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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Temporizador de cozinha digital. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Relógios, temporizadores, relés, interruptores de carga A dona de casa coloca o prato no forno e só se lembra quando começa a sair fumaça do forno... Essa situação é familiar para muitos. Um cronômetro vai te ajudar a evitá-lo, depois de um certo tempo dá um sinal avisando que o prato no forno precisa de atenção. A principal vantagem do temporizador de cozinha proposto é a facilidade de uso. Desde que a ficha esteja inserida numa tomada de 220 V, o aparelho está pronto a ser utilizado; basta premir o botão. Nos indicadores você pode ver a qualquer momento quanto tempo falta para o final da exposição. Após expirar, soará um sinal sonoro de volume crescente gradativamente, após o qual o cronômetro será desligado automaticamente, aguardando um novo comando. O plugue de alimentação pode permanecer conectado à tomada constantemente, pois no estado passivo (antes do início da velocidade do obturador e após o término do sinal sonoro) quase todos os nós do temporizador estão desenergizados. Neste momento, apenas a corrente sem carga do transformador de potência é consumida da rede. O diagrama esquemático do temporizador é mostrado na fig. 1.
O gerador de clock é montado de acordo com um circuito padrão em um chip K176IE12 (DD2) com ressonador de quartzo ZQ1 com frequência de 32768 Hz. Seus pulsos (com período de 1 s ou 1 min dependendo da posição da chave SA1) são enviados para a unidade de contagem de tempo - contadores DD3 e DD4 K561IE14. Eles são ligados de forma que funcionem “subtrativamente”, portanto, o ajuste da velocidade do obturador e a contagem regressiva do tempo diminuem. Os elementos DD5, DD6, HG1, HG2 destinam-se à decodificação e indicação do tempo restante. Um elemento correspondente composto pelos diodos VD3, VD4 e o resistor R11 é conectado às saídas de transferência dos contadores DD12 e DD24. Um nível lógico baixo em sua saída serve como sinal para o fim da velocidade do obturador. O circuito diferenciador R1C1 e o elemento limite - o gatilho Schmitt-tbDDI.1 - formam um pulso durante o qual o sinal sonoro é ligado. O elemento DD1.3 é um gerador de sinal de frequência de áudio, o transistor VT5 é seu amplificador. A frequência do som é modulada por pulsos triangulares que chegam através do resistor R19 do gerador no elemento DDI.2 - isso dá ao sinal um caráter vibrante mais perceptível. Usando o resistor de corte R20, a frequência do vibrato pode ser alterada. Graças ao circuito R23R27VD13C11, no momento em que o temporizador é acionado, o sinal soa em volume reduzido, que aumenta gradativamente à medida que o capacitor C11 é carregado. O resistor variável R26 define o volume máximo do sinal. A base da fonte de alimentação do temporizador é o transformador T1. A tensão do seu enrolamento II, retificada pela ponte de diodos VD6, é fornecida ao estabilizador (transistores VT3, VT4). A queda de tensão entre o LED HL1 e o diodo VD5, através do qual a corrente de carga do retificador flui na direção direta, aumenta a diferença de potencial entre os cátodos e ânodos dos indicadores HG2,3 e HG2,6 em 1...2 V, o que leva a um aumento notável no brilho dos dígitos gerados. A tensão alternada do filamento dos indicadores vem do enrolamento 111 do transformador T1. Quando o temporizador está no estado passivo, a chave eletrônica nos transistores VT1 e VT2 interrompe o circuito do filamento. A queda na tensão alternada na chave aberta durante o tempo de permanência não excede 0,15...0,2 V. Portanto, com uma tensão nominal de filamento de 6 V para indicadores IV-1, a tensão no enrolamento III do transformador T1 deve ser igual a 1,2 V. Quando o temporizador está conectado à rede, mas está em modo passivo, de todos os seus nós, apenas o retificador da ponte de diodos VD6 funciona. Não há tensão de referência na base do transistor VT3, então os transistores VT3 e VT4 estão fechados e