2 En İyi Uzun Süre Zamanlayıcı Devreleri Açıklandı

Bu yazıda, 4 saat ile 40 saat arasında değişen 2 doğru uzun süreli zamanlayıcı devresinin nasıl yapılacağını öğreniyoruz, bu devreler daha da uzun gecikmeler için daha da yükseltilebilir. Kavramlar tamamen ayarlanabilir .

Elektronikte bir zamanlayıcı, esasen bağlı bir yükü anahtarlamak için zaman geciktirme aralıkları üretmek için kullanılan bir cihazdır. Zaman gecikmesi, ihtiyaca göre kullanıcı tarafından harici olarak ayarlanır.

Giriş

Lütfen yalnızca tek bir 4060 IC veya herhangi bir CMOS IC kullanarak asla uzun ve doğru gecikmeler üretemeyeceğinizi unutmayın.

Pratik olarak 4 saatten sonra IC 4060'ın doğruluk aralığından sapmaya başladığını doğruladım.

Gecikme zamanlayıcısı olarak IC 555 daha da kötüdür, bu IC'den bir saat bile doğru gecikmeler elde etmek neredeyse imkansızdır.

Bu yanlışlık çoğunlukla kapasitör kaçak akımı ve kapasitörün yetersiz deşarjından kaynaklanmaktadır.

4060, IC 555, vb. Gibi IC'ler temel olarak birkaç Hz'den birçok Hz'e kadar ayarlanabilen salınımlar üretir.

Bu IC gibi başka bir bölücü sayaç cihazıyla entegre edilmedikçe IC 4017 , çok yüksek doğru zaman aralıkları elde etmek mümkün olmayabilir. 24 saat almak için, hatta günler ve hafta aralıklarla, aşağıda gösterildiği gibi bir bölücü / sayaç aşamasını entegre edeceksiniz.

İlk devrede, etkili bir uzun süreli zamanlayıcı devresi oluşturmak için iki farklı IC modunun nasıl birbirine bağlanabileceğini görüyoruz.

1) Devre Tanımı

Devre şemasına atıfta bulunarak.

1. IC1, yerleşik bir osilatör aşaması içeren bir osilatör sayaç IC'sidir ve pimleri 1,2,3,4,5,6,7,9,13,14,15 boyunca değişen periyotlarla saat darbeleri üretir.
2. Pin 3'ten gelen çıktı en uzun zaman aralığını üretir ve bu nedenle bir sonraki aşamayı beslemek için bu çıkışı seçeriz.
3. Pot P1 ve IC1'in C1 kondansatörü, pim 3'teki zaman aralığını ayarlamak için kullanılabilir.
4. Yukarıdaki bileşenlerin ayarı ne kadar yüksekse, pim # 3'teki süre o kadar uzun olur.
5. Bir sonraki aşama, IC1'den elde edilen zaman aralığını on kata çıkarmaktan başka hiçbir şey yapmayan on yıllık sayaç IC 4017'den oluşur. IC1s pin # 3 tarafından üretilen zaman aralığı 10 saat ise, IC2 pin # 11'de üretilen zaman 10 * 10 = 100 saat olacaktır.
6. Benzer şekilde, IC1'in 3. piminde üretilen zaman 6 dakika ise, 60 dakika veya 1 saat sonra IC1'in 11 numaralı piminden yüksek bir çıkış anlamına gelir.
7. Güç AÇIK konuma getirildiğinde, C2 kapasitör, her iki IC'nin sıfırlama pimlerinin uygun şekilde sıfırlanmasını sağlar, böylece IC'ler bazı alakasız ara rakamlardan ziyade sıfırdan saymaya başlar.
8. Sayma ilerledikçe, IC2'nin 11 numaralı pini, röle sürücüsü KAPALI konumda tutulacak şekilde mantıksal düşük olarak kalır.
9. Ayarlanan zamanlama süresi geçtikten sonra, IC2'nin 11 numaralı pini, transistör / röle aşamasını ve röle kontaklarına bağlı sonraki yükü etkinleştirerek yükseğe çıkar.
10. Diyot D1, IC2'nin 11 numaralı piminden çıkışın, pim # 11'de bir geri besleme mandalı sinyali sağlayarak IC1 sayımını kilitlemesini sağlar.
    Böylece tüm zamanlayıcı, zamanlayıcı KAPALI konuma getirilene kadar kilitlenir ve tüm süreci tekrarlamak için yeniden başlatılır.

