РадіоКот :: Пристрій затримки включення іншого пристрою

>>>>

Пристрій затримки включення іншого пристрою

Вивчаючи принцип роботи RC-ланцюгів і логічних елементів, вирішив я перейти від теоретичної частини до більш цікавою - практичної. У підсумку закріпив знання і отримав моральне задоволення від свого творіння) Я постараюся описати принцип роботи окремих вузлів схеми наскільки у мене це вийде. Якщо будуть якісь поправки з боку більш досвідчених котів, - пишіть в форум).

І так, почнемо з схеми девайса.

Також вашій увазі представляю структурну схему К561ЛА7:

Хочу відразу назвати аналоги К561ЛА7 - це мікросхема CD4011A; діод 1N4001 - аналог КД243, транзистор КТ816 - аналог КТ814, КТ8121, BD612, BD614, TIP32. Схема нехитра, однак (як обіцяв) поясню принцип роботи окремих її вузлів. Почнемо з RC-ланцюжка. Вона є головним вузлом, без неї нічого б не вийшло. Нижче представлено її схематичне зображення.

Конденсатор накопичує електричні заряди, резистор контролює їх потік. У підсумку виходить схема, яка контролює заряд конденсатора. Електрони рухаються від плюса джерела живлення через резистор, який контролює їх потік, на першу обкладку конденсатора. Далі електрони переходять на другу обкладку конденсатора, тобто відбувається його заряд. Поки відбувається заряд конденсатора, на виході Vвих напруга поступово зростає з 0В до напруги джерела живлення (ІП). Іншими словами, підвищення напруги на виході Vвих прямопропорційно рівню заряду конденсатора. Час, через яке на виході Vвих напруга буде дорівнює напрузі ІП, вираховується за формулою:

Припустимо, у нас є резистор на 2 мегаомах і конденсатор на 15 микрофарад. Переводимо мегаомах в оми (по системі Сі): 2МОм = 2 000 000 Ом. Мікрофарад - у Фарада: 15мкф = 0,000015 Ф. Підставляємо значення в формулу постійної часу RC-ланцюжка і отримуємо:

Т = 2 000 000 * 0,000015 = 30 (секунд). Виходить, що протягом 30 секунд після подачі напруги живлення, буде відбуватися заряд конденсатора. Після закінчення даного проміжку часу, він зарядиться і на виході Vвих встановиться напруга, рівне живить.

Все б добре. Можна на Vвих вішати якусь навантаження, і схема готова! Але немає. Не так все просто. Припустимо, що живить напруга RC-ланцюга дорівнює 5 В (вольт). На Vвих теж буде 5 В. А який же буде струм? Тут нас виручає закон Ома. Візьмемо опір резистора 10кОм і напруга 5 В. Сила струму обчислюється за формулою:

Вважаємо: I = 5/10 000 = 0,0005 (А). Тобто сила струму на Vвих дорівнює 0,0005 Ампер або 0,5 мА (міліампер). Боюся, таким струмом мало що запитана. І тут на допомогу приходять мікросхеми стандартної логіки. Їх унікальність полягає в тому, що на їх вхід можна подавати логічний нуль або логічну одиницю з мізерними струмами (близько трьох мікроампер), а на їх виході керуючий струм достатній для підключення транзисторного ключа, наприклад. Саме так я і зробив. У своїй схемі я використовував отечествуенную мікросхему К561ЛА7. Вона і коштує недорого, і дістати неважко, і є закордонний аналог CD4011A. Функціональне її призначення - 4 незалежних елемента І-НЕ. Нижче представлено схематичне зображення елементу і таблиця істинності:

Низький рівень Низький рівень Високий рівень Низький рівень Високий рівень Високий рівень Високий рівень Низький рівень Високий рівень Високий рівень Високий рівень Низький рівень

