AVT724.pdf

Elektronika dla nieelektronikw

AVT-7 2 4

Uniwersalny układ czasowy

Inteligentny wyłącznik schodowy

- timer dla każdego

Układy czasowe, czyli timery, znajdują szereg

zastosowań i są áżelaznymÑ tematem realizo-

wanym przez elektronikw. Wyjątkową cechą

prezentowanego prostego układu jest możli-

wość wyboru trybu działania oraz możliwość

wykorzystania czujnika dotykowego. W kla-

sycznym trybie timera (zwykłego timera

i zwykłego wyłącznika schodowego) po

naciśnięciu przycisku układ na określony czas

zmienia stan wyjścia i włącza czerwoną lamp-

kę. Po odmierzeniu czasu wyjście powrci do

stanu spoczynkowego i znw zaświeci się zie-

lona lampka.

W trybie inteligentnego wyłącznika scho-

dowego każde naciśnięcie przycisku zmienia

stan wyjścia (załączony-wyłączony-załączo-

ny-wyłączony, itd.). Natomiast niezależnie

pracujący układ czasowy automatycznie

wyłącza układ po określonym czasie od ostat-

niego włączenia. W tym drugim trybie możli-

we jest faktyczne przedłużanie czasu działa-

nia przez dwukrotne naciśnięcie przycisku,

czyli chwilowe wyłączenie i włączenie.

Podczas montażu podzespoły należy wlu-

tować w płytkę drukowaną, najlepiej według

kolejności podanej w wykazie elementw. Na

początek w zaznaczone na płytce miejsca

trzeba wlutować dwie zwory z kawałkw

drutu. Podczas montażu trzeba zwracać szcze-

glną uwagę na sposb wlutowania elemen-

tw biegunowych: kondensatorw elektroli-

tycznych, tranzystora, diod oraz układu scalo-

nego, ktrego wycięcie w obudowie musi

odpowiadać rysunkowi na płytce drukowanej.

Zamiast diody dwukolorowej można wluto-

wać dwie pojedyncze diody Î na płytce prze-

widziano w tym celu dodatkowy otwr

i punkt lutowniczy. Liczne wskazwki doty-

czące szczegłw montażu podane są na pla-

katach, ktre zamieszczone były w numerach

5/2004 i 6/2004 (numery te dostępne są

w dziale prenumeraty).

Po zmontowaniu układu trzeba bardzo sta-

rannie skontrolować, czy elementy nie zosta-

ły wlutowane w niewłaściwym kierunku lub

w niewłaściwe miejsca oraz czy podczas luto-

wania nie powstały zwarcia punktw lutowni-

czych.

W modelu pokazanym na fotografiach

zastosowano popularny przycisk zwany

potocznie i nieprecyzyjnie mikrosłiczem

(microswitch). Zamiast niego śmiało można

zastosować wyłącznik sensorowy, czyli doty-

kowy, choćby w postaci dwch kawałkw

drutu wlutowanych w płytkę, jak pokazuje

dodatkowa fotografia na następnej stronie .

Po skontrolowaniu poprawności montażu

można dołączyć źrdło zasilania: baterię

9-woltową lub lepiej zasilacz stabilizowany

(9È12V). Układ bezbłędnie zmontowany ze

sprawnych elementw od razu będzie popra-

wnie pracował.

Uwaga! W układzie jako C3 będzie zasto-

sowany zwykły kondensator elektrolityczny,

dlatego po pierwszym włączeniu zasilania

warto pozostawić układ pod napięciem w sta-

Odmierza wyznaczony czas.

Sterowany sensorem dotykowym albo przyciskiem.

Opcjonalne działa jako:

- klasyczny timer włączany przyciskiem lub dotykowo,

- timer włączany napięciem zasilania,

- zwykły wyłącznik schodowy,

- inteligentny wyłącznik schodowy.

Sygnalizacja stanu za pomocą dwukolorowej diody LED.

Możliwość podłączenia brzęczyka, przekaźnika

i innych elementw wykonawczych.

Zakres napięć zasilania 6È15V.

Pobr prądu 8,5mA przy 12V.

Elektronika dla Wszystkich

Elektronika dla nieelektronikw

nie spoczynku przez co najmniej kilkanaście

minut, a dopiero potem sprawdzić jego pracę

i skontrolować czas działania timera. Związane

jest to ze zjawiskiem tzw. rozformowania

(zwykłych, aluminiowych) kondensatorw

elektrolitycznych, ktre pozostawione długo

bez napięcia okresowo zmieniają parametry.

Efektem rozformowania áelektrolitaÑ byłby

krtszy czas odmierzany przez timer. Pozosta-

wienie układu w spoczynku pod napięciem na

czas kilkunastu do kilkudziesięciu minut spo-

woduje przywrcenie kluczowych właściwości

kondensatora C3. Problem rozformowania nie

dotyczy kondensatorw stałych i tantalowych.

