Песочные часы

May 15, 2012 by admin Комментировать »

Еще в древние времена люди задумывались о том, как отмерять определенные промежутки времени. Придумывались разные способы. Для этой цели использовали даже солнце. Однако более приемлемыми оказались песочные часы.

Это несложное устройство позволяет просто отмерять одинаковые промежутки времени. Современные песочные часы состоят из двух стеклянных половинок в виде конуса, которые повернуты вершинами навстречу друг другу. Между конусами есть небольшое отверстие. В него просыпается песок, находящийся внутри часов. Так как стеклянная колба запаяна, а внутри находится определенное количество песка, то время его перетекания из одной половинки в другую тоже вполне определенное. Есть песочные часы на 1 мин, на 3 мин, на 10 мин и, соответственно, песка в них разное количество.

Отсчет времени производится так. Часы переворачивают таким образом, чтобы часть с песком находилась сверху. Постепенно песок пересыпается через отверстие в нижнюю часть колбы. Через определенное время он перетечет весь, и тогда засекают этот момент. Время истекло. Это и есть тот промежуток времени, на который рассчитаны эти часы. Для повторного отсчета промежутка времени достаточно перевернуть часы и снова наблюдать за перетеканием песка. Главное не пропустить тот момент, когда песок закончится. Это и есть главный недостаток таких часов.

Можно сделать электронный аналог песочных часов. Такое устройство тоже будет отмерять необходимые промежутки времени.

Хорошо известная нам микросхема типа КР1156ЕУ5 подойдет и для реализации функции песочных часов.

Электрическая схема электронных «песочных часов» приведена на рис. 5.6. На ней мы видим, что питание производится от сети. Источник питания состоит из понижающего трансформатора (Т1), выпрямителя (VD1, VD2) и сглаживающего фильтра на конденсаторе С1. Понятно, что выходное напряжение не стабилизировано. От него и происходит питание микросхемы. Она включена таким образом, что с помощью реле (К1) осуществляется управление (включение/выключение) нагрузки.

Рис. 5.6. Схема электрическая «песочных часов»

Как же происходит формирование заданного промежутка времени?

После включения питания и кратковременного нажатия кнопки SB1 начинается заряд конденсатора(ов) на входе компаратора (вывод 5). Как было рассмотрено в гл. 1, ток вывода 5 вытекающий и именно поэтому конденсаторы заряжаются входным током компаратора, в связи с чем напряжение на конденсаторах растет.

Достигнув напряжения срабатывания компаратора (примерно 1,25 В), происходит переключение выходных транзисторов: из открытого состояния в закрытое. При этом реле также изменит свое состояние. При открытом транзисторе выходного каскада микросхемы на него подается напряжение, оно срабатывает и замыкает контакты К1.1. Закрывание транзистора приводит к обесточиванию реле и размыканию контактов.

Замкнутое состояние контактов продолжается вполне определенный период времени и, следовательно, нагрузка также включена именно в это время.

В отличие от песочных часов электронное устройство дополнено индикаторами: красный светодиод (HL2) светится постоянно и сигнализирует о наличии напряжения питания, а зеленый (HL1) загорается только на время включения нагрузки (т. е. когда замкнуты контакты реле).

Теперь рассмотрим, каким образом задать необходимый интервал времени включения нагрузки.

Формирование временного интервала происходит в зависимости от двух составляющих: тока заряда (входной ток компаратора) и величины времязадающего конденсатора. Если первая составляющая зависит только от конкретного экземпляра микросхемы и не может быть изменена, то величину емкости конденсатора можно изменять. Например, параллельным соединением нескольких конденсаторов (С2—С4). Подбором емкости времязадающего конденсатора(ов) и достигается нужное время задержки.

Для создания устройства кроме микросхемы типа КР1156ЕУ5 потребуется еще несколько деталей, перечень которых приведен в табл. 5.2.

Таблица 5.2. Перечень элементов для схемы электронных

песочных часов

Поз. обозн.

Тип

■ …………………………

Допустимая замена

Конденсаторы

С1

К50-35 470 мкФ 25 В

1000 мкФ

С2

SR 1 мкФ 50 В

СЗ

SR 4,7 мкФ 50 В

С4

К50-35 10 мкФ 63 В

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

Микросхема

DA1

КР1156ЕУ5

Трансформатор

Т1

ТПК2 12×2

Диоды

VD1—VD3

КД243А

КД243Б—Г

Индикаторы

HL1

AJ1307 (зеленый)

HL2

АЛ307 (красный)

Реле

К1

РЭС22 РФ4.523.023-01

Подобранные радиоэлементы необходимо проверить и убедиться в их работоспособности. Кроме того, надо изготовить печатную плату, эскиз которой приведен на рис. 5.7. В крайнем случае, можно применить навесной монтаж на плате их любого листового диэлектрика.

Если имеется сетевой адаптер, то часть платы с элементами источника питания можно не изготавливать. Потребуется только основная часть с элементами «песочных часов». В этом случае на плату надо подвести питание от адаптера.

Когда в наличии имеется плата и необходимые радиоэлементы, то можно начинать монтаж устройства. Расположение элементов на плате показано на рис. 5.8. Особое внимание необходимо обратить на установку полярных элементов (диоды, конденсаторы и др.). Поэтому после монтажа потребуется тщательная визуальная проверка.

Рис. 5.7. Эскиз печатной платы

Рис. 5.8. Расположение элементов на плате

Сетевой трансформатор предназначен для печатного монтажа и крепится с помощью своих выводов. А вот реле устанавливается на плату «лежа» и фиксируется хомутиком из провода (показан пунктиром). Контакты реле припаиваются к плате с помощью перемычек. Для расширения функций устройства предусмотрено подключение переключающей группы контактов (а не только на замыкание, как показано на схеме).

После сборки устройство требуется проверить на функционирование в соответствии с описанием работы схемы. Желательно такую проверку проводить с внешним источником питания.

Отдельно надо проверить правильность работы (полярность напряжения) собственного источника питания.

Убедившись, что нет ошибок, и все работает правильно, можно приступать к установке параметров временного интервала. Его определяет, как было сказано ранее, емкость времяза- дающего конденсатора. Поэтому настройка устройства заключается в ее подборе. При этом следует иметь в виду, что временной интервал изменяется примерно на 20—30 с на 1 мкФ емкости времязадающего конденсатора. Для более точной настройки времени срабатывания на плате предусмотрено место еще для 4 конденсаторов.

При желании можно сделать устройство на два или три интервала времени, т. е. оно сможет заменить несколько песочных часов. Однако, для этого потребуется добавить переключатель и несколько групп времязадающих конденсаторов. Их можно расположить на дополнительной плате над реле.

Плату с элементами необходимо поместить в корпус из пластмассы (готовый или самодельный). На нем потребуется установить кнопку сброса (SB1), а также переключатель, если устройство предназначено для нескольких интервалов.

Как видно, на плате большую часть места занимает трансформатор, да и внешний адаптер не маленький, поэтому в некоторых случаях желательно уменьшить размеры устройства. Для этого можно применить батарейное питание.

Устройство может работать от малогабаритной батареи (на 6 или 12 В). При этом значительно уменьшатся размеры устройства, что позволит приблизиться к настоящим песочным часам. Однако в этом случае потребуется выключатель питания, который также необходимо установить на корпусе.

Источник: 33 схемы на микросхеме КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © И. Л. Кольцов, 2005

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