Relógio para controle automático do dispositivo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Para controlar automaticamente o modo de operação de vários eletrodomésticos ou equipamentos de rádio em casa, bem como na produção, às vezes é necessário ter uma máquina de ajuste de tempo. Por exemplo, tal dispositivo pode, de acordo com um determinado programa, controlar a rega das plantas em uma casa de verão durante a semana enquanto você trabalha na cidade.

Um temporizador cíclico pode ser facilmente implementado usando um relógio digital com estabilização de frequência de quartzo. É inconveniente utilizar relógios digitais prontos para fabricação industrial para fabricar uma máquina de controle, pois seus sinais de saída são projetados para controlar indicadores em modo dinâmico, o que dificulta a conexão da unidade de controle.

Na maioria das vezes, em projetos publicados para a fabricação de relógios eletrônicos, é usada a 70ª série de microcircuitos MOS, especialmente desenvolvidos para esses fins na década de 176. Atualmente, eles estão desatualizados e apresentam desvantagens significativas:

• baixa confiabilidade;
• tensão nominal de operação +9...12 V (pelo menos podem operar de forma instável);
• faixa de temperatura de operação estreita (-10...+70°С).

O dispositivo proposto é feito principalmente em chips CMOS da série 561 e está livre de todas essas desvantagens. Embora o circuito contenha mais chips e seja mais complexo, ele opera com uma tensão de alimentação mais baixa e também permite maior precisão do clock.

O circuito elétrico fornece uma indicação da hora atual (horas e minutos) e do dia da semana. Há indicação de segundos pulsos, sendo também possível controlar o funcionamento do programa (ciclo diário) em modo acelerado.

A principal fonte de alimentação do dispositivo é uma rede de 220 V. No modo standby, o circuito do relógio consome microcorrente, o que garante seu funcionamento a longo prazo a partir de baterias de reserva (bateria) em caso de falha da fonte principal. Considerando que os indicadores LED e os microcircuitos que os controlam são os que mais consomem energia em um relógio, esses elementos são conectados de forma que se a tensão da rede desaparecer eles sejam desenergizados e a bateria forneça energia apenas aos microcircuitos CMOS.

O uso de indicadores LED no relógio permite tornar a hora visível mesmo com pouca luz.

Esta versão do dispositivo permite controlar uma carga de rede com potência de até 10 kW (corrente 5 A) através de dois canais. O número de canais pode ser facilmente aumentado para 10 conectando chips de memória adicionais. Além disso, durante a instalação, o circuito pode facilmente alterar suas características dependendo das tarefas que precisam ser executadas, por exemplo, todos os canais ou um deles pode operar em ciclo semanal (para finais de semana, anote seu programa de controle se os dois as entradas dos dígitos mais significativos são A11 e Conecte os chips de memória A12 às saídas do contador de dias da semana - DD9).

A discrição na configuração do intervalo de tempo necessário é de 2 minutos (ou 10 minutos ao usar um ciclo semanal).

O diagrama de blocos do autômato é mostrado na fig. 1.47.

Para facilitar a apresentação, o dispositivo está dividido nas seguintes unidades:

• A1 - autooscilador de quartzo com divisor de frequência até pulsos de minuto, Fig.
• A2 - divisores de frequência para obtenção da leitura do tempo em minutos e horas, Fig. 1.49;
• A3 - nó para indicar a hora atual e o dia da semana, fig. 1.50;
• A4 - unidade para configuração de intervalos de tempo para controle de funcionamento de dispositivos externos, Fig. 1.51;
• A5 - circuito elétrico da fonte de alimentação, fig. 1.52.

O formador de pulso minuto (A1) é feito nos microcircuitos DD1.1, DD2. A frequência é estabilizada por um ressonador de quartzo ZQ1 a 32768 Hz. Para garantir a operação estável do medidor DD2 com tensão de alimentação reduzida, o oscilador mestre é feito no elemento externo DD1.1. Os contadores dentro do chip DD2 dividem a frequência até que pulsos minúsculos sejam formados.

Da saída DD2/10, os pulsos de minutos são enviados para contadores com fator de divisão de 60 (minutos) DD3 e 24 (horas) DD5, DD6 (Fig. 1.49).

Os elementos lógicos DD4 e DD7 fornecem os fatores de divisão necessários para os contadores, zerando-os no momento certo usando as entradas R. Pressionar o botão “set” (SB1) também gera um pulso para zerar todos os contadores, e da saída do elemento DD1/11 a borda principal do pulso define os contadores DD5, DD6 número inicial 22-00 (quando um pulso aparece nos pinos DD5/1, DD6/1, o código binário definido nas entradas D1...D4 do microcircuitos está escrito). O tempo de instalação inicial durante a fabricação do dispositivo pode ser selecionado (por jumpers em código binário) por qualquer um dos números que for mais conveniente para você.

