Схемы таймера периодического включения и выключения

Схемы таймера периодического включения и выключения

Каждую зиму возникает одна и та же проблема. В сильные морозы замерзает ввод в дом воды из колодца. Это происходит, потому что ввод в дом сделан выше фундамента. Он хоть и утеплен минеральной ватой, но в сильные морозы замерзает. Это всегда происходит ночью, когда мы не пользуемся водой. Соответственно насос не включается, вода не прокачивается и замерзает. Был найден частичный выход. На ночь стали оставлять немножко открытый кран холодной воды. Но не всегда это помогает. Кран-буксы имеют небольшой люфт и при маленьком напоре перекрывают воду. Так возникла идея изготовления циклического таймера. Устройства, которое включало бы насос на несколько секунд и потом осуществляло бы выдержку в несколько десятков минут.

Данное устройство включает насос на 6 секунд после 20 минут выдержки, потом цикл повторяется. Подобное устройство может использоваться в системах вентиляции, капельного полива и других системах непрерывно-циклического действия. Время ожидания и работы можно менять в широких пределах.

Анализ того, что было в Интернете вызвал много вопросов.
Очень понравилось устройство в статье

Но к великому сожалению микросхема К561ИЕ5 купить невозможно. Другая статья давала слишком сложную схему.

Я выбрал принцип Калашникова. Необычайную простоту.

Прим. Емкость С1 желательно убрать. При проверке оказалось, что эта емкость не успевает разрядиться при сбросе через схему "И".

Схема собрана всего лишь на одной микросхеме – 14-разрядном счетчике CD4020 российский аналог К561ИЕ16.

Моргающий светодиод и есть генератор с частотой примерно 3 импульса за 2 секунды.

На входе для подачи тактовых импульсов С (выводе 10) микросхемы DD1 присутствуют импульсы с частотой примерно 1,4-1,5 Гц. При вспышке светодиода на входе С – высокий уровень, а при его погасании этот уровень сменяется низким. По спадам импульсов на входе С начинается счет. Высокие уровни появляется на выходах счетчика в соответствии с двоичным представлением числа пришедших на вход импульсов. Например, если на вход С пришло 16 импульсов, то на выходе Q4 вывод микросхемы №5 появится 1 или высокий уровень, на всех остальных выводах будет «0»

После подачи на устройство питания начинает заряжаться конденсатор С1 через резистор R2, на входе R микросхемы DD1 устанавливается высокий уровень, благодаря которому на всех ее выходах будет присутствовать низкий уровень.

Схема сброса работает не совсем корректно, потому что иногда после включения на выходах 1.

Мои введения.

Я ввел в схему логический элемент «И».

Это элементы R5, D2, D3. Если на на выводах Q3, Q11 ,будет 1, то схема «И» сработает и произойдет сброc микросхемы CD4020. Высокий уровень на выходе Q11 появится, если на вход С пришло 2048 импульсов, что соответствует примерно 21 минуте. В этот момент откроется транзистор VT1 и сработает реле К1. Насос включится. После прихода на вход С ещё восьми импульсов, что соответствует 6 сек., на выходе Q3 вывод №7 появится высокий уровень, сработает сброс через схему «И». Насос выключится. Потом цикл счета повторится.

Детали.

D5 любой мигающий светодиод.
Мигающий светодиод (кроме указанного на схеме) заменим L-816BRSC-B, L-56DGD, ARL-5013URC-B или аналогичным. Но в принципе, подойдет любой мигающий светодиод.

Диоды D1, D2, D3, D6 – любые из серий КД521, КД522, КД102, КД103 или 1N4148. VD 4 любой светодиод. Он используется для индикации работы счетчика. Меняет своё состояние через каждые 8 импульсов, пришедших на вход С.

Читайте также:  Полочки в душевой уголок

Реле К1 – любое с рабочим напряжением 10… 12 В.

Модификация схемы.

Если переключить диод D3 с вывода 1 на вывод 2 микросхемы т.е. с Q11 на Q12, то выдержка (пауза) увеличится в два раза с 20 минут до 40 минут. Если переключить с Q3 физ. вывод 7 на Q4 физ. вывод 5, то время работы увеличится в 2 раза с 5-6 секунд до 10-12 секунд.

Схема проверена. Собрана на макетной плате. Видео работы ниже.

По задумке автора эта схема предназначалась в качестве реле времени для периодического включения холодильника, но благодаря своей универсальности может использоваться в быту достаточно широко. Кроме того, она достаточно наглядна и может быть интересна начинающему электронщику. Взглянем на принципиальную схему устройства.