Parça listesi

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

PCB Düzeni

IC 4060 için Gecikme Çıkışı Hesaplama Formülü

Gecikme Süresi = 2.2 Rt.Ct.2 (N -1)

Frekans = 1 / 2.2 Rt.Ct

Rt = P1 + R2

Ct = C1

R1 = 10 (P1 + R2)

Seçici Anahtar ve LED Ekleme

Yukarıdaki tasarım, aşağıdaki şemada gösterildiği gibi, bir seçici anahtar ve sıralı LED'ler ile daha da geliştirilebilir:

Nasıl çalışır

Zamanlama devresinin ana unsuru, 14 aşamalı bir bölücü ile birlikte bir osilatörden oluşan 4060 CMOS cihazıdır.

Osilatörün frekansı, Q13'teki çıkışın her saat başı tek bir darbe civarında olması için P1 potansiyometresi aracılığıyla ayarlanabilir.

Bu saat vuruşunun periyodu son derece hızlı olabilir (yaklaşık 100 ns), çünkü 4060 IC'nin tamamını diyot D8 yoluyla sıfırlar.

'Her saatte bir' saat darbesi 2. (ona bölme) sayacı olan 4017 IC'ye verilir. Bu sayacın birkaç çıkışından biri, herhangi bir anda mantıksal yüksek (mantıksal bir) olacaktır.

4017 sıfırlandığında, Q0 çıkışı yüksek olur. Bir saat sonra Q0 çıkışı düşük olacak ve Q1 çıkışı yüksek olabilir, vb. Sonuç olarak S1 anahtarı kullanıcının bir ila altı saat arasında bir zaman aralığı seçmesine izin verir.

Seçilen çıkış yükseldiğinde, transistör kapanır ve röle KAPALI konuma geçer (böylece bağlı yük kapatılır).

4017'nin etkinleştirme girişi ayrıca S1'in silicisine eklendiğinde, sonraki saat darbelerinin sayacı üzerinde hiçbir etkisi olmadığı ortaya çıkar. Cihaz, kullanıcı tarafından sıfırlama anahtarı önceden ayarlanıncaya kadar kapalı durumda kalmaya devam edecektir.

4050 CMOS arabellek IC, 7 LED ile birlikte esasen geçmiş olabilecek saat aralığının göstergesini sunmak için dahil edilmiştir. Bu parçalar, geçmiş bir zaman göstergesine ihtiyaç duyulmaması durumunda çıkarılabilir.

Bu devre için kaynak voltajı gerçekten çok önemli değildir ve 5 ile 15 V arasındaki herhangi bir şeyi kapsayabilir. Devrenin, röle hariç akım kullanımı 15 mA aralığında olacaktır.

Herhangi bir sorunun önlenmesini sağlamak için rölenin teknik özelliklerine uygun olabilecek bir kaynak voltajı seçmeniz önerilir. BC 557 transistörü, 70 mA'lik bir akımı idare edebilir, bu nedenle röle bobin voltajının bu akım aralığında derecelendirildiğinden emin olun

2) Yalnızca BJT'lerin Kullanılması

Bir sonraki tasarım, amaçlanan işlemler için yalnızca birkaç transistör kullanan çok uzun süreli bir zamanlayıcı devresini açıklar.

Uzun süreli zamanlayıcı devreleri normalde işlem için IC'leri içerir, çünkü uzun süreli gecikmelerin yürütülmesi yalnızca IC'ler kullanılarak mümkün olan yüksek hassasiyet ve doğruluk gerektirir.

Yüksek Doğrulukta Gecikmeler Sağlama

Uzun süreli gecikmeler beklendiğinde, kendi IC 555'imiz bile çaresiz ve yanlış hale geliyor.

Karşılaşılan uzun süre yüksek doğruluğu sürdürme zorluğu süresi temelde kaçak gerilim sorunu ve kapasitörlerin tutarsız deşarjıdır, bu da her bir döngü için zamanlamada hata üreten zamanlayıcı için yanlış başlangıç ​​eşiklerine yol açar.

Kapasitör değerleri büyüdükçe kaçaklar ve tutarsız deşarj sorunları orantılı olarak büyür ve bu da uzun aralıklar elde etmek için zorunlu hale gelir.

Bu nedenle, sıradan BJT'lerle uzun süreli zamanlayıcılar yapmak neredeyse imkansız olabilir, çünkü bu cihazlar tek başına çok basit olabilir ve bu tür karmaşık uygulamalar için beklenemez.

Peki, Bir Transistör Devresi Uzun Doğru Süre Zaman Aralıklarını Nasıl Üretebilir?

Aşağıdaki transistör devresi, yukarıda tartışılan sorunları güvenilir bir şekilde ele alır ve makul derecede yüksek doğrulukla (+/-% 2) uzun süreli zamanlama elde etmek için kullanılabilir.

Basitçe, her yeni döngüde kapasitörün etkili bir şekilde boşaltılmasından kaynaklanmaktadır, bu, devrenin sıfırdan başlamasını sağlar ve seçilen RC ağı için doğru aynı zaman periyotlarını sağlar.

Devre şeması

Devre, aşağıdaki tartışma yardımı ile anlaşılabilir:

Nasıl çalışır

Basma düğmesine anlık bir basma, 1000 uF kapasitörünü tam olarak şarj eder ve NPN BC547 transistörünü tetikleyerek, 1000 uF'nin 2M2 direnci ve NPN vericisi aracılığıyla yavaş deşarj olması nedeniyle, anahtar serbest bırakıldıktan sonra bile konumu sürdürür.

BC547'nin tetiklenmesi ayrıca, röleyi ve bağlı yükü AÇIK konuma getiren PNP BC557'yi AÇIK konuma getirir.

1000uF, iki transistörün kesme seviyelerinin altına boşaltılmadığı sürece yukarıdaki durum devam eder.

Yukarıda tartışılan işlemler oldukça basittir ve performansı ile fazla hatalı olabilen sıradan bir zamanlayıcı konfigürasyonu oluşturur.

1K ve 1N4148 Nasıl Çalışır?

Bununla birlikte, 1K / 1N4148 ağının eklenmesi, devreyi aşağıdaki nedenlerden dolayı anında son derece hassas uzun süreli bir zamanlayıcıya dönüştürür.

1K ve 1N4148 bağlantısı, transistörlerin kapasitördeki yetersiz şarj nedeniyle mandalı her kırdığında, kapasitör içindeki artık yükün, röle bobini aracılığıyla yukarıdaki direnç / diyot bağlantısı üzerinden tamamen deşarj olmaya zorlanmasını sağlar.

Yukarıdaki özellik, kapasitörün bir sonraki döngü için tamamen boşaltılmasını ve boş kalmasını sağlar ve böylece sıfırdan temiz bir başlangıç ​​üretebilir.

Yukarıdaki özellik olmadan, kapasitör tamamen deşarj olamaz ve içindeki artık yük, prosedürleri yanlış ve tutarsız hale getiren tanımlanmamış başlangıç ​​noktalarına neden olur.

Devre, NPN için bir Darlington çifti kullanılarak, tabanında çok daha yüksek değerli dirençlerin ve orantılı olarak düşük değerli kapasitörlerin kullanılmasına izin vererek daha da geliştirilebilir. Daha düşük değerli kapasitörler, daha düşük kaçaklar üretecek ve uzun süreli sayım dönemlerinde zamanlama doğruluğunun iyileştirilmesine yardımcı olacaktır.

İstenilen Uzun Gecikmeler için Bileşen Değerleri Nasıl Hesaplanır:

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

Nerede:

1. Ukapasitördeki voltaj
2. Vsbesleme gerilimi
3. tbesleme voltajının uygulanmasından bu yana geçen süredir
4. RC... zaman sabiti RC şarj devresinin

PCB Tasarımı

Op Amper kullanan Uzun Süre Zamanlayıcı

Tüm analog zamanlayıcıların (tek kararlı devreler) dezavantajı, oldukça uzun zaman periyotları elde etme çabasında, RC zaman sabitinin buna uygun olarak önemli olması gerekmesidir.

Bu, kaçınılmaz olarak 1 M'den daha büyük direnç değerleri anlamına gelir; bu, devre içindeki kaçak kaçak direncinin neden olduğu zamanlama hatalarına veya benzer şekilde sızıntı dirençlerinden dolayı zamanlama sorunları yaratabilecek önemli elektrolitik kapasitörlere neden olabilir.

Yukarıda gösterilen op amp zamanlayıcı devresi, normal devreler kullanılarak erişilebilenlere kıyasla zamanlama sürelerini 100 kat daha fazla gerçekleştirir.

Bunu, kapasitör şarj akımını 100 kat düşürerek ve dolayısıyla yüksek değerli şarj kapasitörleri gerektirmeden şarj süresini önemli ölçüde iyileştirerek başarır. Devre şu şekilde çalışır:

Başlat / sıfırla butonuna tıklandığında C1 deşarj olur ve bu gerilim takipçisi olarak yapılandırılan op amp IC1 çıkışının sıfır volt olmasına neden olur. Karşılaştırıcı IC2'nin ters çevirme girişi, ters çevirmeyen girdiden daha düşük voltaj seviyesindedir, dolayısıyla IC2'nin çıkışı yüksek hareket eder.

R4 etrafındaki voltaj 120 mV civarındadır, bu da C1'in R2 üzerinden yaklaşık 120 nA akımla şarj olduğu anlamına gelir; bu, R2'nin doğrudan pozitif beslemeye bağlanması durumunda elde edilebilecek olandan 100 kat daha azdır.

Söylemeye gerek yok, eğer C1 tutarlı bir 120 mV ile şarj edilmiş olsaydı, bu voltajı hızla elde edebilir ve daha fazla şarjı durdurabilirdi.

Bununla birlikte, IC1'in çıkışına geri beslenen R4'ün alt terminali, C1 üzerindeki voltaj arttıkça çıkış voltajının ve dolayısıyla R2'ye verilen şarj voltajının da artmasını sağlar.

Çıkış voltajı yaklaşık 7,5 volta çıktığında, IC2'nin ters çevirmeyen girişinde R6 ve R7 tarafından atıfta bulunulan voltajı aşar ve IC2 çıkışı düşük olur.

R8 tarafından sağlanan küçük bir pozitif geri besleme miktarı, IC1 çıkışında bulunan her türlü gürültünün tetikleme noktasından hareket ederken IC2 tarafından güçlendirilmesini engeller, çünkü bu normalde yanlış çıkış darbeleri üretir. Zamanlama uzunluğu aşağıdaki denklemle hesaplanabilir:

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

Bu biraz karmaşık görünebilir, ancak belirtilen parça numaralarıyla zaman aralığı 100 C1 kadar uzun ayarlanabilir. Burada C1 mikrofaradlar içindedir, diyelim ki C1 1 µ olarak seçilmişse çıkış zaman aralığı 100 saniye olacaktır.

Denklemden, R2'yi 1 M potansiyometre ile değiştirerek veya R6 ve R7 yerine 10 k pot kullanarak logaritmik olarak zamanlama aralığını doğrusal olarak değiştirmenin mümkün olduğu çok açıktır.