não há tensão no circuito de +9 V. A chave VT1VT2 está aberta, pois para abrir os transistores é necessário que a tensão no circuito de +9 V ultrapasse a tensão de estabilização do diodo zener VD10. Ao pressionar qualquer um dos botões SB2 “Definir unidades” ou SB3 “Definir dezenas”, a tensão do capacitor C3 do filtro retificador através do resistor R8 é fornecida ao diodo zener VD8, limitando-o a aproximadamente 9 V. Através do circuito VD3R3, a tensão é aplicada à base do transistor VT3, abre-o e ativa o estabilizador. Uma tensão de +9 V é fornecida a todos os nós do temporizador e a chave VT1VT2 liga os indicadores. Posteriormente (após soltar os botões SB2, SB3), a tensão no circuito de geração de tensão de referência do estabilizador está presente graças aos diodos VD1 e VD4. Seus ânodos são conectados a pontos de temporizador de forma que durante todo o tempo em que o sinal é retido e emitido, a tensão em pelo menos um deles tenha um nível lógico alto. Ao final da velocidade do obturador e do sinal, os níveis em ambos os pontos tornam-se baixos, a tensão de referência na base do transistor VT3 cai quase para zero e o temporizador entra em estado passivo. Durante a exposição, você pode forçá-lo a esse estado pressionando o botão “Desligar” do SB1. No momento em que a tensão de +9 V é ligada, o circuito C9R15 gera um pulso curto que escreve o código do número 3 no contador de unidades DD9 (é definido pela conexão correspondente das entradas D1-D8), e o código zero no o contador de dezenas DD4. Esses números aparecem nos indicadores e, se o botão pressionado for liberado imediatamente, o cronômetro funcionará por 9 minutos ou segundos (dependendo da posição da chave SA1). Mas se o botão SB2 ou SB3 for pressionado, pulsos com frequência de 2 Hz são enviados para a entrada de clock do contador correspondente (DD3 ou DD4), diminuindo seu conteúdo em 1 a cada pulso. Para que o pulso apareça no pino 10 do chip DD2 exatamente 60 s após o término do ajuste do tempo (liberando os botões), o funcionamento do contador de segundos do chip DD2 é bloqueado por um nível lógico alto chegando ao seu pino 9 do diodo zener VD8 enquanto pelo menos um dos botões estiver pressionado. Após soltar os botões, a entrada do relógio do contador DD3 através da chave SA1 é conectada à saída de pulsos de minuto ou segundo do chip DD2, e a entrada do relógio do contador DD4 é conectada à saída de transferência do contador DD3. O tempo de espera está em contagem regressiva. Após expirar, o conteúdo de ambos os contadores será zero, um nível baixo aparecerá simultaneamente em suas saídas de transferência (pinos 7), os diodos VD11, VD12 serão fechados e o capacitor C1 começará a carregar ao longo do circuito R1R2R24. Um alto nível na saída do elemento DD1.1 permitirá o funcionamento do gerador de sinal de áudio. Após cerca de 5 s, o capacitor C1 será carregado até o nível de comutação do elemento DD1.1, cujo nível de saída alto mudará para baixo, o que interromperá o sinal sonoro e colocará o temporizador em um estado passivo. O sinal da saída do elemento DD1.1 também vai para o pino 5 do chip DD2, proibindo seu funcionamento. Caso contrário, no “segundo” intervalo de exposição, os contadores DD3, DD4 podem mudar de estado enquanto o sinal estiver soando, o que levará a uma falha. A placa de circuito do temporizador mostrada na Fig. 2, feito de fibra de vidro revestida com folha unilateral.
Os cabos e o invólucro da chave deslizante PD-9 (SA1) são soldados diretamente nas placas de contato. Resistores fixos - MLT, S2-33 ou importados com potência indicada no diagrama. Resistor trimmer R20 - SPZ-16, SPZ-38a ou SPZ-38v; em vez disso, você pode instalar um resistor constante pré-selecionado. Resistor variável R26 - SP4-1 ou SPZ-6a. É montado sobre um suporte em forma de U feito de chapa de latão ou aço com espessura de 0,5...0,8 mm. Desenvolvimento de colchetes - na Fig. 3. Se não houver necessidade de ajustar o volume, o resistor variável R26 também pode ser substituído por um constante selecionado.
