2 Litar Pemasa Jangka Panjang Panjang Terbaik Dijelaskan

Dalam catatan ini kita belajar bagaimana membuat 2 litar pemasa jangka panjang yang tepat dari 4 jam hingga 40 jam, yang dapat ditingkatkan lebih jauh untuk mendapatkan kelewatan yang lebih lama. Konsepnya adalah boleh laras sepenuhnya .

Pemasa dalam elektronik pada asasnya adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan selang masa untuk menukar beban yang disambungkan. Kelewatan waktu ditetapkan secara luaran oleh pengguna sesuai dengan keperluan.

Pengenalan

Harap diingat bahawa anda tidak boleh menghasilkan kelewatan tepat yang panjang hanya menggunakan satu IC 4060 atau IC CMOS mana pun.

Saya telah mengesahkan secara praktikal bahawa melebihi 4 jam IC 4060 mula menyimpang dari julat ketepatannya.

IC 555 sebagai pemasa tunda lebih teruk lagi, hampir mustahil untuk mendapatkan kelewatan tepat walaupun selama satu jam dari IC ini.

Ketidaktepatan ini kebanyakannya disebabkan oleh arus kebocoran kapasitor, dan pengosongan kapasitor yang tidak cekap.

IC seperti 4060, IC 555, dll pada dasarnya menghasilkan ayunan yang boleh disesuaikan dari beberapa Hz hingga banyak Hz.

Kecuali IC ini disatukan dengan peranti pembahagi pembahagi lain seperti IC 4017 , mendapatkan selang waktu tepat yang sangat tinggi mungkin tidak dapat dilaksanakan. Untuk mendapat 24 jam, atau genap hari dan minggu selang masa anda akan mengintegrasikan tahap pembahagi / pembilang seperti yang ditunjukkan di bawah.

Pada litar pertama kita melihat bagaimana dua mod IC yang berbeza dapat digabungkan bersama untuk membentuk litar pemasa jangka panjang yang berkesan.

1) Penerangan Litar

Merujuk kepada rajah litar.

1. IC1 adalah IC penghitung pengayun yang terdiri daripada tahap pengayun terbina dalam dan menghasilkan denyutan jam dengan tempoh yang berlainan di pinnya 1,2,3,4,5,6,7,9,13,14,15.
2. Keluaran dari pin 3 menghasilkan selang waktu terpanjang dan oleh itu kami memilih output ini untuk memberi makan pada peringkat seterusnya.
3. Pot P1 dan kapasitor C1 dari IC1 dapat digunakan untuk menyesuaikan jangka masa di pin 3.
4. Semakin tinggi tetapan komponen di atas semakin lama tempoh di pin # 3.
5. Tahap seterusnya terdiri daripada penghitung dekad IC 4017 yang tidak lain dan tidak lain hanyalah meningkatkan selang waktu yang diperoleh dari IC1 hingga sepuluh kali ganda. Ini bermaksud jika selang waktu yang dihasilkan oleh pin IC1s # 3 adalah 10 jam, masa yang dihasilkan pada pin # 11 IC2 adalah 10 * 10 = 100 jam.
6. Begitu juga jika masa yang dihasilkan pada pin # 3 IC1 adalah 6 minit, ini bermaksud output yang tinggi dari pin # 11 IC1 setelah 60 minit atau 1 jam.
7. Apabila kuasa dihidupkan, kapasitor C2 memastikan bahawa pin tetapan semula kedua-dua IC diset semula dengan betul, sehingga IC mula dihitung dari nol dan bukan dari beberapa angka perantaraan yang tidak relevan.
8. Selagi penghitungan berlangsung, pin # 11 dari IC2 tetap berada pada tahap logik rendah, sehingga pemacu relay terus dimatikan.
9. Setelah luput masa yang ditetapkan, pin # 11 IC2 menjadi tinggi mengaktifkan tahap transistor / relay dan beban seterusnya disambungkan dengan kenalan geganti.
10. Diod D1 memastikan bahawa output dari pin # 11 dari IC2 mengunci pengiraan IC1 dengan memberikan isyarat kait umpan balik pada pinnya # 11.
    Oleh itu, keseluruhan pemasa bersambung sehingga pemasa dimatikan dan dimulakan semula untuk mengulangi keseluruhan proses.

Senarai Bahagian

R1, R3 = 1M
R2, R4 = 12K,
C1, C2 = 1uF / 25V,
D1, D2 = 1N4007,
IC1 = 4060,
IC2 = 4017,
T1 = BC547,
POT = 1M linear
RELAY = 12V SPDT

Susun atur PCB

Formula untuk Mengira output Kelewatan untuk IC 4060

Tempoh Kelewatan = 2.2 RtCt.2 (N -1)

Kekerapan = 1 / 2.2 Rt.Ct

Rt = P1 + R2

Ct = C1

R1 = 10 (P1 + R2)

Menambah Selector Switch dan LED

Reka bentuk di atas dapat ditingkatkan dengan suis pemilih dan LED berurutan, seperti yang ditunjukkan dalam rajah berikut:

Bagaimana ia berfungsi

Elemen utama litar pemasa adalah peranti CMOS 4060, yang terdiri dari pengayun bersama dengan pembahagi 14 tahap.

