Uniwersalny timer START/STOP

Forum Czytelników
Uniwersalny
timer
S TA R T / S T O P
Jest to uniwersalny układ czasowy obsługiwany za pomocą dwóch przycisków: START
i STOP. Może znaleźć mnóstwo zastosowań,
a to dzięki szerokiemu zakresowi możliwych
ustawień czasu zadziałania. Posiada 256 różnych ustawień czasu włączenia, począwszy
od pojedynczych sekund a skończywszy na
setkach godzin. Ponieważ układ został wyposażony w przyciski START oraz STOP,
może zostać wmontowany w urządzenie
elektroniczne bądź elektryczne, gdzie zastąpi wyłącznik mechaniczny. Przykładem może być lampka nocna, która spełnia swoją
funkcję zwykle kilka minut. Dobrym rozwiązaniem byłoby wyposażyć ją w układ
odłączający napięcie po kilku minutach, jednocześnie nie odrzucając możliwości jej
ręcznego wyłączenia.
puje to po ustawionym czasie bądź po wciśnięciu przycisku STOP (S2). W tym drugim przypadku na wejście PH zostaje podany stan niski, co spowoduje zmianę stanu
przez wyjście Q na czas wciskania S1. Dzieje się tak dlatego, gdyż wyjście Q to w rzeczywistości wyjście zaszytej w strukturze
kostki 4541 bramki EX-OR a jedno z jej
wejść to właśnie końcówka PH.
Dioda LED D2 sygnalizuje użytkownikowi, że jest odmierzany czas.
Wyjściem urządzenia jest kolektor tranzystora T2. Pomiędzy plus zasilania a wyjście można włączyć odbiornik, niepobierający więcej niż 100mA prądu, czyli może nim
być np.: dioda LED optotriaka lub przekaźnik (cewka koniecznie z diodą zwrotną!).
Po zanegowaniu wyjścia możemy otrzymać
Opis układu
Schemat ideowy układu przedstawiony jest
na rysunku 1. Sercem urządzenia jest kostka
4541, pracująca w typowym dla siebie układzie timera.
Działanie timera rozpatrzymy od chwili
wciśnięcia przycisku START (na schemacie
S1). W momencie wciśnięcia tego przycisku
na wejściu MR kostki U1 pojawia się dodatnie zbocze. W wyniku tego zdarzenia kostka zostaje zresetowana i wewnętrzne liczniki rozpoczynają zliczanie impulsów pochodzących z oscylatora. Na wyjściu Q kostki
4541 panuje logiczna jedynka. Ponieważ
przycisk został wciśnięty, tranzystor T2 zaczyna przewodzić. Wówczas na bazie T1
pojawia się potencjał niższy niż na jego
emiterze i tranzystor ten zaczyna również
przewodzić. W wyniku tego przez bazę T2
zaczyna płynąć prąd pochodzący z kolektora T1. Mimo iż przycisk S1 został już puszczony, tranzystory T1 i T2 przewodzą,
gdyż nawzajem polaryzują swoje bazy. Niektórzy pewnie spostrzegli podobieństwo
działania tego obwodu z zasadą działania
tyrystora. I rzeczywiście tak jest – zatkanie
obydwu tranzystorów, podobnie jak zgaszenie tyrystora, następuje przy podaniu potencjału masy na emiter tranzystora T1. Nastę-
58
Rys. 1
Rys. 2
E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h
Forum Czytelników
możliwość włączenia odbiornika po ustawionym czasie. Więcej szczegółów można znaleźć na rysunku 2.
Istotnym faktem może być to, że układ automatycznie startuje po włączeniu zasilania.
Regulacja czasu zadziałania odbywa się za
pomocą przełącznika DIP-8, na schemacie
oznaczony jest jako S3. Regulacja ta, oprócz
ustawienia stanów na wejściach A oraz B, polega na zmianie wartości elementów oscylatora, poprzez łączenie równoległe kondensatorów oraz rezystorów za pomocą trzech sekcji DIP-Switcha S3. Tak więc za pomocą sekcji 1,2,3 przełącznika S3 ustalamy wartość
pojemności kondensatora w oscylatorze, za
pomocą sekcji 4,5,6 zmieniamy wartość rezystancji w oscylatorze, natomiast sekcje 7 i 8
odpowiadają za stany logiczne panujące na
wejściach A i B. Podane na schemacie wartości elementów C1..C4 oraz R1..R4 nie są krytyczne i można je zmieniać w szerokich granicach. Ważne jest jednak, aby kondensatory
nie były kondensatorami biegunowymi,
a wartości rezystorów dotyczyły przedziału
10kΩ..10MΩ. Jeżeli ktoś lubuje się w rachunkach, poniżej przedstawione są wzory na
obliczenie czasu zadziałania timera.
Czas zadziałania: T = 2.3 • k • R • C,
rezystancja zastępcza:
Symbole Sw1..Sw8 oznaczają stan poszczególnych sekcji przełącznika S3. Przybierają one wartość równą 1 dla stanu ON
oraz wartość 0 dla stanu OFF danej sekcji S3.