В качестве задающего генератора используется специализированная микросхема К176ИЕ5, предназначенная для создания секундных интервалов в электронных часах. В типовой схеме включения в качестве частотозадающего элемента микросхемы используется «часовой» кварцевый резонатор на частоту 32768 Гц, у нас же роль частотозадающей цепи выполняют R1, C1, что позволило снизить частоту тактирующих импульсов на выходе (вывод 5) микросхемы до 1.5 минут. Сигнал с генератора поступает на совмещенный в одном корпусе счетчик-дешифратор К176ИЕ8. Таким образом, в процессе работы этого узла на выходах 0 – 9 микросхемы DD2 поочередно появляется логическая «1».

Самый первый выход дешифратора (вывод 3) постоянно подключен к входу установки RS-триггера, собранного на микросхеме DD3. Вход сброса же этого триггера может подключаться к любому из 9-ти выходов дешифратора при помощи переключателя SA1. Сам триггер управляет транзистором VT1, который в свою очередь включает или выключает электромагнитное реле К1. Таким образом, самый первый импульс с генератора включает нагрузку, а выключается она сигналом с того вывода дешифратора, к которому подключен вход сброса триггера. Это позволяет выключать нагрузку через 1-9 тактов генератора.

Посте десятого импульса счетчик микросхемы DD2 обнуляется и высокий уровень на его выходе 0 вновь включает нагрузку. Процесс повторяется. Изменяя положение переключателя SA1, очевидно, можно изменять отношение времени включенной нагрузки к выключенной. При необходимости интервал времени можно увеличить или уменьшить, изменив номиналы C1 и R1 частотозадающей цепи.

В конструкции автор использовать электромагнитное реле РЭС64 с паспортом РС4.569.724 (725, 726). На месте VT1 могут работать КТ315, КТ503. Микросхемы серии 176 можно заменить аналогичными серии 561. Питать устройство можно от любого стабилизированного источника напряжением 8 – 9 В. В качестве примера ниже приведена схема блока питания с простейшим параметрическим стабилизатором. В качестве трансформатора Т1 подойдет любой, способный выдать на вторичной обмотке напряжение 9 – 12 В при токе не менее 50 мА.

Собранный без ошибок и из исправных деталей регулятор в настройке не нуждается, частота задающего генератора, как я уже писал, при необходимости изменяется цепочкой R1, C1.

А.Н. Евсеев «Электронные устройства для дома», 1994 г.

В качестве справочных материалов при повторении конструкции можно использовать:

Конструкция простого таймера, позволяющего включать и выключать нагрузку, через заданные интервалы времени. Время работы и время паузы друг от друга не зависят.

Читайте также:  Крепление для рулонной шторы

Разновидности таймеров

Применение таймеров в быту сейчас стало достаточно распространенным. Поэтому такое устройство можно просто купить в магазине электротоваров. Чаще всего это многоканальные таймеры, позволяющие программировать включение – выключение нагрузки в определенное время суток, и даже с учетом дня недели.

Но иногда требуется таймер, работающий просто по алгоритму «работа – пауза». Включать его можно просто вручную, а вот время работы и паузы регулировать независимо друг от друга. Одним из примеров, когда может понадобиться именно такое реле времени, может служить «люстра Чижевского».

Немного истории

Люстра Чижевского это устройство для насыщения воздуха отрицательными ионами кислорода. Изобретатель люстры известный советский ученый Александр Леонидович Чижевский начал заниматься опытами по аэроионизации воздуха еще в 1922 году в одной из лабораторий Главнауки. Но, как часто случалось в то время, в 1942 году ученый был репрессирован и пробыл в ссылке в Караганде вплоть до 1950 года. Но свою работу Чижевский продолжал и там: сеансы аэроионотерапии в областной Карагандинской больнице помогли многим больным при заживлении ран. В 1958 году ученый вернулся в Москву, где до последних дней жизни занимался внедрением аэроионизации.

Кроме заживления ран, люстра Чижевского является прекрасным профилактическим средством, предотвращающим развитие многих заболеваний, а также повышает работоспособность, как умственную, так и физическую. В литературе было много споров о пользе или вреде люстры, и даже статей под названием «Люстра Чижевского своими руками».

Применять люстру Чижевского рекомендуется начиная с коротких сеансов, постепенно увеличивая их количество и время. Но, если люстра будет включена постоянно, концентрация аэроионов в воздухе может превысить оптимальную, что не совсем хорошо для здоровья. Управлять этой концентрацией можно просто включая и выключая устройство вручную, что, согласитесь, не очень удобно. Облегчить этот процесс поможет простейший таймер, выполненный всего на одной логической микросхеме.

Конечно, такой таймер может найти еще множество применений, когда требуется периодическое включение – выключение нагрузки. На рисунке 1 показана принципиальная схема таймера.

Рисунок 1. Таймер периодического включения нагрузки.

Собственно таймером в данном случае является генератор прямоугольных импульсов на элементах DD1.1…DD1.4. Скважность импульсов может регулироваться, причем независимо устанавливается как время импульса, так и время паузы.

