2003.09_Uniwersalny układ czasowy.pdf

U n i w e r s a l n y

u k ł ła d c z a s o w y

2 6 2 2

Do czego to służy?

Jak wskazuje nazwa, jest to układ czasowy,

wytwarzający impulsy o czasie trwania od 1

sekundy do ponad 26 godzin. Przez zmianę

elementów można uzyskać zarówno dużo

krótsze, jak i dużo dłuższe czasy. Po sygnale

START układ wytwarza impuls o wyznaczo-

nym czasie, ale impuls ten można skrócić, po-

dając sygnał STOP.

czasy. Obecność JP3 dziesięciokrotnie

zmniejsza częstotliwość, czyli dziesięciokrot-

nie zwiększa czas. Przy braku JP3, JP4 dołą-

czony jest rezystor R9 i częstotliwość jest naj-

mniejsza. Dla jasności dodano jednak jumper

JP2, który wprawdzie niczego nie łączy, ale

przypomni, że włączony jest mnożnik x100.

Zwora JP1 wyznacza mnożnik czasu x1

albo x64 przez zmianę współczynnika

podziału wewnętrznego licznika kostki 4541.

Teoretycznie współczynnik podziału wynosi

albo 1024, albo 65536, zależnie od stanu lo-

gicznego nóżki 12, czyli wejścia programują-

cego A, ale w wykorzystanym trybie pracy

wynosi 512 albo 32768, a elementy RC są tak

dobrane, żeby uzyskać czas w sekundach. Na

fotografii wstępnej czerwoną obwódką za-

znaczono fragment płytki drukowanej z ele-

mentami do ustawiania czasu.

Głównym wyjściem modułu jest punkt C,

gdzie po naciśnięciu S1 pojawia się stan wy-

soki na ustalony czas. Kontrolka D3 infor-

muje o stanie aktywnym. Na dodatkowym

wyjściu D na koniec ustalonego czasu poja-

wia się bardzo krótki impuls ujemny, który

może być wykorzystany przy nietypowym

zastosowaniu modułu.

Jak to działa?

Schemat blokowy pokazany jest na rysunku

1 . Przerzutnik RS (U1C, U1D) współpracuje

z dwoma przyciskami START, STOP, pozwa-

lającymi w dowolnym momencie rozpocząć

i zatrzymać jego pracę. Dodatkowo po usta-

wieniu przerzutnika zostaje włączony układ

czasowy, który automatycznie zeruje prze-

rzutnik po upływie wyznaczonego czasu.

Schemat ideowy układu pokazany jest na

rysunku 2 . Rozwiązanie jest typowe i zawie-

ra przerzutnik zbudowany z bramek NAND

oraz popularny układ czasowy CMOS 4541.

Godną uwagi cechą jest możliwość ustawie-

nia dowolnego czasu działania w zakresie od

1s do 96000s, czyli ponad 26 godzin, za po-

mocą zwór i przełącznika.

Skokową zmianę czasu w zakresie 1...15

jednostek umożliwia przełącznik „dwójkowy”

S3, który dołącza do obwodu oscylatora odpo-

wiednie pojemności. Wartości pojemności

włączanych przez kolejne styki przełącznika

S3 są do siebie w stosunku 1:2:4:8 (110nF,

220nF, 440nF, 880nF), co umożliwia ustawie-

nie czasu na zasadzie kodu dwójkowego.

Zwory JP2, JP3, JP4 pozwalają zmieniać

mnożnik czasu w sekwencji 100:10:1. W danej

chwili powinien być czynny tylko jeden z tych

trzech jumperków. Gdy włączony jest jumper

JP4, dołączony rezystor R11 powoduje, że czę-

stotliwość jest największa, co daje najkrótsze

Rys. 1 Schemat blokowy

Rys. 2 Schemat ideowy

Elektronika dla Wszystkich

Naciśnięcie S1 ustawia przerzutnik RS

i rozpoczyna pracę układu czasowego U2. Po

ustawionym czasie przerzutnik zostanie wy-

zerowany opadającym zboczem podanym

przez kondensator C12. Przycisk S2 umożli-

wia wyzerowanie przerzutnika w dowolnej

chwili i skrócenie czasu działaniu układu.

Przyciski S1, S2 zapewniają sterowanie

stanem wysokim. Równolegle do przycisków

S1, S2 albo zamiast nich można dołączyć do-

datkowe przyciski za pomocą przewodów.

Przy zdalnym sterowaniu przewodowym

częściej wykorzystuje się sterowanie przez

zwarcie do masy. W tym celu przewidziano

dodatkowe punkty A, B, do których można

dołączyć przyciski (kontaktrony, tranzystory)

zwierające do masy.

