Ще в древні часи люди замислювалися про те, як відміряти певні проміжки часу. Придумувалися різні способи. Для цієї мети використовували навіть сонце. Однак більш прийнятними виявилися пісочний годинник.

Це нескладний пристрій дозволяє просто відміряти однакові проміжки часу. Сучасні пісочний годинник складаються з двох скляних половинок у вигляді конуса, які повернені вершинами назустріч один одному. Між конусами є невеликий отвір. У нього прокидається пісок, що знаходиться всередині годин. Так як скляна колба запаяна, а всередині знаходиться певна кількість піску, то час його перетікання з однієї половинки в іншу теж цілком визначене. Є пісочний годинник на 1 хв, на 3 хв, на 10 хв і, відповідно, піску в них різна кількість.

Відлік часу проводиться так. Годинники перевертають таким чином, щоб частина з піском перебувала зверху. Поступово пісок пересипається через отвір в нижню частину колби. Через певний час він перетече весь, і тоді засікають цей момент. Час минув. Це і є той проміжок часу, на який розраховані ці години. Для повторного відліку проміжку часу достатньо перевернути годинник і знову спостерігати за перетіканням піску. Головне не пропустити той момент, коли пісок закінчиться. Це і є головний недолік таких годин.

Можна зробити електронний аналог пісочного годинника. Такий пристрій теж буде відміряти необхідні проміжки часу.

Добре відома нам мікросхема типу КР1156ЕУ5 підійде і для реалізації функції пісочного годинника.

Електрична схема електронних «пісочного годинника» наведена на рис. 5.6. На ній ми бачимо, що харчування виробляється від мережі. Джерело живлення складається з понижуючого трансформатора (Т1), випрямляча (VD1, VD2) і згладжує фільтра на конденсаторі С1. Зрозуміло, що вихідна напруга не стабілізована. Від нього й відбувається живлення мікросхеми. Вона включена таким чином, що за допомогою реле (К1) здійснюється управління (включення / виключення) навантаження.

Рис. 5.6. Схема електрична «пісочного годинника»

Як же відбувається формування заданого проміжку часу?

Після включення живлення і короткочасного натискання кнопки SB1 починається заряд конденсатора (ів) на вході компаратора (висновок 5). Як було розглянуто в гол. 1, ток виведення 5 випливає і саме тому конденсатори заряджаються вхідним струмом компаратора, у зв’язку з чим напруга на конденсаторах зростає.

Досягнувши напруги спрацьовування компаратора (приблизно 1,25 В), відбувається перемикання вихідних транзисторів: з відкритого стану в закрите. При цьому реле також змінить свій стан. При відкритому транзисторі вихідного каскаду мікросхеми на нього подається напруга, воно спрацьовує і замикає контакти К1.1. Закривання транзистора призводить до знеструмлення реле і розмикання контактів.

Замкнутий стан контактів триває цілком певний період часу і, отже, навантаження також включена саме в цей час.

На відміну від пісочного годинника електронний пристрій доповнено індикаторами: червоний світлодіод (HL2) світиться постійно і сигналізує про наявність напруги живлення, а зелений (HL1) загоряється тільки на час включення навантаження (тобто коли замкнуті контакти реле).

Тепер розглянемо, яким чином поставити необхідний інтервал часу включення навантаження.

Формування тимчасового інтервалу відбувається в залежності від двох складових: струму заряду (вхідний струм компаратора) і величини времязадающего конденсатора. Якщо перша складова залежить тільки від конкретного екземпляра мікросхеми і не може бути змінена, то величину ємності конденсатора можна змінювати. Наприклад, паралельним з’єднанням декількох конденсаторів (С2-С4). Підбором ємності времязадающего конденсатора (ів) і досягається потрібний час затримки.

Для створення пристрою крім мікросхеми типу КР1156ЕУ5 буде потрібно ще кілька деталей, перелік яких наведено в табл. 5.2.

Таблиця 5.2. Перелік елементів для схеми електронних

пісочного годинника

Поз. обозн.

Тип

■ …………………………

Допустима заміна

Конденсатори

С1

К50-35470 мкФ 25 В

1000 мкФ

С2

SR 1 мкФ 50 В

СЗ

SR 4,7 мкФ 50 В

С4

К50-35 10 мкФ 63 В

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

Мікросхема

DA1

КР1156ЕУ5

Трансформатор

Т1

ТПК2 12×2

Діоди

VD1—VD3

КД243А

КД243Б-Г

Індикатори

HL1

AJ1307 (зелений)

HL2

АЛ307 (червоний)

Реле

К1

РЕС22 РФ4.523.023-01

Підібрані радіоелементи необхідно перевірити і переконатися в їх працездатності. Крім того, треба виготовити друковану плату, ескіз якої наведено на рис. 5.7. В крайньому випадку, можна застосувати навісний монтаж на платі їх будь-якого листового діелектрика.

Якщо є мережевий адаптер, то частина плати з елементами джерела живлення можна не виготовляти. Буде потрібно тільки основна частина з елементами «пісочного годинника». У цьому випадку на плату треба підвести живлення від адаптера.

Коли в наявності є плата і необхідні радіоелементи, то можна починати монтаж пристрою. Розташування елементів на платі показано на рис. 5.8. Особливу увагу необхідно звернути на установку полярних елементів (діоди, конденсатори та ін.) Тому після монтажу буде потрібно ретельна візуальна перевірка.

Рис. 5.7. Ескіз друкованої плати

Рис. 5.8. Розташування елементів на платі

Мережевий трансформатор призначений для друкованого монтажу і кріпиться за допомогою своїх висновків. А ось реле встановлюється на плату «лежачи» і фіксується хомутиком із проведення (показаний пунктиром). Контакти реле припаюються до плати за допомогою перемичок. Для розширення функцій пристрою передбачено підключення перемикає групи контактів (а не тільки на замикання, як показано на схемі).

Після складання пристрій потрібно перевірити на функціонування відповідно до описом роботи схеми. Бажано таку перевірку проводити з зовнішнім джерелом живлення.

Окремо треба перевірити правильність роботи (полярність напруги) власного джерела живлення.

Переконавшись, що немає помилок, і все працює правильно, можна приступати до установки параметрів тимчасового інтервалу. Його визначає, як було сказано раніше, ємність времяза-дає конденсатора. Тому настройка пристрою полягає в її підборі. При цьому слід мати на увазі, що часовий інтервал змінюється приблизно на 20-30 с на 1 мкФ ємності времязадающего конденсатора. Для більш точного налаштування часу спрацьовування на платі передбачено місце ще для 4 конденсаторів.

При бажанні можна зробити пристрій на два або три інтервали часу, тобто воно зможе замінити кілька пісочного годинника. Однак, для цього буде потрібно додати перемикач і кілька груп времязадающіх конденсаторів. Їх можна розташувати на додатковій платі над реле.

Плату з елементами необхідно помістити в корпус з пластмаси (готовий або саморобний). На ньому буде потрібно встановити кнопку скидання (SB1), а також перемикач, якщо пристрій призначений для декількох інтервалів.

Як видно, на платі більшу частину місця займає трансформатор, та й зовнішній адаптер не маленький, тому в деяких випадках бажано зменшити розміри пристрою. Для цього можна застосувати батарейне харчування.

Пристрій може працювати від малогабаритної батареї (на 6 або 12 В). При цьому значно зменшаться розміри пристрою, що дозволить наблизитися до справжніх пісочним годинником. Проте в цьому випадку буде потрібно вимикач харчування, який також необхідно встановити на корпусі.

Джерело: 33 схеми на мікросхемі КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © І. Л. Кольцов, 2005