Питание всего устройства осуществляется от бестрансформаторного источника питания с балластным конденсатором С1 и выпрямительным мостом VD1. Транзистор VT1 используется в качестве стабилитрона. Напряжение стабилизации в этом случае около 10 В – микросхемы серии К561 работоспособны в диапазоне напряжения питаний 3…15 В. Поэтому, напряжения 10 В вполне достаточно для нормальной работы схемы в целом.

Нагрузка включается симистором VS1, который, в свою очередь, включается маломощной симисторной оптронной парой U1.1. Последняя содержит встроенную схему определения перехода через нуль сетевого напряжения. Поэтому коммутационных помех в сети не будет. Именно этим обстоятельством объясняется отсутствие в схеме входного сетевого фильтра.

Для управления оптронной парой служит ключевой каскад, выполненный на транзисторе VT2. В его коллекторную цепь включен светодиод оптронной пары U1.1 и светодиод HL1, индицирующий включение нагрузки. Резистор R10 ограничивает ток через светодиоды.

Работает схема следующим образом. В исходном состоянии все конденсаторы, естественно, разряжены. При включении питания через резисторы R3 и R4 начинает заряжаться конденсатор С3. Пока он не зарядился, на входе элемента DD1.1 логический нуль, а на выходе, естественно, единица. Такое состояние приводит к тому, что на выходе элемента DD1.4 также логическая единица, которая открывает транзистор VT2, через его переход коллектор – эмиттер включается светодиод оптрона U1.1. Последний включает симистор VS1, подключающий нагрузку. Также засвечивается светодиод HL1, сигнализирующий о включении нагрузки. Это положение таймера называется «Работа».

Читайте также:  Водорозетка двойная для смесителя

В таком положении генератора на выходе элемента DD1.2 напряжение логического нуля, что не позволяет заряжаться конденсатору С4.

Конденсатор С3, не следует об этом забывать, уже заряжается от момента включения питания. Когда напряжение на нем достигнет уровня логической единицы, на выходе логического элемента DD1 появится низкий уровень, а на выходе элемента DD1,3 высокий. Такое состояние схемы приводит к закрыванию транзистора VT2, а, следовательно, к отключению нагрузки.

Конденсатор С4 начнет заряжаться через элемент DD1.3 и резисторы R6…R8. При этом достаточно быстро разрядится конденсатор С3 через диод VD2, резистор R6, логический элемент DD1.2, находящийся в это время в состоянии логического нуля на выходе.

Когда конденсатор С4 зарядится, на выходе элемента DD1.2 установится уровень логической единицы. Это приведет к установке низкого уровня на выходе DD1.3. Поэтому через элемент DD1.4 откроется транзистор VT2, нагрузка будет подключена. Также через элемент DD1.3 и резисторы R6…R8 разрядится конденсатор С4.

Кроме этого появление логической единицы на выходе элемента DD1.2 предотвращает разряд конденсатора С3 через диод VD2 и резистор R5. с зарядкой конденсатора С3 начинается новый цикл работы таймера.

Длительность времени работы и паузы устанавливается с помощью переменных резисторов R4 и R7 соответственно. При указанных на схеме номиналах ее можно изменять в пределах 3…30 минут. При этом время паузы от времени работы не зависит, поскольку цепи зарядки конденсаторов разные. Собранное из исправных деталей устройство наладки не требует, кроме установки желаемого времени работы и паузы.

Если все же наладка потребуется, следует помнить о том, что устройство не имеет гальванической развязки с сетью. Поэтому лучше в случае наладки пользоваться трансформатором безопасности. При этом в качестве нагрузки можно использовать обычную осветительную лампу мощностью 25…100 Вт.

Несколько слов о деталях. Номиналы деталей в основном указаны на принципиальной схеме. Все постоянные резисторы типа МЛТ или импортные, скорее всего китайские, переменные СПО, СП4-1. Конденсатор С1 на рабочее переменное напряжение не менее 250В, такие обычно применяются в сетевых фильтрах, либо типа К73-17 на рабочее напряжение не менее 400В. Электролитические конденсаторы С3 и С4 с малым током утечки, иначе выдержки будут нестабильны. Тут тоже лучше подойдут импортные конденсаторы, например марки JAMICON.

Если мощность нагрузки не превышает 400Вт симистор VS1 можно устанавливать без радиатора.

Транзистор КТ 816Б можно заменить на стабилитрон Д 815Б. При этом его катод следует подключить к + конденсатора С2.

Конструкция

Прибор можно выполнить в пластмассовом корпусе подходящего размера, таких сейчас в продаже предостаточно. Не следует забывать о том, что конструкция имеет бестрансформаторное питание, то есть находится под напряжением сети. Поэтому ручки переменных резисторов также лучше сделать из пластмассы.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector