В современной радиолюбительской практике все чаще используются микроконтроллеры, и очень часто радиолюбители используют их в тех устройствах, где без микроконтроллера можно было бы вполне обойтись. Часто начинающему электронщику, еще не освоившему написание программ для МК и заливку их в память контроллера, для решения несложных задач проще использовать самодельные устройства, основанные на дискретных элементах, операционных усилителях и простых логических микросхемах широкого применения.
Предлагаемый простой аналоговый таймер можно использовать для управления любым электрическим устройством, которое должно быть выключено по истечении заданного времени. Это может быть небольшой нагреватель или кипятильник, потребляющий от сети ток, не превышающий возможностей контактов используемого в таймере электромагнитного реле. В Устройство используют дешевые компоненты, но тем не менее сочетает в себе цифровую точность и простое аналоговое управление. Таким образом достигнуто получение длительных выдержек времени без использования резисторов высокого сопротивления и конденсаторов большой емкости.
Принципиальная схема универсального аналого — цифрового таймера.
Устройство содержит несколько микросхем: аналоговый интегральный таймер NE555, операционный усилитель LM358, двоичный счетчик/делитель CD4040 и микросхему CD4069, представляющую собой набор из шести логических инверторов. Кроме микросхем, вам потребуется один дискретный транзистор типа BC548 или другой подходящий, диод 1N4007, пьезокерамический звонок, кнопка с нормально-разомкнутыми контактами, и электромагнитное реле, имеющее пару нормально разомкнутых контактов. Контакты реле должны быть в состоянии коммутировать ток, потребляемый предполагаемой нагрузкой. Работа таймера очень проста и основана на цифро-аналоговом преобразовании (ЦАП). Цифроаналоговый преобразователь собран на счетчике CD4040, резисторах R2-R23 и сдвоенном операционном усилителе IC3 (N1) по известной, простой и очень популярной схеме R-2R. Второй операционный усилитель (N2) используется в режиме компаратора. Он сравнивает напряжение с выхода ЦАП с напряжением, поступающем с движка переменного резистора VR1, поворотом которого устанавливается желаемая выдержка времени. Чем выше установленное напряжение, тем больше интервал времени и выше напряжение на выходе ЦАП, и наоборот.
Работа схемы
Как только двоичный счетчик IC1 досчитает до числа, достаточного для того, чтобы на выходе ЦАП появилось напряжение, немного большее, чем напряжение на движке потенциометра VR1, компаратор на втором операционном усилителе (N2) сработает и на его выходе (7) появится низкий уровень напряжения. Этот низкий уровень закроет Транзистор T1 и сбросит генератор тактовых импульсов, собранный на таймере NE555 (IC2). Электромагнитное реле обесточится и отключит нагрузку от сети 220В. Генератор больше не будет производить тактовые импульсы и двоичный счетчик (IC1) будет находиться в статическом режиме, сохраняя на выходе последний достигнутый двоичный код до того момента, когда будет нажата кнопка S1.
Нажатие на кнопку S1 сбросит счетчик IC1 в нулевое состояние, при этом выходное напряжение ЦАП упадет до нуля. Компаратор N2 снова сработает и на его выходе (7) появится высокий уровень напряжения. Генератор тактовых импульсов снова включится. Также откроется транзистор, и электромагнитное реле подключит нагрузку к сети 220В.
Диод 1N4007 включен параллельно обмотке электромагнитного реле и служит для подавления обратного индуктивного скачка напряжения при переключении реле и защиты транзистора Т1. Этот импульс напряжения, возникающий в момент переключения реле имеет довольно высокую амплитуду и может вывести из строя транзистор T1.
Максимальное время задержки, которое может быть достигнуто в этой схеме, зависит от частот тактового генератора и напряжения источника питания. Максимальное время Tmax можно определить по формуле:
Это происходит потому, что отношение Vopmax / V является медленной функцией напряжения питания. Vopmax увеличивается с увеличением V, поэтому это отношение медленно изменяется с напряжением питания и может считаться постоянным. Для тактовой частоты f = 1 Гц и напряжения питания 15 вольт максимальное время таймера составит 3686 сек. что немного более одного часа. Можно легко получить более длительные выдержки, так как микросхема NE555 может генерировать импульсы с низкой частотой, например 0.1 Гц.
В данной схеме при напряжении питания 12 В. и указанных на схеме номиналах R24, R25 и C2 частота тактовых импульсов равна 1.47 Гц и максимальное время выдержки будет около полутора часов. По окончании заданного периода времени выключится реле, отключив нагрузку от сети, и сработает звуковая сигнализация. Схема звукового оповещения собрана на IC4 и пьезокерамическом звонке PZ1. Для монтажа устройства можно развести печатную плату или собрать его на куске обычной макетной платы.
вы можете подобрать нужный вам диапазон регулировки времени таймера, добавив последовательно с выводами потенциометра два постоянных резистора. Один между верхним по схеме выводом и плюсом питания, а второй — между нижним по схеме выводом и землей.
Заказать комплектующие дёшево из Китая:
Подобрать электромагнитное реле можно здесь