Sposb działania można wybrać, zwierając

dwa z punktw X, Y, Z:

zwarte punkty X-Y Î inteligentny timer

z przełącznikiem zał/wył.,

zwarte punkty Y-Z Î klasyczny timer - po

naciśnięciu odmierza czas.

Czas działania timera można dowolnie

regulować przez zmianę wartości R3 i C3

w bardzo szerokim zakresie. W zestawie

AVT-724 przewidziano dwie wartości dla

kondensatora C3 (10uF i 100uF) oraz dodat-

kowe rezystory, co pozwoli dobrać czas wed-

ług potrzeb. Wartość R3 można śmiało zmie-

niać w zakresie 10kΩÈ1MΩ, a C3 w zakre-

sie 100nFÈ1000uF. W pierwszym przybliże-

niu można przyjąć, że czas działania jest

rwny stałej R3C3. Jeśli wartość R3 wyrazi-

my w megaomach, a wartość C3 w mikrofa-

radach, czas wyjdzie w sekundach. Przykła-

dowo przy wartościach C3=10uF, R3=1MΩ,

czas działania powinien być zbliżony do 10

sekund.

0-1. Każde uruchomienie przycisku D to

podanie impulsu na wejście zliczające CLK.

O reakcji układu decyduje stan panujący na

wejściu ENA\ (nżka 13 U1). Jeśli punkty X,

Y są zwarte, to podany jest na stałe stan niski

i każdy impuls pojawiający się na wejściu

CLK powoduje zmianę stanu licznika. Pierw-

szy spowoduje pojawienie się stanu wysokie-

go na wyjściu Q1 i zaświecenie diody czer-

wonej. Następny spowoduje pojawienie się

stanu wysokiego na wyjściu Q2 i błyskawicz-

ne wyzerowanie licznika Î stan wysoki poja-

wi się na wyjściu Q0 i zaświeci się zielona

lampka. Kolejny impuls wejściowy znw

zaświeci czerwoną lampkę i spowoduje poja-

wienie się napięcia na wyjściu A. W praktyce

licznik zlicza w tym trybie w cyklu 0-1-0-1,

itd., czyli zachowuje się jak przerzutnik T.

Każde naciśnięcie przycisku zmienia stan

wyjścia A i kolor świecenia lampki.

Gdy natomiast zwarte są punkty Y i Z, na

wejście ENA\ podawany jest bezpośrednio

stan z wyjścia Q1. W spoczynku, gdy stan

wysoki jest na wyjściu Q0, a niski na Q1 i na

ENA\, licznik może zliczać. Jednak po pierw-

szym impulsie na wejściu CLK stan wysoki

pojawi się na Q1 i ENA\, a to zablokuje możli-

wość zliczania Î kolejne impulsy na wejściu

CMK nie będą powodować żadnej reakcji

układu. Sytuacja taka będzie trwała przez cały

czas występowania stanu wysokiego na wyj-

ściu Q1. Nie będzie to jednak trwać wiecznie,

bo układ wcale nie zatrzaśnie się w tym stanie.

Należy bowiem zauważyć, że niezależnie

od zwory XYZ, napięcie na wyjściu Q1 ma

wpływ na stan kondensatora C3 i wejścia

RST. Istotną rolę odgrywa też kondensator

C3, ktry w każdym przypadku zapewnia

wyzerowanie układu po włączeniu zasilania.

Stan wysoki pojawia się wtedy na wyjściu

Q0, zaświeca się zielona lampka, a na wyjściu

Q1 panuje stan niski. Po włączeniu zasilania

kondensator C3 ładuje się więc szybko przez

diodę D1. Tuż po włączeniu zasilania i pź-

niej w czasie spoczynku napięcie w punkcie

połączenia C3, D1, R2 i R3, czyli w punkcie

T, jest bliskie zeru (wynosi około 0,6V).

Oznacza to, że włączenie zasilania nie powo-

duje rozpoczęcia odliczania czasu, tylko usta-

wienie w stanie spoczynkowym.

Pojawienie się stanu wysokiego na wyjściu

Q1 powoduje powolne rozładowywanie kon-

densatora C3 przez rezystor R3. Napięcie

w punkcie T zaczyna powoli rosnąć. Napięcie to

przez rezystor R2 podawane jest też na wejście

zerujące układu U1 (nżka 15). Gdy napięcie to

przekroczy wartość progową, układ U1 zostanie

wyzerowany i zaświeci się zielona lampka. Po

czasie wyznaczonym przez R3 i C3 nastąpi więc

powrt do stanu spoczynkowego. Obecność

diody D1 nie ma znaczenia, o ile tylko na wyj-

ściu Q2 panuje stan niski. Obecność C2 o nie-

wielkiej wartości w małym stopniu opźnia

zmiany napięcia na wejściu RST, opźnia czas

wyzerowania tylko o około 0,1 sekundy.

Należy podkreślić, że taka opźniona reak-

cja układu na pojawienie się stanu wysokiego

na wyjściu Q1 nie zależy od stanu zwory

XYZ. Oznacza to, że w obu trybach pracy

stan wysoki na wyjściu Q1 i na wyjściu

zewnętrznym A nie jest trwały i układ wraca

do stanu spoczynku po czasie wyznaczonym

przez R3, C3.

Tylko dla dociekliwych

Ï działanie układu

Układ U1 (CMOS 4017) pracuje tu jako prze-

rzutnik T, czyli licznik zliczający w zakresie

Możliwości zmian

W finalnej wersji płytki w miejscu rezystora

R3 można wlutować miniaturowy potencjo-

metr montażowy, a w miejsce C3 zastosować

Elektronika dla Wszystkich

Elektronika dla nieelektronikw

kilkupozycyjny przełącznik włączający C3

o potrzebnej wartości.

Dociekliwi Czytelnicy mogą się zastana-

wiać, czy aby zastosowanie kondensatora C3

o dużej pojemności, rzędu 1000uF i związanej

z tym upływności, nie uniemożliwi pracy ukła-

du przy dużych wartościach R3. Nie ma takiej

obawy. W spoczynku kondensator C3 pozosta-

je pod napięciem i będzie zaformowany. Ewen-

tualna upływność nie uniemożliwi pracy, a co

najwyżej skrci odmierzany czas w stosunku

do wartości oczekiwanej, wynikającej z war-

tości stałej czasowej R3*C3. Wynika z tego, że

w praktyce wartości R3 i C3 mogą być nawet

większe niż zalecane wcześniej 1MΩ i 1000uF,

ale wtedy trzeba liczyć się ze zwiększoną nie-

stabilnością odmierzania czasu, ponieważ

prąd upływu kondensatora może okresowo

zmieniać się np. pod wpływem temperatury.

Jak wskazano wcześniej, opisywany

układ po włączeniu zasilania zostaje usta-

wiony w stan spoczynku. Niewielka modyfi-

kacja pozwala przerobić układ tak, żeby

odmierzał czas po każdym włączeniu napię-

cia zasilania. Z uwagi na celowo zastosowa-

ny sposb pracy obwodu czasowego, pole-

gający na rozładowywaniu, a nie ładowaniu

kondensatora C3, trzeba przed cyklem pracy

w pełni naładować kondensator C3, a dopie-

ro potem go rozładowywać. Oznacza to, iż

po włączeniu zasilania ma normalnie nastą-

pić zerowanie, a po niewielkim czasie opź-

nienia, w ktrym naładuje się kondensator

C3, ma rozpocząć się cykl pracy. Można to

zrealizować przez umieszczenie rezystora

R1 w miejscu S1 i ewentualne zwiększenie

pojemności C1. Ponadto, żeby C3 i C4

mogły się w pełni rozładować po odłączeniu

zasilania, trzeba dodać rezystor, jak pokazu-

je rysunek 3 . Jeśli układ podłączany byłby

do napięcia zasilającego rzadko, należy

uwzględnić możliwość rozformowania się

áelektrolitaÑ C3 i w jego roli zastosować

albo kondensator stały, albo tantalowy.

Układ z rysunku 3 może pracować tylko

w trybie jednorazowym, niemniej należy

zewrzeć punkty X-Y jak w trybie przerzut-

nika T. Jeśli ktoś dodatkowo chciałby zacho-

wać możliwość przełączania stanu układu

przyciskiem, może sprbować włączyć

przycisk rwnolegle do kondensatora C1,

w miejsce R1, ale wtedy przełączanie będzie

następować podczas zwalniania przycisku.

Wykaz elementēw (w kolejności lutowania)

zwora z drutu pod układem scalonym

zwora obok diody D2 i U1

D1 - dioda 1N4148

D2 - dioda 1N4148

R1 - 10MΩ (brąz-czar.-nieb.-złoty)

R2 - 10MΩ (brąz-czar.-nieb.-złoty)

R3 - 1MΩ (brąz-czar.-ziel.-złoty)

R4 - 1kΩ (brąz-czar.-czerw.-złoty)

podstawka 16-pin pod układ scalony U1

C1 - 10nF (może być oznaczony 103)

C2 - 10nF (może być oznaczony 103)

J1 - listwa 3 goldpiny

T1 - BC548

S1 - przycisk (microswitch)

wstępnie lutować C3 - 10uF/16V (lub na napięcie wyższe)

C4 - 100uF/16V (lub 100uF/25V)

D3 - dioda LED dwukolorowa 5mm lub 3mm

włożyć jumper na kołki X-Y listwy J1

włożyć układ scalony CMOS 4017 do podstawki

dołączyć źrdło zasilania 6È15V

Proponowane na początek wartości R3 i C3 to 10uF i 1MΩ, co daje czas działania około 6È10 sekund.

Po sprawdzeniu prawidłowości działania można stosownie do potrzeb zmienić wartości C3 i R3 według

wskazwek w artykule. W tym celu w zestawie AVT-724 przewidziano dodatkowo kondensator 100uF

oraz rezystory 220kΩ, 330kΩ, 470kΩ i 680kΩ.

Piotr Grecki

Komplet podzespołēw z płytką jest dostępny w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-724

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: