Годинник для автоматичного керування пристроями. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Годинники, таймери, реле, комутатори навантаження

 Коментарі до статті

Для автоматичного управління режимом роботи різних побутових електроприладів або радіоапаратури в домашніх умовах, а також на виробництві іноді буває необхідно мати автомат, що задає час. Наприклад, такий пристрій може за заданою програмою керувати поливом рослин на дачній ділянці протягом тижня, поки ви працюєте в місті.

Циклічний таймер легко виконати на основі цифрового годинника з кварцовою стабілізацією частоти. Використовувати для виготовлення керуючого автомата вже готовий цифровий годинник промислового виготовлення незручно, тому що у них вихідні сигнали розраховані на керування індикаторами в динамічному режимі, що ускладнює підключення вузла керування.

Найчастіше в опублікованих конструкціях для виготовлення електронного годинника використовують спеціально розроблену для цього ще в 70-х роках 176-ю серії МОП мікросхем. В даний час вони є застарілими і мають суттєві недоліки:

• невисоку надійність;
• номінальна робоча напруга +9...12 (при меншому можуть нестійко працювати);
• вузький діапазон робочих температур (-10 ... +70 ° С).

Пропонований пристрій виконано в основному на мікросхемах 561-й КМОП серії та позбавлений всіх цих недоліків. Хоча при цьому схема містить більше мікросхем і виходить складніше, але вона працює при меншій напрузі живлення, а також дозволяє домогтися більш високої точності ходу годин.

Електрична схема забезпечує індикацію поточного часу (години та хвилини) та дня тижня. Є індикація секундних імпульсів, і навіть передбачена можливість контролю роботи програми (добового циклу) в прискореному режимі.

Основним джерелом живлення пристрою є мережа 220 В. У черговому режимі схема годинника споживає мікрострум, що забезпечує її тривалу роботу від резервних елементів живлення (акумулятора) у разі відключення основного джерела. Враховуючи, що в годинах найбільше споживають енергії світлодіодні індикатори та мікросхеми, ними керуючі, ці елементи підключені так, що у разі зникнення напруги вони знеструмлюються, а від акумулятора живлення подається тільки на КМОП мікросхеми.

Застосування в годиннику світлодіодних індикаторів дозволяє зробити видимим час навіть при слабкому освітленні.

Наведений варіант пристрою дозволяє керувати двома каналами мережевим навантаженням потужністю до 10 кВт (струм 5 А). Число каналів легко збільшується до 10 шляхом підключення додаткових мікросхем пам'яті. Крім того, схема при монтажі легко піддається зміні своїх характеристик залежно від тих завдань, які необхідно виконати, наприклад, всі канали або один з них може працювати в тижневому циклі (для вихідних днів записувати свою програму управління, якщо два входи старших розрядів А11 і А12 мікросхеми пам'яті підключити до виходів лічильника днів тижня – DD9).

Дискретність встановлення необхідного часового інтервалу становить 2 хв (або 10 хв під час використання тижневого циклу).

Структурна схема автомата показано на рис. 1.47.

Пристрій для зручності подання умовно поділено на такі вузли:

• А1 – кварцовий автогенератор з дільником частоти до хвилинних імпульсів, рис.1.48;
• А2 - дільники частоти для отримання відліку часу в хвилинах та годинах, рис.1.49;
• A3 - вузол індикації поточного часу та дня тижня, рис. 1.50;
• А4 – вузол установки часових інтервалів для керування роботою зовнішніх пристроїв, рис. 1.51;
• А5 – електрична схема джерела живлення, рис. 1.52.

Формувач хвилинних імпульсів (А1) виконаний мікросхемах DD1.1, DD2. Частота стабілізована кварцовим резонатором ZQ1 на 32768 2 Гц. Для того щоб забезпечити стійку роботу лічильника DD1.1 при зниженій напрузі живлення, автогенератор, що задає, виконаний на зовнішньому елементі DD2. Лічильники усередині мікросхеми DDXNUMX ділять частоту до формування хвилинних імпульсів.

З виходу DD2/10 хвилинні імпульси надходять на лічильники з коефіцієнтом розподілу 60 (хвилини) DD3 та 24 (години) DD5, DD6 (рис. 1.49).

