СИНХРОНИЗАТОРЫ И ВРЕМЯЗАДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
СИНХРОНИЗАТОРЫ И ВРЕМЯЗАДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Одним из самых давно известных и все же наиболее полезных электронных устройств является устройство, обеспечивающее управление по времени. Времязадающие устройства можно в общем плане разделить на два типа: устройства, выполняющие какую-либо операцию за заданный интервал времени, и устройства, производящие какую-либо операцию по истечении заданного интервала времени.
Различие между устройствами этих двух типов можно сравнить с различием между детьми двух групп, которых просят сделать неприятную работу. К одной группе относятся дети, которые сразу реагируют и проделывают работу за определенный период времени, а другая группа детей имеет как бы внутреннюю задержку и приступает к работе через некоторое время.
Времязадающие устройства обоих типов имеют свои области применения, которые рассматриваются в данной главе. Если радиолюбитель ранее не работал с времязадающими устройствами собственного изготовления, то ему следует сначала собрать и наладить несколько относительно простых устройств, прежде чем переходить к более сложным устройствам, рассмотренным далее в главе.
5.1. Простое регулируемое времязадающее устройство
На рис. 5.1 представлена схема одного из простейших времязадающих устройств. При первоначальном переводе переключателя Кл1 в положение «Вкл» зажигается сигнальный светодиод Д2, обозначенный «Отсчет», что указывает на начало работы устройства. Когда заданное время истекает, стветодиод Д2 выключается и включается светодиод Д1, обозначенный «Конец». Последний остается включенным до перевода переключателя Кл1 в положение «Выкл» не менее чем на 5 с. После этого операция может быть повторена путем включения переключателя Кл1.
При использовании компонентов с номиналами, указанными на рис. 5.1, устройство позволяет регулировать время от 30 с до ~ 10 мин с помощью потенциометра «Регулировка времени». Крайние значения времени устанавливаются не точно, что обусловлено ошибками, связанными с допусками на параметры радиодеталей, изменением температуры окружающего воздуха и в меньшей степени колебаниями питающего напряжения.
Однако после калибровки этого регулятора с помощью достаточно точных часов устройство позволяет выдерживать задаваемый временной интервал с весьма удовлетворительной точностью.
Рис. 5.1. Регулируемое времязадающее устройство.
Д1
— светодиод с красным свечением; Д2 — светодиод с зеленым свечением; ИС, — таймер типа 555- Ль Л2 — резистор 330 Ом, 0,25 Вт; К3 — потенциометр 500 кОм; R4 — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; R5 — резистор 2,2 кОм, 0,25 Вт; С1, С2 — электролитический конденсатор 0,01 мкФ, 50 В; С3 — электролитический конденсатор 1000 мкФ, 16 В.
Подобное времязадающее устройство недостаточно надежно для работы с временными интервалами, значительно превышающими 10 мин. Сдвинуть вниз весь диапазон временных интервалов можно путем снижения емкости конденсатора С3. Например, при уменьшении емкости конденсатора в 10 раз диапазон временных интервалов снижается до пределов от 3 с до ~ 1 мин.
Любой из светодиодов «Отсчет» и «Конец» может быть исключен из схемы без нарушения работы устройства в целом, Исключение какого-либо из этих светодиодов упрощает схему за счет удаления также одного из резисторов R1 или R2. Устройство на рис. 5.1 можно, .например, использовать в качестве реле времени при варке яиц,
5.2. Простое реле времени
Реле времени представляет собой устройство, которое срабатывает по истечении заданного периода времени. На рис. 5.2 представлена принципиальная схема одного из вариантов реле времени. В данной схеме период задержки по времени начинается с момента перевода переключателя Кл1 в положение «Вкл». При этом включается светодиод «Отсчет», но, что важно, светодиод «Конец» остается выключенным по крайней мере до истечения времени задержки.
Величина задержки устанавливается с помощью регулятора задержки. При использовании указанных на схеме величин R2, Rs, С2 время задержки будет составлять от 1 до ~ 100 с. Таким образом, если регулятор задержки будет установлен на время 30 с, то свотодиод Д1 «Конец» включается лишь через 30 с после перевода переключателя Кл1 в положение «Вкл».
По истечении 30 с светодиод «Конец» оста ется включенным до перевода переключателя Кл1 в положение «Выкл».
Повторный отсчет времени задержки происходит при переводе переключателя 1Оц в положение «Вкл». В схеме на рис. 5.2 можно исключить светодиод Д2 («Отсчет») и ограничительный резистор У?5. Путем замены конденсатора С2 на конденсатор меньшей емкости можно сократить время задержки. При повышении емкости этого конденсатора время задержки соответственно увеличивается, причем увеличение или уменьшение времени задержки происходит пропорционально. Так, конденсатор, емкостью 10 мкФ дает диапазон времени задержки от 0,1 до ~ 10 с, а конденсатор емкостью 100 мкФ — от 0,1 до 100с.
Устройство на рис. 5.2 можно использовать с любым источником питания напряжением 6-12 В, однако при этом сопротивления ограничительных резисторов светодиодов должны выбираться в зависимости от напряжения питания. Практически не возникнет каких-либо неприятностей, если использовать резисторы с сопротивлением 330 Ом для любых напряжений в пределах 6-12 В. При величине.сопротивлений R5 и R9, равной 150 Ом, на светодиоды будет поступать несколько завышенный ток при более высоких напряжениях.
5.3. Комбинированное реле времени и времязадающее устройство
Устройство на рис. 5.3 представляет собой зуммер, работающий по истечении определенного периода времени в течение ~5 с. Величина временного периода в этом устройстве регулируется в пределах 1 — 10 мин.
Рис. 5.2. Регулируемое реле времени.