Kekerapan pengayun dapat diubah melalui potensiometer P1 agar output pada Q13 sekitar satu denyutan setiap jam.

Tempoh rentak jam ini dapat menjadi sangat cepat (sekitar 100 ns), kerana ia juga mengatur ulang keseluruhan IC 4060 dengan dioda D8.

Denyutan jam 'sekali setiap jam' diberikan kepada kaunter ke-2 (divide-by-ten), IC 4017. Salah satu daripada beberapa output kaunter ini akan menjadi logik tinggi (logik satu) pada waktu tertentu.

Apabila 4017 diset semula, output Q0 menjadi tinggi. Sejurus selepas satu jam, output Q0 akan menjadi rendah dan output Q1 mungkin menjadi tinggi, dll. Tukar S1 sebagai hasilnya membolehkan pengguna memilih selang waktu hingga satu hingga enam jam.

Apabila output yang dipilih menjadi tinggi, transistor dimatikan dan relay dimatikan (sehingga mematikan beban yang disambungkan).

Sebaik sahaja input membolehkan 4017 dilampirkan ke pengelap S1, sebarang denyutan jam seterusnya ternyata tidak memberi kesan pada kaunter. Oleh itu, peranti akan terus berada dalam keadaan MATI sehingga suis tetapan semula dilakukan oleh pengguna.

IC buffer 4050 CMOS bersama dengan 7 LED digabungkan untuk menawarkan petunjuk mengenai jarak waktu yang pada dasarnya mungkin telah berlalu. Bahagian-bahagian ini jelas dapat dilepaskan sekiranya tidak diperlukan paparan waktu yang sudah habis.

Voltan sumber untuk litar ini tidak begitu penting dan boleh meliputi apa-apa dari 5 dan 15 V, Penggunaan litar semasa, tidak termasuk geganti, akan berada dalam julat 15 mA.

Dianjurkan untuk memilih voltan sumber yang mungkin sesuai dengan spesifikasi relay, untuk memastikan masalah dapat dielakkan. Transistor BC 557 dapat menangani arus 70 mA, jadi pastikan voltan gegelung geganti dinilai dengan julat arus ini

2) Menggunakan BJT sahaja

Reka bentuk seterusnya menerangkan litar pemasa jangka panjang yang hanya menggunakan beberapa transistor untuk operasi yang dimaksudkan.

Litar pemasa jangka panjang biasanya melibatkan IC untuk pemprosesan kerana melaksanakan kelewatan jangka panjang memerlukan ketepatan dan ketepatan yang tinggi yang hanya mungkin dilakukan menggunakan IC.

Mencapai Kelewatan Ketepatan Tinggi

Malah IC 555 kita sendiri menjadi tidak berdaya dan tidak tepat apabila jangkaan kelewatan jangka panjang daripadanya.

Yang ditemui kesukaran untuk mengekalkan ketepatan tinggi dengan panjang jangka masa pada dasarnya adalah masalah voltan kebocoran, dan pemakaian kapasitor yang tidak konsisten yang menyebabkan ambang permulaan yang salah untuk pemasa menghasilkan kesilapan dalam pemasaan untuk setiap kitaran.

Masalah kebocoran dan pelepasan yang tidak konsisten menjadi semakin besar apabila nilai kapasitor bertambah besar yang menjadi mustahak untuk mendapatkan selang waktu yang lama.

Oleh itu, membuat pemasa jangka panjang dengan BJT biasa hampir mustahil kerana peranti ini sahaja boleh menjadi terlalu asas dan tidak dapat diharapkan untuk pelaksanaan yang rumit.

Jadi Bagaimana Litar Transistor Menghasilkan Selang Masa Jangka Panjang yang Tepat?

Litar transistor berikut menangani masalah yang dibincangkan di atas dengan dipercayai dan boleh digunakan untuk memperoleh jangka masa yang panjang dengan ketepatan yang cukup tinggi (+/- 2%).

Ini hanya kerana pengosongan kapasitor yang berkesan pada setiap kitaran baru, ini memastikan bahawa litar bermula dari sifar, dan memungkinkan jangka masa yang sama untuk rangkaian RC yang dipilih.

Rajah Litar

Litar dapat difahami dengan bantuan perbincangan berikut:

Bagaimana ia berfungsi

Tekanan sesaat butang tekan mengecas kapasitor 1000uF sepenuhnya dan mencetuskan transistor NPN BC547, mengekalkan kedudukan walaupun suis dilepaskan kerana pelepasan 1000uF yang perlahan melalui perintang 2M2 dan pemancar NPN.

Pencetus BC547 juga menghidupkan PNP BC557 yang pada gilirannya menghidupkan geganti dan beban yang disambungkan.

Situasi di atas berlaku selagi 1000uF tidak habis di bawah tahap pemotongan kedua-dua transistor.

Operasi yang dibincangkan di atas cukup asas dan membuat konfigurasi pemasa biasa yang mungkin terlalu tidak tepat dengan prestasinya.

Bagaimana 1K dan 1N4148 Berfungsi

Walau bagaimanapun, penambahan rangkaian 1K / 1N4148 dengan serta-merta mengubah litar menjadi pemasa jangka panjang yang sangat tepat kerana alasan berikut.

Pautan 1K dan 1N4148 memastikan bahawa setiap kali transistor memecahkan kait kerana pengisian yang tidak mencukupi di dalam kapasitor, cas sisa di dalam kapasitor terpaksa dikeluarkan sepenuhnya melalui pautan perintang / diod di atas melalui gegelung geganti.

Ciri di atas memastikan bahawa kapasitor dikeringkan sepenuhnya dan kosong untuk kitaran seterusnya dan dengan itu dapat menghasilkan permulaan yang bersih dari sifar.

Tanpa ciri di atas, kapasitor tidak dapat melepaskan sepenuhnya dan baki cas di dalamnya akan menyebabkan titik permulaan yang tidak ditentukan menjadikan prosedur tidak tepat dan tidak konsisten.

Litar ini dapat dipertingkatkan lagi dengan menggunakan pasangan Darlington untuk NPN yang memungkinkan penggunaan perintang nilai jauh lebih tinggi pada dasarnya dan kapasitor nilai rendah berkadar. Kapasitor nilai yang lebih rendah akan menghasilkan kebocoran yang lebih rendah dan membantu meningkatkan ketepatan masa dalam tempoh penghitungan jangka panjang.

Cara Mengira Nilai Komponen untuk Kelewatan Panjang yang Diingini:

Vc = Vs (1 - e^{-t / RC})

Di mana:

1. Uialah voltan merentas kapasitor
2. Vsialah voltan bekalan
3. tadalah masa yang berlalu sejak penggunaan voltan bekalan
4. RCadalah pemalar masa litar pengecasan RC

Reka Bentuk PCB

Pemasa Jangka Panjang menggunakan Op Amps

Kelemahan semua pemasa analog (litar monostable) adalah bahawa, dalam usaha mencapai jangka masa yang cukup lama, pemalar masa RC perlu sama besarnya.

Ini pasti menyiratkan nilai resistor lebih besar dari 1 M, yang dapat mengakibatkan kesalahan pemasaan yang disebabkan oleh rintangan kebocoran sesat di dalam litar, atau kapasitor elektrolitik yang besar, yang juga dapat menimbulkan masalah waktu kerana ketahanan kebocorannya.

Litar pemasa op amp yang ditunjukkan di atas melengkapkan jangka masa sebanyak 100 kali lebih banyak masa berbanding yang boleh diakses menggunakan litar biasa.

Ini dapat dicapai dengan menurunkan arus pengisian kapasitor hingga faktor 100, seterusnya meningkatkan masa pengecasan secara drastik, tanpa memerlukan kapasitor pengecasan bernilai tinggi. Litar berfungsi dengan cara berikut:

Apabila butang start / reset diklik, C1 akan habis dan ini menyebabkan output op amp IC1, yang dikonfigurasi sebagai pengikut voltan, menjadi nol volt. Input pembalikan IC2 pembanding berada pada tahap voltan yang dikurangkan daripada input bukan pembalik, oleh itu output IC2 bergerak tinggi.

Voltan sekitar R4 sekitar 120 mV, yang bermaksud bahawa C1 mengenakan cas melalui R2 dengan arus sekitar 120 nA, yang kira-kira 100 kali lebih rendah daripada yang dapat dicapai sekiranya R2 terpasang langsung ke bekalan positif.

Tidak perlu dikatakan, jika C1 telah dicas melalui 120 mV yang konsisten, ia dapat dengan cepat mencapai voltan ini, dan berhenti mengecas lebih jauh.

Walau bagaimanapun, terminal R4 yang lebih rendah disalurkan kembali ke output IC1 memastikan bahawa ketika voltan melintasi C1 naik begitu juga voltan output dan oleh itu voltan pengisian diberikan kepada R2.

Setelah voltan keluaran naik menjadi kira-kira 7.5 volt, ia melebihi voltan yang disebut pada input IC2 yang tidak terbalik oleh R6 dan R7, dan output IC2 menjadi rendah.

Sebilangan kecil maklum balas positif yang diberikan oleh R8 menghalang segala jenis bunyi yang terdapat pada output IC1 daripada didorong oleh IC2 ketika bergerak dari titik pencetus, kerana ini biasanya menghasilkan denyut output palsu. Panjang masa boleh dikira dengan persamaan:

T = R2 C1 (1 + R5 / R4 + R5 / R2) x C2 x (1 + R7 / R6)

Ini mungkin kelihatan agak rumit, tetapi dengan nombor bahagian ditunjukkan selang waktu dapat ditetapkan selama 100 C1. Di sini C1 berada dalam mikrofarad, katakan jika C1 dipilih sebagai 1 µ maka selang waktu output akan menjadi 100 saat.

Sangat jelas dari persamaan bahawa mungkin untuk memvariasikan selang masa secara linear dengan menggantikan R2 dengan potensiometer 1 M, atau logaritmik dengan menggunakan pot 10 k sebagai pengganti R6 dan R7.