Komu jednak nie chce się obliczać czasu „na
piechotę”, może skorzystać z pomocy programu
TIMER_4541.EXE, który został napisany właśnie do tego celu (program można ściągnąć
z naszej strony internetowej z działu FTP).
Należy zaznaczyć, że otrzymane wyniki
mogą być obarczone błędem; w rzeczywistości uzyskany czas może okazać się trochę
dłuższy lub krótszy. Jest to spowodowane
tym, że nie zostały uwzględnione takie czynniki jak: temperatura, napięcie zasilania, ponadto między różnymi egzemplarzami kostki
istnieje znaczny rozrzut parametrów.
Montaż i uruchomienie
Układ można zmontować na płytce drukowanej przedstawionej na rysunku 3.
Rys. 3 Schemat montażowy
Sw8
k
0
0
8192
0
1
1024
1
0
256
1
1
65536
Ciąg dalszy ze strony 57.
Jako źródło zasilania można użyć przykładowo czterech ogniw LR6 lub ich mniejszych odpowiedników LR03. Przed ostatecznym złożeniem całości należy w odbiorniku
wybrać jumperem tryb pracy. Brak zworki to
tryb binarny, a odwrotnie to dziesiętny. Przy
wspomnianej pracy w trybie dziesiętnym
możliwe jest przesyłanie tylko do 10 komunikatów w zakresie od 1 do 10 (przyciski pilota 0 – 9), a w trybie binarnym od 1 do 255
komunikatów. Myślę, że 255 komunikatów to
aż nadto do wykorzystania, ale po drobnych
przeróbkach oprogramowania ich liczbę można zwiększyć nawet do 1024. Każde poprawne
wysłanie komunikatu sygnalizowane jest kilkusekundowym dźwiękiem, przy czym przesłany komunikat kasowany jest po pewnym
czasie automatycznie, co zwiększa żywotność
baterii. Wcześniejsze skasowanie komunikatu
możliwe jest przyciskiem S1. W trybie binarnym każde kolejne wprowadzenie cyfry sy-
E l e k t ro n i k a d l a Ws z y s t k i c h
Piotr Wójtowicz
Wykaz elementów
Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7MΩ
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MΩ
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470kΩ
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220kΩ
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22kΩ
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R7-R11,R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1kΩ
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680nF
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/16V
pojemność zastępcza:
C = C1 + Sw1 • C4 + Sw2 • C3 + Sw3 • C2,
współczynnik k :
Sw7
Montaż nie powinien sprawić kłopotów nawet mało doświadczonemu elektronikowi.
Elementy lutujemy począwszy od rezystorów, skończywszy na układzie scalonym.
Gdy przyciski S1 oraz S2 nie będą umieszczone na płytce lub nie będą to typowe
µSwitche, należy umieścić zworki w miejscach zaznaczonych na płytce. Układ zmontowany ze sprawnych elementów powinien
zadziałać od razu, bez uruchamiania. Wartość napięcia zasilania układu powinno mieścić się w granicach od 5 do 15VDC.
Półprzewodniki
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4541
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3mm
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC557
T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
Różne
S1,S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .mikroswitch duży
S3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DIP-Switch x8
gnalizowane jest odpowiednią liczą błysków
diody i dla pierwszej cyfry to jeden błysk, dla
wprowadzanej drugiej cyfry kodu 2 błyski i tak
dalej. Cofnięcie się w trybie binarnym do początku wprowadzania kodu przy niepoprawnie
wprowadzonej cyfrze możliwe jest wspomnianym przyciskiem OFF. Na płycie czołowej zostały oznaczone znaczenia diod dla dwóch trybów pracy komunikatora. W przypadku trybu
binarnego wartości wskazywane przez diody
należy dodać, co da wartość wysłanego kodu.
Komunikator należy wyposażyć w wyłącznik
zasilania, który umożliwi wyłączenie urządzenia, kiedy z niego nie korzystamy. Na przykład
może być włączany tylko podczas naszego pobytu w namiocie. Wspomniane było, że do
rozszyfrowania kodów można sobie przygotować wspólny dla wszystkich namiotowiczów
prosty przewodnik zawierający wszystkie potrzebne oznaczenia używanych kodów. Przewodnik ten z czasem można sobie wspólnie
powiększać o nowe różnorodne komunikaty.
Marcin Wiązania
Wykaz elementów
Rezystory
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
R2 - R11,R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68kΩ
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Ω
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10kΩ
Kondensatory
C1,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33pF
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7µF/9V
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47µF/9V
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/9V
Półprzewodniki
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AT89C2051
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TFMS5360
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona 3mm
D2 – D11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED zielona 3mm
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Kwarc 11MHz
Inne
S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Przycisk typu mikrostyk
S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Przełącznik hebelkowy
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Piezo z generatorkiem
JP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Jumper ze zworką
59