Логічні елементи DD4 і DD7 забезпечують необхідні коефіцієнти поділу у лічильників за рахунок їх обнулення у потрібний момент по входах R. Натискання кнопки "установка" (SB1) також формує імпульс обнулення всіх лічильників, а з виходу елемента DD1/11 передній фронт імпульсу встановлює в лічильники DD5, DD6 початкове число 22-00 (у разі імпульсу на висновках DD5/1, DD6/1 проводиться запис двійкового коду, встановленого на входах D1...D4 мікросхем). Час для початкової установки при виготовленні пристрою можна вибрати (перемичками в двійковому коді) будь-яким з тих чисел, що найбільш зручні для вас.

Застосування однієї кнопки для встановлення часу дозволяє спростити схему. Ця кнопка при черговому натисканні перемикає день тижня, оскільки імпульси надходять через елемент DD1.4 на вхід лічильника днів DD9/14, рис. 1.50. Конденсатор С усуває брязкіт контактів кнопки при формуванні імпульсу на перемикання лічильника дня тижня.

Рис.1.50. Вузол індикації поточного часу та дня тижня

Перемикач SA1 дозволяє перевірити роботу годинника та встановленої програми управління в прискореному режимі (положення "прискорення"), коли використовується підвищена частота з виходу DD2/6.

Схема вузла індикації складається з дешифраторів двійкового коду (DD10...DD13) семисегментний код, необхідний управління роботою цифрових індикаторів, виконаних з урахуванням світлодіодів. На рис. 1.51 показано відповідність вхідних сигналів сегментам індикатора.

Резисторні матриці D1...D4 обмежують струм через світлодіоди індикаторів, а діоди VD1, VD2 та елементи мікросхеми DD13.1-DD13.2 забезпечують формування сигналу гасіння старшого розряду в годинах, коли на обох входах DD10 нульовий рівень (при лог. "0 " на DD10/4 індикатор не світиться). Тому сегмент F в індикаторі HG1 можна не підключати.

Світлодіод HL1 блимає з частотою 1 Гц, а зі світлодіодів HL2...HL8 буде світитися тільки один, що відповідає дню тижня.

У ланцюгах зниження споживаного струму від джерела живлення інші входи гасіння індикаторів DD11.4...DD13.4 подаються імпульси, але через інерції зору це помітно.

Вузол установки часових інтервалів, рис. 1.52, зібраний на мікросхемах оперативних пристроїв (ОЗУ) із серії 537. Вони виготовлені за КМОП технології, що забезпечує тривалу роботу схеми від автономного джерела живлення (зберігають вміст пам'яті, поки є харчування). Кількість мікросхем пам'яті може бути збільшено до необхідної кількості каналів керування.

Оскільки обидва канали управління навантаженням виконані аналогічно, розглянемо функціонування з прикладу одного. Схема передбачає індивідуальний запис інформації у кожну з мікросхем пам'яті.

Роботу цієї мікросхеми пам'яті пояснює табл. 1.4.

Таблиця 1.4. Таблиця істинності для мікросхеми 537РУ2

де х - будь-яке значення логічного сигналу, тобто. лог. "0" або балка. "1".

На входи адрес А0 ... А11 надходить двійковий код з виходів лічильників годин і хвилин, а якщо треба, то і днів тижня. Для запису потрібної програми в канапі 1 (DD15) необхідно виконати дії наступної послідовності:

1) перемикач SA1 встановлюється в положення "прискорення" циклу - у цьому випадку сигнал на вхід лічильника DD3/2 подається з DD2/6 і годинник проходить добовий цикл приблизно за 12 хв;

2) увімкнути перемикач "-АП", для каналу 1 це буде SA4 - у цьому випадку мікросхема О-У працює в режимі запису стану на вході DI (лог. "0");

3) потрібно дочекатися моменту індикації на годиннику необхідного часу включення навантаження і в цей момент включити SA2 ("ПР1") - на інтервал, протягом якого навантаження має працювати (відбувається запис лог. "1");

4) після закінчення запису всього циклу перемикач SA4 повернути у вихідне положення (режим читання) і годинами перевірити спрацьовування реле К1 на потрібних інтервалах часу;

5) повернути всі перемикачі у вихідне положення (як це показано на схемі) та кнопкою SB1 встановити день тижня та точний час.

Тепер на виході D0 мікросхеми (DD15/7) буде присутній рівень балка. "1" лише протягом потрібних інтервалів часу. Цей сигнал відкриває транзистор VT1 та спрацьовує реле К1, включаючи своїми контактами К1.1 навантаження на гніздах XS1. Схема передбачає також ручне керування включенням навантаження у будь-який момент часу за допомогою трипозиційних перемикачів SA6 та SA7, рис. 1.52. Світлодіоди HL9, HL10 є індикаторами включення навантаження у відповідному каналі.

Для живлення пристрою від мережі виконано джерело живлення за схемою, показаною на рис. 1.53.

Трансформатор Т1 підійде уніфікований типу ТПП255-127/220-50 або ТПП255-220-50, але його можна виготовити і самостійно, скориставшись методикою розрахунку, наведеною в літературі, наприклад Л20, стор. 167. Струм споживання по ланцюгу 4,8 В складає 0,35 ... 0,55 А, по ланцюгу 30 В - залежить від числа реле і для двох зазвичай не перевищує 120 мА.

Годинник для автоматичного керування пристроями 1-147.jpg

Для отримання високої точності ходу годинника використаний стабілізатор напруги (DA1). Він може бути зібраний за схемою, наведеною в розділі джерел живлення на рис. 4.3. Конденсатори С8 і С9 розташовуються поблизу логічних мікросхем, а С7 встановлений поруч із висновками стабілізатора (краще, якщо оксидні конденсатори використовувати танталові).

Як резервне джерело живлення (G1) підійдуть 4 акумулятори типу Д-0,115 або Д-0.26Д. Діод VD13 запобігає розряду елементів через схему стабілізатора при відключенні мережного живлення. А в нормальному режимі через нього відбувається заряд акумуляторів. Вимикач SA8 служить для виключення повного розряду акумулятора при відключенні годинника на тривалий час.

Живлення на висновки мікросхем подається відповідно до табл. 1.5.

Таблиця 1.5. Напруга живлення на мікросхемах

Друкована плата для збирання годинника не розроблялася. Монтаж виконується на універсальній макетній платі (краще, якщо вона передбачатиме встановлення будь-яких мікросхем - з планарним та звичайним розташуванням висновків). Конструктивно вузли А1 і А2 зручно розташовувати на одній платі, що з'єднується з блоком індикації A3 через контактний 32 роз'єм (наприклад, типу РП 15-32). Акумулятори закріплюються так, щоб до них був легкий доступ, оскільки щорічно з поверхні елементів необхідно видаляти виступаючий наліт.

Зменшити габарити плати та всього пристрою можна, якщо замість серії 561 застосовувати аналогічні мікросхеми з планарним розташуванням висновків із серії 564, але вони коштують значно дорожче.

Для складання пристрою резистори підійдуть будь-якого типу. Резисторні зборки D1 ​​...D4 можна замінити звичайними резисторами опором 100...120 Ом та потужністю 0,125...0,25 Вт. Конденсатори С1, С2 повинні мати малі ТКЕ (М47, М75); С-типу К10-17; оксидні С4 ... С8 - К53-1. Кварцовий резонатор ZQ1 підійде будь-якого типу - вони широко поширені, тому що спеціально випускаються для застосування в годиннику.

Діоди VD1, VD2 підійдуть будь-які імпульсні; випрямні діоди VD3...VD12 можуть бути будь-якого типу на струм не менше 1 А, але краще застосовувати КД257 або КД258 (остання літера в позначенні для даної схеми може бути будь-яка), тому що у них є дуже корисна властивість: у разі виникнення несправності у схемі діоди при перевантаженні лопаються і розривають ланцюг, виконуючи роль запобіжника, що робить таке джерело живлення безпечним навіть в аварійній ситуації.

Світлодіоди HL1...HL10 краще застосовувати із серії КИПД05А (Б, В – з різним кольором світіння) – вони при струмі близько 1 мА світяться досить яскраво. Цифрові індикатори HG1...HG4 можуть бути використані АЛС321Б або АЛС324Б, але вони мають менше висоту цифр (8 мм) на відміну від зазначених на схемі (18 мм).

Мікросхема DA1 повинна встановлюватись на радіаторі. Мікросхеми пам'яті DD15, DD16 замінюються на 537РУ6.

Реле К1, К2 використані польського виробництва, але підійдуть багато інших на робочу напругу обмотки 24...27 і допускають проходження струму через контакти 5 А. Мікроперемикачі SA1 ...SA5 типу ПД9-2 або ПД9-1; SA6, SA7 - типу ПД21-3.

При початковій перевірці роботи схеми її краще живити від лабораторного джерела, контролюючи струм, що споживається.

Налаштування пристрою при правильному монтажі полягає у встановленні на виході джерела живлення напруги 4,8 В та перевірці роботи записаних у пам'ять програм. Для отримання високої точності ходу годин потрібно також точне підстроювання за допомогою конденсатора С1 частоти автогенератора по частотоміру. Частоту можна контролювати на виході DD2/13 – вона повинна відповідати 32768,0 Гц.

