Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Таймер для отключения игровой приставки
Всем известно, что время, проводимое детьми за различными игровыми приставками, нередко превышает всякие разумные нормы. И часто никакие доводы взрослых не помогают убедить ребят сделать перерыв и заняться другим полезным делом. Вот тут-то и поможет несложный "электронный помощник" - таймер.
Устройство предназначено для отключения игровой приставки через определенное время. Примерно за минуту до установленного перерыва раздается предупредительный сигнал. В течение этого времени следует прекратить игру и отключить приставку штатным выключателем. В противном случае произойдет принудительное отключение питания. После отключения устройство должно находиться в выключенном состоянии 1.5...2 ч. чтобы полностью разрядился времязадающий конденсатор. При попытке включить приставку раньше срока прозвучит предупредительный сигнал, питание подаваться не будет.
Схема устройства приведена на рис. 1.
На элементах DD2.1 и DD2.2 собран генератор прямоугольных импульсов с периодом следования около 1 с. С выхода генератора импульсы поступают на вход счетчика DD1. После прихода 8192-го импульса (примерно через 2 ч) на выходе 213 микросхемы DD1 появляется лог. 1 и через открывшийся транзистор VT1 начинает заряжаться конденсатор C3. Транзистор VT2 открывается. На входах 5 и 6 элемента DD2.4 устанавливается лог. 0, на его выходе 4 соответственно лог. 1, которая поступает на входы 8 элемента DD2.3 и 6 элемента DD3.4. Высокий уровень на входе 8 элемента DD2.3 разрешает подачу запускающих импульсов на вход генератора звуковых сигналов, выполненного на элементах DD3.2 и DD3.3.
Единичный сигнал на входе 6 элемента DD3.4 переводит этот элемент в режим ожидания, и при появлении высокого уровня на его входе 5 с выхода 26 DD1 (примерно через 1 мин) низким уровнем с выхода закрывает транзисторы VT4 и VT5. тем самым прекращая питание приставки.
При включении напряжения питания короткий импульс с выхода дифференцирующей цепи C6R7 поступает на вход 5 элемента DD3.4. Если конденсатор C3 при этом не разряжен (с момента окончания предыдущей игры прошло менее 1.5...2 ч). на входе 6 DD3.4 - лог. 1. на выходе DD3.4 возникает лог. 0. Транзистор VT3 включается и фиксирует это состояние. В результате звучит предупредительный сигнал, питание на игровую часть подаваться не будет.
Чертеж печатной платы таймера показан на рис. 2.
Правильно собранное устройство начинает работать сразу и в налаживании не нуждается. Время работы приставки определяют емкость конденсатора С2 и сопротивление резистора R2.
Время перерыва в работе определяется элементами C3, R5 и параметрами транзистора VT2. Печатная плата разработана с учетом установки в "Subor" SB225-B. поэтому при использовании таймера в приставках "Dendy" или "Sega", возможно, придется изменить ее размеры.
Таймер подключают в разрыв плюсового проводника питания приставки: точку А - к блоку питания, С - к игровой приставке. Точку В соединяют с минусовым проводником питания.
Для уменьшения потерь напряжения питания рекомендуем заменить транзистор VT5 на транзистор структуры p-n-р (например, КТ816 или КТ837 с любым буквенным индексом). Его эмиттер следует подключить к проводнику А. коллектор - к С, базу - к верхнему по схеме выводу R11, отключив его от цепи А Эмиттер транзистора VT4 надо подключить к общему проводу, а номинал резистора R9 увеличить до 43 кОм. Транзистор VT4 необходимо подобрать с коэффициентом передачи тока базы не менее 100.
Автор: М.Федотов, г.Северен Томской обл.
- Автор: Super User
Таймер задержки включения холодильника
Автор рассказывает об одной из распространенных причин выхода из строя бытовых холодильников и предлагает два варианта устройства для их защиты.
В инструкциях по эксплуатации некоторых бытовых холодильников, например, STINOL, сказано, что их повторное включение в сеть допускается не ранее чем через 4...5 мин после отключения. Это время необходимо для конденсации и спада давления хладоагента. В противном случае пусковая нагрузка на электродвигатель компрессора слишком велика, что вызывает перегрев его обмоток. Именно в этой ситуации отказ двигателя наиболее вероятен.
Выполнить указанное требование без применения дополнительных устройств защиты невозможно. Бытовой холодильник включен круглосуточно. Чтобы вывести его из строя, бывает достаточно обычного для наших электросетей даже кратковременного перебоя подачи электроэнергии, особенно ночью или когда отсутствуют хозяева. В таких случаях необходимо автоматически задерживать включение холодильника приблизительно на 5 мин после восстановления напряжения в сети. Именно эту функцию может выполнить таймер, схема которого показана на рис. 1.
Он работает следующим образом. В первый момент после подачи сетевого напряжения конденсатор C3 разряжен и начинается его зарядка через резистор R3. Логический элемент DD1.1 служит пороговым устройством. Пока напряжение на его входах ниже порога переключения, на его выходе - высокий, а на выходе элемента DD1.2 - низкий логический уровень. Транзистор VT1 закрыт, ток в его эмиттернои цепи отсутствует. Поэтому тиристоры оптронов U1 и U2, а с ними и симистор VS1 закрыты. Цепь питания холодильника разомкнута.
Приблизительно через 5 мин напряжение на конденсаторе C3 достигнет уровня, при котором начнется изменение состояния элементов DD1.1, DD1.2 и открывание транзистора VT1. Благодаря положительной обратной связи через резисторы R4 и R5 этот процесс развивается лавинообразно, ток через светодиоды оптронов U1, U2 нарастает скачком. В результате фототиристоры оптронов поочередно открываются в начале каждого полупериода сетевого напряжения, а протекающий через них и резистор R6 ток открывает симистор VS1. Холодильник подключен к сети.
Если напряжение в сети исчезнет более чем на 1...2 с, конденсаторы С2 и C3 успеют разрядиться (последний - через диод VD6). Резистор R2 служит для ускорения процесса разрядки. С появлением напряжения описанный выше процесс повторится и холодильник будет включен лишь спустя 5 мин.
Узел питания таймера собран по бестрансформаторной схеме с гасящим конденсатором С1. Резистор R1 ограничивает бросок тока при включении. Выпрямленное диодным мостом VD1- VD4 напряжение стабилизировано с помощью последовательно соединенных светодиода HL1 и стабилитрона VD5. Свечение светодиода является признаком наличия напряжения в сети.
Таймер собран в корпусе от блока питания БП2-3 (так называемого сетевого адаптера), которым комплектовались некоторые микрокалькуляторы. Розетку для подключения холодильника укрепляют на корпусе блока со стороны, противоположной сетевой вилке, а внутри корпуса - печатную плату из фольгированного стеклотекстолита, показанную на рис. 2.
Микросхему К561ЛЕ5 без какой-либо корректировки схемы можно заменить на К561ЛА7. Транзистор VT1 - серий КТ312, КТ315 с любыми буквенными индексами. В качестве VD1-VD4 пригодны подходящие по габаритам маломощные диоды с допустимым выпрямленным током не менее 30 мА, а замену VD6 следует выбирать с малым обратным током, например, КД102Б, КД104А. Светодиод HL1 - любого цвета свечения с максимальным током 30 мА. Прямое падение напряжения на светодиодах разного типа может различаться на 1 ...2 В, что следует учитывать при выборе стабилитрона VD5. Суммарное напряжение на стабилитроне и светодиоде не должно выходить за пределы 10...15 В.
Конденсатор С1 - К73-17, С2 - любой оксидный, C3 - оксидный с малым током утечки, например, серии К52. Все резисторы - МЛТ или С2-33 указанной на схеме мощности. Симистор VS1 (его класс по напряжению должен быть не менее 4) снабжают алюминиевым теплоотводом площадью в несколько квадратных сантиметров и крепят к плате, например, эпоксидным клеем.
Налаживание таймера сводится к установке требуемой задержки срабатывания подборкой резистора R3. Следует учитывать, что чрезмерное увеличение сопротивления этого резистора ведет к непостоянству задержки, вызванному влиянием токов утечек конденсатора C3 и между проводниками печатной платы. Ток утечки оксидного конденсатора, длительное время не находившегося под напряжением, обычно увеличен. Поэтому обязательно проверьте задержку после того, как таймер непрерывно проработает не менее суток, и при необходимости установите ее еще раз.
Аналогичный по назначению и принципу действия таймер можно собрать по схеме, показанной на рис. 3.
Его основное отличие в том, что нагрузку (холодильник) коммутируют не симистором, а с помощью реле К1. Триггер, переключающийся при достижении напряжением на конденсаторе С2 порогового уровня, образуют в данном случае элементы DD1.1 и DD1.4. Параллельно соединенные элементы DD1.2, DD1.3 - буферный каскад, управляющий электронным ключом на транзисторе VT1, в коллекторную цепь которого включена обмотка реле К1. Резистор R5 нужен для ускорения разрядки конденсаторов после выключения сетевого напряжения. Протекающего через него тока недостаточно для удержания реле К1 в сработавшем состоянии. Трансформатор Т1, диодный мост VD1 и конденсатор С1 - узел питания таймера.
Светодиоды HL1 и HL2 служат для индикации наличия напряжения в сети и состояния таймера. Если ни один из них не горит, напряжение в сети отсутствует. С момента появления напряжения и до включения холодильника горит светодиод HL1. Затем он гаснет, и зажигается светодиод HL2.
Подбирая реле, следует учитывать, что его контакты должны быть рассчитаны на коммутацию тока в несколько ампер, потребляемого холодильником в пусковом режиме. В авторском варианте таймера применено реле РЭН-18, паспорт РХ4.564.706. Трансформатор Т1 - с напряжением на вторичной обмотке 6 В при токе нагрузки 300 мА. Выпрямленное напряжение на конденсаторе С1 составило 7...8 В. Если имеется реле с большим напряжением срабатывания, напряжение на вторичной обмотке трансформатора следует соответственно увеличить. Однако при увеличении выпрямленного напряжения сверх 15 В микросхему DD1 следует питать через простейший стабилизатор с выходным напряжением не более указанного. Выход стабилизатора обязательно зашунтируйте резистором 1 кОм, создающим цепь разрядки конденсатора С2.
Таймер собран на плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Монтаж почти всех цепей выполнен печатным способом, причем печатные проводники находятся вблизи одного из краев платы шириной 80 мм (рис. 4). С остальной ее поверхности фольга удалена, там установлены реле К1 и трансформатор Т1.
Плату закрывают крышкой из изоляционного материала с отверстиями под светодиоды и розеткой для подключения холодильника. Налаживание таймера сводится к установке требуемой выдержки подбором сопротивления резистора R1.
Автор: И.Нечаев, г.Курск
- Автор: Super User
Таймер отключения питания для Электроники ММЦ-01
В целях экономии аккумуляторной батареи, а также из-за ненадежности выключателя питания я решил изготовить для своего отечественного мультиметра "Электроника ММЦ-01" таймер отключения питания по одной из схем, описанных в [1].
Каждая из них имеет как достоинства, так и недостатки. Первая схема (автор И. Нечаев) обеспечивает четкое отключение питания, но большое падение напряжения на ключевых инверторах не позволяет полностью использовать ресурс аккумуляторной батареи. Вторая схема (автор С. Петров), наоборот, обеспечивает минимальное падение напряжения на ключе, но отличается длительным временем плавного выключения (около 30 с). Поэтому было решено объединить достоинства этих устройств, избавившись от недостатков. Схема таймера и его подключение к мультиметру показаны на рисунке.
Принцип работы устройства аналогичен прототипам: при нажатой кнопке SB1 заряжается конденсатор С1, который постепенно разряжается до переключения логического инвертора DD1 и, соответственно, выключения электронного ключа DA1. Учитывая, что инверторы DD1 в схеме на рис. 1 в [1] уже не являются ключевыми для тока питания, нет необходимости соединять их параллельно и можно использовать только один из них. Входы свободных элементов следует соединить с одним из выводов источника питания.
