Схемы и документации на сервере QRZ.RU

Бытовой таймер

В быту часто приходится отмеривать разные промежутки времени. Делать это по часам не всегда удобно, поскольку приходиться каждый раз вычислять "время Х" и постоянно помнить его. Можно использовать часы с будильником, но устанавливать их тоже не удобно, особенно, если надо отмерить много одинаковых коротких промежутков времени.

Для подобных применений и был создан описанный ниже таймер. Схемотехническая идея оригинальностью не отличается, но некоторые новшества есть. В литературе автору попадались два варианта подобных устройств. Но первое не достаточно экономичное [1], а второе вообще питается только от сети [2]. Переосмыслив старую схемотехнику устройства [1] было создано нечто довольно удобное и экономичное. Описанный ниже таймер позволяет устанавливать любой промежуток времени от 1 до 99 минут с дискретностью 1 минута. Он имеет автономное питание от батареи типа "Крона" напряжением 9 В, потребляя от нее ток около
0.1-0.2 мА в режиме ожидания и 3 мА в режиме подачи звукового сигнала, то есть, даже самой дешевой батарейки хватит на 500-1000 часов непрерывной работы. Работоспособность устройства сохраняется при глубоком разряде батареи до 5 В, но при этом уменьшается громкость звукового сигнала.

Принципиальная схема устройства подана на рисунке 1.

Рисунок 1 Принципиальная схема бытового таймера.

Итак, основа таймера -- специализированная ИМС К176ИЕ12, в составе которой генератор тактовой частоты и набор необходимых делителей. Минутные импульсы подсчитываются двумя декадными счетчиками со встроенными двоично-десятичными дешифраторами, выходы которых через переключатели S1 и S2 подключены к логическому элементу И.

При включении питания выключателем S3 все счетчики сбрасываются в нулевое состояние импульсом, вырабатываемым цепочкой R3C3. Длительность этого импульса порядка 2.5 мс, потому он не влияет на точность отсчета даже самого короткого (1 минута) промежутка времени. При выключении же S3 быстро разряжает конденсаторы С4 и С5, обеспечивая моментальную готовность с следующему запуску. Если в качестве S3 применить обычный замыкающий выключатель, то повторный после отключения питания пуск устройства будет возможен только через 1-2 минуты.

Как только счетчики DD2 и DD3 отсчитают количество минут, установленное переключателями S1 и S2, на оба входа элемента DD4.1 поступит лог.1, следовательно, на выходе появится лог.0, разрешающий работу генератора прерывистого звучания. Если питание таймера не отключить во время звукового сигнала, то сигнал прекратится через 1 минуту и будет повторяться каждые 99 минут, пока не отключат питание. Правда такой режим работы нельзя назвать оптимальным. Реально питание отключают во время подачи звукового сигнала, даже не дожидаясь его завершения.

Все время, пока идет отсчет времени, таймер "тикает", Выдает короткие щелчки каждую секунду. Это позволяет исключить прожорливую световую сигнализацию включенного состояния и кроме того, не отвлекаясь от работы можно точно знать: включено устройство или нет. Также нельзя забыть устройство включенным без надобности. Громкость, точнее, заметность щелчков, зависит от их длительности. Правда, не стоит делать щелчки слишком длинными -- это заметно увеличит ток потребления и сделает устройство надоедливым.

"Тикание" таймера в дежурном режиме обеспечивает одновибратор на
DD4. 2, DD5.3, R4, C6. Как запускающие использованы секундные импульсы с ИМС DD1. Если увеличить емкость С6 примерно в 10 раз, а вывод 6DD4.2 соединить с выводом 10 DD1, то таймер будет подавать одиночный короткий писк по истечении каждой минуты отмериваемого промежутка времени. Если нет необходимости в настройке частоты звукового сигнала и периодичности его повторения, то схему можно существенно упростить, удалив DD4 и DD5 и все связанные с ними элементы, а вместо них установить устройство, показанное на рисунке 2.

Рисунок 2 Упрощенная схема звуковой индикации.

Но следует помнить, что теперь вы лишаетесь возможности настроить генератор в резонанс пьезоизлучателя для достижения максимальной громкости, "тикать" такое устройство также не будет. Кстати, это и есть вариант, предложенный в [1].

В схеме устройства также приняты меры по повышению экономичности: DD1 питается несколько пониженным напряжением, что позволяет уменьшить потребляемый ток в несколько раз [3]. Для этого питание на эту ИМС подается через кремниевый диод VD3. Диодов может быть до 3 штук, включенных последовательно, но далеко не каждая К176ИЕ12 согласится в этом случае нормально работать.

Настройка устройства заключается в установке желаемого звучания подбором элементов R6, R8. Таймер можно снабдить также устройством индикации, которое будет показывать текущее состояние счетчиков (рис.3).

Рисунок 3. Устройство индикации.

Светодиоды располагают напротив соответствующих положений переключателей S1 и S2.
Конструктивно устройство выполнено на печатной плате из двухстороннего стеклотекстолита (рис.4)

Рисунок 4 Чертеж печатной платы таймера.

Правда, плата несколько модифицирована, по сравнению со схемой, и предусматривает установку деталей, не показанных на принципиальной схеме, но весьма полезных: это дополнительный конденсатор Cp емкостью 30 пФ для точной подстройки частоты тактового генератора и подстроечный резистор Rp сопротивлением 330 ком для подстройки частоты звукового генератора в резонанс с пьезоизлучателем. Расположение деталей показано на рисунке 5.

Рисунок 5. Расположение деталей на печатной плате.

Конструкция.

Переключатели S1, S2 и S3 устанавливают на передней панели корпуса. Положения переключателей маркируют так: S1 -- 0,1,2,3, 4,5,6,7,8,9 минут, S3 -- 0,10,20,30,40,50,60,70,80,90 минут.

О деталях.

Все ИМС можно применить 176 или 564 серии с аналогичной логикой. Резисторы -- МЛТ-0.125, конденсаторы -- любые малогабаритные, но C1 и C2 должны иметь малый ТКЕ. Резистор R1 может иметь сопротивление от 20 до 30 Мом. Переключатели S1 и S2 -- малогабаритные, например, МНП-1, S3 -- кнопка типа ПКн61 или П2К с фиксацией в нажатом состоянии.

Работа с прибором.

Отсчет времени начинается всегда с момента подачи напряжения питания на устройство, тоесть после нажатия S3. Установка требуемого временнОго промежутка может производиться переключателями S1 и S2 как до пуска таймера, так и после него. Возможна также коррекция установленного времени во время отсчета. Если необходимо узнать, сколько времени уже прошло, то переключателями S1 и S2 во время отсчета находят положение, при котором раздастся звуковой сигнал -- это и есть количество прошедших минут. Далее устанавливают опять необходимое время.

Литература.

1. Мальцев В. Простой таймер // В помощь радиолюбителю выпуск 104 с.46
2. Поренко Н.П. Реле минутных интервалов времени // РадиоАматор №11 1997 с.22
3. http://www.qrz.ru/schemes/detail/2018