Унифицированное таймерное устройство

Структурная схема возможного варианта такого автомата приведена на рис, 10. Она содержит два узла установки времени: начала исполнения команды (НИК) и конца исполнения команды (КИК). Сигналы от них поступают к соответствующим устройствам сравнения (УС) и индикаторам (Инд. 1, Инд. 2). На другие входы устрой ств ср авнения поступают сигналы текущего времени от местных электронных часов (ЭЧ), управляемых секундными импульсами образцовых электронных часов (ОЭЧ). При совпадении сигналов текущего времени и времени начала исполнения команды устройство сравнения выдает сигнал, разрешающий работу исполнительной системы (ИС). При этом электромагнитное реле (или тринистор), входящее в исполнительную систему, срабатывает и своими контактами замыкает цепь питания того или иного прибора.

При совпадении сигналов текущего времени и установленного времени конца исполнения команды устройство сравнения формирует сигнал, отключающий исполнительную систему. Индикатор 1 показывает время начала исполнения команды, Инд. 2 — время конца исполнения команды, Инд. 3 — текущее время.

Структурная схема другого варианта автомата показана на рис П., В нем, как и в первом варианте, есть узел установки времени начала исполнения команды (НИК) и узел установки интервала времени (ИВ), определяющий длительности выполняемой команды. Устройство сравнения (УС) сравнивает сигналы текущего времени, поступающие с электронных часов (ЭЧ), и сигналы времени начала исполнения команды (НИК) и, если они совпадают, выдает разрешающий сигнал на включение реле времени (РВ). Реле времени, в свою очередь, включает исполнительную систему (ИС). По истечении заданного интервала времени, реле времени прекращает выполнение команды. Индикатор Инд. 1 при нажатой кнопке SB! показывает время начала исполнения команды, а при отжатой — текущее время. Работой электронных часов (ЭЧ) управляют секундные импульсы, поступающие от образцовых часов.

Устройства сравнения таких или других вариантов автомата можно строить по одинаковым принципиальным схемам. Общая же идея сводится к тому, чтобы при совпадении двух одинаковых комбинаций сигналов, поступающих от различных источников, устройство сравнения выдавало один сигнал, а при несовпадении — другой.

Одним из возможных вариантов построения устрой ств ср авнения может быть набор определенного числа логических элементов. Например, микросхема К56ШП2 обеспечивает сравнение в двоично-десятичном коде 16 сигналов. Выбирая один из них за начальное состояние устройства сравнения, можно сравнивать одновременно до 15 сигналов. Следовательно, подавая по 15 сигналов на каждую микросхему К561ИП2 и группируя их выходные сигналы, можно построить устройство для сравнения практически любого числа сигналов. Наиболее рациональным представляется вариант, когда каждой декаде информации о времени будет соответствовать одна микросхема К561ИП2. Если общее требуемое число декад информации о времени принять равным 8 (две — день месяца, две — часы, две —м инуты и еще две — секунды), то всего для одного таймерного устройства потребуется восемь микросхем К561ИП2. Это обеспечит установку времени исполнения команды и ее продолжительность с точностью до 1 с .

Структурная схема устройства сравнения, построенного по такому принципу, приведена на рис. 12. На ней микросхемы К561ИП2 изображены отдельными прямоугольниками, а их входы для сравниваемых сигналов обозначены только, для одной микросхемы DD5. Для другой точности установки времени исполнения команды или ее продолжительности соответственно изменяется число используемых микросхем. Например, если требуется установка времени с точностью до 1 мин, то можно исключить две микросхемы К561ЙП2, сравнивающих сигналы, соответствующие единицам и десяткам секунд. Это могут быть, например, элементы DD1 и DD2. А на освободившиеся входы общего элемента DD9 можно подать сигналы от любых двух оставшихся элементов, например DD5 и DD6.

