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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE
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Horloge pour la gestion automatique des appareils. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Horloges, temporisateurs, relais, interrupteurs de charge

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Pour contrôler automatiquement le mode de fonctionnement de divers appareils électroménagers ou équipements radio à la maison, ainsi qu'en production, il est parfois nécessaire de disposer d'une machine de mise à l'heure. Par exemple, un tel appareil peut, selon un programme donné, contrôler l'arrosage des plantes d'un chalet d'été tout au long de la semaine pendant que vous travaillez en ville.

Une minuterie cyclique peut être facilement mise en œuvre à l'aide d'une horloge numérique avec stabilisation de fréquence à quartz. Il n'est pas pratique d'utiliser des horloges numériques industrielles prêtes à l'emploi pour fabriquer une machine de contrôle, car leurs signaux de sortie sont conçus pour contrôler les indicateurs en mode dynamique, ce qui rend difficile la connexion de l'unité de commande.

Le plus souvent, dans les conceptions publiées pour la fabrication de montres électroniques, la 70e série de microcircuits MOS, spécialement développée à ces fins dans les années 176, est utilisée. Actuellement, ils sont obsolètes et présentent des inconvénients importants :

  • faible fiabilité ;
  • tension de fonctionnement nominale +9...12 V (au moins, ils peuvent fonctionner de manière instable) ;
  • plage de température de fonctionnement étroite (-10...+70°С).

Le dispositif proposé est réalisé principalement sur des puces CMOS de la série 561 et est exempt de tous ces inconvénients. Bien que le circuit contienne plus de puces et soit plus complexe, il fonctionne avec une tension d'alimentation plus faible et permet également une plus grande précision d'horloge.

Le circuit électrique fournit une indication de l'heure actuelle (heures et minutes) et du jour de la semaine. Il y a une indication des secondes impulsions, et il est également possible de contrôler le fonctionnement du programme (cycle quotidien) en mode accéléré.

La source d'alimentation principale de l'appareil est un réseau 220 V. En mode veille, le circuit d'horloge consomme du microcourant, ce qui assure son fonctionnement à long terme à partir de batteries de secours (batterie) en cas de panne de la source principale. Considérant que les indicateurs LED et les microcircuits qui les contrôlent consomment le plus d'énergie dans une montre, ces éléments sont connectés de telle manière que si la tension secteur disparaît, ils sont hors tension et la batterie alimente uniquement les microcircuits CMOS.

L'utilisation d'indicateurs LED dans la montre vous permet de rendre l'heure visible même dans des conditions de faible luminosité.

Cette version de l'appareil permet de contrôler une charge réseau d'une puissance allant jusqu'à 10 kW (courant 5 A) via deux canaux. Le nombre de canaux peut facilement être augmenté jusqu'à 10 en connectant des puces mémoire supplémentaires. De plus, lors de l'installation, le circuit peut facilement modifier ses caractéristiques en fonction des tâches à effectuer, par exemple, tous les canaux ou l'un d'entre eux peuvent fonctionner selon un cycle hebdomadaire (le week-end, notez votre programme de contrôle si les deux les entrées des chiffres les plus significatifs sont A11 et Connectez les puces mémoire A12 aux sorties du compteur du jour de la semaine - DD9).

La discrétion de régler l'intervalle de temps requis est de 2 minutes (ou 10 minutes en cas d'utilisation d'un cycle hebdomadaire).

Le schéma fonctionnel de l'automate est représenté sur la fig. 1.47.

Horloge pour la gestion automatique des appareils

Pour faciliter la présentation, l'appareil est divisé en les unités suivantes :

  • A1 - auto-oscillateur à quartz avec diviseur de fréquence jusqu'à des impulsions infimes, Fig. 1.48 ;
  • A2 - diviseurs de fréquence pour obtenir la lecture de l'heure en minutes et en heures, Fig. 1.49;
  • A3 - nœud pour indiquer l'heure actuelle et le jour de la semaine, fig. 1.50 ;
  • A4 - unité de réglage des intervalles de temps pour contrôler le fonctionnement des appareils externes, Fig. 1.51 ;
  • A5 - circuit électrique de la source d'alimentation, fig. 1.52.

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Le générateur d'impulsions minutes (A1) est réalisé sur les microcircuits DD1.1, DD2. La fréquence est stabilisée par un résonateur à quartz ZQ1 à 32768 Hz. Afin d'assurer un fonctionnement stable du compteur DD2 à une tension d'alimentation réduite, l'oscillateur maître est réalisé sur l'élément externe DD1.1. Les compteurs à l'intérieur de la puce DD2 divisent la fréquence jusqu'à ce que de minuscules impulsions se forment.

À partir de la sortie DD2/10, des impulsions de minutes sont envoyées aux compteurs avec un facteur de division de 60 (minutes) DD3 et 24 (heures) DD5, DD6 (Fig. 1.49).

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Les éléments logiques DD4 et DD7 fournissent les facteurs de division nécessaires aux compteurs en les remettant à zéro au bon moment à l'aide des entrées R. L'appui sur le bouton « set » (SB1) génère également une impulsion pour remettre à zéro tous les compteurs, et à partir de la sortie de élément DD1/11 le front montant de l'impulsion règle les compteurs DD5, DD6 numéro initial 22-00 (lorsqu'une impulsion apparaît sur les broches DD5/1, DD6/1, le code binaire défini sur les entrées D1...D4 du microcircuits est écrit). L'heure de l'installation initiale lors de la fabrication de l'appareil peut être sélectionnée (par des cavaliers en code binaire) par l'un des nombres qui vous conviennent le mieux.

L’utilisation d’un seul bouton pour régler l’heure permet de simplifier le circuit. Le même bouton, en appuyant à nouveau, change le jour de la semaine, puisque les impulsions sont envoyées à travers l'élément DD1.4 à l'entrée du compteur journalier DD9/14, Fig. 1.50hXNUMX. Le condensateur C élimine le rebond des contacts des boutons lors de la génération d'une impulsion pour changer le compteur du jour de la semaine.

Horloge pour la gestion automatique des appareils

Horloge pour la gestion automatique des appareils
Fig.1.50. Noeud pour indiquer l'heure actuelle et le jour de la semaine

Le commutateur SA1 vous permet de vérifier le fonctionnement de l'horloge et du programme de contrôle installé en mode accéléré (la position « accélération »), lorsqu'une fréquence accrue de la sortie DD2/6 est utilisée.

Le circuit de l'unité d'affichage se compose de décodeurs de code binaire (DD10...DD13) dans un code à sept segments, nécessaire pour contrôler le fonctionnement des indicateurs numériques réalisés à base de LED. En figue. La figure 1.51 montre la correspondance des signaux d'entrée avec les segments indicateurs.

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Les matrices de résistances D1...D4 limitent le courant traversant les LED indicatrices, et les diodes VD1, VD2 et les éléments de microcircuit DD13.1-DD13.2 assurent la formation d'un signal pour éteindre le bit de poids fort dans l'horloge lorsque les deux entrées de Les DD10 ont un niveau zéro (au log. "0 "sur le DD10/4, l'indicateur ne s'allumera pas). C'est pour cette raison qu'il n'est pas nécessaire de connecter le segment F de l'indicateur HG1.

La LED HL1 clignote avec une fréquence de 1 Hz, et parmi les LED HL2...HL8, une seule s'allumera, correspondant au jour de la semaine (des éléments du microcircuit DD14 permettent de fournir le courant nécessaire aux LED pour briller).

Dans les circuits permettant de réduire la consommation de courant de la source d'alimentation, des impulsions sont fournies aux entrées restantes des indicateurs DD11.4...DD13.4, mais en raison de l'inertie de la vision, cela n'est pas perceptible.

Unité de réglage de l'intervalle de temps, Fig. 1.52, assemblés sur des puces de mémoire vive (RAM) de la série 537. Ils sont fabriqués selon la technologie CMOS, qui assure un fonctionnement à long terme du circuit à partir d'une source d'alimentation autonome (enregistrer le contenu de la mémoire tant qu'il y a de l'alimentation ). Le nombre de puces mémoire peut être augmenté jusqu'au nombre requis de canaux de contrôle.

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Étant donné que les deux canaux de contrôle de charge sont conçus de la même manière, considérons l’opération en utilisant l’un d’entre eux comme exemple. Le système prévoit l'enregistrement individuel des informations dans chacune des puces mémoire.

Le fonctionnement de cette puce mémoire est expliqué dans le tableau. 1.4.

Tableau 1.4. Table de vérité pour la puce 537RU2

DO Condition de travail
ÉTAIENT DI
х х Grande déroute Échantillonnage interdit
0 0 Grande déroute Enregistrer "0"
0 1 Grande déroute Enregistrer "1"
1 х 0 ou 1 En lisant

où x est n'importe quelle valeur d'un signal logique, c'est-à-dire Journal. "0" ou journal. "une".

Les entrées des adresses A0...A11 reçoivent le code binaire des sorties des compteurs d'heures et de minutes, et éventuellement les jours de la semaine. Pour enregistrer le programme souhaité sur le canal 1 (DD15), vous devez effectuer les étapes suivantes :

1) l'interrupteur SA1 est placé sur la position « accélération » du cycle - dans ce cas, le signal à l'entrée du compteur DD3/2 est fourni par DD2/6 et l'horloge parcourt le cycle journalier en 12 minutes environ ;

2) allumez l'interrupteur "-AP", pour le canal 1 ce sera SA4 - dans ce cas, le microcircuit O-U fonctionne en mode d'enregistrement d'état à l'entrée DI (log. "0");

3) vous devez attendre que l'horloge indique l'heure requise pour allumer la charge et à ce moment allumer SA2 (« PR1 ») - pour l'intervalle pendant lequel la charge doit fonctionner (le journal « 1 » est enregistré) ;

4) après avoir terminé l'enregistrement de l'ensemble du cycle, remettre l'interrupteur SA4 dans sa position d'origine (mode lecture) et vérifier le fonctionnement du relais K1 par l'horloge aux intervalles de temps requis ;

5) remettez tous les interrupteurs dans leur position d'origine (comme indiqué sur le schéma) et utilisez le bouton SB1 pour régler le jour de la semaine et l'heure exacte.

Désormais, la sortie D0 du microcircuit (DD15/7) aura un niveau log. "1" uniquement pendant les intervalles de temps requis. Ce signal ouvre le transistor VT1 et le relais K1 est activé, allumant la charge sur les prises XS1.1 avec ses contacts K1. Le circuit permet également le contrôle manuel de la mise sous tension de la charge à tout moment à l'aide des interrupteurs à trois positions SA6 et SA7, Fig. 1.52. Les LED HL9, HL10 sont des indicateurs d'activation de charge dans le canal correspondant.

Pour alimenter l'appareil à partir du réseau, une source d'alimentation est réalisée selon le circuit illustré à la Fig. 1.53.

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Le transformateur T1 convient à un type unifié TPP255-127/220-50 ou TPP255-220-50, mais vous pouvez le réaliser vous-même en utilisant la méthode de calcul donnée dans la littérature, par exemple L20, page 167. La consommation de courant dans le circuit est 4,8 V correspond à 0,35...0,55 A, le long du circuit 30 V - dépend du nombre de relais et pour deux, il ne dépasse généralement pas 120 mA.

Horloge pour le contrôle automatique des appareils 1-147.jpg

Pour obtenir une haute précision de l'horloge, un stabilisateur de tension (DA1) est utilisé. Il peut également être assemblé selon le schéma présenté dans la section alimentations de la Fig. 4.3. Les condensateurs C8 et C9 sont situés à proximité des puces logiques et C7 est installé à côté des bornes du stabilisateur (il est préférable d'utiliser des condensateurs à l'oxyde de tantale).

1 piles de type D-4 ou D-0,115D conviennent comme source d'alimentation de secours (G0.26). La diode VD13 empêche la décharge d'éléments à travers le circuit stabilisateur lorsque l'alimentation secteur est coupée. Et en mode normal, les batteries se rechargent grâce à lui. L'interrupteur SA8 permet d'éviter que la batterie ne se décharge complètement lorsque la montre est éteinte pendant une longue période.

L'alimentation est fournie aux broches du microcircuit conformément au tableau. 1.5.

Tableau 1.5. La tension d'alimentation sur les microcircuits

Numéro et type de puce Tension de sortie, V
7 8 9 14 16 18
DD1 K564LE5 on     +4,2    
DD2K176-E12 on     +4,2    
DD3K561-E10   on     +4,2  
DD4, 007K561LA7 on     +4,2    
DD5, DD6, K561 et E11   on     +4,2  
DD8, DD14K56LH2 on     +4,2    
DD9K561-E9   on     +4,2  
DD10...DD13K514ID2   on     +4,8  
DD15, DD16KP537PU2A     on     +4,2

Aucun circuit imprimé n’a été développé pour assembler la montre. L'installation est effectuée sur une maquette universelle (il est préférable qu'elle prévoie l'installation de microcircuits - avec des brochages planaires et conventionnels). Structurellement, les nœuds A1 et A2 sont commodément placés sur une carte connectée à l'unité d'affichage A3 via un connecteur à 32 broches (par exemple, type RP 15-32). Les batteries sont sécurisées de manière à être facilement accessibles, puisqu'une fois par an il est nécessaire d'enlever la plaque saillante de la surface des éléments.

Vous pouvez réduire les dimensions de la carte et de l'ensemble de l'appareil si, au lieu de la série 561, vous utilisez des puces similaires avec des brochages planaires de la série 564, mais elles sont beaucoup plus chères.

Des résistances de tout type conviennent à l'assemblage de l'appareil. Les ensembles de résistances D1...D4 peuvent être remplacés par des résistances conventionnelles d'une résistance de 100...120 Ohms et d'une puissance de 0,125...0,25 W. Les condensateurs C1, C2 doivent avoir un petit TKE (M47, M75) ; Type S K10-17 ; oxyde C4...C8 - K53-1. Le résonateur à quartz ZQ1 convient à tout type - ils sont très répandus car ils sont spécialement produits pour être utilisés dans les montres.

Les diodes VD1, VD2 conviennent à n'importe quelle impulsion ; les diodes de redressement VD3...VD12 peuvent être de n'importe quel type pour un courant d'au moins 1 A, mais il est préférable d'utiliser KD257 ou KD258 (la dernière lettre de la désignation de ce circuit peut être n'importe laquelle), car elles ont un très propriété utile : en cas de dysfonctionnement du circuit, en cas de surcharge, les diodes éclatent et coupent le circuit, agissant comme un fusible, ce qui sécurise une telle source d'alimentation même en cas d'urgence.

Il est préférable d'utiliser les LED HL1...HL10 de la série KIPD05A (B, C - avec différentes couleurs de lueur) - elles brillent assez intensément à un courant d'environ 1 mA. Les indicateurs numériques HG1...HG4 peuvent être utilisés ALS321B ou ALS324B, mais ils ont une hauteur de chiffres plus petite (8 mm) contrairement à ceux indiqués dans le schéma (18 mm).

La puce DA1 doit être installée sur le radiateur. Les puces mémoire DD15, DD16 sont remplacées par 537RU6.

Les relais K1, K2 sont fabriqués en Pologne, mais bien d'autres sont adaptés à une tension d'enroulement de fonctionnement de 24...27 V et permettent le passage du courant à travers les contacts de 5 A. Microinterrupteurs SA1...SA5 de type PD9-2 ou PD9-1 ; SA6, SA7-tapez PD21-3.

Lors de la première vérification du fonctionnement du circuit, il est préférable de l'alimenter à partir d'une source de laboratoire, en surveillant la consommation de courant.

La mise en place de l'appareil avec une bonne installation consiste à installer une tension de 4,8 V à la sortie de l'alimentation et à vérifier le fonctionnement des programmes enregistrés dans la mémoire. Pour obtenir une grande précision de l'horloge, vous devrez également affiner la fréquence de l'auto-oscillateur à l'aide d'un fréquencemètre utilisant le condensateur C1. La fréquence peut être contrôlée à la sortie DD2/13 - elle doit correspondre à 32768,0 Hz.

Il est possible d'affiner l'auto-oscillateur sans fréquencemètre en surveillant l'écart de l'horloge de la trotteuse sur le téléviseur pendant un mois, mais cela prendra beaucoup de temps.

Le réglage à tout moment peut être effectué sans utiliser le bouton SB1. Pour ce faire, vous devrez placer le commutateur SA1 sur la position « accélération » et attendre que l'indicateur affiche la valeur numérique souhaitée, remettre le commutateur dans sa position normale. Mais cette méthode de réglage de l'heure est moins précise, car dans ce cas les seconds compteurs d'impulsions peuvent avoir une valeur numérique arbitraire.

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