Реле времени (таймер) на КМОП-микросхеме HCF4060.

Реле времени (таймер) на КМОП-микросхеме HCF4060.

185
0

2014-01-19, 17.49.57

Реле времени (таймер) является широко распространенным элементом в современной электротехнике. Одним из основных их назначений является размыкания (замыкания) какого-то круга через определенный интервал времени. Они находят применение во многих современных бытовых приборах — в микроволновых печах, стиральных машинах, утюгах, телевизорах и др.. Количество вариантов применения ограничивает только воображение.
Среди многих схем, рассмотрим вариант построения на КМОПмикросхеме HCF4060.
Особенностью таймеров на этих микросхемах является их высокая надежность и простота. В данных микросхем есть встроенные круги для построения RC-генератора с помощью трех навесных элементов. Встроенный генератор обладает высокой стабильностью частоты в зависимости от напряжения питания схемы и температуры кристалла микросхемы.
На вход схемы подается напряжение постоянного тока от 8 до 30 В.
Минимальное напряжение питания схемы может быть и от 5 В, но производители 7805 советуют, чтобы
минимальное напряжение на входе интегрального стабилизатора 7805 была на 3 В выше напряжение стабилизации, но ни в коем случае не выше 30 В!!
Сразу после подачи питания, на вход 12 микросхемы с участка цепи С4, R6 подается короткий импульс, который обнуляет счетчик.
Через вычислен период времени Т на выходе 3 микросхемы появляется напряжение логической единицы, открывает транзисторы VT1 и VT2. Транзистор VT2 открываясь, замыкает цепь питания обмотки реле, которое своим
контактом размыкает круг. О срабатывании реле сигнализирует светодиод HL1. Транзистор VT1 просаживает общую точку деталей обвески RC-генератора HCF4060 (R1, R2, R3, C3) на землю, прекращая таким образом генерацию импульсов, подаваемых на 14-разрядный счетчик микросхемы (см. рис.3). В результате, на выходе 3 будет уровень логической 1 до тех пор, пока схема не отключат от питания. Для принудительного перезапуска схемы, параллельно конденсатору С4 можно приделать кнопку, будет обнулять
счетчик.
Время срабатывания таймера задается последовательно включенными подстроечным резистором R2 и резистором R3. С помощью подстроечники можно регулировать время срабатывания схемы в достаточно широких пределах. Чем больше максимальное сопротивление R2, тем большее время срабатывания. Минимальное время срабатывания определяется только резистором R3.
Печатную плату устройства сделано в двух вариантах — для SMD или DIP элементов.
Элементы на схеме:

Реле времени (таймер) на основе HCF4060
Желательно, чтобы конденсатор С3 был с как можно меньшим ТКЕ (полипропиленовые или из полистирола, например К71-7, К31-11-3 или импортные полистироловые TS01).
В схеме применены реле модели LU-5 с разведением контактов как в схеме плат в архиве ниже.
Вместо полевого транзистора, можно применить и обычный биполярный, как показано на рисунке ниже, для чего придется внести коррективы в печатной платы.
В плате с SMD элементами нужно учитывать, что максимальный ток микросхемы 78l05 составляет 70мА (100 мА при хорошем теплоотвода), в этом случае нужно брать реле с током обмоток не более 100 мА. Максимальное входное напряжение 78l05 составляет 30 В (хотя производитель советует не превышать значение в 20 В).
Однако, в ходе экспериментов с платой в SMD исполнении оказалась интересная особенность. Если на выходе 78l05 поставить
конденсатор С2 величиной 100 нФ то при срабатывании реле, 78l05 заходит в режим генерации и очень нагревается. Поэтому С2 должна быть величиной не менее в таблице выше. Это может означать, что для реле различных конструкций нужно подобрать свой конденсатор С2.
При установлении правильно подобранных конденсаторов, 7805 греется не сильно. Однако надо сказать, что чем больше входное напряжение схемы, тем большую мощность рассеивает 7805. Например, схема сработала и через обмотки реле
проходит ток величиной 40 мА. Тогда при Uвх = 30 В, Р = (Uвх — U вых) * Ирель = (30-5) * 40мА = 1 Вт!!!!!!! Для отвода тепла в плате DIP 7805 можно установить алюминиевую пластину (см. фото), которая охлаждающей одновременно и стабилизатор 7805 и реле. Я советую не питать схему напряжением выше 15 В.
В принципе, в схеме можно обойтись без интегрального стабилизатора 7805. Тогда на плате нужно просто поставить перемычку в местах пайки входа IN и выхода OUT стабилизатора
7805. Но тогда напряжение питания схемы определяется напряжением срабатывания реле, которая должна быть фиксированной (стабилизированным) и лежать в диапазоне от 5 до 18 В.
ВНИМАНИЕ! Напряжение выше 18 В может вывести из строя микросхему HCF4060.
Преимуществом схемы с 7805 является то, что входное напряжение может быть любой в диапазоне от 8 до 30 В, а выходное составляет 5 В — для распространенных 5-ти вольтовых реле.
Расчет времени срабатывания таймера.
Счетчик HCF4060B имеет на борту круга для построения RC-генератора:
Частота задается внешними элементами Rs, Rt, Сt (R1, R2 + R3, C3 соответственно), которые подключаются к 11, 10 и 9 выводов соответственно, образуя релаксационный генератор на КМОП-инверторах.
На входе 14-разрядного делителя (вывод 9 микросхемы) формируется частота с периодом
Т = 2.2 * (R2 + R3) * C3.
В результате, на 14 разряде данного делителя (вывод 3 микросхемы рис.1) будет сформирован уровень лог. 1 через время
Срабатывание= 2 ^ 13 * T = 8192 * 2,2 * (R2 + R3) * C3 (1)
Для указанных в таблице выше значений R2, R3, C3, время срабатывания Т колеблется от 30 секунд до 5 часов. Это нетрудно проверить по формуле (1).
На плате, для удобства, нужно установить подстроечный резистор R2 для регулирования времени срабатывания или поставить один резистор, как на рисунке ниже для одного фиксированного времени.
Также для большей стабильности частоты можно подключить между 11 и 10 выводом кварцевый резонатор (9 вывод остается подключенным).
Вывод:
Схема собрана на микросхеме HCF4060B может работать в составе любого устройства. С правильно подобранными параметрами реле и VT2, схема может размыкать любой круг.
Печатные платы в формате LAY: скачать.
Материал сайта: cxemu.te.ua

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