Господиня ставить страву в духовку і згадує про нього, лише коли з духовки повалив дим... Подібна ситуація знайома багатьом. Уникнути її допоможе таймер, який через певний час подає сигнал, попереджаючи, що страва в духовці вимагає уваги.
Основна перевага пропонованого кухонного таймера - зручність користування. Поки мережева вилка вставлена в розетку 220 В, прилад готовий до роботи, достатньо натиснути на кнопку. На індикаторах в будь-який момент можна побачити, скільки часу залишилося до закінчення витримки. Після її закінчення пролунає звуковий сигнал плавно наростання гучності, після чого таймер автоматично вимкнеться, чекаючи нової команди. Мережева вилка може залишатися увімкненою в розетку постійно, так як у пасивному стані (до початку витримки і після закінчення звукового сигналу) майже всі вузли таймера знеструмлені. Від мережі в цей час споживається тільки струм холостого ходу трансформатора живлення.
Принципова схема таймера показана на рис. 1.
(натисніть для збільшення)
Тактовий генератор зібраний за типовою схемою на мікросхемі К176ИЕ12 (DD2) з кварцовим резонатором ZQ1 частотою 32768 Гц. Його імпульси (з періодом 1 с або 1 хв в залежності від положення перемикача SA1) надходять на сайт відліку часу - лічильники DD3 і DD4 К561ИЕ14. Вони включені таким чином, що працюють "на віднімання", тому установка витримки і відлік часу йдуть у бік зменшення. Елементи DD5, DD6, HG1, HG2 призначені для дешифрування і індикації залишку часу.
До виходів перенесення лічильників DD3 і DD4 підключений елемент збігу з діодів VD11, VD12 і резистора R24. Низький логічний рівень на виході служить сигналом закінчення витримки. Дифференцирующая ланцюг R1C1 і пороговий елемент - тригер Шміт-tbDDI.1 - формують імпульс, протягом якого ввімкнено звуковий сигнал.
Елемент DD1.3 - генератор сигналу звукової частоти, транзистор VT5 - його підсилювач. Частота звуку промодулирована імпульсами трикутної форми, надходять через резистор R19 з генератора на елементі DDI.2-Це додає сигналом більш помітний, вібруючий характер. Підлаштування резистором R20 частоту "вібрато" можна змінити.
Завдяки ланцюга R23R27VD13C11 в момент спрацьовування таймера сигнал звучить з зниженою гучністю, яка у міру зарядки конденсатора С11 плавно наростає. Змінним резистором R26 встановлюють максимальну гучність сигналу.
Основою вузла живлення таймера служить трансформатор Т1. Напруга з його обмотки II, випрямлена доданими мостом VD6, надходить на стабілізатор (транзистори VT3, VT4). Падіння напруги на світлодіоді HL1 і діод VD5, через які в прямому напрямку протікає струм навантаження випрямляча, збільшує на 2,3 2,6 В... різниця потенціалів між катодом і анодами індикаторів HG1 і HG2, що призводить до помітного зростання яскравості формуються цифр.
Змінна напруга напруження індикаторів надходить від обмотки трансформатора 111 Т1. Коли таймер знаходиться в пасивному стані, електронний ключ на транзисторах VT1 і VT2 розриває ланцюг напруження. Падіння змінного напруги на відкритому під час витримки ключі не перевищує 0,15...0,2 В. Тому при номінальному для індикаторів ІВ-6 напрузі розжарення 1 напруга на обмотці III трансформатора Т1 має дорівнювати 1,2 Ст.
Коли таймер включений в мережу, але знаходиться в пасивному режимі, з усіх його вузлів працює тільки випрямляч на діодному мості VD6. Зразкового напруги на базі транзистора VT3 немає, тому транзистори VT3 і VT4 закриті і напруга в ланцюзі +9 відсутня. Ключ VT1VT2 розімкнений, так як для відкривання транзисторів необхідно, щоб напруга в ланцюзі +9 В перевищило напруга стабілізації стабілітрона VD10.
При натисканні будь-якої кнопки SB2 "Устан. одиниць" або SB3 "Устан. десятків" напруга з конденсатора C3 фільтра випрямляча через резистор R8 надходить на стабілітрон VD8, що обмежує його на рівні приблизно 9 Ст. По ланцюгу VD3R3 напруга подається на базу транзистора VT3, відкриває його і призводить стабілізатор в дію. Напруга +9 В надходить на всі вузли таймера, а ключ VT1VT2 включає напруження індикаторів.
В подальшому (після відпускання кнопки SB2, SB3) напруга в ланцюзі формування зразкового напруги стабілізатора присутній завдяки діоди VD1 і VD4. Їх аноди з'єднані з такими точками таймера, що протягом усього часу витримки і звучання сигналу напруга хоча б в однієї з них має високий логічний рівень. По закінченні витримки і сигналу рівні в обох точках стають низькими, зразкове напруга на базі транзистора VT3 знижується майже до нуля і таймер переходить у пасивний стан. Під час витримки можна примусово привести його в цей стан, натиснувши на кнопку SB1 "Викл.".
У момент включення напруга +9 В ланцюг C9R15 формує короткий імпульс, записуючий в лічильник одиниць DD3 код цифри 9 (він заданий відповідним підключення входів D1-D8), а в лічильник десятків DD4 - код нуля. Ці цифри з'являються на індикаторах, і якщо натиснуту кнопку негайно відпустити, таймер відпрацює витримку в 9 хвилин або секунд (залежно від положення перемикача SA1). Але якщо кнопку SB2 або SB3 утримувати натиснутою, імпульси частотою 2 Гц надходять на тактовий вхід відповідного лічильника (DD3 або DD4), зменшуючи на 1 його вміст з кожним імпульсом.
Щоб на виводі 10 мікросхеми DD2 імпульс з'явився рівно через 60 с після закінчення установки часу (відпускання кнопки), робота лічильника секунд мікросхеми DD2 заблокована високим логічним рівнем, що надходять на її висновок 9 з стабілітрона VD8, поки хоч одна із кнопок не натиснута.
Після відпускання кнопки тактовий вхід лічильника DD3 через перемикач SA1 виявляється сполученим з виходом хвилинних або секундних імпульсів мікросхеми DD2, а тактовий вхід лічильника DD4 - з виходом перенесення лічильника DD3. Йде відлік часу витримки. За його закінчення вміст обох лічильників стане нульовим, на їх виходах перенесення (висновках 7) одночасно з'явиться низький рівень, діоди VD11, VD12 будуть закриті і почнеться зарядка конденсатора С1 по ланцюгу R1R2R24. Високий рівень на виході елемента DD1.1 дозволить роботу звукового генератора сигналу. Приблизно через 5 з конденсатор С1 зарядиться до рівня перемикання елемента DD1.1, високий рівень на виході якого зміниться низьким, що припинить звуковий сигнал і переведе таймер в пасивний стан. Сигнал з виходу елемента DD1.1 надходить і на вивід 5 мікросхеми DD2, забороняючи її роботу. Інакше у "секундному" інтервалі витримок лічильники DD3, DD4 можуть змінити стан під час звучання сигналу, що призведе до збою.
Друкована плата таймера, показана на рис. 2, виготовлена з односторонньо фольгованого склотекстоліти.
(натисніть для збільшення)
Висновки і корпус движкового перемикача ПД-9 (SA1) припаюють безпосередньо до контактним майданчикам. Постійні резистори - МЛТ, С2-33 або імпортні зазначеної на схемі потужності. Підлаштування резистор R20 - СПЗ-16, СПЗ-38а або СПЗ-38в, замість нього можна встановити заздалегідь підібраний постійний резистор. Змінний резистор R26 - СП4-1 або СПЗ-6а. Його кріплять на П-образному кронштейні з листової латуні або сталі товщиною 0,5...0,8 мм. Розгортка кронштейна - на рис. 3. Якщо необхідності в регулюванні гучності ні, змінний резистор R26 теж можна замінити підібраним постійним.
Всі оксидні конденсатори - К50-6, К50-16, К53-35 або К53-1а, решта - керамічні КМ, КД або імпортні. Діоди КД521А можна замінити на КД522 з будь-яким буквеним індексом. Два-три аналогічних діода, з'єднаних послідовно, замінять світлодіод HL1.
Транзистори VT1, VT2 - КТ817 з будь-яким буквеним індексом і коефіцієнтом һ21Э не менше 80. Транзистори VT3, VT4 повинні мати һ21Э не менше 60 (тут підійдуть і транзистори серій КТ315, КТ361). Складовою транзистор можна замінити КТ972А звичайним КТ503 з будь-яким буквеним індексом (һ21Э - не менше 100), причому в ланцюг його емітера необхідно включити в прямому напрямку діод серії КД521 або КД522.
Трансформатор живлення Т1 - ТП-321. Використовуючи досить великий зазор між його вторинної (II згідно схеми таймера) обмоткою і магнітопроводом, на тому ж каркасі додатково намотують обмотку III - 38 витків дроту ПЕЛШО 0,25...0,31 мм. Якщо в якості HG1, HG2 застосовані не ІВ-6, а інші семиэлементные люмінесцентні індикатори (ІВ-3, ІВ-За, ІВ-22), число витків обмотки III потрібно змінити таким чином, щоб одержати необхідну напругу напруження. Замість зазначеного вище трансформатора можна використовувати інші, відповідні за габаритної потужності (не менше 3 Вт) з вторинними обмотками на 12...18 В (II) і 1,2 В (III) або дозволяють намотати такі обмотки. Трансформатор бажано вибирати з числа мають окрему ізольовану секцію каркаса для вторинних обмоток. Це забезпечить необхідну електробезпека таймера.
Резистор R5 зменшує струм холостого ходу постійно включеного в мережу трансформатора, знижує його нагрівання і підвищує надійність [1]. Зазначені на схемі рис. 1 номінал і потужність резистора оптимальні для трансформатора ТП-321, струм холостого ходу якого не перевищує 5.. .7 мА. З трансформатором, струм холостого ходу якого більше 10 мА, можна використовувати резистор МЛТ-2 номіналом 1,2... 1,5 кОм, але краще - реактивне баластне опір, що зменшить виділення тепла. Для цього добре підходять обмотки реле РСМ, РЭС6, РЭС22 на робоче напруга 24 в Якір реле необхідно зафіксувати в притягнутий до магнітопроводу положенні.
Плату таймера поміщають в пластмасовий корпус з закритим зеленим склом вікном для індикаторів. Кнопки SB1 - KM1-I SB2, SB3 - KM2-I, звуковий випромінювач BF1 - ДЭМШ-1А. Їх кріплять до корпусу, а з друкованою платою з'єднують гнучкими проводами. При використанні в якості BF1 пьезоизлучателя ЗП-1 паралельно йому необхідно підключити резистор номіналом 4,3 кОм, встановивши його в передбачені на платі отвори. На рис. 2 цей резистор показаний штриховою лінією.
Першими рекомендується монтувати трансформатор Т1, діодний міст VD6, конденсатор C3 і деталі стабілізатора напруги. Для перевірки до виходу стабілізатора тимчасово підключають еквівалент навантаження - резистор МЛТ-1 опором 470...560 Ом, а між базою транзистора VT3 і позитивним висновком конденсатора C3 - резистор МЛТ-0,25 номіналом 15...18 кОм. Вихідна напруга стабілізатора повинна знаходитися в межах 9...9,5 Ст. При необхідності його можна трохи змінити, встановлюючи інші примірники стабілітронів VD7 і VD9.
