ЦИФРОВЕ РЕЛЕ ЧАСУ для фотодруку

Різним реле часу (РВ) для фотодруку, від найпростіших до автоматичних, присвячено безліч публікацій. Пропоноване тут РВ теж, сподіваюся, викличе інтерес читачів нетрадиційністю схемотехнічного рішення і можливістю розвитку закладеної ідеї.

Відомо, що у відповідності з принципом завдання тимчасової витримки всі РВ підрозділяються на дві групи – аналогові (АРВ) та цифрові (ЦРВ). Їх найважливішими характеристиками є тимчасова і температурна стабільність і точність завдання витримки. Але тимчасової стабільності РВ протягом всього терміну експлуатації (тобто протягом декількох років) у радіоаматорських розробках взагалі не приділяється уваги. Це, вважаю, серйозне упущення, особливо для АРВ, стабільність яких визначається стабільністю параметрів елементів времязадающіх ланцюгів. Наприклад, ємність оксидних конденсаторів за 6 … 7 років експлуатації може змінитися більш ніж на 30%. Значить, точність завдання витримки без періодичної калібрування РВ в процесі експлуатації стає вельми відносною.

Цей недолік практично виключений у ЦРВ, що використовують стабільні зразкові генератори (наприклад кварцові). Проте їм притаманний інший недолік – дискретна установка витримки. Використовувана в деяких ЦРВ попередня порозрядному установка витримки на індикаторі теж не дуже зручна.

Пропоноване РВ для фотодруку поєднує гідності ЦРВ (висока температурна і тимчасова стабільність) та АРВ (плавне регулювання витримки). Основна ідея, яка використовується в ньому, полягає в тому, що вимір витримки, яка визначається щодо малостабільним перебудовувані генератором досить високої частоти, проводиться цифровим кварцовим періодомером (вимірником періоду), до складу якого входить кварцовий генератор. Вимірювання періоду перебудовується генератора вдет безупинно, а за рахунок високої стабільності періодомера і використання цифрової індикації забезпечується тимчасова стабільність і точність установки уривків.

Суть роботи цього РВ полягає в наступному. Перебудовуються генератор виробляє прямокутні імпульси з шпаруватістю 2 (меандр) частотою fп, яку дільник з коефіцієнтом ділення Кп, перетворює в необхідний інтервал часу (витримку). Цей же генератор через логічний вузол збіги, на який подаються також імпульси стабільної частоти кварцового генератора, управляє роботою лічильника з дешифратора, до яких підключені цифрові індикатори. Кожен імпульс перебудовується генератора (перший напівперіод fп) обнуляє лічильник, гасить індикацію і дозволяє підрахунок імпульсів кварцового генератора. Співвідношення частот FК і fп таке, що кількість імпульсів кварцового генератора, що надходять на лічильник за кожен напівперіод fп, чисельно дорівнює витримці. Протягом наступного напівперіод fп проходження імпульсів FК на лічильник забороняється і дозволяється висновок підрахованого числа імпульсів на цифровому форматі.

Принципова схема РВ наведена на малюнку.

Весь діапазон витримок від 0,1 до 100 з розбитий на три подціапазона: 1, 10 і 100 с. Імпульси кварцового генератора, зібраного на елементах DD1.1, DD1.3 (FК = 200 кГц), через інвертор DD1.5 і дільник DD5 з коефіцієнтом ділення Кк = 10 надходять на вхід лічильників DD7-DD9 з дешифратора DD10-DD12 двійково-десяткового коду в код для семісегментних індикаторів HG1-HG3. Сигнал FК, крім того, підступає ще й на логічний елемент DD13.1, керуючий через імпульсний трансформатор Т2 включенням сімістора VS1. Навантаженням семістора служить лампа фотозбільшувач, що підключається до гнізда Х2.

Перебудовуються генератор виконаний на елементах DD1.2, DD1.4 і транзисторі VT1. Частоту генеруються імпульсів fп змінюють: подекадно (100 Гц, 1 кГц, 10 кГц) – перемикачем SA1, плавно – резистором R4 (в межах кожного піддіапазону десятикратно).

З інверсного виходу D-тригера DD6.1 сигнал fп подасться: на вхід трехдекадного дільника DD2-DD4 з коефіцієнтом Кп = 1000 – для вироблення витримки необхідної тривалості; на вхід лічильника DD5 для дозволу проходження імпульсів FК на вхід лічильників DD7-DD9; на входи гасіння індикації дешифраторів DD10-DD12. Імпульси з прямого виходу тригера DD6.1, продиференціювати ланцюгом C6R7, обнуляють лічильники DD7-DD9 на початку кожного циклу рахунку.

Режимом роботи РВ управляють перемикачем SA2. У режимі "Установка" лампа фотозбільшувач постійно включена для перегляду і установки кадрів. У режимі "Експозиція" лампа гасне, а при натисненні на кнопку SB1 "Пуск" загоряється і горить протягом часу, на яку вказують на цифровому табло пристрою. При необхідності час експозиції можна перервати, натиснувши кнопку SB2 "Стоп".

Ланцюжок C7R8 виключає залежність витримки від тривалості натискання на кнопку SB1, що особливо істотно при коротких витримках.

Всі постійні резистори – МЛТ, змінний резистор R4 – СПЗ-23. Конденсатори постійної ємності можуть бути типу KM-5 або КМ-6, оксидні С12 і С13 – К50-6, К50-24. Транзистор VT1 – будь-який малопотужний кремнієвий структури npn з коефіцієнтом h21е не менше 50.

Трансформатор Т1 блоку живлення – будь-який мережевий, наприклад ТС10-1, потужністю не менше 10 Вт, з напругою вторинної обмотки 6 … 7 В при струмі навантаження не менше 700 мА. Імпульсний трансформатор Т2 намотаний на кільці типорозміру К20х10х6 з фериту 2000НМ. Обидві його обмотки, які повинні бути добре ізольовані одна від іншої, однакові – по 100 витків дроту ПЕВ-2 0,1. Перемикач SA1 – будь-який на три фіксованих положення, SA2 – П2К, SB1 і SB2 – будь-які кнопкові, наприклад, П2К без фіксації.

Регулюючий транзистор VT2 стабілізатора напруги живлення встановлюють на тепловідвід площею не менше 100 см 2 .

Налагодження пристрою зводиться до встановлення меж піддіапазонів підбором конденсаторів СЗ-С5. Можливо також буде потрібно підбір резистора R9, що забезпечує мінімальну тривалість продиференціювати імпульсу.

Точність індикації й діапазонів тимчасових витягів можна збільшити до сотих часток секунди. Для цього лічильник імпульсів треба доповнити ще одним розрядом з дешифраторів і світлодіодним індикатором, а лічильник DDS замінити логічним елементом І, подавши на нього сигнали з виведення 8 тригера DD6.1 і виходу елемента DD1.5.

Коефіцієнти Кr і кg генераторів можуть бути й іншими, виходячи, наприклад, з власної частоти наявного кварцового резонатора. При цьому повинна дотримуватися наступне співвідношення між fr і fп:

FК = C * N * Kкfп,

де С = 2 – шпаруватості, N – число імпульсів, підрахованих і яку вказують в кожному циклі рахунку.

Мінімальна частота перебудовується генератора не повинна бути менше 20 Гц, інакше при максимальних витримках стає добре помітним на око миготіння індикаторів, хоча це ніяк не впливає на роботу РВ.

П. ДУДАР, м. Ярославль

РАДІО № 12, 1993, с.34.