Однією з найпоширеніших електронних схем систем автоматики є схема тимчасової затримки – таймер Функціональні можливості такого таймера досить широкі Він може, наприклад, збільшити тривалість вхідного імпульсу при проходженні його на вихід таймера (скажімо від 10 мкс до 40 мс), що може бути використано для управління електромеханічним реле отримати імпульс включення і через фіксований інтервал часу виставити імпульс на вихід виставляти імпульси на певну кількість незалежних виходів з різною тимчасовою затримкою Прикладом може служити інтегральний таймер ПС 555 Він є аналоговим таймером, який адаптований до роботи з багатьма цифровими схемами Таймер ПС 555 з Пліт = +5 В сумісний з логічними інтегральними схемами Однак таймер надійно працює з Пліт = +15 В, забезпечуючи вихідний струм 200 мА, що дозволяє підключати до нього електромеханічне реле, пускачі або сигнальні лампи На рис 16 наведена схема розглянутого таймера, де показано включення зовнішніх времязадающіх компонентів: резистора RI і конденсатора С

Рис 16 Схема таймера

Основою схеми є тригер Г, керований компараторами У режимі спокою вихід тригера Q має високий рівень (нульовий стан тригера), тому времязадающій конденсатор З зашунтірован включеним транзистором VT, а напруга на виході таймера має низький рівень, оскільки інвертується вихідним каскадом Включення таймера здійснюється подачею імпульсу на вхід тригера «Запуск», який надходить на один з входів компаратора DD2, на другому вході якого внутрішньої резисторной ланцюгом підтримується високий рівень У роботу тригер вступає спадаючим перепадом вхідного імпульсу Коли напруга на вході «Запуск» зменшується до значення 1/3 Ucc, Компаратор DD2 змінює свій стан і встановлює тригер в одиничний стан О = 1 Вихід Q приймає низький рівень, а на виході таймера встановлюється високий рівень напруги Транзистор VT замикається Времязадающій конденсатор С починає заряджатися через резистор R \ Заряд продолжа-ється доти, поки напруга на конденсаторі С не збільшитися до напруги 1/3Ucc Тоді компаратор DD 1 вихідним імпульсом переведе тригер в нульовий стан Q = 0 (скидання тригера) Транзистор VT при цьому знову відкривається, розряджаючи конденсатор С, тим самим готує схему до наступного імпульсу запуску Якщо напруга на вході запуску продовжує залишатися менше рівня \’ісс до кінця формованого тимчасового інтервалу, тригер буде скинутий в нульовий стан і рівень напруги на виході залишиться високим до тих пір, поки тригер не буде звільнений Висновок «Скидання» є входом безумовного скидання, який можна зовнішнім сигналом заземлити на короткий час для припинення роботи схеми в будь-якій точці тимчасового циклу Тривалість формованого часового інтервалу можна розрахувати, використовуючи звичайне співвідношення для заряду конденсатора з постійною часу RC:

У даному випадку U0 = Ucc Значення часу t, при якій U0 = 2/3 Ucc знайдемо з виразу

При замиканні кнопки SB \ на короткий час для запуску таймера реле До V включається Для його відключення слід натиснути кнопку SB2 Для захисту таймера

Отже, часовий інтервал, що формується таймером на 10% більше постійної часу RI C Максимальне значення опору резистора RI є величиною порядку 10 МОм і обмежена внутрішнім струмом витоку Обмеження на величину С теоретично немає (величина постійної часу з електролітичним конденсатором великої ємності обмежена внутрішньої витоком) Надійні затримки близько однієї години виходять при С = 1000 мкФ і R \ =

3,3 МОм Інтегральні схеми КМОП-технології дозволяють використовувати опору RI до 100 МОм, тривалість сформованого тимчасового інтервалу тоді може становити багато годин Як приклад наведемо схему включення / відключення реле KV таймером DD, керованим кнопкою SB 1 (будь-яким командним контактом, керуючим імпульсом), (рис 17)

Рис 17 Схема використання таймера для управління реле

від перенапруг, що виникають при комутації реле KV, паралельно обмотці реле включений діод VD2, а воізбежаніе попадання негативного зворотного ЕРС обмотки реле на вихід таймера послідовно йому включений діод EDI Резистор R2 в ланцюзі запуску обмежує вхідний струм таймера До висновку 5 підключають розвязуючий конденсатор С2 ємністю 10 нФ, який зменшує шуми на вході опорного напруги компаратора DD