Виходячи з таблиці істинності, ми розуміємо наступне: якщо на вході А і на вході В присутня напруга низького рівня, то на виході присутня напруга високого рівня і навпаки. Ну а тепер дивимося на Целікова схему на початку статті і міркуємо: на обидва входи логічного елемента І-НЕ після закінчення часу заряду конденсатора, подається напруга, рівне живить (тобто Високий рівень). На виході елемента - Низький рівень. Якщо поставимо транзистор pnp провідності, то отримаємо транзисторний ключ. А це - вірний крок, який допомагає серйозно управляти будь-небудь навантаженням. Однак управління іншим пристроєм за допомогою транзистора означає, що: 1). діапазон напруги живлення навантаження дорівнює живлячої напруги схеми затримки включення, 2). треба враховувати максимальну рассеиваемую потужність транзистора. І щоб уникнути цих двох нюансів, я поставив реле. Воно комутує включення / вимикання іншого пристрою. І тут є свої плюси: 1). гальванічна розв'язка, 2). можливість підключення пристроїв з великим напруженням і великим струмом.

Як я говорив трохи вище, мікросхема К561ЛА7 - це 4 незалежних один від одного елемента І-НЕ. Погодьтеся, якось шкода з чотирьох задіяти тільки один логічний елемент. Недовго думаючи, я вирішив задіяти другий. На обидва його входу також подається або лог.1, або лог.0 з RC-ланцюжка, на його виході - світлодіод HL1 (червоний). В даному суча він є сигналізатором заряду конденсатора (або сигналізує про те, що керований пристрій поки що не включено). Що стосується світлодіода HL2 (зеленого), то він сигналізує про харчування котушки реле (або сигналізує про те, що керований пристрій включено).

Тепер повернемося до питання про час затримки включення. Значення опору 10кОм або 10000 Ом, конденсатора - 2000мкФ або 0,002 Фарада. Перемножая обидва числа, отримуємо час заряду Т = 20 секунд. У іделае реле має спрацювати лише через 20 секунд, але треба враховувати: відбувається поступове підвищення напруги на Vвих до напруги ІП, а не скачообразное з 0В до напруги ВП. Також треба врахувати, що в мікросхемах КМОП-технології лог.0 - це практично нульовий потенціал, лог.1 - це напруга, наближене (або рівне) живить. Це означає, що на виході елемента І-НЕ Установити сигнал низького рівня, коли напруга на Vвих ще буде підвищуватися. І, як показала практика, при опорі 10кОм і конденсаторі в 2000мкФ через 7 секунд на виході І-НЕ устанавліваеться низький рівень. Фууух, розуміти-то розумію, а є описати іноді проблематично. Сподіваюсь ви мене зрозуміли.

Таким чином, при обчисленні Т (постійної часу) ми маємо приблизне уявлення зміни на виході логічного елемента лог.1 на лог.0. А точний час дізнаємося еесперіментальним шляхом. Я збирав все це справа на макетке і заміряв секундоміром цей самий проміжок часу. Він (як я вже говорив вище) дорівнює 7 секундам.

Хочу зазначити, що використанням лише І-НЕ дана схема не обмежується. Цілком реально використовувати і інвертори сигналу ( "НЕ"), і елементи "АБО". Я збирав з того, що було під рукою, а під рукою у мене виявилася саме К561ЛА7. АЛЕ: при використанні інших логіескіх елементів може знадобитися установка транзистора інший провідності (npn) і відповідно зміна його включення в схему, зміна включення реле, світлодіоди HL2 і діода VD1. Ці зміни треба робити, виходячи з таблиці істинності того логіеского елемента, який ви будете використовувати в схемі!

Що ще хотілося відзначити ... Діапазон напруги живлення пристрою: 3 - 15 Вольт. Вхідний струм низької і високої рівнів мінімум 0,3мкА (по даташіту). І найголовніше - практичне застосування пристрою. Наприклад, ви йдете з дому і включаєте сигналізацію. Але вам треба закрити за собою двері. Для цього потрібен час. Іншими словами, вам треба організувати затримку включення сигналізації. На допомогу приходить даний пристрій. Загалом кожен може придумати своє застосування сему девайсу. Тому залишу це тепер ваша черга :)

Нижче ви можете знайти друковану плату пристрою і схему. Також представляю фото і відео роботи Якщо що, ось посилання на відео: https://www.youtube.com/watch?v=kgyGkrnQdag. Якщо будуть питання, як завжди - в форум. Всього вам доброго!

файли:

схема пристрою

Архів 7Zip
Світлина

Всі питання в Форум .