Функцию узлов установки времени срабатывания таймерного устройства могут выполнять переключатели типа ПП10-ХВ. Один такой переключатель позволяет устанавливать заданное время в пределах одной декады, например единицы минут в десятичном коде, дискретным поворотом диска на определенный угол. Для этого на диске нанесены цифры от 0 до 9, а корпус переключателя имеет окошко, через которое при повороте диска видны цифры. Цифра, в окошке, значение которой зависит от угла поворота диска, соответствует десятичной цифре требуемого числа разряда информации о времени. На выходе переключателя информация о набранном десятичном числе выдается автоматически в двоичном коде одновременно на четырех шинах. Соединяя эти шины переключателя с входами соответствующего элемента микросхемы К561ИП2, тем самым подаем информацию о заданном времени в пределах одной декады информации на устройство сравнения в двоичном коде. Одновременно десятичная цифра в окошке переключателя указывает на одну из цифр заданного интервала времени. Выбирая по одному переключателю ПП10-ХВ на каждую декаду задаваемой информации, легко получить задатчик времени на требуемое число декад.

Реле времени можно выполнить _по схеме рис. 13. Оно работает следующим образом. В исходном состоянии на базу транзистора VT1 от устройства сравнения поступает закрывающее его напряжение низкого уровня. В это время конденсатор С 1 заряжен, и транзистор VT2 открыт, а транзистор VT3 закрыт.

В момент совпадения текущего времени с временем начала работы таймерного устройства на базу транзистора VT1 поступает напряжение высокого уровня. Транзистор при этом открывается и через него (и резистор R5) конденсатор С 1 начинает разряжаться. Как только он разрядится до напряжения низкого уровня, транзистор VT2 закроется, транзистор VT3 откроется. Реле К 1 типа РЭС10 (паспорт РС4.524.302) срабатывает и своими контактами К1.1 замыкает цепь питания силового реле К2 (например, МКУ-48). Срабатывая, реле К 2 своими контактами К.2.1 и К2.2 подает сетевое напряжение к нагрузке, подключенной к розетке XS1 автомата. Через секунду, когда текущее время станет отличным от времени начала исполнения команды, напряжение высокого уровня, возникшее теперь на выходе устройства сравнения, закроет транзистор VT1 и конденсатор С 1 начинает заряжаться через резисторы R3 и R4. Время зарядки конденсатора, а значит и устанавливаемый интервал, времени, соответствует произведению емкости конденсатора С 1 на суммарное сопротивление резисторов R3 и R4.

Через выбираемый интервал времени конденсатор С 1 зарядится, транзистор VT2 откроется, и транзистор VT3 закроется и обесточит обмотку реле К1. Отпуская, оно контактами К 1 .1 обесточивает обмотку силового реле К2, которое размыкающимися контактами К2.1 и К.2.2 разрывает цепь питания нагрузки. Переменным резистором R3 можно менять значение тока заряда конденсатора С 1 и, следовательно, время подачи напряжения в нагрузку.

Реле времени, а значит и таймерное устройство, можно упростить, если реле К 1 и К2 заменить тринистором VS1 (рис. 14). Вся входная часть реле времени (до базы транзистора VT3) остается без изменения. Тринистор VS1 может быть серии КУ201 или КУ202 с буквенным индексом М, Н; транзистор VT3— типа КТ315 с любым буквенным индексом.

Отметим две особенности такого варианта реле времени: Во-первых, подключать его к сети нужно обязательно так, чтобы нижний (по схеме на рис. 14) провод соединялся с нулевым проводом электроосветительной сети. Поскольку детали устройства оказываются гальванически соединенными с сетью, необходимо строго выполнять все требования техники безопасности во время монтажа, налаживания и эксплуатации автомата. Замену деталей производить только при отключении автомата от сети.

Во-вторых, максимальное значение, тока нагрузки, коммутируемого тринистором VS1, ограничено. Если тринистор без теплоотводящего радиатора, то максимальная мощность нагрузки не должна превышать 100 Вт. Если триниcтop установить на теплоотвод с поверхностью охлаждения около 200 см 2 , эта мощность может быть увеличена до 1000 Вт.

Рассмотрим еще один вариант построения реле времени на дискретных элементах для универсального таймерного устройства, управляемого секундными импульсами образцовых электронных часов. Такое реле времени (рис. 15) образуют счетчики DD3—DD6 серии К176ИЕ8 и переключатели SA1—SA4. Каждой декаде установки интервала времени соответствует одна микросхема К176ИЕ8.

Реле времени рассчитано на установку интервала времени с точностью до четырех знаков, например: DD3-~ секунды, DD4 —десятки секунд, DD5 —минуты, DD6 — десятки минут. В исполнительном устройстве работают транзистор VT1 и тринистор YS1.

