2 legjobb magyarázat a hosszú időtartamú időzítő áramkörökről

Ebben a bejegyzésben megtanuljuk, hogyan készítsünk 2 pontos, hosszú időtartamú időzítő áramkört 4 és 40 óra között, amelyek tovább bővíthetők a még hosszabb késések érdekében. A fogalmak teljesen állítható .

Az elektronika időzítője lényegében olyan eszköz, amelyet késleltetett intervallumok létrehozására használnak a csatlakoztatott terhelés kapcsolására. Az késleltetést a felhasználó külsőleg állítja be a követelményeknek megfelelően.

Bevezetés

Ne feledje, hogy egyetlen 4060 IC vagy bármely CMOS IC használatával soha nem lehet hosszú pontos késést produkálni.

Gyakorlatilag megerősítettem, hogy az IC 4060 4 órán túl elkezd eltérni a pontossági tartományától.

Az IC 555, mint késleltetési időzítő, még rosszabb, szinte lehetetlen pontos késéseket elérni akár egy órán keresztül is ettől az IC-től.

Ez a pontatlanság leginkább a kondenzátor szivárgási áramának és a kondenzátor nem hatékony kisütésének köszönhető.

Az olyan IC-k, mint a 4060, az IC 555, stb. Alapvetően olyan rezgéseket generálnak, amelyek közvetlenül néhány Hz és sok Hz között állíthatók be.

Hacsak ezek az IC-k nincsenek integrálva egy másik osztószámláló eszközzel, mint pl IC 4017 , lehet, hogy a nagyon magas pontos időintervallumok megszerzése nem lehetséges. 24 órás, vagy akár nap és hét időközönként integrál egy osztót / számlálót az alábbiak szerint.

Az első áramkörben azt látjuk, hogy az IC-k két különböző módja összekapcsolható egy hatékony, hosszú időtartamú időzítő áramkör kialakításával.

1) Áramkör leírása

Hivatkozva a kapcsolási rajzra.

1. Az IC1 egy oszcillátor számláló IC, amely beépített oszcillátor fokozatból áll, és változó periódusú impulzusokat generál az 1,2,3,4,5,6,7,9,13,14,15 érintkezőkön.
2. A 3. érintkező kimenete adja a leghosszabb időintervallumot, ezért ezt a kimenetet választjuk a következő szakasz betáplálásához.
3. Az IC1 P1 edénye és C1 kondenzátora használható a 3. tűnél lévő időtartam beállítására.
4. Minél magasabb a fenti alkatrészek beállítása, annál hosszabb az idő a # 3-as csapnál.
5. A következő szakasz az IC 4017 évtizedes számlálóból áll, amely nem tesz mást, csak tízszeresére növeli az IC1-től kapott időintervallumot. Ez azt jelenti, hogy ha az IC1s # 3 tű által generált időintervallum 10 óra, akkor az IC2 # 11 tűjén generált idő 10 * 10 = 100 óra lenne.
6. Hasonlóképpen, ha az IC1 3. számú érintkezőjén generált idő 6 perc, az IC1 11. érintkezőjének magas kimenetét jelentené 60 perc vagy 1 óra elteltével.
7. Az áramellátás bekapcsolásakor a C2 kondenzátor gondoskodik arról, hogy mindkét IC visszaállító csapjai megfelelően alaphelyzetbe álljanak, hogy az IC-k nullától kezdjenek számolni, és ne valamilyen irreleváns közbülső ábrától.
8. Amíg a számlálás előrehalad, addig az IC2 11. számú csapszáma logikai mélységben marad, így a relé meghajtóját kikapcsolt állapotban tartják.
9. A beállított időzítés lejárta után az IC2 11. számú csapja magasra megy, aktiválva a tranzisztor / relé fokozatot és az azt követő terhelést, amely a relé érintkezőihez kapcsolódik.
10. A D1 dióda biztosítja, hogy az IC2 # 11-es pólusának kimenete reteszelje az IC1 számlálását azáltal, hogy visszacsatolási reteszjelet biztosít a # 11-es csapjánál.
    Így az egész időzítő addig reteszelődik, amíg az időzítőt ki nem kapcsolják és újraindítják az egész folyamat megismétléséhez.