Д1, Д2 — светодиод с красным свечением; ИC1 — двойной таймер типа 556; ИС5 — двойной J — К-триггер типа 4027; Т1 — n-р-n-транзистор; R1, R4 — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; Я2 — потенциометр 1 МОм; Я3 — резистор 10 кОм, 0,25 Вт; R6, R9 — 510 или 330 Ом, 0,25 Вт; R6 — резистор 1 МОм, 0,25 Вт; R7 — резистор 100 кОм. 0,25 Вт; Д8 — резистор 2,2 кОм, 0,25 Вт; С1, С3 — электролитический конденсатор 0,01 мкФ, 50 В; С2 — электролитический конденсатор 100 мкФ, 35 В; С4, Cs — электролитический конденсатор 0,1 мкФ, 50 В.
Схема устройства фактически содержит два времязада-ющих устройства, включенных последовательно, Первое времязадающее устройство, являющееся регулируемым, построено на основе микросхемы HC1_A с соответствующими конденсаторами и резисторами. Оно срабатывает при первоначальной установке переключателя Кл1 в положение «Вкл», а длительность задержки регулируется с помощью резистора R2. Пo истечении периода задержки в первом времязадаю-щем устройстве оно включает второе устройство, выполненное на основе микросхемы ИC1-Б. Время задержки во втором устройстве неизменно и составляет ~5 с, хотя его можно и регулировать путем изменения величин R5 и С4. Второе времязадающее устройство обеспечивает включение зуммера, имеющего напряжение питания 9 В. Как нетрудно догадаться, зуммер работает в течение 5 с, что определяется работой второго времязадающего устройства.
Рис. 5.3. Реле времени с задержкой.
ИС1 — двойной таймер типа 556; R1, R4 — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; R2 — потенциометр 1 МОм; R3 — резистор 100 кОм, 0,25 Вт; R5 — резистор 1 МОм, 0,25 Вт; Д, — маломощный выпрямитель-диод; С1, Сз — электролитический конденсатор 0,01 мкФ, БО В; С2 — электролитический конденсатор 470 мкФ, 35 В; С4 — электролитический конденсатор 4,7 мкФ, 35 В,
Повторное срабатывание всего устройства происходит при его кратковременном выключении на несколько секунд и затем новом включении.
Не следует также забывать выключать устройство после истечения времени задержки, в противном случае интегральные схемы даже после отработки времени задержки будут расходовать энергию батареи.
Для каких целей можно использовать подобное устройство? Оно годится, скажем, для шуточных сюрпризов, Например, на вечеринке можно установить в устройстве время задержки 3 мин, включить его и положить на столе рядом с одним из гостей. И... вдруг неожиданно для всех и неизвестно почему невинное на первый взгляд устройство начинает издавать громкие звуки.
Можно придумать самому радиолюбителю и другое применение устройства.
В частности, вместо зуммера можно подсоединить катушку реле с рабочим напряжением 9 В и использовать контакты реле для включения любого бытового электроприбора, в том числе и лампы или электродвигателя. Достоинством этого устройства по сравнению с устройством на рис. 5.2 является то, что оно автоматически включает прибор, который к нему подсоединен, тогда как в устройстве на рис. 5.2 это надо делать вручную,
5.4. Ступенчатое реле времени
Один из недостатков времязадающего устройства с рези-сторным регулятором времени состоит в том, что радиолюбитель не может совершенно точно определить положение регулятора для получения нужного времени задержки. Для обеспечения этого необходимо неоднократно проверять работу устройства при различных положениях регулятора и отмечать значения времени на некоем подобии шаклы. Однако практическая точность выдерживания этих значений будет невелика. Решение такой задачи облегчается при использовании схемы, показанной на рис. 5.4.
Вместо переменного резистора для установки величин времени в этой схеме используется группа резисторов, выбор которых производится с помощью шестипозиционного селекторного переключателя. Таким образом, исключается подбор величин времени путем проб и появляется возможность в любой момент достаточно точно устанавливать нужное время задержки.
Величины времени задержки при указанных значениях сопротивлений времязадающих резисторов RZ — R8 приведены в табл. на рис. 5.4. Изменение времени задержки достигается заменой резисторов, при этом чем больше их сопротивление, тем больше время задержки.
Срабатывание схемы происходит при переводе переключателя в положение «Вкл». При этом загорается светодиод «Отсчет» Дг и остается в этом состоянии на все время задержки. Одновременно поступает tojk в обмотку реле на все время задержки. Контакты реле могут быть включены последовательно между источником питания и любым электрическим прибором. При этом последний будет включаться на установленное время.
Дополнительно в схеме предусмотрена кнопка «Блокировка», которая позволяет в любой момент выключать устройство. При нажатии этой кнопки временнйя задержка прекращается. Между прочим, такая блокировка может также вводиться в устройства на рис. 5.1 — 5.3.
Рис. 5.4. Ступенчатое реле времени.
Д1 — светодиод с красным свечением; ИС] — таймер типа 555; Ri, R2 — резистор 22 кОм, 0,25 Вт; К3 — резистор 910 Ом. 0,25 Вт; Rt — резистор 9,1 кОм, 0,25 В; R5 — резистор 27 кОм, 0,25 Вт; R6 — резистор 51 кОм, 0,25 Вт; R7 — резистор 270 кОм, 0,25 Вт; Rs — резистор 51Q, кОм, 0,25 Вт; R9 — резистор 330 Ом, 0,25 Вт; С1 — конденсатор 0,01 мкФ; Сг — электролитический конденсатор, 1000 мкФ, 35 В; Кл2 — нормально разомкнутый кнопочный переключатель; К.лз — шеетипозиционный поворотный переключатель; Pi — двухпозиционное реле, (Н., 3, — контакт нормально замкнутый, Н. Р, — контакт нормально разомкнутый.)