Переключателями SA1—SA4 устанавливают требуемый интервал времени. Предположим, что интервал времени должен составлять 4 мин 21 с . В таком случае подвижные контакты переключателей SA1 — SA4 должны быть в положении, показанном на рис. 15. Нажатием на кнопку SB1 напряжение высокого уровня подают одновременно на вход R триггера DD1.1, на вывод 6 элемента DD7.2 и (через элемент DD7.3) на вход R триггера DD1.2, а также на входы R счетчиков DD3—DD6. При этом микросхемы обнуляются. Секундные импульсы образцовых электронных часов на вход СР счетчика DD3 не поступают, так как в начальный момент разрешающий сигнал от устройства сравнения на вход S триггера DD1 не поступает, и, следовательно, ключ DD2.1 закрыт.

В это время на входах элемента DD2.2 напряжение низкого уровня, на выводе 4 элемента DD7.2 — высокого уровня. На выходе элемента DD7.3 действует напряжение низкого уровня, которое не влияет на состояние триггера DD1.2. На прямом выходе этого триггера напряжение высокого уровня, а на выходе элемента DD8, следовательно, низкого уровня. Поэтому транзистор VT1 и тринистор VS1 закрыты, и напряжение сети к нагрузке не поступает. В таком состоянии реле времени может находиться сколь угодно долго.

При совпадении сигналов текущего времени и времени начала исполнения команды на входы S триггеров DD1.1 и DD1.2 от устройства сравнения поступает напряжение высокого уровня. Триггер DD 1.1 выходным сигналом открывает ключ DD2.1 и через него секундные импульсы образцовых часов проходят на вход СР счетчика DD3. На прямом выходе триггера DD 1.2 появляется напряжение низкого уровня, а на выходе элемента DD8 —высокого уровня. При этом транзистор VT1 и тринистор VS1 открываются — к нагрузке, подключенной к розетке XS1, подается напряжение электросети. Как только, на вход счетчика DD3 поступит 10 импульсов, с ее выходного вывода 12 один импульс поступит на вход СР счетчика DD4. А-счетчик DD3 продолжает считать поступающие на его вход секундные импульсы. После каждых 10 импульсов счетчик i-й декады выдает один импульс на вход счетчика (i+1)-й декады. Как только сигналы появятся на всех соответствующих выходных выводах счетчиков DD3—DD6 (для нашего примера —н а выводах 2, 4, 10 и 3, соответственно), они автоматически появятся на входах элемента DD2;2. При этом на выходе 1 элемента DD2.2 будет напряжение низкого уровня, на выходе элементов DD7.1, DD7.3 и прямом выходе триггера DD1.2 — высокого уровня. Напряжение низкого уровня, возникающее на выходе элемента DD8, закрывает транзистор VT1 и тринистор VS1, в результате чего нагрузка обесточивается.

Пуск реле времени можно осуществлять вручную кратковременным нажатием на кнопку SB2. При этом триггер DD1.1 выходным сигналом высокого уровня откроет ключ. DD2.1 и секундные импульсы начинают поступать на вход счетчика DD3, а триггер DD1.2 создает на выходе элемента D358 напряжение высокого уровня, открывающее транзистор VT1 и тринистор VS1—реле времени начинает работать.

Если в таймерном устройстве (по схеме рис. 11) предусмотреть несколько устройств сравнения и установки времени, то появится возможность включения нагрузок в различное время суток, например утром и вечером. Несколько реле времени и узлов установки интервалов времени позволят включать потребители электроэнергии в различное время суток на различные интервалы времени. А если ещё дополнить его несколькими исполнительными устройствами с выходными розетками, то получится многотаймёрный автомат, позволяющий по заранее обусловленной программе включать разнообразные нагрузки в любое время суток и на различные интервалы времени.

Не представляет особого труда построить, автомат, позволяющий программировать включение нагрузок на несколько суток, недель или месяцев вперед. Для этого в устройстве сравнения следует предусмотреть соответствующее число микросхем, обеспечивающих сравнение требуемого числа сигналов, а в узлах установки начала исполнения команд —т ребуемое число декад.

Следует иметь в виду, что тринястор , через который питается нагрузка, работает как одиополупериодный выпрямитель переменного тока. Следовательно, к нагрузке напряжение подается только в течение одного полупериода. К такому таймерному устройству можно подключать аппаратуру, рассчитанную (а напряжение сети 127 В.