Точно підлаштувати автогенератор можна і без частотоміра, контролюючи за місяць відхилення ходу годинника за секундною стрілкою в телевізорі, але це займе досить багато часу.

Можна встановити будь-який час, не використовуючи кнопку SB1. Для цього потрібно перемикач SA1 встановити в положення "прискорення" і дочекавшись, коли на індикаторі буде потрібне числове значення, повернути перемикач у нормальне положення. Але такий метод встановлення часу менш точний, тому що в цьому випадку лічильники секундних імпульсів можуть мати довільне значення числа.

Дивіться інші статті розділу Годинники, таймери, реле, комутатори навантаження.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі 01.05.2024

Все частіше ми чуємо про збільшення кількості космічного сміття, що оточує нашу планету. Однак не тільки активні супутники та космічні апарати сприяють цій проблемі, а й уламки старих місій. Зростання кількості супутників, які запускає компанії, як SpaceX, створює не тільки можливості для розвитку інтернету, але й серйозні загрози для космічної безпеки. Експерти тепер звертають увагу на потенційні наслідки для магнітного поля Землі. Доктор Джонатан Макдауелл з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики підкреслює, що компанії стрімко розвертають супутникові констеляції, і кількість супутників може зрости до 100 000 наступного десятиліття. Швидкий розвиток цих космічних армад супутників може призвести до забруднення плазмового середовища Землі небезпечними уламками та загрози стійкості магнітосфери. Металеві уламки від використаних ракет можуть порушити іоносферу та магнітосферу. Обидві ці системи відіграють ключову роль у захисті атмосфери і підтримують ...>>

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Випадкова новина з Архіву Фотографії замість супутників для нової системи навігації 29.09.2012 Мюнхенський політехнічний інститут розробив оригінальну технологію позиціонування NAVVIS, яка ґрунтується не на супутникових сигналах, а на візуальній інформації. NAVVIS - це програма для смартфонів, яка дозволяє користувачам знаходити поточне місцезнаходження на карті. Все, що для цього потрібно – сфотографувати місцевість навколо себе. Програма самостійно порівнює фотографію із зображенням, яке зберігається в базі даних, і визначає точне положення користувача (аж до метра), а також напрямок, в якому він рухається. При цьому воно використовує стрілки, щоб вказати дорогу у тривимірній проекції. Для того, щоб система NAVVIS могла надійно функціонувати, потрібно було не тільки розробити спеціальну систему розпізнавання, але й зробити велику попередню роботу. Спочатку проводиться тривимірне сканування місцевості за допомогою лідара, що створює "скелетну" тривимірну карту навколишнього середовища. Після цього робиться маса знімка будівель, включаючи їх характерні особливості, такі як сходи та покажчики. Потім певні точки на тривимірній карті асоціюються із фотознімками. Завдяки цій інформації навігаційна система дозволяє орієнтуватися в будь-якому просторі, наприклад, швидко знайти "Мону Лізу" в Луврі. Однак, на відміну від музеїв, багато будівель та вулиць часто перебудовуються. Як функціонуватиме NAVVIS у таких умовах, адже її база даних застаріє? Ця проблема вирішується самими користувачами, які знімають на камеру смартфона зміни та таким чином оновлюють базу даних. NAVVIS ідеально підходить для регіонів, де не працює супутникова навігація, наприклад, у будівлях, на вулицях міст, в метро і т.д. При цьому для роботи NAVVIS можна використовувати бездротові мережі, які також можуть бути використані для грубого позиціонування. Користуватися такою системою дуже легко: під час запуску програми NAVVIS завантажує візуальні пакети даних. Користувач робить фотографію свого оточення, і в частині секунди програма порівнює його з базою даних зображень і показує точне розташування користувача.

Інші цікаві новини:

▪ Виміряно магнітне поле чорної дірки у центрі Галактики

▪ Нанотехнологія проти комарів

▪ Дрони нового класу Dragonfly Pictures

▪ Придорожнє магнітне листя

▪ 4K монітор Samsung Odyssey Ark

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Чудеса природи. Добірка статей

▪ стаття Держава – це я. Крилатий вислів

▪ стаття Який хокеїст отримав тюремний термін за бійку на майданчику? Детальна відповідь

▪ стаття Завідувач їдальні. Посадова інструкція

▪ стаття Фотосторож з пульсуючим променем. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Виміряти параметри антени? Зовсім не складно! Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024