Устройство собрано на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита размерами 24x26 мм методом объемно-навесного монтажа. На одной стороне платы расположены все элементы таймера и предохранитель FU1 из состава мультиметра. На другой - контактная колодка от батареи "Крона". По углам платы впаяны стойки-опоры высотой 11 мм, которые одновременно являются проводниками, соединяющими обе стороны платы. Устройство соединено с платой мультиметра жгутом, выполненным гибким проводом во фторопластовой изоляции, и устанавливается в отсек питания взамен штатной контактной колодки.
В устройстве использована микросхема HEF4093BP фирмы Philips, аналог К561ТЛ1. В качестве С1 использован конденсатор из серии К53-19 емкостью 100 мкФ на напряжение 6,3 В. Как показали испытания, он надежно работает от свежезаряженной аккумуляторной батареи напряжением около 10 В. При реальной емкости конденсатора 130 мкФ время задержки составляет около 3 мин при потреблении мультиме тром тока около 7 мА. Падение напряжения на ключе не превышает 40 мВ.
Все резисторы - МЛТ-0,125. В качестве кнопки SB1 использован микропереключатель МП-7, установленный взамен ПД9-1. Номера контактных площадок на плате мультиметра А1 (см. рис.), а также контакты Х1.3 - Х1.6 соответствуют обозначениям на заводской схеме мультиметра [2].
Литература
Автор: С. Рёбрушкин, г.Саранск, Мордовия
- Автор: Super User
Таймер повышенной мощности
Как известно, таймер - это устройство, предназначенное для автоматического подключения радиоэлектронного устройства к источнику питания или отключения от него. К нему традиционно предъявляют, например, такие требования, как малые габариты, энергопотребление и падение напряжения на управляющей цепи. Традиционно нагрузка включалась через сильноточные контакты реле. С появлением мощных переключательных транзисторов, скажем, IRLR2905, надобность в реле отпала, что позволило значительно сократить габариты таймера. Именно такой транзистор использован в таймере, схема которого приведена на рис. 1. Он способен работать при напряжении 7,5 В и коммутировать нагрузку, потребляющую ток до 30 А.
На микросхеме DA1 собран стабилизатор напряжения, на логических элементах DD1.1, DD1.2 - компаратор напряжения, на DD1.3 - инвертор, на транзисторе VT1 - электронный ключ. Конденсаторы С1 и C3 обеспечивают устойчивую работу стабилизатора напряжения, параметры цепочки C2R1 задают время срабатывания таймера. Резистивный делитель R2R3 осуществляет обратную связь в компараторе напряжения и обеспечивает скачкообразное переключение компаратора из одного устойчивого состояния в другое.
Теперь о работе устройства. После подачи питающего напряжения начинается зарядка конденсатора С2 через резисторы R1 и R2. При этом на входе логического элемента DD1.1 присутствует высокий логический уровень, а на выходе - низкий. Полевой транзистор VT1 закрыт.
По мере зарядки конденсатора С1 напряжение на входе элемента DD1.1 уменьшается. Когда оно достигнет порога переключения компаратора, на затворе транзистора окажется напряжение около 5 В. Транзистор откроется, и на нагрузку, подключенную к гнездам Х1, Х2, поступит питающее напряжение. Таков режим задержки включения нагрузки.
Для повторного запуска таймера необходимо кратковременно нажать кнопку SB1 "Пуск". Конденсатор С1 разрядится, отсчет времени начнется заново.
Чтобы таймер работал в режиме задержки выключения нагрузки, надо затвор полевого транзистора отсоединить от выхода элемента DD1.3 и подключить его к выходу элемента DD1.2. Если же в устройство ввести переключатель SA1 (рис. 2), таймер сможет работать как в режиме задержки включения, так и в режиме задержки выключения.
В случае подключения нагрузки индуктивного характера, гнезда следует зашунтировать диодом VD1, а для уменьшения вероятности возникновения "дребезга" при включении или выключении нагрузки надо ввести конденсатор С4.
Кроме указанных на схеме, допустимо применить микросхему К561ЛА7, а при изменении топологии печатной платы - 564ЛЕ5, К564ЛА7. Транзистор может быть любой, выделенный цветом, из списка, приведенного в статье "Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы INTERNATIONAL RECTIFIER" в "Радио", 2001, № 5, с. 45. При этом, естественно, максимальный коммутируемый таймером ток будет определяться типом примененного транзистора. Полярный конденсатор С2 должен быть танталовый для поверхностного монтажа с малым током утечки или серии К52, но тогда придется увеличить размеры платы. Остальные конденсаторы - К10-17. Для маломощной нагрузки диод VD1 может быть любой из серий КД102, КД103, КД105, а для мощной - КД109А-КД109В, КД212А, КД212Б или аналогичные. Резисторы - МЛТ. С2-33, Р1-4, Р1-12, кнопка и переключатель - любые малогабаритные.
При токе нагрузки более 1 А общий провод питания надо припаивать возможно ближе к истоку транзистора. Если ток превышает 8 А, транзистор следует установить (методом пайки) на радиатор. Для тока 30 А его площадь должна быть 100... 150 см2. Когда питающее напряжение 15 В и более, рекомендуется включить последовательно с кнопкой резистор сопротивлением 10...20 Ом для уменьшения разрядного тока конденсатора и предохранения контактов кнопки от обгорания.
Чтобы увеличить напряжение, при котором может работать таймер, до рабочего напряжения транзистора, надо применить стабилизатор DA1 с большим входным напряжением.
Собственное потребление тока таймером определяется в основном током стабилизатора.
Большинство деталей устройства размещено на печатной плате (рис. 3) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.
Налаживание таймера сводится к установке требуемого времени задержки подбором резистора R1 и, при необходимости, конденсатора С2. Для указанных на схеме номиналов этих элементов время задержки составило примерно 13 мин.
Во время испытаний макета таймера при токе 5 А падение напряжения на транзисторе составило 0,1 В, а рассеиваемая на нем мощность - 0,5 Вт, что свидетельствует о хорошем КПД устройства.
Автор: И.Нечаев, г.Курск
- Автор: Super User
Улучшение работы электронных наручных часов
Сейчас в широком ассортименте продаются дешевые наручные часы. У них есть типичные недостатки. Так, купленные мною часы с калькулятором и будильником имели очень тихий сигнал и "убегали" до 11 с в сутки.
После разборки стала ясна причина тихого звука - на плате в углу имелись печатные проводники для установки транзистора поверхностного монтажа. Один вывод (эмиттер) соединялся с минусом батареи, другой (коллектор) - с пружинным контактом пьезоизлучателя, а третий (база) вел к микросхеме часов. Между базой и коллектором была перемычка. В результате на кристалл подавалось переменное напряжение амплитудой до 1,5 В.
Схема доработки показана на рис. 1.
Из-за отсутствия планарного транзистора был установлен КТ358А, причем его корпус немного подпилен напильником. Дроссель L1 намотан на ферритовом кольце К8хЗх2 проводом диаметром 0,08 мм, число витков - 650. Экспериментально установлено: чем больше витков - тем лучше. Усилить вывод катушки, намотанной таким тонким проводом, можно известным способом: сложить конец провода в несколько раз, обжечь лак спичкой или зажигалкой, а затем зачистить тонкой шкуркой или паяльником на таблетке аспирина.
С указанным дросселем амплитуда сигнала достигала 12 В и звук был слышен на всю комнату. Немного изменить тембр сигнала можно подбором конденсатора между коллектором и эмиттером. Дроссель приклеивают в подходящем месте, а перемычку на плате между базой и коллектором перерезают.
Транзистор в отсутствие сигнала закрывался хорошо - ток потребления не возрос.
Для регулировки хода часов обычно устанавливают конденсаторы небольшой емкости между выводами кварцевого резонатора и общим проводом (или "плюсом" источника питания). На плате есть контактная площадка для конденсатора поверхностного монтажа. Однако установка конденсатора практически не изменила скорость хода. При контроле осциллографом выяснилось, что амплитуда напряжения на другом выводе кварцевого резонатора меньше в 4 раза ("холодный" вывод). При установке конденсатора емкостью 15 пФ между этим выводом и "плюсом" питания уход часов стал менее 0,5 с в сутки.
На рис. 2 схематично показаны элементы и контактные площадки.
Автор: В.Ананьев, г.Ярославль
- Автор: Super User