У поліграфічному виробництві існує обладнання, яке виконує однотипні повторюють технологічні процеси, Прикладом може служити пріклеічние автомати, висікальне обладнання, ламінатори та т п Для виконання циклограми роботи такого обладнання, або певних її циклів можна використовувати програмовані таймери Розглянемо приклад такого таймера з мікроконтролером

Алгоритми роботи програм мікроконтролера (МК), перевірки кнопок і пошуку наведено на рис 18, 19, 110 Перед працюй таймера виконується скидання і ініціалізації його регістрів, після цього МК инициализирует РКІ-ДІСП, на якому зявляються значення регістрів Потім МК очікує установки прапора «25 с» Після його включення виконується перевірка кнопок Оскільки кнопки підключені до шини даних РКІ-індикатора, то перед перевіркою кнопок і після неї переустановлюються регістри установки виходів Перевірка стану кнопок виконується в два етапи При першому проходженні програми визначаються натиснуті кнопки, і встановлюється прапор кнопки При другому проходженні (через 0,25 с) програма реагує на встановлений прапор Поки кнопка натиснута, реакції на її натиснення не буде, так як всі установки виконуються із затримкою на 0,25 с після відпускання кнопки Такий алгоритм роботи усуває вплив брязкоту контактів Припустимо, що програма виконує друге проходження перевірки кнопок, тобто перевіряються стану прапорів кнопок Якщо прапор установки включений, то програма за номером курсора вибирає розряд установки У кожному обраному розряді його значення збільшується на одиницю і скидається прапор кнопки Але другий розряд може приймати тільки два значення: включено і вимкнене Ці значення фіксуються прапором стану При будь-якій зміні прапора стану виконується запис установки в незалежну память МК Якщо після перевірки стану кнопок хоча б одна кнопка залишається натиснутою, то включається прапор заборони індикації Далі перевіряється стан прапора «однієї хвилини» Якщо одна хвилина ще не пройшла, то процесор повертається до висновку на індикацію і цикл повторюється Якщо прапор «однієї хвилини» включений, то в памяті виконується пошук установок, час яких збігається з поточним часом Якщо такі установки є, то відповідний вихід встановлюється в той стан, який записано в даній установці, тобто включається або вимикається Програма переходить до індикації Під час роботи пристрою кожну установку можна включити, вимкнути або стерти Встановлені значення часу включення і виключення виходу записуються в енергонезалежну память Дискретність установок часу включення і виключення дорівнює 1 хвилині

Для запису в память необхідно знайти вільні (незайняті) осередки Пошук вільного місця починається з пошуку за номером виходу, який записується в трьох старших розрядах годин Якщо номер виходу, лічений з памяті, дорівнює нулю, то дана комірка памяті вважається вільною, тому що нульового виходу немає Якщо клітинки з нульовим виходом знайти в памяті не вдається, то пошук продовжується станом виходу Оскільки користувач за бажанням може включити або виключити установку, по прапору стану установки можна знайти вимкнений вихід Значення прапора стану записується в старший розряд хвилин включення Якщо старший розряд хвилин включення нульовий, значить, за даною адресою можна виконувати запис При пошуку вимкненого виходу відповідний йому адресу запису годин зберігається Якщо не вдається знайти вимкнений вихід, то регістри індикації обнуляються, і на індикаторі у всіх розрядах висвічуються прочерки, що позначають, що память заповнена і подальший запис можлива тільки після стирання будь-якої установки Після запису установки в память перевіряється прапор розряду Якщо прапор включений, то значення курсора збільшується на одиницю Оскільки в різних режимах індикації існують різні «порожні» розряди (НЕ вимагають установки), то, залежно від режиму індикації, номер курсора переустанавливается на номер розряду, що вимагає установки Після перевірки прапора розряду виконується перевірка прапора режиму При включеному прапорі инкрементируется регістр режиму, і за номером режиму вибираються регістри, значення яких переписується в регістри індикації Якщо жодна контроль не натискали, то все одно перевірка кнопок завершується вибором режиму індикації

Рис 19 Блок-схема програми

У кожному вибраному режимі відбувається перезапис в регістри індикації, і повернення з підпрограми, окрім режиму перегляду установок, в якому перевіряється стан кнопки «Пошук» Якщо прапор кнопки включений, то в памяті виконується пошук установок з номером обраного виходу Оскільки номера виходів записані в установках годин, то память перевіряється тільки за адресами годин включення Якщо номер встановленого виходу збігається з записаним номером виходу, то зчитується інша інформація для даного номера виходу і переписується в регістри індикації Якщо номер виходу по вважаю адресою не збігається з встановленим, то перевіряється лічильник адреси на максимальне значення Для адреси годин включення максимальне значення дорівнює 64 Якщо лічильник адреси не заповнений, то його значення збільшується на два, і пошук триває Якщо в памяті немає запису з встановленим номером, то лічильник адреси обнуляється, у всіх регістрах індикації встановлюються прочерки, і програма повертається з підпрограми перевірки кнопок Якщо знайдено запис з номером виходу, що збігається з встановленим, то лічильник адреси зберігає своє значення до наступного натискання кнопки «Пошук» Таким чином, проглядається вся память з встановленим номером виходу Оскільки запис в память виконується у вільні комірки, а вибірка з памяті починається з нульового адреси, то і індикація може починатися з будь-якої установки Установку зі старшим адресою записи можна визначити по зміні індикації після подвійного натискання кнопки «Пошук-Скидання» Після цього пошук починається з нульового адреси Кожну хвилину виконується порівняння поточного часу з установками, записаними в память Перед розглядом програми пошуку розглянемо формат запису в память Максимальне значення годин – 23 У двійковому форматі це займе 5 молодших розрядів (00010111) Три старших розряду використовуються для запису номера виходу, який може приймати значення 0 .. +7 Годинники їх включення записуються по парних адресами памяті з нульового по 62 адреса, а години вимкнути записуються в непарні адреси памяті з першого по 63 адресу Номер виходу, до якого належить дана установка, записується в адреси годин включення і виключення Це необхідно для того, щоб при пошуку збігів годин з реальним часом за номером записаного виходу можна було виконати і включення, і виключення виходу Максимальне значення хвилин у двійковому форматі займе шість розрядів (5910 = 1110112) Старший розряд використовується для запису прапора стану виходу Оскільки стан виходу необхідно знати тільки при записі установки включень, то старший розряд хвилин вимикання завжди буде нульовим Тому при пошуку вільного місця в памяті станом установки перевіряється тільки хвилини включення Хвилини включення і виключення записуються за адресами, віддаленим від адрес «своїх» годин на плюс 64 Тобто парні адреси памяті 64 126 призначені для запису хвилин включення, а непарні адреси 65 .. 127 Алгоритм програми пошуку наведено на рис 19

Рис 110 Алгоритм програми перевірки кнопок

Перед початком пошуку обнуляється лічильник адреси і виконується зчитування по нульовою адресою Звосьмирозрядного числа виділяються пять розрядів із записаною установкою годин Лічену значення годин порівнюється з годинником поточного часу Якщо рівності немає, то лічильник адреси инкрементируется, перевіряється на переповнення, і процедура зчитування та порівняння повторюється Якщо перевірені всі адреси, а рівності немає, то програма виходить з підпрограми пошуку При збігу установки годин з годинником реального часу до лічильника адреси додається 64, і з памяті зчитується значення хвилин Виділені хвилини порівнюються з поточними і, якщо вони збігаються, то з лічених значень виділяється стан установки і номер виходу За номером виходу вибирається вихідний порт МК і за значенням стану встановлюється в 0 або 1 Пошук і установка виходів виконуються за всіма адресами памяті, тому якщо установка з молодшим адресою включає вихід, а установка зі старшим адресою вимикає його, то вихід буде вимкнений Тобто вихід залишається в тому стані, який записано в установці зі старшим адресою Якщо значення лічильника адреси одно 64, то програма повертається до перевірки прапора індикації і цикл повторюється

На рис Е11 приведена принципова схема таймера Структура МК DD1 використовує процедуру внутрішнього скидання, тому вихід RBI використовується для подачі сигналу «Пошук-скидання» кнопкою SB Е Кнопки SB Κ . SB4 підключені паралельно шині даних індикатора HG Резистором R2 \ встановлюють необхідну контрастність зображення індикатора Діоди EDI, VD2 необхідні для відключення оптосімістори VSS .. ESl3 в режимі резервного живлення, коли працюють тільки МК і індикатор Індикація не пропадає при зниженні напруги батареї до 4 В Споживаний струм (МК і індикація) в цьому режимі дорівнює 5 мА Зміна режиму індикації виконують натисканням і відпусканням кнопки «Режим» Таймер має наступні режими індикації: індикація поточного часу і включених виходів індикація в режимі перегляду установка годин установка корекції установка виходів Зліва від показань годин висвічується номер включеного в даний момент виходу У цьому режимі МК реагує тільки на натискання кнопки «Режим» У режимі перегляду записаних в память установок МК реагує на кнопки «Установка» і «Пошук-Скидання» При натисканні та відпусканні кнопки «Установка» змінюється значення крайнього лівого розряду, висвічує номер виходу, за яким буде вестися пошук Натисканням кнопки «Пошук-Скидання» ініціюють індикацію наступній установки для даного виходу Якщо після натискання кнопки «Пошук-Скидання» індикація не змінилася, це може означати, що установка для даного виходу тільки одна або вся память переглянута, і перегляд починається з нульового адреси

Якщо для даного виходу немає установок, то у всіх розрядах індикатора висвітяться прочерки Індикація виду «1« Вк »1000« Ви »1100» позначає, що перший вихід (1) запрограмований на включення («Вк») в 10 год 00 хв (1000), а вимкнений буде («Ви») в 11 год 30 хв (1130) Якщо необхідно робити установку в режимі установки виходів, то в режимі перегляду необхідно встановити нульовий номер виходу (або номер виходу, що не має установок) і натиснути кнопку «Пошук-Скидання» На індикаторі у всіх розрядах висвітяться прочерки Це необхідно для того, щоб букви поруч з номером виходу змінилися з «Вк» на «Ви» Якщо необхідно вимкнути-яку установку, то її потрібно знайти в режимі пошуку і перейти в режим установки У режимі установки годин кнопкою «Розряд» переміщують курсор (миготлива риска під розрядом) в необхідний розряд, а кнопкою «Установка» встановлюють потрібне значення Кнопкою «Пошук-Скидання» в даному режимі обнуляют значення секунд і одиниць хвилин за сигналами точного часу Обнулення відбувається в момент відпускання кнопки Необхідно памятати, що така установка виконується з похибкою ± 1/4 с У режимі установки корекції ходу годинника кнопками «Розряд» та «Установка» набирають потрібне значення корекції Знак плюс встановлюють, якщо годинник відстають, і навпаки Максимальне абсолютне значення корекції не може перевищувати 249 При спробі набрати число 250 або більше всі розряди установки корекції обнуляться Знаходження числа корекції простіше виконати практично, порівнюючи хід годинника з еталонними за фіксований період часу, наприклад, за годину або добу Методом послідовного наближення домагаються прийнятної точності ходу годинника За допомогою частотоміра можна підібрати точний кварцовий резонатор – тоді величина корекції буде нульовий У режимі установки виходів виконують запис в память встановлених значень Для цього кнопкою «Установка» набирають необхідні значення, переміщаючи курсор по розрядах кнопкою «Розряд» Необхідно памятати, що чотири ліві цифри відносяться до установки часу включення, а праві – до установки вимикання При переході в режим установки курсор курсор знаходиться під десятками годин включення Тобто спочатку встановлюють час, потім переходять до установки номера виходу, і, нарешті, кнопкою «Установка» встановлюють стан виходу, змінюючи літери «Ви» на літери «Вк» Якщо необхідно вимкнути установку, то її стан змінюють з «Вк» на «Ви» Перед вимиканням установки її необхідно знайти в режимі пошуку Коли курсор знаходиться в другому розряді зліва, кнопку «Установка» можна натискати тільки один раз, інакше буде записано стан установки і «Вк», і «Ви», тобто установка не буде активована У будь-якому випадку після запису в память установки необхідно перевірити її в режимі перегляду Візуально режим перегляду і установки виходів можна розрізнити по наявності або відсутності курсору У режимі перегляду курсор не висвітлюється, оскільки змінюється тільки один крайній лівий розряд, і в індикації курсора немає необхідності Якщо потрібно видалити установку, то знаходять її в режимі перегляду і переходять в режим установки Не зраджуючи значень годин, встановлюють для даної установки нульовий номер виходу Переводять курсор в другій розряд і натискають кнопку «Установка» Попередній стан («Вк» або «Ви») не має значення – у всіх розрядах висвітяться прочерки і стан «Ви» За даною адресою можна зробити новий запис

Силовими ключами, коммутирующими навантаження змінного струму, в даному таймері є сімістори VS1 .. VS7, які включаються / відключаються опто-сімісторамі VS8 .. VS13 по установкам «Вк» / «Ви» з відповідного виходу МЕС (/ МО, RA1, / М2, / М3, / М4, / МО, RB1) Таймер харчується напругою постійного струму 9 В МК і дисплей отримують стабілізовану блоком А1 напруги живлення 5 В Тактирование роботи МК виконується кварцовим високочастотним генератором ВО з частотою 4,096 МГц

Джерело: Бєляєв В П, Шуляк Р І, «Електронні пристрої поліграфічного обладнання», Білоруський державний Технологічний університет, Мінськ, 2011 р