Објашњена 2 најбоља дуготрајна круга тајмера

У овом посту сазнајемо како да направимо 2 тачна круга тајмера дугог трајања у распону од 4 сата до 40 сати, који се могу додатно надоградити за добијање још дужих кашњења. Концепти су потпуно подесива .

Тајмер у електроници је у основи уређај који се користи за израду интервала са временским одлагањем за пребацивање повезаног оптерећења. Временско кашњење корисник екстерно подешава према захтеву.

Увод

Имајте на уму да никада не можете произвести дуга тачна кашњења користећи само један ИЦ 4060 или било који ЦМОС ИЦ.

Практично сам потврдио да након 4 сата ИЦ 4060 почиње да одступа од свог опсега тачности.

ИЦ 555 као тајмер одлагања је још гори, готово је немогуће добити тачна кашњења чак и сат времена од овог ИЦ-а.

Ова нетачност је углавном последица струје цурења кондензатора и неефикасног пражњења кондензатора.

ИЦ-ови попут 4060, ИЦ 555 итд. У основи генеришу осцилације које се могу прилагодити од неколико Хз до многих Хз.

Уколико ови ИЦ нису интегрисани са другим уређајем за раздвајање бројача као што је ИЦ 4017 , добијање врло високих тачних временских интервала можда није изводљиво. За добијање 24 сата или чак дана и недеље интервале које ћете имати интегришите разделник / бројач као што је приказано доле.

У првом кругу видимо како се два различита начина интегрисаних кабела могу повезати да би се формирао ефикасан дуготрајни круг тајмера.

1) Опис кола

Позивајући се на шему кола.

1. ИЦ1 је бројач осцилатора ИЦ који се састоји од уграђеног степена осцилатора и генерише импулсе такта са различитим периодима преко својих пинова 1,2,3,4,5,6,7,9,13,14,15.
2. Излаз из пина 3 производи најдужи временски интервал и зато одабиремо овај излаз за напајање у следећој фази.
3. Посуда П1 и кондензатор Ц1 ИЦ1 могу се користити за подешавање временског распона на њеном пину 3.
4. Што је веће подешавање горе наведених компонената, то је дужи период на пин # 3.
5. Следећа фаза састоји се од декадног бројача ИЦ 4017 који не ради ништа друго већ повећава временски интервал добијен од ИЦ1 на десет пута. То значи да ако је временски интервал који генерише ИЦ1с пин # 3 10 сати, време генерисано на пину # 11 ИЦ2 би било 10 * 10 = 100 сати.
6. Слично томе, ако време генерисано на пин-у 3 ИЦ1 износи 6 минута, то би значило високу излазну снагу пин-а 11 ИЦ1 након 60 минута или 1 сата.
7. Када се напајање укључи, кондензатор Ц2 осигурава да се пинови за ресетовање оба ИЦ-а одговарајуће ресетују, тако да ИЦ-ови почињу да броје од нуле, а не од неке небитне средње вредности.
8. Све док бројање напредује, пин # 11 ИЦ2 остаје на логички ниском нивоу, тако да се управљачки програм релеја држи искљученим.
9. Након истека подешеног времена, пин # 11 на ИЦ2 иде високо активирајући транзистор / релејни ступањ и накнадно оптерећење повезано са контактима релеја.
10. Диода Д1 осигурава да излаз са пина # 11 ИЦ2 закључа бројање ИЦ1 пружајући повратни сигнал резе на свом пину # 11.
    Тако се читав тајмер закључава док се тајмер не искључи и поново покрене за понављање читавог процеса.

Листа делова

Р1, Р3 = 1М
Р2, Р4 = 12К,
Ц1, Ц2 = 1уФ / 25В,
Д1, Д2 = 1Н4007,
ИЦ1 = 4060,
ИЦ2 = 4017,
Т1 = БЦ547,
ПОТ = 1М линеарно
РЕЛЕЈ = 12В СПДТ

Изглед ПЦБ-а

Формула за израчунавање излаза кашњења за ИЦ 4060

Период кашњења = 2,2 Рт.Цт.2 (Н -1)

Фреквенција = 1 / 2,2 Рт.Цт

Рт = П1 + Р2

Цт = Ц1

Р1 = 10 (П1 + Р2)

Додавање прекидача за избор и ЛЕД диода

Горе наведени дизајн могао би се даље побољшати помоћу прекидача за избор и секвенцијалних ЛЕД диода, као што је приказано на следећем дијаграму:

Како то ради

Главни елемент временског круга је 4060 ЦМОС уређај, који се састоји од осцилатора заједно са 14-степеним разделником.