Todos os capacitores de óxido são K50-6, K50-16, K53-35 ou K53-1a, os demais são cerâmicos KM, KD ou importados. Os diodos KD521A podem ser substituídos por KD522 com qualquer índice de letras. Dois ou três diodos semelhantes conectados em série substituirão o LED HL1. Transistores VT1, VT2 - KT817 com qualquer índice de letras e coeficiente h21E de pelo menos 80. Os transistores VT3, VT4 devem ter h21E de pelo menos 60 (transistores das séries KT315, KT361 também são adequados aqui). O transistor composto KT972A pode ser substituído pelo KT503 usual com qualquer índice de letras (h21E - pelo menos 100), e um diodo da série KD521 ou KD522 deve ser conectado na direção direta ao seu circuito emissor. Transformador de potência T1 - TP-321. Usando uma lacuna bastante grande entre seu enrolamento secundário (II de acordo com o circuito temporizador) e o núcleo magnético, o enrolamento III é adicionalmente enrolado na mesma estrutura - 38 voltas de fio PELSHO 0,25...0,31 mm. Se não IV-1, mas outros indicadores luminescentes de sete elementos (IV-2, IV-Za, IV-6) forem usados como HG3, HG22, o número de voltas do enrolamento III deve ser alterado de forma a obter a tensão de filamento necessária. Em vez do transformador acima, você pode usar outros que sejam adequados em termos de potência total (pelo menos 3 W) com enrolamentos secundários de 12...18 V (II) e 1,2 V (III) ou permitindo enrolar tais enrolamentos . É aconselhável selecionar um transformador dentre aqueles que possuem uma seção de estrutura isolada separada para os enrolamentos secundários. Isso garantirá a segurança elétrica necessária do temporizador. O resistor R5 reduz a corrente sem carga de um transformador constantemente conectado à rede, reduz seu aquecimento e aumenta a confiabilidade [1]. Indicado no diagrama da Fig. 1 e a potência do resistor são ideais para o transformador TP-321, cuja corrente sem carga não excede 5...7 mA. Com um transformador cuja corrente sem carga seja superior a 10 mA, você pode usar um resistor MLT-2 com valor nominal de 1,2 ... 1,5 kOhm, mas melhor - reatância de lastro, que reduzirá a geração de calor. Para isso, são adequados os enrolamentos dos relés RSM, RES6, RES22 com tensão de operação de 24 V. A armadura do relé deve ser fixada em uma posição atraída para o núcleo magnético. A placa do cronômetro é colocada em uma caixa de plástico com uma janela de vidro verde para os indicadores. Botões SB1 - KM1-I SB2, SB3 - KM2-I, emissor de som BF1 - DEMSH-1A. Eles são fixados ao gabinete e conectados à placa de circuito impresso por meio de fios flexíveis. Ao utilizar um emissor piezoelétrico ZP-1 como BF1, é necessário conectar um resistor de 4,3 kOhm em paralelo a ele, instalando-o nos furos previstos na placa. Na Fig. 2 este resistor é mostrado com uma linha tracejada. Recomenda-se instalar primeiro o transformador T1, a ponte de diodos VD6, o capacitor C3 e as peças do estabilizador de tensão. Para verificar, uma carga equivalente é temporariamente conectada à saída do estabilizador - um resistor MLT-1 com resistência de 470...560 Ohms, e entre a base do transistor VT3 e o terminal positivo do capacitor C3 - um MLT- Resistor de 0,25 com valor nominal de 15...18 kOhms. A tensão de saída do estabilizador deve estar entre 9...9,5 V. Se necessário, ela pode ser ligeiramente alterada instalando outras instâncias de diodos zener VD7 e VD9. Antes de conectar o temporizador à rede pela primeira vez, é aconselhável fixar uma placa de material isolante medindo 1x47 mm em sua placa próxima ao transformador T35 na lateral dos condutores impressos (por exemplo, pressionando-a com o transformador parafusos de montagem). A placa deve cobrir todos os condutores e terminais dos elementos conectados à rede 220 V. Também é aconselhável isolar bem o resistor R5 e o fusível FU1. Isso permitirá que você verifique e ajuste o cronômetro sem medo de choque elétrico. Após verificar o funcionamento do estabilizador, você pode remover os resistores instalados temporariamente e continuar a instalação. É melhor começar com fios de jumper, porque alguns deles acabarão mais tarde sob os microcircuitos. Um dos jumpers, destacado na Fig. 2 com linha grossa, serve não apenas como fio de conexão, mas também como elemento de fixação dos indicadores IV-6. Suas dimensões mostradas na Fig. 4, selecionado levando em consideração a altura do transformador TP-321 e o diâmetro dos cilindros indicadores. É melhor montar este jumper após o chip DD1, mas antes de instalar os indicadores. Eles são colocados paralelamente à placa para que a parte superior dos cilindros possa ser fixada ao jumper com linha e cola.