Alkatrész lista

R1, R3 = 1M
R2, R4 = 12K,
C1, C2 = 1uF / 25V,
D1, D2 = 1N4007,
IC1 = 4060,
IC2 = 4017,
T1 = BC547,
POT = 1M lineáris
RELE = 12 V SPDT

NYÁK elrendezés

Képlet az IC 4060 késleltetés kimenetének kiszámításához

Késleltetési idő = 2,2 Rt.Ct.2 (N -1)

Frekvencia = 1 / 2,2 Rt.Ct

Rt = P1 + R2

Ct = C1

R1 = 10 (P1 + R2)

Választókapcsoló és LED-ek hozzáadása

A fenti kialakítás tovább fokozható választókapcsolóval és szekvenciális LED-ekkel, amint azt a következő ábra mutatja:

Hogyan működik

Az időzítő áramkör fő eleme egy 4060 CMOS eszköz, amely oszcillátorból és 14 fokozatú elválasztóból áll.

Az oszcillátor frekvenciáját a P1 potenciométeren keresztül lehet módosítani annak érdekében, hogy a Q13 kimenete óránként egyetlen impulzus körül legyen.

Ennek az óraütemnek az ideje rendkívül gyors lehet (kb. 100 ns), mivel ezenkívül a D8 dióda segítségével visszaállítja az egész 4060 IC-t.

Az 'óránként egyszer' órapulzust a 2. (tízes osztás) számláló, a 4017 IC kapja meg. Ennek a számlálónak több kimenete közül az egyik logikai magas (logikai) lesz bármely pillanatban.

A 4017 visszaállításakor a Q0 kimenet magasra megy. Rögtön egy óra elteltével a Q0 kimenet alacsonyra süllyed, a Q1 kimenet magasra emelkedhet, stb. Az S1 kapcsoló ennek eredményeként lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy egy időintervallumot választhasson egy-hat órán keresztül.

Amikor a kiválasztott kimenet magas lesz, a tranzisztor kikapcsol, és a relé kikapcsol (így kikapcsolja a csatlakoztatott terhelést).

Amint a 4017 engedélyező bemenete az S1 ablaktörlőhöz is csatlakozik, kiderül, hogy a következő órajel impulzusok nincsenek hatással a számlálóra. Ennek következtében a készülék továbbra is kikapcsolt állapotban marad, amíg a felhasználó nem írja le a reset kapcsolót.

A 4050 CMOS puffer IC és a 7 LED együtt van beépítve, hogy jelezze a lényegében eltelt órák tartományát. Ezeket az alkatrészeket nyilvánvalóan el lehet távolítani, ha nincs szükség lejárt idő kijelzésére.

Ennek az áramkörnek a forrásfeszültsége nem igazán fontos, és bármit lefedhet 5 és 15 V között. Az áramkör jelenlegi felhasználása a relét leszámítva 15 mA tartományban lesz.

A problémák elkerülése érdekében tanácsos olyan forrásfeszültséget választani, amely megfelel a relé specifikációinak. A BC 557 tranzisztor 70 mA áramot képes kezelni, ezért ellenőrizze, hogy a relé tekercsének feszültsége ennek az áramtartománynak megfelelő-e

2) Csak BJT-k használata

A következő terv egy nagyon hosszú időzítő áramkört magyaráz, amely csak néhány tranzisztort használ a tervezett műveletekhez.

A hosszú időtartamú időzítő áramkörök általában IC-ket vesznek igénybe a feldolgozáshoz, mivel a hosszú időtartamú késések végrehajtása nagy pontosságot és pontosságot igényel, ami csak IC-k használatával lehetséges.