Фреквенција осцилатора би се могла прилагодити помоћу потенциометра П1 како би излаз на К13 био око једног импулса сваког сата.

Период такта такта могао би бити изузетно брз (око 100 нс), јер додатно ресетује целих 4060 ИЦ помоћу диоде Д8.

Импулс такта „једном на сат“ даје се на други бројач (подели са десет), 4017 ИЦ. Један од неколико излаза овог бројача биће у сваком тренутку логички висок (логички).

Када се ресетује 4017, излаз К0 постаје висок. Одмах након једног сата, излаз К0 ће се смањити, а излаз К1 може постати висок итд. Прекидач С1 као резултат омогућава кориснику да одабере временски интервал од једног до шест сати.

Када одабрани излаз постане висок, транзистор се искључује и реле се ИСКЉУЧУЈЕ (чиме се искључује повезано оптерећење).

Једном када је улаз за омогућавање 4017 даље прикључен на брисач С1, испоставља се да сви следећи импулси такта немају утицај на бројач. Уређај ће према томе бити у стању ИСКЉУЧЕНО све док корисник не притисне прекидач за ресетовање.

ИЦ-бафер од 4050 ЦМОС-а, заједно са 7 ЛЕД-а, уграђени су да пруже индикацију опсега сати који су у основи могли протећи. Ови делови би се очигледно могли уклонити у случају да приказ протеклог времена није потребан.

Изворни напон за ово коло заправо није пресудан и могао би покрити било шта од 5 и 15 В. Тренутна употреба кола, искључујући релеј, биће у опсегу од 15 мА.

Препоручљиво је одабрати напон извора који се може подударати са спецификацијама релеја, како би се избегли проблеми. Транзистор БЦ 557 може да поднесе струју од 70 мА, па проверите да ли је напон завојнице релеја назначен у овом опсегу струје

2) Коришћење само БЈТ-ова

Следећи дизајн објашњава врло дуго трајање круга тајмера који користи само неколико транзистора за предвиђене операције.

Дуготрајни кругови тајмера обично укључују ИЦ за обраду, јер је за извођење дуготрајних кашњења потребна велика прецизност и тачност која је могућа само уз употребу ИЦ-а.

Постизање кашњења високе тачности

Чак и наш сопствени ИЦ 555 постаје беспомоћан и нетачан када се од њега очекују дуготрајна кашњења.

Наишли потешкоћа у одржавању високе тачности са дугим трајање је у основи проблем напона цурења и недоследно пражњење кондензатора што доводи до погрешних почетних прагова за тајмер који производе грешке у времену за сваки циклус.

Цурења и недоследна пражњења постају пропорционално већа како вредности кондензатора постају веће што постаје императив за добијање дужих интервала.

Стога би прављење дуготрајних тајмера са обичним БЈТ-овима могло бити готово немогуће, јер ови уређаји сами по себи могу бити превише основни и не могу се очекивати за тако сложене имплементације.

Па како транзисторски круг може произвести дугачке тачне временске интервале?

Следеће транзисторско коло поуздано се бави горе поменутим питањима и може се користити за постизање дуготрајног временског усклађивања са релативно високом тачношћу (+/- 2%).

Једноставно због ефикасног пражњења кондензатора у сваком новом циклусу, ово осигурава да коло почиње од нуле и омогућава тачно идентичне временске периоде за одабрану РЦ мрежу.

Кружни дијаграм

Коло се може разумети уз помоћ следеће дискусије:

Како то ради

Краткотрајно притискање тастера пуни кондензатор 1000уФ у потпуности и активира НПН БЦ547 транзистор, одржавајући положај чак и након отпуштања прекидача због спорог пражњења 1000уФ преко отпорника 2М2 и емитора НПН-а.

Окидање БЦ547 такође укључује ПНП БЦ557 који заузврат укључује релеј и прикључено оптерећење.

Горе наведена ситуација траје све док се 1000уФ не испразни испод одсечених нивоа два транзистора.

Горе поменуте операције су прилично основне и чине уобичајену конфигурацију тајмера која може бити превише нетачна у погледу својих перформанси.