Usar apenas um botão para definir a hora permite simplificar o circuito. O mesmo botão, ao ser pressionado novamente, alterna o dia da semana, pois os pulsos são enviados através do elemento DD1.4 para a entrada do contador diário DD9/14, Fig. 1.50. O capacitor C elimina o ressalto dos contatos do botão ao gerar um pulso para alternar o contador do dia da semana.

Fig.1.50. Nó para indicar a hora atual e o dia da semana

A chave SA1 permite verificar o funcionamento do relógio e do programa de controle instalado em modo acelerado (posição “aceleração”), quando é utilizada uma frequência aumentada da saída DD2/6.

O circuito da unidade de display consiste em decodificadores de código binário (DD10...DD13) em um código de sete segmentos, necessário para controlar o funcionamento dos indicadores digitais feitos com base em LEDs. Na Fig. A Figura 1.51 mostra a correspondência dos sinais de entrada com os segmentos do indicador.

As matrizes de resistores D1...D4 limitam a corrente através dos LEDs indicadores, e os diodos VD1, VD2 e os elementos do microcircuito DD13.1-DD13.2 fornecem a formação de um sinal para extinção do bit de ordem superior no clock quando ambas as entradas de DD10 tem nível zero (no log. "0" no DD10/4 o indicador não acende). Por esta razão, o segmento F no indicador HG1 não precisa estar conectado.

O LED HL1 pisca com frequência de 1 Hz, e dos LEDs HL2...HL8 apenas um acenderá, correspondente ao dia da semana (elementos do microcircuito DD14 permitem fornecer a corrente necessária para que os LEDs brilho).

Nos circuitos de redução do consumo de corrente da fonte de alimentação, são fornecidos pulsos às demais entradas dos indicadores DD11.4...DD13.4, mas devido à inércia da visão isso não é perceptível.

Unidade de ajuste do intervalo de tempo, Fig. 1.52, montados em chips de memória de acesso aleatório (RAM) da série 537. São fabricados com tecnologia CMOS, que garante o funcionamento a longo prazo do circuito a partir de uma fonte de alimentação autônoma (guarda o conteúdo da memória enquanto houver energia ). O número de chips de memória pode ser aumentado até o número necessário de canais de controle.

Como ambos os canais de controle de carga são projetados de forma semelhante, vamos considerar a operação usando um deles como exemplo. O esquema prevê o registro individual de informações em cada um dos chips de memória.

O funcionamento deste chip de memória é explicado na Tabela. 1.4.

Tabela 1.4. Tabela verdade para o chip 537RU2

onde x é qualquer valor de um sinal lógico, ou seja. registro. "0" ou log. "1".

As entradas dos endereços A0...A11 recebem código binário das saídas dos contadores de horas e minutos e, se necessário, dos dias da semana. Para gravar o programa desejado no canal 1 (DD15), deve-se realizar os seguintes passos:

1) a chave SA1 é colocada na posição “aceleração” do ciclo - neste caso, o sinal para a entrada do contador DD3/2 é fornecido pelo DD2/6 e o ​​relógio percorre o ciclo diário em aproximadamente 12 minutos;

2) ligue a chave “-AP”, para o canal 1 será SA4 - neste caso, o microcircuito O-U opera no modo de gravação de estado na entrada DI (log. “0”);

3) é necessário aguardar até que o relógio indique o tempo necessário para ligar a carga e neste momento ligar o SA2 (“PR1”) - para o intervalo durante o qual a carga deve funcionar (é registrado o log “1”);

4) após finalizar o registro de todo o ciclo, retorne a chave SA4 à sua posição original (modo leitura) e verifique o funcionamento do relé K1 pelo relógio nos intervalos de tempo requeridos;

5) retorne todos os interruptores às suas posições originais (conforme mostrado no diagrama) e use o botão SB1 para definir o dia da semana e a hora exata.

Agora a saída D0 do microcircuito (DD15/7) terá nível log. "1" apenas durante os intervalos de tempo necessários. Este sinal abre o transistor VT1 e o relé K1 é acionado, ligando a carga nos soquetes XS1.1 com seus contatos K1. O circuito também fornece controle manual para ligar a carga a qualquer momento usando chaves de três posições SA6 e SA7, Fig. 1.52. Os LEDs HL9, HL10 são indicadores de ativação de carga no canal correspondente.

Para alimentar o dispositivo a partir da rede, é feita uma fonte de alimentação conforme o circuito mostrado na Fig. 1.53.

O transformador T1 é adequado para um tipo unificado TPP255-127/220-50 ou TPP255-220-50, mas você mesmo pode fazer isso usando o método de cálculo fornecido na literatura, por exemplo L20, página 167. O consumo de corrente no circuito é 4,8 V é 0,35...0,55 A, ao longo do circuito 30 V - depende do número de relés e para dois geralmente não excede 120 mA.

