli lielākas, jo kondensatora vērtības kļūst lielākas, un tas kļūst obligāti, lai iegūtu lielus intervālus.

Tāpēc ilgstoša taimera izgatavošana ar parastajiem BJT varētu būt gandrīz neiespējama, jo šīs ierīces vien varētu būt pārāk vienkāršas, un to nevar sagaidīt tik sarežģītai ieviešanai.

Tātad, kā tranzistora ķēde var radīt precīzi ilgus laika intervālus?

Šī tranzistora ķēde ticami risina iepriekš minētos jautājumus, un to var izmantot, lai iegūtu ilgstošu laiku ar samērā augstu precizitāti (+/- 2%).

Tas vienkārši pateicoties efektīvai kondensatora izlādei katrā jaunā ciklā, tas nodrošina ķēdes sākumu no nulles un ļauj precīziem identiskiem laika periodiem izvēlētajam RC tīklam.

Ķēdes shēma

Kontūru var saprast ar šādas diskusijas palīdzību:

Kā tas strādā

Īslaicīgs spiedpogas nospiešana pilnībā uzlādē 1000uF kondensatoru un iedarbina NPN BC547 tranzistoru, saglabājot pozīciju pat pēc slēdža atbrīvošanas, pateicoties lēnai 1000uF izlādei caur 2M2 rezistoru un NPN izstarotāju.

BC547 iedarbināšana ieslēdz arī PNP BC557, kas savukārt ieslēdz releju un pievienoto slodzi.

Iepriekš minētā situācija saglabājas tik ilgi, kamēr 1000uF netiek izvadīts zem divu tranzistoru izslēgtajiem līmeņiem.

Iepriekš aprakstītās darbības ir diezgan vienkāršas un padara parastu taimera konfigurāciju, kas var būt pārāk neprecīza tā veiktspējai.

Kā darbojas 1K un 1N4148

Tomēr 1K / 1N4148 tīkla pievienošana ķēdi uzreiz pārveido par ļoti precīzu ilgtermiņa taimeri šādu iemeslu dēļ.

1K un 1N4148 saite nodrošina, ka katru reizi, kad tranzistori saplēš aizbīdni nepietiekamas kondensatora uzlādes dēļ, kondensatora iekšpusē atlikušais lādiņš ir spiests pilnībā izlādēties caur iepriekšminēto rezistora / diode saiti caur releja spoli.

Iepriekš minētā funkcija nodrošina, ka kondensators ir pilnībā iztukšots un tukšs nākamajam ciklam un tādējādi spēj radīt tīru sākumu no nulles.

Bez iepriekš minētās funkcijas kondensators nevarētu pilnībā izlādēties, un atlikušais lādiņš iekšpusē izraisītu nenoteiktus sākuma punktus, padarot procedūras neprecīzas un nekonsekventas.

Kontūru varētu vēl vairāk uzlabot, izmantojot Darlington pāri NPN, ļaujot izmantot daudz lielākas vērtības rezistorus tā pamatnē un proporcionāli mazvērtīgus kondensatorus. Zemākas vērtības kondensatori radītu zemākas noplūdes un palīdzētu uzlabot laika precizitāti ilgos skaitīšanas periodos.

Kā aprēķināt vēlamo garo kavējumu komponentu vērtības:

Vc = Vs (1 - e^{-t / RC})

Kur:

1. Uir kondensatora spriegums
2. Vsir barošanas spriegums
3. tir pagājis laiks kopš barošanas sprieguma lietošanas
4. RCir laika konstante RC uzlādes ķēdes

PCB dizains

Ilgstošs taimeris, izmantojot op Amps

Visu analogo taimeru (monostabilu shēmu) trūkums ir tāds, ka, cenšoties sasniegt diezgan ilgus laika periodus, RC laika konstantei jābūt attiecīgi būtiskai.

Tas neizbēgami nozīmē rezistoru vērtības, kas lielākas par 1 M, kas var izraisīt laika kļūdas, ko izraisa klaiņojoša noplūdes pretestība ķēdē vai ievērojami elektrolītiskie kondensatori, kas līdzīgi var radīt laika problēmas to noplūdes pretestības dēļ.

Iepriekš parādītais opamp taimera ķēde nodrošina laika periodus pat 100 reizes vairāk laika nekā tie, kuriem var piekļūt, izmantojot parastās shēmas.

Tas to panāk, samazinot kondensatora uzlādes strāvu ar koeficientu 100, līdz ar to krasi uzlabojot uzlādes laiku, neprasot augstas vērtības uzlādes kondensatorus. Ķēde darbojas šādi:

Noklikšķinot uz startēšanas / atiestatīšanas pogas, C1 tiek izlādēts un tas izraisa op amp IC1, kas ir konfigurēts kā sprieguma sekotājs, izeja kļūst nulle. Salīdzinātāja IC2 invertējošā ieeja atrodas pazeminātā sprieguma līmenī nekā neinvertējošā ieeja, tāpēc IC2 izeja pārvietojas augstu.

Spriegums ap R4 ir aptuveni 120 mV, tas nozīmē, ka C1 uzlādējas caur R2 ar aptuveni 120 nA strāvu, kas ir simtreiz mazāks nekā tas, ko varētu sasniegt, ja R2 būtu pievienots tieši pozitīvai padevei.

Lieki piebilst, ka, ja C1 būtu uzlādēts caur konsekventu 120 mV, tas varētu ātri sasniegt šo spriegumu un pārtraukt uzlādi.

Tomēr R4 apakšējā spaile, kas tiek ievadīta atpakaļ IC1 izejā, nodrošina, ka, palielinoties C1 spriegumam, palielinās arī izejas spriegums un līdz ar to R2 piešķirtais uzlādes spriegums.

Kad izejas spriegums ir sasniedzis aptuveni 7,5 voltu, tas pārsniedz spriegumu, uz kuru R6 un R7 atsaucas uz IC2 neinvertējošo ieeju, un IC2 izeja kļūst zema.

Neliels daudzums pozitīvu atgriezenisko saiti, ko nodrošina R8, kavē jebkāda veida troksni, kas pastāv uz IC1 izejas, no IC2 palielinātu, virzoties no sprūda punkta, jo tas parasti rada nepatiesus izejas impulsus. Laika ilgumu var aprēķināt pēc vienādojuma:

T = R2 C1 (1 + R5 / R4 + R5 / R2) x C2 x (1 + R7 / R6)

Tas var šķist nedaudz sarežģīts, taču, norādot detaļu numurus, laika intervālu var iestatīt līdz 100 C1. Šeit C1 ir mikrofarādēs, pieņemsim, ja C1 ir izvēlēts kā 1 µ, tad izejas laika intervāls būs 100 sekundes.

No vienādojuma ir ļoti skaidrs, ka ir iespējams lineāri mainīt laika intervālu, aizvietojot R2 ar 1 M potenciometru, vai logaritmiski, R6 un R7 vietā izmantojot 10 k pot.