До першого включення таймера в мережу непогано закріпити на його платі у трансформатора Т1 з боку друкованих провідників пластину з ізоляційного матеріалу розмірами 47x35 мм (наприклад, притиснувши її гвинтами кріплення трансформатора). Пластина повинна закрити всі провідники і висновки елементів, пов'язані з мережею 220 В. Резистор R5 і плавкі вставки FU1 теж бажано добре ізолювати. Це дозволить перевіряти і налагоджувати таймер, не побоюючись ураження електричним струмом.
Перевіривши роботу стабілізатора, можна видалити тимчасово встановлені резистори і продовжити монтаж. Краще почати з дротяних перемичок, тому що деякі з них надалі виявляться під мікросхемами. Одна з перемичок, виділена на рис. 2 жирною лінією, служить не тільки з'єднувальним проводом, але і елементом кріплення індикаторів ІВ-6. Її розміри, показані на рис. 4, обрані з урахуванням висоти трансформатора ТП-321 і діаметра балонів індикаторів. Цю перемичку краще змонтувати після мікросхеми DD1, але до встановлення індикаторів. Їх розташовують паралельно платі таким чином, щоб верхню частину балонів можна було прикріпити до перемички з допомогою ниток і клею.
Встановивши всі деталі і візуально перевіривши правильність монтажу, переконайтеся в відсутність замикання в ланцюгах живлення, "продзвонивши" їх омметром. Правильно зібраний таймер починає працювати відразу після включення в мережу і натиснення однієї кнопки SB2 або SB3 - світяться цифри на індикаторах, йде зворотний відлік часу. В іншому випадку доведеться перевірити напругу живлення мікросхем (9 В) і змінну напругу напруження індикаторів (0,95... 1,05). Якщо при включеному таймері відсутні імпульси на виходах мікросхеми DD2 або частота їх прямування відрізняється від номінальної, найбільш часта причина - несправність кварцового резонатора. Якщо велика точність витримки не потрібна, без нього можна обійтися, замінивши RC-ланцюгом, як запропоновано, наприклад, в [2].
Таймер придатний не тільки для подачі звукового сигналу, але і для включення на заданий час якого-небудь навантаження, наприклад, нагрівача або вентилятора. Звичайно, для цього потрібен електронний ключ або реле відповідної потужності. Виходом керуючого ключем сигналу послужить точка А (див. рис. 1). До жаль, навантажувальна здатність цього виходу невелика. Більш потужний сигнал - напруга 9 В безпосередньо з виходу стабілізатора. Але врахуйте, його тривалість більше заданої витримки на час звучання звукового сигналу.
Зверніть увагу, що на друкованій платі (див. рис. 2) входи невикористаного елемента мікросхеми DD1 з'єднані з точкою А. Тому на виході згаданого елемента (виводі 11 DD1) під час відліку витримки - лог. 0, під час звукового сигналу - лог. 1, а в пасивному стані таймера він знаходиться в высокоимпедансном стані.
Встановлюють витримку наступним чином. При натисканні на будь-яку з кнопок або SB2 SB3 включається таймер (якщо, звичайно, мережева вилка вставлена в розетку) і на його індикаторі висвітлюється число 09. При утриманні її, наприклад, кнопки SB2 цифра в розряді одиниць двічі на секунду зменшується на 1 (9, 8, 7,..., 1, 0, 9,...). При натиснутій кнопці "Устан. десятків" з тією ж частотою змінюються цифри в розряді десятків (9, 0, 18, 9, 0...). Таким чином, можна задати будь-яку витримку в інтервалі 0-99 хвилин або секунд. Одиницю відліку вибирають з допомогою перемикача SA1. Автоматичний відлік витримки йде з моменту відпускання кнопок.
Запам'ятовування вибраного значення витримки не передбачено. Тому кожен раз задають заново. Черговість натискання кнопок установки в більшості випадків байдужа. Однак, щоб уникнути збоїв не рекомендується натискати кнопку SB3 "Устан. десятків", якщо в розряді одиниць - нуль. Слід попередньо встановити будь-яке ненульове число одиниць, потім - потрібне число десятків і лише після цього - нуль одиниць.
Література
Автор: Б. Андрєєв, Тольятті р.