Relógio para controle automático de dispositivos 1-147.jpg

Para obter alta precisão do relógio, é utilizado um estabilizador de tensão (DA1). Também pode ser montado de acordo com o diagrama mostrado na seção de fontes de alimentação da Fig. 4.3. Os capacitores C8 e C9 estão localizados próximos aos chips lógicos e C7 é instalado próximo aos terminais do estabilizador (é melhor se forem usados ​​​​capacitores de óxido de tântalo).

1 baterias do tipo D-4 ou D-0,115D são adequadas como fonte de alimentação de reserva (G0.26). O diodo VD13 evita a descarga de elementos através do circuito estabilizador quando a rede elétrica é desligada. E no modo normal, as baterias são recarregadas através dele. O interruptor SA8 é usado para evitar que a bateria fique completamente descarregada quando o relógio fica desligado por um longo período.

A alimentação é fornecida aos pinos do microcircuito de acordo com a Tabela. 1.5.

Tabela 1.5. A tensão de alimentação nos microcircuitos

Não foi desenvolvida placa de circuito impresso para montagem do relógio. A instalação é feita em placa de ensaio universal (é melhor que preveja a instalação de quaisquer microcircuitos - com pinagem plana e convencional). Estruturalmente, os nós A1 e A2 são convenientemente colocados em uma placa conectada à unidade de exibição A3 por meio de um conector de 32 pinos (por exemplo, tipo RP 15-32). As baterias são fixadas de forma que sejam de fácil acesso, pois uma vez por ano é necessário remover a placa saliente da superfície dos elementos.

Você pode reduzir as dimensões da placa e de todo o dispositivo se, em vez da série 561, usar chips semelhantes com pinagem plana da série 564, mas eles são muito mais caros.

Resistores de qualquer tipo são adequados para montar o dispositivo. Os conjuntos de resistores D1...D4 podem ser substituídos por resistores convencionais com resistência de 100...120 Ohms e potência de 0,125...0,25 W. Os capacitores C1, C2 devem ter um pequeno TKE (M47, M75); Tipo C K10-17; óxido C4...C8 - K53-1. O ressonador de quartzo ZQ1 é adequado para qualquer tipo - eles são muito difundidos, pois são produzidos especialmente para uso em relógios.

Os diodos VD1, VD2 são adequados para qualquer pulso; Os diodos retificadores VD3...VD12 podem ser de qualquer tipo para uma corrente de pelo menos 1 A, mas é melhor usar KD257 ou KD258 (a última letra na designação deste circuito pode ser qualquer), pois possuem uma propriedade útil: em caso de mau funcionamento do circuito, quando sobrecarregados, os diodos estouram e interrompem o circuito, atuando como fusível, o que torna tal fonte de alimentação segura mesmo em caso de emergência.

É melhor usar LEDs HL1...HL10 da série KIPD05A (B, C - com diferentes cores de brilho) - eles brilham bastante com uma corrente de cerca de 1 mA. Os indicadores digitais HG1...HG4 podem ser usados ​​ALS321B ou ALS324B, mas possuem uma altura de dígitos menor (8 mm) em contraste com os indicados no diagrama (18 mm).

O chip DA1 deve ser instalado no radiador. Os chips de memória DD15, DD16 foram substituídos por 537RU6.

Os relés K1, K2 são fabricados na Polônia, mas muitos outros são adequados para uma tensão de enrolamento operacional de 24...27 V e permitindo a passagem de corrente através dos contatos de 5 A. Microinterruptores SA1...SA5 tipo PD9-2 ou PD9-1; SA6, SA7 - tipo PD21 -3.

Ao verificar inicialmente o funcionamento do circuito, é melhor alimentá-lo com fonte de laboratório, monitorando o consumo de corrente.

A configuração do dispositivo com instalação adequada consiste em instalar uma tensão de 4,8 V na saída da fonte de alimentação e verificar o funcionamento dos programas gravados na memória. Para obter alta precisão do relógio, você também precisará ajustar a frequência do autooscilador usando um medidor de frequência usando o capacitor C1. A frequência pode ser controlada na saída DD2/13 - deve corresponder a 32768,0 Hz.

É possível ajustar o auto-oscilador sem medidor de frequência monitorando o desvio do relógio no ponteiro dos segundos da TV durante um mês, mas isso levará muito tempo.

A configuração a qualquer momento pode ser feita sem usar o botão SB1. Para fazer isso, você precisará colocar a chave SA1 na posição “aceleração” e esperar até que o indicador mostre o valor numérico desejado, retornar a chave à sua posição normal. Mas este método de acertar o tempo é menos preciso, pois neste caso os segundos contadores de pulso podem ter um valor numérico arbitrário.

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