Таймер с интегральным стабилизатором напряжения

September 29, 2011 by admin Комментировать »

На рис. 4.11 приведена принципиальная электрическая схема таймера-сигнализатора с питанием от интегрального стабилизатора напряжения, собранного на трех ИМС. Рассматриваемый таймер является прибором, который по истечении заданного промежутка времени сигнализирует о наступлении момента включения или выключения исполнительного устройства бытового или производственного назначения. Если вместо звукового сигнализатора ВА1 в схему включить, например, электромагнитное реле, то его контактами можно автоматически включать или выключать основные исполнительные механизмы и устройства. В данном случае кроме основного таймера это электронное устройство имеет на выходе схемы генератор звуковых частот, предназначенный для сигнализации о завершении времени работы таймера, а также второй таймер, необходимый для отсчета времени работы устройства.

В состав таймера входят цепи питания, сетевой понижающий трансформатор питания 77, выпрямительное устройство, стабилизатор напряжения и два электронных таймера с генератором сигналов, а также выходные цепи.

Работает таймер-сигнализатор от сети переменного тока напряжением 127 или 220 В частотой 50 Гц, а подключается к сети с помощью электрического соединителя XI типа «вилка». На входе установлен плавкий предохранитель F1, защищающий входные цепи таймера от коротких замыканий и перегрузок. Конденсатор С/ включен в качестве фильтра, который защищает от помех, проникающих в электросеть. Включается и выключается таймер переключателем S/.

Сетевой понижающий трансформатор питания 77 унифицированной конструкции изготавливается промышленным способом на броневом магнитопроводе типа ШЛМ. Покупной трансформатор, примененный в таймере, характеризуется повышенными электрическими параметрами и улучшенными эксплуатационными характеристиками. Сетевой трансформатор рассчитан на работу при температуре окружающей среды от —60 до 85 °С с учетом перегрева обмоток, относительной влажности воздуха при температуре 40 °С до 98%, атмосферном давлении от 53,3 до 120 кПа. Вместо унифицированного трансформатора можно применить самодельный,

Рис. 4.11. Схема таймера с интегральным стабилизатором напряжения, собранного на трех ИМС.

изготовленный по данным, которые приведены в табл. 4.8.

Таблица 4.8. Моточные данные сетевого понижающего трансформатора питания, примененного в таймере-сигнализаторе

Обозначение трансформатора на схеме и тип конструкции

Магнитопро- вод, марка стали и толщина, мм

Обмотка

Выводы

Марка и диаметр провода, мм

Число витков

Сопротивление постоянному току, Ом (предельное отклонение ±15%)

Г/,

ШЛМ25Х32,

2—4

ПЭВ-2; 0,12

1500

187

броне

УШ25Х25

16

7—9

ПЭВ-2; 0,12

1500

187

вой, с

или

Эк

 

 

 

одной

Ш25Х25,

0

ПЭВ-2; 0,21

 

 

катуш

витой лен

ран

1 слой

кой, с

точный или

II

11 — 12

ПЭВ-2; 0,31

35

0,94

термо

шихтован

III

15—20

ПЭВ-2; 0,41

136

2,85

изоля

ный

 

 

 

цией

 

 

 

 

 

 

Сетевой трансформатор обеспечивает расчетный уровень выходного выпрямленного напряжения постоянного тока, понижение напряжения на вторичных обмотках до электробезопасных значений и полную гальваническую развязку вторичных цепей таймера от высокого напряжения первичной сети переменного тока.

Выпрямительное устройство изготовлено по классической схеме, работает на емкостный фильтр, выполненный на конденсаторах оксидного типа С2 и С4. Выпрямитель собран на четырех выпрямительных диодах VD1—VD4 по однофазной двухполупериодной мостовой схеме, которая характеризуется повышенной частотой пульсаций выпрямленного напряжения постоянного тока, более полным использованием габаритной мощности понижающего трансформатора питания 77 и низким значением обратного напряжения на комплекте выпрямительных диодов.

Для стабилизации выпрямленного напряжения применена ИМС DA1 с выходным регулируемым напряжением, в которой отсутствует делитель напряжения, а элементы частотной коррекции подключаются с внешней стороны микросхемы и располагаются на печатной плате устройства. Делитель выходного напряжения /?/, R2 выбирается

так, чтобы через него протекал ток не менее 1,5 мА. Кроме того, сопротивление резистора R2 нижнего плеча делителя определяется уровнем опорного напряжения и составляет 1,0—2,7 кОм. Регулировка выходного напряжения осуществляется переменным резистором R1. Во избежание влияния соединительных проводов на динамические параметры стабилизатора при импульсном изменении тока нагрузки резисторы делителя подключаются непосредственно к нагрузке. Туда же подключается выходной конденсатор СЗ, повышающий устойчивость стабилизатора и снижающий уровень пульсаций выходного напряжения.

Схема стабилизации напряжения включает в свой состав регулирующий транзистор VT1, который повышает ток нагрузки. Через внешний РЭ проходит полный ток нагрузки, значительно превышающий предельно допустимый ток микросхемы.

Стабилизированное напряжение подается на микросхемы, образующие таймер-сигнализатор, который в режиме холостого хода не потребляет тока. Каждая микросхема DA2 и DA3 содержит по четыре элемента типа 2И-НЕ, имеющие выводы /, 2 и 3\ 4, 5 и 6; 5, 9 и 10\ //, 12 и 13. Выводы 7 и 14 микросхемы являются выводами питания. Элементы указанных микросхем обозначим 1А, 1Б, 1В, 1Г и 2А, 2Б, 2В и 2Г соответственно.

Элементы первой микросхемы 1А, 1Б и 1В образуют таймер, который запускается сразу же после нажатия на кнопку и замыкания контактов переключателя S2 и разрядки конденсатора С8. Переменный резистор R10 применен для установки рабочей частоты генератора при калибровке диапазона частот. Элементы 2В и 2Г образуют генератор звуковой частоты, а элементы 2А и 2Б — второй генератор автоколебаний с частотой до 2 Гц.

После того как таймер завершит свою работу, на выходе элемента 1В первой ИС (вывод 10) появляется низкий уровень логического нуля. Соответственно на входе элемента 1Г этой же схемы через конденсатор С7 появляется низкий уровень логического нуля, а на его выходе (вывод 11) появляется высокий уровень логической единицы и остается в этом состоянии в течение 3—5 с, до тех пор пока конденсатор С7 не зарядится через резистор R14. После этого выход элемента 1Г (вывод 10) снова переходит в состояние логического нуля. Пока выход элемента 1Г первой ИМС находится в состоянии логической единицы, генератор, состоящий из элементов 2В и 2Г, вырабатывает звуковой сигнал. Во время работы таймера элементы второго генератора автоколебаний находятся в открытом состоянии. Выходные сигналы обоих генераторов автоколебаний через объединенный выход поступают на выходной каскад, который вырабатывает тикающий звук, переходящий в момент достижения установленного времени в сигнал, похожий на сигнал милицейской сирены, продолжительностью 3—5 с. Выходной сигнал, преобразуемый выпрямительными диодами VD6 и VD7, представляет собой короткие импульсы прямоугольной формы, что существенно повышает экономические характеристики устройства. Резистор R3 регулирует уровень звукового сигнала.

При изготовлении таймера-сигнализатора использованы следующие покупные комплектующие ЭРЭ: сетевой трансформатор 77 типа ТПП 277-127/220-50 или самодельной конструкции; транзисторы VT1 типа КТ903Б, VT2 — КТ3102Д; ИМС DA1 типа К142ЕН1Г, DA2 — К561ЛА7, DA3 — К561ЛА7; выпрямительные диоды VD1—VD4 типа КД226Г, VD5 — КД521А, VD6 — КД521А, VD7 — КД521А; конденсаторы С/ типа МБМ-П-500В-0,1 мкФ, С2 — К50-6-16В-500 мкФ, СЗ — КЮ-7В- 25В-Н90-0,01 мкФ, С4 — K50-6-10B-470 мкФ, С5 — КЮ-17-25В-1 мкФ, С6 — КЮ-17-25В-0,1 мкФ, С7 — K10-17-25B-1 мкФ, С8 — K10-50-10B- 1 мкФ, С9 — К Ю-17-25В-ПЗЗ-0,01 мкФ; резисторы R1 типа СПЗ-38- 0,125Вт-А-22 кОм, R2 — БЛПа-0,25-2,4 кОм, R3 — БЛПа-0,25-8,2 Ом, R4 — БЛПа-0,25-100 кОм, R5 — БЛПа-0,25-33 кОм, R6 — СП4-2Ма- 0,5Вт-А-1 МОм, R7 — БЛПа-0,25-470 кОм, R8 — МЛТ-0,25-10 МОм, R9 — МЛТ-0,25-1 МОм, R10 — СПЗ-4М-0,25Вт-А-10 кОм, R11 — БЛПа-0,25-2,2 кОм, R12 — МЛТ-0,25-10 МОм, R13 — МЛТ-0,25-4,7 МОм, R14 — МЛТ-0,25-4,7 МОм, R15 — БЛПа-0,25-10 кОм, R16 — МЛТ-0,25-1 МОм, R17 — БЛПа-0,25-10 кОм, Rt8 — БЛПа-0,25-220 кОм; индикаторная лампочка HI типа МН’2,6-0,16 А; плавкий предохранитель Ft типа ПМ-1-0,5 А; электрические соединители XI типа «вилка», Х2Х5 типа КМЗ-1 приборные; переключатели S1 типа П1Т- 1-1, S2 типа КМ1-1-1.

Изготавливается таймер-сигнализатор в пластмассовом корпусе с передней лицевой панелью, на которой смонтированы ручки управления переменных резисторов, индикаторная лампочка и держатель предохранителя F1. Комплектующие элементы монтируются на печатной плате, изготавливаемой из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Громкоговоритель или телефонный капсюль сопротивлением 8 Ом устанавливается на боковой стенке корпуса. Габаритные размеры таймера не превышают по высоте 55 мм, ширине 120 мм и длине 140 мм. Переменный резистор R10 включается в схему таким образом, чтобы при вращении ручки по часовой стрелке его сопротивление уменьшалось. Тогда при вращении ручек переменных резисторов будет увеличиваться период таймерного включения. При настройке схемы сначала проверяются выходные напряжения на вторичных обмотках трансформатора 77, выпрямленное напряжение и стабилизированное напряжение на конденсаторе С4. После этого ручку переменного резистора R10 устанавливают в крайнее положение против часовой стрелки, что обеспечивает минимальный период действия таймера. Переменный резистор R6 устанавливается в положение, при котором период действия таймера будет составлять 1 —1,5 мин. Затем необходимо убедиться, что при повороте ручки в крайнее правое положение резистора R10 таймер будет работать 10 мин и более, в зависимости от номиналов конденсаторов и резисторов.

Далее надо отградуировать шкалы установки времени на лицевой панели прибора методом последовательного подбора.

Если после включения в сеть схема не работает, то необходимо в первую очередь проверить наличие напряжения на конденсаторе С8, а затем проверить, растет ли это напряжение в тех случаях, когда включается звуковой сигнал.

Техническая характеристика

таймера с интегральным стабилизатором напряжения

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В ……………………………….. 220 или 127

Номинальная частота питающей сети

переменного тока, Гц ……………………………… 50

Пределы изменения напряжения питающей сети

переменного тока, %……………………………….. —10… —|— 15

Пределы изменения частоты питающей сети

переменного тока, Гц ……………………………… 49—51

Коэффициент нелинейных искажений питающей сети

переменного тока, %, не более ………………….. 10

Напряжение автономного источника питания

постоянного тока, В ……………………………….. 9

Напряжение переменного тока на выводах вторичных обмоток сетевого трансформатора питания 77, В:

И и 12………………………………………………………… 5

13 и 14……………………………………………………….. 5

15 и 16……………………………………………………….. 5

17 и 18……………………………………………………….. 5

19 и 20……………………………………………………… 1,36

21 и 22……………………………………………………… 1,35

Ток вторичной обмотки трансформатора

при максимальной нагрузке, А ………………….. 3,2

Коэффициент нестабильности напряжения питания ИМС, %, не более     0,5

Коэффициент нестабильности стабилизированного

напряжения по току, %, не более ……………….. 1

Время работы таймера-сигнализатора, мин ……… 0,5—10

Ток, потребляемый устройством в режиме

холостого хода, мкА, не более…………………… 25

Ток, потребляемый таймером в рабочем режиме

сигнализации, мА, не более ………………………. 50

Сопротивление постоянному току обмотки

громкоговорителя, Ом……………………………… 8

Частота автоколебаний генератора

микросхемы DA2, Гц………………………………… 2

Сопротивление изоляции токоведущих проводников

высокого напряжения, МОм ………………………. 15

Помехозащищенность устройства при воздействии

внешнего электромагнитного поля, дБ, не менее . . . 120 Кпд, %, не менее         95

Литература:

  Сидоров И. Н. С34 Самодельные электронные устройства для дома: Справочник домашнего мастера.— СПб.: Лениздат, 1996.- 352 е.. ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты