Таймери на тиристорах. Тиристорні комутатори навантаження можуть бути з успіхом використані для дозованого за часом включення навантаження. Такі схеми називають таймерами.

Схема одного з них представлена ​​на рис. 18.1. У початковому стані тиристор VS1 замкнений, як і решта активні елементи пристрою (транзистори). Пристрій не споживає струм від джерела харчування.

Рис. 18.1

При натисканні на кнопку SB1 («Пуск») конденсатор С1, якщо він до цього мав заряд, розряджається через діод VD1; на керуючий електрод тиристора через резистор R1 подається відпиратися напруга. Тиристор VS1 починає проводити, і через опір навантаження протікає струм. Одночасно розряджений времязадающій конденсатор С1 заряджається через резистор R3 і потенціометр R4. Швидкість заряду конденсатора залежить від опору потенціометра R4. Коли напруга на конденсаторі перевищить напруга пробою стабілітрона VD2, струм через нього відкриває перехід емітер – база транзистора VT2. Відповідно, відкривається (включається) транзистор VT1, який шунтує ланцюжок з тиристора VS1 і діода VD3. Оскільки падіння напруги на транзисторі нижче падіння напруги на ланцюжку з тиристора і діода, таке шунтування рівнозначно перериванню струму через тиристор. Отже, тиристор замикається. Процес заряду припиняється (потенціометр R4 відключений від зарядної ланцюга), напруга на С1 знижується настільки, що стабілітрон VD2 перестає проводити струм. Це призводить до замикання транзисторів VT2 і VT1. Схема переходить в початковий стан і готова до чергового включенню.

Затримка таймера визначається постійною часу C1 (R3 + R4) і становить 1 … 20 сек для вказаних на схемі номіналів. В силу нетривалості перехідних процесів в якості транзистора VT1 можна використовувати малопотужні транзистори типу КТ315, бажано з високим коефіцієнтом передачі струму.

Рис. 18.2

Другий таймер (рис. 18.2) працює за принципом розряду попередньо зарядженого конденсатора. У початковому стані тиристор і транзистор закриті. При натисканні на пускову кнопку керуюче напруга надходить на тиристор і відмикає його. Одночасно заряджається конденсатор С1. Негативна (ліва за схемою) обкладка цього конденсатора через відкритий тиристор VS1 з’єднується із загальною шиною, позитивна обкладка – через діод VD1, резистор R1 і кнопку SB1 з шиною живлення. Напруга, що знімається з конденсатора С1, замикає транзистор VT1. Після того як конденсатор С1 розрядиться через включений йому паралельно ділянку потенціометра R3, транзистор VT1 відкриється і зашунтірует ланцюжок послідовно включених напівпровідникових приладів: тиристора VS1, світлодіода HL1 і діода VD2. Тиристор відключається, розмикаючи ланцюг живлення навантаження і ланцюг управління транзистора VT1. Схема повертається в початковий стан.

Цікавою особливістю схеми є можливість встановлення часу включення навантаження від 0 (при повністю введеної ручці потенціометра R3) до 40 секунд. В якості навантаження може бути використане герконова реле типу РМК 11105 опором 350 Ом на робочу напругу 5 В. Включене стан пристрою индицирует світлодіод HL1, тому максимальний струм навантаження не повинен перевищувати 20 мА.

Тиристорні реле часу періодичного включення і відключення навантаження конструкції Г. Коротаєва можна зібрати за схемами, показаним на рис. 18.3 і 18.4 [ВРЛ 61/72]. Навантаження, наприклад, обмотка електродвигуна, який керує роботою щіток склоочисника автомобіля, включається послідовно з реле часу.

Рис. 18.3

При подачі живлення на пристрій конденсатор С1 починає заряджатися через резистори R2 і R3. Постійна часу ланцюжка R2, R3, С1 визначає час паузи. Коли напруга на конденсаторі С1 досягне величини напруги спрацьовування одноперехідного транзистора VT1 типу КТ117А (через паузи), імпульс з цього транзистора через резистор R5 надійде на керуючий електрод тиристора VS1 і переведе його в провідний стан. На електродвигун надійде напруга, ротор його почне обертатися, переміщаючи щітку склоочисника. Паралельно реле часу підключені контакти кінцевого вимикача, керованого електродвигуном. У початковому стані

ці контакти розімкнені і замикаються, шунтіруя ланцюг живлення реле часу, в крайньому положенні щітки склоочисника.

Під час робочого ходу електродвигуна, до моменту повернення щіток в початковий стан, контакти кінцевого вимикача залишаються замкнутими. За цей період часу конденсатор С1 розряджається через резистор R1 і діод VD1. При поверненні щіток у вихідне положення контакти кінцевого вимикача розмикаються, електродвигун зупиняється, і весь цикл повторюється знову. Конденсатор С2 служить для підвищення завадостійкості реле часу.

Для зазначених на схемі номіналів час паузи може змінюватися від 1 … 2 до 5 … 7 сек.

На рис. 18.4 показана схема, що ілюструє можливість заміни одноперехідного транзистора його дискретним аналогом [ВРЯ 61/72].

Рис. 18.4

fCiWO/7-коммутатори. Крім транзисторів і тиристорів для управління навантаженням досить широко використовують KTWO/7-коммутатори. Такого роду комутатори виконані в мікросхемном виконанні на польових транзисторах. Їх позитивна якість – висока швидкодія, малі габарити, висока надійність. До недоліків слід віднести низьку навантажувальну здатність (струм навантаження каналу комутації звичайно не повинен перевищувати 10 мА), а також високу чутливість до перешкод. Ключовий елемент / ШО/7-коммутатора включається при подачі на керуючий електрод напруги «високого» рівня і відключається при подачі «низького». Опір ключа у включеному стані состовляет кілька десятків Ом; в розімкнутому – перевищує сотні МОм.

КМЕ/1-коммутатори можуть бути використані в якості проміжних елементів управління інших комутуючих пристроїв (транзисторів, реле, оптоелектронних приладів і т.п.).

Рис. 18.5

На рис. 18.5 показана схема / ШО/7-коммутатора на одному з чотирьох рівнозначних елементів мікросхеми К561КТЗ [EW 4/01-297]. У схемі використана кнопка без фіксації положення. У вихідному стані на керуючому електроді мікросхеми (висновок 13) присутня напруга низького рівня. Комутуючих елемент (висновки 1, 2) розімкнений, струм через опір навантаження не протікає. Конденсатор С1 через нормально замкнутий контакт кнопки SB1 заряджений до напруги живлення пристрою. Якщо короткочасно натиснути на кнопку SB1, конденсатор С1 виявляється підключеним до керуючому електроду (висновок 13) мікросхеми. Канал комутатора включається. Через резистор R3 напруга високого рівня надходить на керуючий електрод, фіксуючи і підтримуючи включений стан комутатора. Якщо кнопку SB1 залишити натиснутою більш тривалий час, то конденсатор С1 розрядиться через резистор R1. Напруга на керуючому електроді мікросхеми знизиться до «низького» рівня, станеться самовиключеніе комутатора.

Динаміку процесу включення – виключення КМОП-ком-мутатори ілюструють діаграми, наведені на рис. 18.6. Пристрій (рис. 18.5) можна використовувати і для формування імпульсів заданої тривалості.

Рис. 18.6

Рис. 18.7

Примітка. Для подачі живлення на мікросхему її висновок 14 (див. Додаток) з’єднують з плюсовою шиною живлення, висновок 7 – із загальною шиною. Незадіяні висновки входів управління рекомендується з’єднати з шиною живлення або загальною шиною безпосередньо або через резистор опором 1 МОм.

Рис. 18.8

Рис. 18.9

Рис. 18.10

Напруга, що знімається з опору навантаження (рис. 18.5), може бути використано для управління іншими ланцюгами, наприклад, К71ЮГ7-перемикачем (рис. 18.7). Цей перемикач є аналогом тумблера, що дозволяє, наприклад, змінювати полярність напруги живлення. У той же час число комутованих ланцюгів може бути збільшено включенням додаткових / ШО/7-коммутаторов. У пристрої (Рис. 18.7) управління комутацією сигналів можна виробляти перемикачем SA1, або КМОП-або транзисторним комутатором (рис. 18.8, 18.9). Керуючі сигнали «0/1» і »1/0» подаються зі схем (рис. 18.8, 18.9) на відповідні ланцюги управління, позначені на схемі рис. 18.7 хрестиками.

/ ШО/7-коммутатор з Однокнопковий управлінням показаний на рис. 18.10 [EW 4/01-297]. Принцип його роботи аналогічний Тірі-сторно аналогу (рис. 17.5). Увімкнення та вимкнення пристрою визначається часом натискання керуючої кнопки.

Комутатор аналогічного принципу дії, але використовує нормально розімкнений кнопку управління, зображений на рис. 18.11 [EW 4/01-297].

Рис. 18.11

   
Література: Шустов М.А. Практична схемотехніка (Книга 1), 2003 рік