Przy zdalnym sterowaniu z wykorzysta-

niem zewnętrznych przycisków dołączonych

długimi przewodami trzeba się liczyć z zewnę-

trznymi zakłóceniami. Dla zwiększenia odpor-

ności na zewnętrzne zakłócenia można zmniej-

szyć wartości rezystorów R1, R5, ewentualnie

R2, R3 do 2,2kΩ, a nawet do 1kΩ. Można też

dodać kondensatory filtrujące, co jeszcze bar-

dziej zabezpieczy przed przypadkowymi śmie-

ciami. Na rysunku 3 podane są sposoby

zwiększenia odporności na zakłócenia.

menty należy lutować, zaczynając od naj-

mniejszych (zwory, rezystory), a układy sca-

lone włożyć do podstawek na samym końcu.

Układ poprawnie zmontowany ze spraw-

nych elementów nie wymaga uruchamiania

i od razu będzie pracował. Potrzebny czas

działania układu czasowego w zakresie 1...15

należy ustawić w kodzie dwójkowym za po-

mocą S3. Następnie należy ustawić mnożni-

ki, zakładając jumper J1 oraz jeden z jumper-

ków J2, J3, J4.

niec trzeba rozewrzeć JP3 i po zwarciu JP4

dobrać R11, żeby przy dołączeniu C3, C4

częstotliwość wynosiła 2048Hz, co da czasy

1...15s.

Zastosowany sposób skokowej regulacji

czasu w zakresie 1...15 z mnożnikami 1, 10,

100 oraz „cyfrowym” mnożnikiem x1, x16,

x64 okaże się dobry do większości zastoso-

wań. Zapewnia też szeroki zakres regulacji.

Jednak gdyby potrzebna była większa roz-

dzielczość, można zmodyfikować wartości

rezystorów R9, R10, R11, by zamiast mnoż-

ników x1, x10, x100 uzyskać x1, x4, x16. Da

to lepszą rozdzielczość, ale mniejszy zakres

regulacji: 1s...15360s, zamiast 1s...96000.

Rozdzielczość można jeszcze zwiększyć sto-

sując takie wartości R9-R11, by uzyskać

mnożniki x1, x2, x4, a dodatkowo połączyć

nóżki 12, 13 U2, by uzyskać „cyfrowy”

mnożnik x1 i x8.

Tomasz Fertak

Wykaz elementów

Rezystory

R1-R3, R5,R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k Ω

R4,R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k Ω

R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k Ω

R8 R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k Ω

R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M Ω

R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8,2k Ω

Rys. 3

Rys. 4 Schemat montażowy

Uwaga! Należy założyć tylko jeden z JP2,

JP3, JP4, a jumper JP1 musi zwierać środko-

wy kołek do jednego z punktów skrajnych

(nie można pozostawić nóżki 12 U2 „wiszą-

cej w powietrzu”).

Gdyby układ miał pracować w trudnych

warunkach atmosferycznych, należy go

umieścić w hermetycznej obudowie i staran-

nie uszczelnić przepusty kabli. Jeśli czas nie

będzie zmieniany, można zastosować sposób

prostszy: zalać cały układ silikonem.

Kondensatory

C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny

C12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF

C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 µ F/16V

C3-C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220nF

Półprzewodniki

D1, D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED

T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093

U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4541

Dokładność odmierzania czasu wynika

przede wszystkim z rozrzutu wartości ele-

mentów C3...C11 i R8...R11 i powinna całko-

wicie wystarczyć do typowych zastosowań.

Wartości rezystorów R9, R10, R11 mogą

się wydać dziwne i niezgodne z wzorem z ka-

talogu (f = 1 / 2,3*RT*CT). Wynika to z faktu,

że przy zmianie wartości RT (R9, R10, R11)

nie zmienia się wartość RS (R8), która w typo-

wych układach jest dwukrotnie większa od RT.

Możliwości zmian

Kto chciałby precyzyjnie kontrolować czas

musiałby przede wszystkim dobrać jednako-

we kondensatory C3...C11. Nie muszą one

mieć nominalnej wartości, byle tylko były

jednakowe. Można też zmienić układ i zasto-

sować przełącznik S3 o większej liczbie sty-

ków, a do tego dobrane kondensatory o więk-

szych wartościach. Następnie trzeba byłoby

dobrać R9, żeby przy dołączeniu tylko C3,

C4 częstotliwość wynosiła 20,48Hz (najwyż-

sza częstotliwość, najkrótszy czas). Wtedy

przy mnożniku x1 ustawionym za pomocą

JP1 czas powinien być regulowany za pomo-

cą S3 w zakresie 100s...1500s. Następnie na-

leży założyć zworę JP3 i dobrać R10, żeby

przy dołączeniu C3, C4 częstotliwość wyno-

siła 204,8Hz, co da czasy 10s...150s. Na ko-

Pozostałe

JP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .jumper x 3

JP2-JP4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .jumper x 2

S1,S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . µ swich

S3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DipSwitch x 4

Montaż i uruchomienie

Montaż układu na płytce pokazanej na ry-

sunku 4 jest łatwy i nie powinien sprawić

trudności nawet mało doświadczonym. Ele-

Komplet podzespołłów z płłytkąą jest

dostęępny w sieci handlowej AVT jako

kit szkolny AVT-2622

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: