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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Horloge chinoise - minuterie. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Horloges, temporisateurs, relais, interrupteurs de charge Souvent, un radioamateur a besoin d'une minuterie électronique - un appareil qui allume ou éteint une charge externe à un moment donné. Les schémas de tels appareils ont été publiés plus d'une fois dans des publications de radioamateur. Ils diffèrent les uns des autres par leur degré de complexité, leur fonctionnalité et leur mise en œuvre de conception. Dans l’article publié, l’auteur propose un autre design très simple, non basé sur les montres électroniques bon marché fabriquées en Chine. La plupart des minuteries connues sont conçues soit comme une pièce jointe à une horloge électronique série, soit contiennent déjà une horloge électronique (par exemple, basée sur le LSI K145IK1901). Un inconvénient commun à la plupart des dispositifs connus est le nombre relativement grand d'éléments, la présence d'une source d'alimentation séparée et souvent également d'un boîtier supplémentaire, souvent assez grand. Tout cela complique la tâche de fabrication d'une minuterie. La particularité de la conception proposée est que toutes les parties de la minuterie sont placées dans le corps de la montre électronique de base et que les modifications nécessaires au design de la montre sont minimes. De plus, la minuterie contient un petit nombre d'éléments et consomme peu de courant, ce qui a permis de supprimer le besoin d'une source d'alimentation supplémentaire (une pile d'horloge est utilisée). La minuterie remplit la fonction de fermer un circuit externe à une heure prédéterminée. La réinitialisation à l'état d'origine s'effectue manuellement. En modifiant les paramètres de l'appareil, vous pouvez également obtenir les fonctions d'ouverture d'un circuit externe et de fermeture ou d'ouverture à court terme d'un circuit externe (par exemple, pour fournir un signal pour démarrer une automatisation). Toute horloge électronique alimentée par une cellule galvanique de 1,5 V, disposant d'une fonction d'alarme et d'un indicateur sonore électrodynamique peut être utilisée comme horloge de base. Dans la conception décrite, une montre électronique de poche avec réveil "TRAVEL CLOCK" fabriquée à Hong Kong a été utilisée. Le schéma de principe de la minuterie est illustré à la fig. une.
Les éléments ajoutés sont représentés par une ligne d'épaisseur accrue. L'appareil contient un circuit d'entrée R1C1, un amplificateur DC sur le transistor VT2 et un interrupteur de sortie réalisé sur le relais K1. La minuterie garantit que le circuit externe est fermé (ou ouvert) lorsque l'alarme de l'horloge se déclenche. L'isolation galvanique avec le circuit de sortie connecté au connecteur X1 garantit une immunité élevée au bruit de l'appareil. La particularité de la minuterie est qu'elle utilise un relais spécial, appelé relais à fixation magnétique. Il diffère de l'habituel en ce que son induit est capable de rester à la fois dans l'état libéré et attiré même en l'absence de courant dans l'enroulement. Par conséquent, l'énergie de l'alimentation électrique n'est consommée que lorsque l'état du relais change, ce qui augmente considérablement l'efficacité de l'appareil. Le principe de fonctionnement d'un tel relais est le suivant. La caractéristique de tout relais a une hystérésis prononcée. Cela signifie que pour faire fonctionner le relais, une force magnétomotrice (MFF) supérieure à celle suffisante pour maintenir son armature attirée est nécessaire. Cette caractéristique est schématisée sur la Fig. 2.
Ici, la valeur du MMF de l'enroulement F est portée le long de l'axe des abscisses, et les points correspondant à l'état attiré (1) et relâché (0) de l'induit du relais sont classiquement représentés sur l'axe des ordonnées. Dans un relais conventionnel, l'activation MDS Fav et le déclenchement MDS Fotp sont supérieurs à zéro et, par conséquent, lorsque le bobinage est déconnecté, il ne peut être qu'à l'état libéré. Dans un relais à serrage magnétique, en plus du MMF du bobinage, il existe également un MMF supplémentaire créé par un aimant permanent, et sa valeur est supérieure au MMF de déclenchement, mais inférieure au MMF de fonctionnement. Par conséquent, lorsque le bobinage est déconnecté, le relais peut être soit à l'état libéré de l'induit, puisque le MMF de l'aimant est insuffisant pour fonctionner, soit à l'état attiré, puisque le MMF de l'aimant est suffisant pour maintenir l'induit. à l'état attiré. Pour transférer un relais d'un état à un autre, il est nécessaire de faire passer une courte impulsion de courant de l'un ou l'autre signe à travers son enroulement. Dans ce cas, le MMF de l'enroulement est soit ajouté au MMF de l'aimant et le MMF résultant devient suffisant pour faire fonctionner le relais, soit il est soustrait - dans ce cas, le MMF résultant devient inférieur au MMF de libération. Les caractéristiques d'un relais à accrochage magnétique sont indiquées sur la Fig. 3.
La minuterie fonctionne comme ça. Lorsque le signal de l'horloge de base n'est pas fourni, le transistor VT2 est fermé, aucun courant ne circule dans l'enroulement du relais et il est dans l'un des états stables (par exemple ouvert ; plus loin, pour plus de clarté, nous considérerons le cas où la minuterie est activée). Le condensateur C2 est chargé via la résistance R2 à la tension d'alimentation. Lorsque l'alarme de l'horloge de base se déclenche, une série d'impulsions rectangulaires d'une fréquence d'environ 1 kHz commencent à être envoyées à son indicateur sonore BA1. Ces impulsions traversent le circuit VD2R1C1 et ouvrent le transistor VT2. En conséquence, le condensateur C2 se décharge dans l'enroulement du relais K1, formant une impulsion de courant. Dans ce cas, le relais est activé, ses contacts K1.1 se ferment et restent à l'état fermé, puisque l'armature est attirée par le flux magnétique de l'aimant permanent. Une fois le condensateur déchargé, le courant traversant l'enroulement chute à une valeur limitée par la résistance élevée de la résistance R2, ce qui garantit un rendement élevé de l'ensemble du dispositif. Pour ouvrir les contacts du relais (retour à leur état d'origine), on utilise un aimant permanent externe supplémentaire, qui est amené au relais depuis l'extérieur du boîtier de la montre afin que son MMF soit soustrait du MMF total du relais, le faisant à libérer. La diode VD1 évite les surtensions dans l'enroulement de l'émetteur sonore BA1. En l'absence de diode, des dysfonctionnements dans le fonctionnement de l'appareil peuvent survenir en raison de l'impact des surtensions d'impulsions sur l'horloge LSI. Une fonction similaire est assurée par la diode VD3. Les pièces suivantes sont utilisées dans la minuterie : résistances ULM, condensateurs KM (C1), K53-14 (C2). Ils peuvent être remplacés par d'autres petits avec des paramètres appropriés. Le condensateur C2 devrait avoir une fuite minimale. La diode VD2 doit être en germanium, car la diode au silicium ne peut pas s'ouvrir à faible amplitude de signal (par exemple, avec un élément partiellement déchargé), les diodes restantes sont des diodes de petite taille, par exemple les KD503, KD509, KD521, KD522. , série D220. Le transistor VT2, en plus de ses petites dimensions, doit avoir un faible courant de collecteur inverse et, de préférence, une faible tension de saturation. Par exemple, les transistors des séries KT209, KT3107 conviennent. Ces exigences sont déterminées en minimisant la consommation de courant. Le relais est fait maison, basé sur le commutateur à lames KEM-2A. L'enroulement du relais est enroulé sur un cadre en papier épais et contient 1500 tours de fil PEV d'un diamètre de 0,1 mm. La longueur d'enroulement (la distance entre les joues du cadre) est de 17 mm, le diamètre intérieur du cadre est de 3 mm. Le cadre avec l'enroulement est placé au milieu de l'ampoule à interrupteur reed. La résistance du bobinage s'est avérée être d'environ 70 Ohms. Un petit aimant permanent est utilisé pour créer un biais permanent. L'installation de la minuterie est illustrée sur la photo (Fig. 4).
Le relais est placé dans l'espace libre à proximité de l'émetteur sonore et fixé avec un composé (par exemple de la paraffine). Les éléments restants de l'appareil sont placés au-dessus du tableau de l'horloge. Le montage est réalisé à l'aide de fils de montage rigides. La fixation des éléments à la carte et en même temps la connexion électrique à l'horloge de base s'effectue à l'aide des bornes des éléments C2, R2 et VD2. Les fils passent à travers des trous percés dans la carte et soudés au verso aux pistes imprimées correspondantes. Si l'installation n'est pas assez rigide, les éléments peuvent en outre être sécurisés à l'aide d'un composé. L'emplacement des éléments et des trous dans le tableau doit être clarifié par rapport à la disposition des pistes imprimées sur le tableau d'une montre spécifique. Pour connecter un circuit externe, un connecteur de petite taille est installé dans le boîtier de la montre, par exemple le bloc MGK1-1. Son corps est soigneusement poncé sur une épaisseur de 5 mm et collé dans le couvercle de la montre, après y avoir découpé des évidements pour les prises. La connexion aux bornes du commutateur Reed se fait avec une paire de fils flexibles. Une connexion permanente à un circuit externe est également possible, sans utiliser de connecteur. Il est conseillé de réaliser un aimant permanent externe permettant de remettre le relais dans son état d'origine, par exemple sous la forme d'un porte-clés dont la conception garantit qu'il est connecté au relais avec le même pôle. Le design du porte-clés n’est pas donné, puisqu’il dépend de la taille et de la forme de l’aimant utilisé. Le réglage de la minuterie revient à sélectionner la position de l'aimant permanent. Pour ce faire, connectez une sonde ohmmétrique aux contacts du commutateur à lames et amenez lentement l'aimant vers le commutateur à lames. Au moment de fermer les contacts, marquez la position de l'aimant et éloignez lentement l'aimant de l'interrupteur à lames. Marquez la position de l'aimant au moment de l'ouverture des contacts puis fixez l'aimant sur la carte entre les deux repères. Vérifiez ensuite le fonctionnement du relais comme suit. Une fois la batterie installée, les bornes de l'émetteur et du collecteur du transistor VT2 sont brièvement court-circuitées et le relais doit fonctionner et rester sous tension. Si le fonctionnement ne se produit pas, il est alors nécessaire d'échanger les fils du bobinage. Le contrôle final de la minuterie est effectué lorsque l'horloge de base signale. Certains types de montres ont un mode signal forcé, par exemple, avec une montre « TRAVEL CLOCK », on l'appelle en appuyant simultanément sur les boutons gauche et central, tandis que tous les segments indicateurs s'allument et qu'un signal sonore retentit. Pour que la minuterie s'ouvre, il est nécessaire d'intervertir les bornes de l'enroulement du relais. Ensuite, lorsque la minuterie sera déclenchée, l'interrupteur à lames, préalablement fermé par un aimant externe, s'ouvrira. Pour obtenir la fonction de fermeture de contact à court terme, l'aimant est installé de manière à ce que son MMF soit insuffisant pour maintenir les contacts fermés (derrière le deuxième repère). Dans ce cas, le relais K1 fonctionne comme un relais polarisé ordinaire. La fonction d'ouverture à court terme est obtenue en installant un aimant devant le premier repère (de sorte que son MMF soit suffisant pour déclencher l'interrupteur à lames) et en intervertissant les fils du bobinage. Étant donné que dans les deux derniers cas, le relais a un courant de fonctionnement plus élevé, vous devez vérifier la fiabilité de son fonctionnement à une tension d'alimentation inférieure et, si nécessaire, rembobiner l'enroulement avec un fil plus épais (pour réduire sa résistance). Si le temps de l'état fermé (ouvert) n'est pas suffisant, il convient d'utiliser un condensateur C2 de plus grande capacité. Le temps de réponse requis de la minuterie est réglé de la manière habituelle - en sélectionnant l'heure appropriée sur l'alarme de la montre. La minuterie est activée et désactivée en allumant/éteignant le signal d'alarme sur l'horloge de base. En raison de la faible consommation de courant de la minuterie (en mode veille, elle est déterminée uniquement par les fuites), il n'y a pas de mise hors tension séparée. Il est nécessaire de s'assurer que toutes les autres fonctions de la montre qui produisent des signaux sonores sont désactivées (par exemple, une alarme toutes les heures), sinon une fausse alarme se produira. Le relais doit être renvoyé par un aimant externe une fois que l'horloge a cessé de biper, sinon la minuterie se déclenchera à nouveau immédiatement après le retour. La minuterie peut être utilisée, par exemple, comme réveil (lorsque le volume de l'émetteur sonore standard n'est pas suffisant), tandis que les contacts du relais sont connectés au circuit de l'émetteur sonore externe. Il est également possible d'utiliser une sonnette à deux enroulements, puis les contacts sont connectés à son enroulement secondaire (basse tension). Attention !!! L'isolation du relais n'est pas conçue pour fournir une tension secteur. S'il est nécessaire de contrôler des charges haute tension, un interrupteur supplémentaire doit être utilisé. Auteur: D.Volkov, Shakhty, région de Rostov
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