Nagy pontosságú késések elérése

Még a saját IC 555-ösünk is tehetetlenné és pontatlanná válik, ha hosszú időtartamú késések várhatók tőle.

A találkozott nehézséget okoz a nagy pontosság hosszú és hosszú távú fenntartása időtartama alapvetően a szivárgási feszültség kérdése, és a kondenzátorok következetlen kisütése, ami az időzítő hibás indítási küszöbéhez vezet, hibákat okozva az egyes ciklusok időzítésében.

A szivárgások és a következetlen kisülési problémák arányosan nagyobbak lesznek, mivel a kondenzátor értékei egyre nagyobbak, ami elengedhetetlenné válik a hosszú intervallumok eléréséhez.

Ezért szinte lehetetlen hosszú időtartamú időzítőket készíteni a hétköznapi BJT-kkel, mivel ezek az eszközök önmagukban túl alapok lehetnek, és ilyen komplex megvalósításokra nem lehet számítani.

Tehát hogyan hozhat létre egy tranzisztor áramkör hosszú, pontos időtartamot?

A következő tranzisztor áramkör hitelesen kezeli a fent tárgyalt kérdéseket, és felhasználható hosszú időtartamú időzítés megszerzésére, meglehetősen nagy pontossággal (+/- 2%).

Ez egyszerűen a kondenzátor minden új ciklusban történő hatékony kisütésének köszönhető, ez biztosítja, hogy az áramkör nulláról induljon, és pontos, azonos időtartamot tesz lehetővé a kiválasztott RC hálózat számára.

Kördiagramm

Az áramkört a következő beszélgetés segítségével lehet megérteni:

Hogyan működik

A nyomógomb pillanatnyi megnyomásával teljesen feltölti az 1000uF kondenzátort, és beindítja az NPN BC547 tranzisztort, fenntartva a helyzetet a kapcsoló felengedése után is az 1000uF lassú kisütése miatt a 2M2 ellenálláson és az NPN emitterén keresztül.

A BC547 aktiválása bekapcsolja a PNP BC557-et is, amely viszont bekapcsolja a relét és a csatlakoztatott terhelést.

A fenti helyzet mindaddig fennáll, amíg az 1000uF nem ürül ki a két tranzisztor levágási szintje alatt.

A fent tárgyalt műveletek meglehetősen egyszerűek, és egy szokásos időzítő konfigurációt hoznak létre, amely túl pontatlan lehet a teljesítményével kapcsolatban.

Hogyan működik az 1K és az 1N4148

Az 1K / 1N4148 hálózat hozzáadása azonban azonnal átalakítja az áramkört egy rendkívül pontos, hosszú időtartamú időzítővé az alábbi okok miatt.

Az 1K és az 1N4148 összeköttetés biztosítja, hogy minden alkalommal, amikor a tranzisztorok a kondenzátor elégtelen töltése miatt megszakítják a reteszt, a kondenzátor belsejében lévő maradék töltés kénytelen a fenti ellenállás / dióda összeköttetésen keresztül a relé tekercsén keresztül teljesen kisütni.

A fenti funkció biztosítja, hogy a kondenzátor teljesen lemerült és kiürüljön a következő ciklusra, és így képes tiszta nulláról indítani.

A fenti jellemző nélkül a kondenzátor nem tudna teljesen lemerülni, és a benne lévő maradék töltés meghatározatlan kiindulási pontokat indukálna, ami pontatlanná és következetlenné teszi az eljárásokat.

Az áramkört még tovább lehetne javítani egy Darlington-pár használatával az NPN számára, amely lehetővé teszi az alapjainál sokkal nagyobb értékű ellenállások és az arányosan alacsony értékű kondenzátorok használatát. Az alacsonyabb értékű kondenzátorok alacsonyabb szivárgást eredményeznének, és elősegítenék az időzítés pontosságának javítását a hosszú időtartamú számlálási időszakokban.

A kívánt hosszú késések alkotóelemeinek kiszámítása

Vc = Vs (1 - e^{-t / RC})

Hol:

1. Ua kondenzátor feszültsége
2. Vsa tápfeszültség
3. ta tápfeszültség alkalmazása óta eltelt idő
4. RCaz a időállandó az RC töltőáramkör

NYÁK tervezés

Hosszú időtartamú időzítő az Op erősítők használatával

Az összes analóg időzítő (monostabil áramkör) hátránya, hogy az elég hosszú időtartam elérése érdekében az RC időállandónak ennek megfelelően jelentősnek kell lennie.

Ez óhatatlanul 1 M-nél nagyobb ellenállási értékeket von maga után, amelyek időzítési hibákat okozhatnak, amelyeket az áramkör kósza szivárgási ellenállása vagy jelentős elektrolit-kondenzátorok okoznak, amelyek hasonlóan időzítési problémákat okozhatnak szivárgásállóságuk miatt.

A fent bemutatott op amp időzítő áramkör akár 100-szor több időzítést ér el, mint a szokásos áramkörökkel elérhető.

Ezt úgy éri el, hogy a kondenzátor töltőáramát 100-szorosára csökkenti, következésképpen drasztikusan javítja a töltési időt anélkül, hogy nagy értékű töltőkondenzátorokra lenne szükség. Az áramkör a következőképpen működik:

A start / reset gomb megnyomásakor a C1 lemerül, és ennek következtében a feszültségkövetőként konfigurált IC erősítő IC kimenete nulla voltra változik. Az IC2 komparátor invertáló bemenete csökkentett feszültségszintű, mint a nem inverz bemenet, ezért az IC2 kimenete magasan mozog.

Az R4 körüli feszültség körülbelül 120 mV, ami azt jelenti, hogy a C1 R2-n keresztül körülbelül 120 nA árammal töltődik fel, ami 100-szor kisebbnek felel meg, mint amit el lehetne érni abban az esetben, ha R2 közvetlenül a pozitív tápellátáshoz lenne csatlakoztatva.

Mondanom sem kell, hogy ha a C1-et egyenletes 120 mV-on keresztül töltötték fel, akkor gyorsan elérhette ezt a feszültséget, és tovább leállíthatta a töltést.

Azonban az R4 alsó kivezetése, amelyet visszavezetnek az IC1 kimenetére, biztosítja, hogy a C1 feszültség felfelé emelkedésével a kimeneti feszültség és így az R2-nek adott töltési feszültség is növekedjen.

Amint a kimeneti feszültség megközelítőleg 7,5 voltra mászik, meghaladja az R2 és R7 által az IC2 nem invertáló bemenetére hivatkozott feszültséget, és az IC2 kimenete alacsony lesz.

Az R8 által szolgáltatott kis mennyiségű pozitív visszacsatolás gátolja az IC1 kimenetén fellépő bármilyen zajt abban, hogy az IC2 fokozza a kioldási ponttól való elmozdulást, mert ez általában hamis kimeneti impulzusokat eredményez. Az időzítés hossza az alábbi egyenlettel számolható:

T = R2 C1 (1 + R5 / R4 + R5 / R2) x C2 x (1 + R7 / R6)

Ez némileg összetettnek tűnhet, de a jelzett cikkszámokkal az időintervallum 100 C1-ig beállítható. Itt a C1 mikrofarádokban van, tegyük fel, hogy ha a C1 értéke 1 µ, akkor a kimeneti időintervallum 100 másodperc lesz.

Az egyenletből egyértelműen kiderül, hogy az időzítési intervallum lineárisan változtatható úgy, hogy R2-et 1 M potenciométerrel helyettesítjük, vagy logaritmikusan 10 k-os potot használunk R6 és R7 helyett.