Како функционишу 1К и 1Н4148

Међутим, додавање мреже 1К / 1Н4148 тренутно трансформише коло у изузетно тачан дуготрајни тајмер из следећих разлога.

Веза 1К и 1Н4148 осигуравају да сваки пут када транзистори разбију резу због недовољног наелектрисања у кондензатору, преостали набој унутар кондензатора буде присиљен да се потпуно испразни кроз горњу везу отпорника / диоде преко завојнице релеја.

Горе наведена карактеристика осигурава да се кондензатор потпуно испразни и испразни током следећег циклуса и тако може да произведе чисти старт од нуле.

Без горње карактеристике кондензатор не би могао да се потпуно испразни, а заостали набој унутар би индуковао недефинисане почетне тачке што би процедуре учинило нетачним и недоследним.

Коло би се могло још побољшати коришћењем Дарлингтоновог пара за НПН, омогућавајући употребу отпорника много веће вредности у основи и кондензатора сразмерно мале вредности. Кондензатори мање вредности произвели би мања цурења и помогли побољшању тачности времена током дуготрајног бројања.

Како израчунати вредности компонената за жељена дуга кашњења:

Вц = Вс (1 - е^{-т / РЦ})

Где:

1. Ује напон на кондензатору
2. Всје напон напајања
3. тје протекло време од примене напона напајања
4. РЦје временска константа круга РЦ пуњења

Дизајн ПЦБ-а

Тајмер дугог трајања помоћу опционих појачала

Недостатак свих аналогних тајмера (моностабилни кругови) је тај што, у настојању да се постигну прилично дуги временски периоди, РЦ временска константа мора бити одговарајуће значајна.

То неизбежно подразумева вредности отпорника веће од 1 М, што може резултирати временским грешкама узрокованим залуталим отпором цурења у кругу или значајним електролитским кондензаторима, који на сличан начин могу створити временске проблеме због њихове отпорности на цурење.

Горе приказано коло тајмера оп амп постиже временске периоде чак 100 пута више времена у поређењу са онима којима се може приступити помоћу уобичајених кола.

То постиже смањењем струје пуњења кондензатора кроз фактор 100, последично драстично побољшавајући време пуњења, без потребе за кондензаторима за пуњење велике вредности. Коло ради на следећи начин:

Када се кликне на дугме за покретање / ресетовање, Ц1 се празни и то доводи до тога да излаз опционог појачала ИЦ1, који је конфигурисан као следбеник напона, постане нула волти. Инвертујући улаз упоређивача ИЦ2 је на смањеном напонском нивоу од неинвертујућег улаза, па се излаз ИЦ2 помера високо.

Напон око Р4 је око 120 мВ, што значи да се Ц1 пуни преко Р2 струјом од приближно 120 нА, што према проценама треба бити 100 пута мање од онога што би се могло постићи у случају да је Р2 био прикључен директно на позитивно напајање.

Непотребно је рећи да се Ц1 пунио кроз константних 120 мВ могао би брзо постићи овај напон и престати да се пуни даље.

Међутим, доњи терминал Р4 који се враћа на излаз ИЦ1 осигурава да, како напон на Ц1 расте, расте и излазни напон, а тиме и напон пуњења дат Р2.

Једном када се излазни напон попне на приближно 7,5 волти, он премашује напон референциран на неинвертујућем улазу ИЦ2 помоћу Р6 и Р7, а излаз ИЦ2 постаје низак.

Мала количина позитивних повратних информација које испоручује Р8 спречава било коју врсту буке која постоји на излазу ИЦ1 да се појача од стране ИЦ2 док се креће од окидачке тачке, јер то обично производи лажне излазне импулсе. Дужина времена може се израчунати једначином:

Т = Р2 Ц1 (1 + Р5 / Р4 + Р5 / Р2) к Ц2 к (1 + Р7 / Р6)

Ово може изгледати донекле сложено, али са назначеним бројевима делова временски интервал се може подесити на 100 Ц1. Овде је Ц1 у микрофарадима, рецимо ако је Ц1 одабран као 1 µ, тада ће излазни временски интервал бити 100 секунди.

Из једначине је врло јасно да је могуће временски интервал линеарно променити заменом Р2 потенциометром од 1 М или логаритамски употребом потке од 10 к уместо Р6 и Р7.