Техника и электроника

Электронные устройства для дома

Первоначально предполагалось, что это устройство будет одним из наиболее простых среди рассматриваемых в этой книге. Но это оказалось не так. Фактически именно для этого устройства была разработана импульсная таймерная схема, рассмотренная ранее. Данное устройство использовалось автором этой книги, в частности, для сигнализации о готовности яиц, сваренных всмятку или вкрутую. Его отличие от сложных электронных устройств, имеющих большое количество различных ручек и циферблатов, заключается в том, что оно имеет только два органа управления: ручку для установки времени и кнопку для включения таймера. Отсутствует даже двухпозиционный переключатель. Кроме основного таймера это электронное устройство имеет на выходе схемы генератор звуковых частот, предназначенный для сигнализации о завершении времени работы таймера, а также второй таймер, необходимый для отсчета времени работы устройства.

Использованные в данном устройстве КМОП-микросхемы в режиме ожидания не потребляют тока. В схеме, представленной на рис. 5.1, элементы 1А1, 1В1 и 1С1 первой ИМС D1 образуют таймер. При нажатии на кнопку S1 конденсатор С2 разряжается и запускается таймер таким же образом, как описано в предыдущем разделе. Переменный резистор RP1 устанавливает частоту генератора и используется при калибровке диапазона частот. Когда таймер завершает свою работу, выход элемента 1С1 первой ИМС переходит в состояние логического 0. Соответственно вход элемента 1D1 этой же схемы через конденсатор СЗ принимает аналогичное состояние, а его выход переходит в состояние логической 1 и остается в этом состоянии в течение примерно 5 с, до тех пор пока конденсатор СЗ не зарядится через резистор R5. Затем выход этого элемента снова переходит в состояние логического 0. Пока выход элемента 1D1 первой ИМС находится в состоянии логической 1, генератор, состоящий из элементов 2С2 и 2D2 второй ИМС D2 вырабатывает звуковой сигнал. Два других ее элемента 2А2 и 2В2 образуют второй генератор автоколебаний с частотой примерно 2 Гц. Элементы этого генератора находятся в открытом состоянии, пока функционирует таймер. Выходные сигналы этих двух генераторов автоколебаний через объединенный выход поступают на выходной каскад, вырабатывающий тикающий звук, переходящий в момент достижения установленного времени в сигнал, напоминающий сигнал искусственного спутника Земли, продолжительностью 5 с. Выходной сигнал благодаря использованию диодов VD3 и VD4 состоит из коротких импульсов прямоугольной формы, что существенно повышает экономичность работы гальванических источников питания. Резистор R14 поддерживает уровень звукового сигнала в необходимых пределах. Для большой кухни или при плохой слышимости его сопротивление уменьшают.

Схема таймера-сигнализатора собирается на плате с 24 полосками по 50 отверстий в каждой. На рис. 5.2 показана фольгарованная сторона платы, которая имеет 48 разрезов, а на рис. 5.3 дано расположение элементов схемы с 23 перемычками. Переменный резистор RP1 включается в схему таким образом, чтобы при вращении ручки по часовой стрелке его сопротивление уменьшалось. Тогда при вращении ручки переменных резисторов RP1 и RP2.no часовой стрелке будет увеличиваться период таймерного устройства. Для настройки схемы нужно повернуть ручку переменного резистора RP1 против часовой стрелки до упора (это обеспечивает минимальный период функционирования таймера), а переменный резистор RP2 установить в такое положение, при котором период будет составлять Около 1 мин. Затем нужно убедиться, что при максимальном повороте ручки переменного резистора RP1 период функционирования таймера будет свыше 6 мин. После этого методом подбора можно приступить   к   градуировке   органа  управления   таймера   (ручки установки времени) для интервалов времени от 1 до 6 мин. Ток, потребляемый схемой, незначителен и даже при наличии звукового сигнала составляет не более 5 мА, поэтому в качестве источника питания можно с успехом использовать гальванические элементы.

Если таймерная схема после ее включения не функционирует по какой-либо причине, то прежде всего необходимо убедиться в наличии напряжения на конденсаторе С2, а затем проверить, растет ли оно в тех случаях, когда это должно происходить. Однако измерение напряжения с помощью обычного измерительного прибора вызывает определенные трудности, так как использование большинства таких измерительных приборов приводит к быстрому разряду конденсатора (из-за небольшого входного сопротивления). Чтобы избавиться от этого недостатка, в схеме перед измерительным прибором включается операционный усилитель САЗ 140, имеющий на своем входе КМОП-структуру. На рис. 5.4 представлена схема включения операционного усилителя, выполняющего роль повторителя напряжения с единичным усилением. Как видно из рисунка, для измерения напряжения требуется только один операционный усилитель без каких-либо дополнительных элементов. Питание усилителя осуществляется непосредственно от схемы.