Depois de instalar todas as peças e verificar visualmente a correta instalação, certifique-se de que não há curtos-circuitos nos circuitos de potência “tocando-os” com um ohmímetro. Um temporizador montado corretamente começa a funcionar imediatamente após ser conectado à rede e pressionar um dos botões SB2 ou SB3 - os números nos indicadores acendem e o tempo está em contagem regressiva. Caso contrário, será necessário verificar a tensão de alimentação dos microcircuitos (9 V) e a tensão alternada dos indicadores (0,95... 1,05 V). Se, ao ligar o temporizador, não houver pulsos nas saídas do microcircuito DD2 ou sua taxa de repetição for diferente da nominal, o motivo mais comum é mau funcionamento do ressonador de quartzo. Se não for necessária maior precisão na velocidade do obturador, você pode prescindir dela substituindo-a por um circuito RC, conforme proposto, por exemplo, em [2]. O temporizador é adequado não só para emitir um sinal sonoro, mas também para ligar uma carga, por exemplo, um aquecedor ou ventilador, por um determinado tempo. Claro, isso exigirá uma chave eletrônica ou um relé com potência apropriada. A saída do sinal que controla a chave será o ponto A (ver Fig. 1). Infelizmente, a capacidade de carga desta saída é pequena. Um sinal mais poderoso é uma tensão de 9 V diretamente da saída do estabilizador. Mas lembre-se de que sua duração é maior que a velocidade do obturador especificada durante a duração do sinal sonoro. Observe que na placa de circuito impresso (ver Fig. 2) as entradas do elemento não utilizado do microcircuito DD1 são conectadas ao ponto A. Portanto, na saída do referido elemento (pino 11 do DD1) durante a contagem do obturador, há um registro. 0, durante o sinal sonoro - log. 1, e no estado passivo do temporizador está em estado de alta impedância. Defina a velocidade do obturador da seguinte forma. Ao pressionar qualquer um dos botões SB2 ou SB3, o temporizador liga (se, claro, o plugue de alimentação estiver inserido na tomada) e seus indicadores exibem o número 09. Quando você mantém pressionado, por exemplo, o SB2 botão, o número no dígito das unidades diminui 1 duas vezes por segundo (9, 8, 7,..., 1, 0, 9,...). Quando o botão "Definir dezenas" é pressionado, os números na casa das dezenas mudam na mesma frequência (9, 0, 18, 9, 0...). Assim, você pode definir qualquer velocidade do obturador na faixa de 0 a 99 minutos ou segundos. A unidade de referência é selecionada usando a chave SA1. A velocidade do obturador é contada automaticamente a partir do momento em que os botões são liberados. A velocidade do obturador selecionada não pode ser armazenada. Portanto, é solicitado novamente a cada vez. A ordem em que os botões de instalação são pressionados é, na maioria dos casos, indiferente. Porém, para evitar falhas, não é recomendado pressionar o botão “Set Tens” do SB3 se houver zero no dígito das unidades. Você deve primeiro especificar qualquer número diferente de zero de unidades, depois o número necessário de dezenas e somente depois zero unidades. Literatura
Autor: B. Andreev, Togliatti
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