Программируемый четырехканальный таймер

October 1, 2012 by admin Комментировать »

   В.В. Володин, г. 0десса

   Автоматическое управление отоплением с помощью электронного таймера позволит повысить экономичность и безопасность электрической системы отопления. Такой таймер должен иметь несколько каналов, каждый из которых можно запрограммировать, например, на недельный цикл

   работы. В статье описан программируемый четырехканаль-ный таймер, выполненный на часовых микросхемах 176-й серии.

   В последнее время для отопления промышленных, административных и бытовых зданий все более часто используют системы отопления с электрическими обогревателями. С одной стороны, это объясняется частыми перебоями в подаче тепла в централизованных системах отопления, а с другой стороны, электрическое отопление более технологично и управляемо по сравнению с системами водяного и парового централизованного отопления.

   Зачастую помещения одного здания эксплуатируют несколько подразделений, имеющих различный суточный и недельный циклы работы. В этом случае управление системой отопления обычно происходит хаотически. Зачастую электрические обогреватели остаются включенными на ночь, а также в выходные и праздничные дни. Нерациональное управление отоплением приводит к перерасходу электрической энергии и может стать причиной пожара.

   Трехлетняя эксплуатация таймера доказала эффективность и надежность его использования. Таймер имеет четыре независимых релейных выхода и может управлять четырьмя нагрузками. Дискретность срабатывания таймера 1 ч, этого вполне достаточно для управления отоплением. Цикл программирования каждого канала – одна неделя. В течение этого цикла каждый канал таймера может включаться произвольное количество раз (хоть каждый час).

   Упрощенная функциональная схема таймера изображена на рис.1. Основу таймера составляют часы, собранные на ИМС DD1-DD3. На DD1 собран задающий генератор, на DD2 – счетчик часов и минут, а на DD3 – счетчик дней недели. Более подробно работа часов рассмотрена в [1].

   Для хранения программы используется ИМС статического ОЗУ DD8. Код адреса ячейки ОЗУ формируется из значения текущего времени и дня недели, т.е. каждому часу каждого дня недели отводится одна ячейка памяти ОЗУ, в которой записано состояние релейных ключей каналов 1К-4К. Благодаря этой особенности, можно получить максимально возможную гибкость управления каналами таймера.

   На выходах A…D ИМС DD2, образующих шину часов (ШЧ), последовательно, в двоично-десятичном коде, появляются значения единиц минут, десятков минут, единиц часов и десятков часов. Эти значения соответственно сопровождаются тактовыми сигналами Т1 – Т4 от ИМС DD1 и стро-бирующим сигналом Q от ИМС DD2. Параллельный код, соответствующий текущему времени в часах, накапливается в регистрах dD5 и dD6 в момент наличия тактовых сигналов Т3 и Т4. На 2И-НЕ элементах DD4.1, DD4.2, DD4.4 собраны схемы совпадения, формирующие сигналы выборки регистров микросхем DD5, DD6, DD9 и ИМС статического ОЗУ DD8.

   Выходные линии регистров DD5 и DD6, счетчика дней недели DD3, а также состояние переключателя SA3 “№ ПРГ” образуют десятиразрядную шину таймера (ШТ), которая является адресной шиной ОЗУ.

   Чтение ОЗУ происходит в такте Т1, в момент наличия сигнала Q от DD2. В этом случае ИМС ОЗУ DD8 и регистр DD9 активизируются низким уровнем с выхода элемента DD4.4 (2И-НЕ). Информация из ОЗУ переписывается в регистр DD9, где запоминается до следующего цикла чтения ОЗУ. Резисторы R11-R14 защищают выходы ОЗУ от перегрузки в момент замыкания программирующих ключей SB5-SB8.

   Программируется ОЗУ в такте T2, если замкнут ключ SA2 “Реж.П”. Одновременно часы переводятся в режим установки будильника. Этот режим используется в таймере для формирования программирующих значений времени. Кнопкой “Уст.Ч” (SB2 на рис.2) устанавливают требуемое время, а кнопкой “Уст.ДН” (SB4 на рис.2) – требуемый день недели. С помощью программирующих кнопок SB5-SB8 и переключателя состояния SA1 необходимые состояния ключей записываются в выбранную ячейку ОЗУ. Состояние выбранной ячейки ОЗУ тут же отображается индикаторами каналов HL8-HL11 (рис.2). Программирование ОЗУ необходимо произвести для каждого часа каждого дня недели.

   Рассмотрим работу таймера (рис.3). Питание таймера осуществляется от сети ~220В/50Гц через клеммы XT1, XT2, предохранитель F1 и фильтр L1C12C13. Напряжение сети понижается до 12 В трансформатором T1 и выпрямляется диодным мостиком VD6. С диодного мостика выпрямленное напряжение поступает на обмотки реле К1-К4 и через диод VD5 – на конденсатор С11, сглаживающий пульсацию выпрямленного напряжения. На резисторе R15 и стабилитроне VD4 собран параметрический стабилизатор (+5 В), от которого питается схема часов таймера и заряжается аккумулятор GA1, обеспечивающий питание часов в моменты отсутствия напряжения сети. Диод VD3 в эти моменты предотвращает разряд аккумулятора через стабилитрон VD4. Для контроля наличия напряжения сети служит схема, собранная на транзисторе VT1 и резисторе R16. Пока напряжение сети есть, через стабилитрон VD4 протекает ток, и транзистор VT1 открыт. Низкий уровень на коллекторе VT1 разрешает прохождение сигнала Q через логические элементы DD7.1 и DD7.2 в схему выборки ИМС ОЗУ DD8 и в регистры DD5, DD6, DD9. При пропадании напряжения сети высокий уровень на коллекторе VT1 запретит прохождение сигнала Q и заблокирует работу дешифраторов DD10, DD11 в блоке индикации (см. рис.2). Этим достигается снижение тока, потребляемого таймером от аккумулятора.

   Цепочки R6C7, R7C8 и R8C6 позволяют убрать “клыки” в тактовых сигналах Т1-Т4.

   Сигнал, соответствующий текущему состоянию канала, с выхода регистра DD9 поступает на составные транзисторные ключи, собранные на транзисторах VT2-VT9 и резисторах R21-R28, и на коммутирующие катушки электромагнитных реле K1-K4. В цепи коллекторов транзисторов VT2-VT5 составных ключей включены светодиоды HL8-HL11 (рис.2), осуществляющие индикацию состояния каналов таймера. Внешние цепи управляются нормально разомкнутыми контактами реле К1-К4, которые выведены на клеммы ХТ3-ХТ10.

   Детали. Трансформатор Т1 любой на 12 В, мощностью 8…10 Вт. В качестве L1 можно использовать готовый дроссель сетевого фильтра от телевизора 3УСЦТ, соединив его обмотки последовательно. Реле К1-К4 типа РП21 с обмоткой на -12 В. Аккумулятор GA1 собран из четырех дисковых аккумуляторов типа Д-0,26Д, включенных последовательно.

   Литература

   1. Алексеев С. Применение микросхем серии К176//Ра-дио. – 1984. – № 4-6.

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