Таймер состоит из генератора на DD1, ключей DD2.1,DD2.2, инвертора на ключе DD2.3. Генератор имеет две, коммутируемые ключами времязадающие цепи (R1+R3)C1 и (R2+R4)C2. Управление ключами осуществляют импульсы с выхода пятнадцатиразрядного счетчика генератора DD1(выв.5). При высоком уровне на выв.5 к внутренним логическим элементам генератора DD1 подключается времязадающая цепь (R1+R3)C1. При низком уровне – через инвертор DD2.3 подключается времязадающая цепь (R2+R4)C2. Для раздельной регулировки длительностей высокого и низкого уровней служат резисторы R3,R4. Управляющий импульс подаётся на инвертирующий триггер DA1. Подключение выхода КМОП микросхемы к входам интегрального таймера DA1 позволяет то обстоятельство, что потребляемый ток входа запуска не превышает величины 50мкА [2]. Довольно часто требуется коммутировать нагрузку, подключенную сети переменного тока. Как правило, в подобных устройствах используются электромагнитные реле или тиристоры. Реле требуют большую мощность управляющих сигналов и имеют низкое быстродействие. Тиристоры плохо работают с нагрузкой, потребляемый ток которых сравним с током удержания тиристора. Кроме этого тиристоры создают помехи (если момент включения не совпадает с моментом перехода сетевого напряжения через нуль). Мощные полевые транзисторы позволяют устранить эти недостатки. Устройство работает следующим образом. Учтем, что защитные диоды полевых транзисторов включены катодом к стоку.
В исходном состоянии каналы полевых транзисторов закрыты (нет питания). Пусть положительная полуволна сетевого напряжения присутствует на выводе N. Ток проходит через резистор R8, стабилитрон VD2, защитный диод полевого транзистора VT1, фаза А. На стабилитроне VD2 возникает падение напряжения в 12В. Через диод VD1 заряжается конденсатор С3 и микросхема DA1 получает питание. При отрицательной полуволне сетевого напряжения на выводе N устройство не получает питания, так как защитный диод полевого транзистора VT1 закрыт. На микросхеме DA1 выполнен инвертирующий триггер Шмидта. Использование интегрального таймера DA1 в качестве инвертирующего триггера Шмидта позволяет также улучшить работу схемы. Как видно из схемы - затворы подключены к выводу 7 DA1. Это позволяет шунтировать затворы напрямую к общему проводу при низком выходе (уровень 0), что улучшает помехоустойчивость. Да и сам триггер DA1 имеет гистерезис входных напряжений в 1/3Vсс и 2/3Vcc напряжения питания. Пусть на выв.2 инвертора DD2.3 высокий уровень напряжения. В результате на выводах 2,6 инвертирующего триггера DA1 будет присутствовать высокий уровень напряжения, а на выходе (вывод3) низкий. Транзисторы VT1,VT2 закрыты и нагрузка обесточена. Если выв.2 инвертора DD2.3 низкий уровень напряжения, следовательно и на выводах 2,6 инвертирующего триггера DA1 низкий уровень напряжения, то на выходе 3 высокий уровень напряжения, который открывает полевые транзисторы VT1,VT2 и нагрузка получает питание. Ток нагрузки проходит через открытый канал транзистора VT1,открытый канал транзистора VT2 и его защитный диод (для случая- на фазе А положительная полуволна сетевого напряжения). При отрицательной полуволне на фазе А ток нагрузки проходит через открытый канал транзистора VT1 и его защитный диод, открытый канал транзистора VT2 (защитный диод закрыт). Рассмотрим, как получает питание устройство при открытых каналах транзисторов VT1,VT2. Пусть на фазе А действует положительная полуволна. Ток проходит через открытый канал транзистора VT1,стабилитрон VD2 (падение напряжение на нем 0,7В), резистор R7, вывод N. На фазе А действует отрицательная полуволна. Ток проходит через открытый канал транзистора VT1 и его открытый защитный диод, стабилитрон VD2 (падение на нем 12В), резистор R8, вывод N. При использовании устройства совместно с индуктивной нагрузкой, между стоками транзисторов VT1-VT2 необходимо установить диод 1,5КЕ400СА, защищающий их от всплесков напряжения, возникающих на индуктивной нагрузке при её коммутации. Индикация включения ключа осуществляется светодиодом VD3. Печатная плата имеет размеры 85*49мм. Силовые транзисторы установлены без радиаторов, так как таймер используется для управления циркуляционным насосом газового котла отопления. Максимальная мощность насоса 43Вт. Изменяя постоянную времени времязадающих цепей (R1+R3)C1,(R2+R4)C2 можно установить требуемое время выдержки.
Таким образом, цепь (R1+R3)C1 определяет время включенного состояния электронного ключа, а цепь (R2+R4)C2 определяет время выключенного состояния электронного ключа. Пример использования (меняем резисторы R3,R4 на терморезисторы). Тогда если терморезистор R3 вывести на внешнюю сторону дома, то при охлаждении его величина будет увеличиваться и, следовательно, будет увеличивать время включенного состояния электронного ключа (насос большее время включен). При увеличении внешней температуры насос будет включен меньшее время. Переменный резистор R4 можно заменить на терморезистор и можно поставить в квартире (скажем – в детской комнате). Налаживание таймера лучше начинать с маленькой величины емкости конденсаторов (скажем в 10н), в противном случае придется долго ждать срабатывания устройства.
1. Н.Заец. Реле для холодильника. Радиохобби №2 1999г., с.41.
2. Трейстер Р. Радиолюбительские схемы на ИС типа 555.
