Таймер со звуковым пуском
Таймер предназначен для включения нагрузки на время, равное 15 минутам, 30 минутам или 60 минутам. Время выбирается при помощи тумблера на три положения (два положения переключения и одно нейтральное). Запуск таймера производится звуком, это может быть хлопок в ладоши, стук, звук вызова телефонного аппарата и др.
Схема устройства.
Оно состоит из датчика звука на основе микрофона М1, усилителя — формирователя импульсов на транзисторе VT1, цифрового таймера на основе микросхем D1 и D2 и выходного каскада на основе полевого транзистора VT1 и электромагнитного реле К1.
Резистором R1 регулируется чувствительность акустического датчика, а именно, напряжение питания электретного микрофона. При наличии звука сигнал от микрофона М1 поступает на усилитель — формирователь на транзисторе VT1. Таймер выполнен на микросхемах D1 и D2. D2 — счетчик со встроенным RC-генератором. Частота генератора задана цепью C2-R3-R4. При указанных на схеме параметрах этой цепи на выводе 1 D2 логическая единица появляется через 15 минут после обнуления счетчика, на выводе 2 — через 30 минут, на выводе 3 — через один час.
Выходным каскадом управляет RS- триггер на элементах D1.3 и D1.4. Таймер работает следующим образом. Исходным является состояние RS-триггера D1.3-D1.4 с логическим нулем на выходе элемента D1.4. При этом транзистор VT2 закрыт и контакты реле К1 разомкнуты.
Ноль с выхода D1.4 кроме того поступает и на один из входов логического элемента D1.2, открывая его. Теперь, если возникает достаточно громкий звук на коллекторе VT1 появляются импульсы. Они проходят через элементы D1.1 и D1.2 и попадают на вход «R» счетчика D2 и на один из входов триггера D1.3-D1.4, конкретно на вывод 8 D1.3.
Первый же импульс обнуляет счетчик D2 и устанавливает триггер в положение с логической единицей на выходе D1.4. Напряжение с выхода D1.4 поступает на затвор полевого транзистора VT2, он открывается и реле К1 включает нагрузку. Тогда же, единица с выхода D1.4 через цепочку R5-C3 поступает на вывод 6 D1.2 и закрывает этот элемент. Теперь даже если на коллекторе VT1 и будут импульсы, обнулить счетчик и сбросить триггер они не смогут.
Это нужно на тот случай, если нагрузка при работе издает какие-то звуки или вибрирует таким образом, что это может «услышать» микрофон М1. А так, пока нагрузка включена, микрофон, фактически, блокирован. Цепь R5-C3 вводит небольшую задержку на включение и выключение блокировки. Это обеспечивает наиболее стабильную работу схемы. Далее, счетчик D2 начинает считать импульсы, генерируемые встроенным генератором микросхемы D2. При указанных на схеме номиналах цепи C2-R3-R4 на выводе 1 D2 логическая единица появляется через 15 минут после, на выводе 2 — через 30 минут, на выводе 3 -через один час.
При указанном на схеме положении переключателя S1 логическая единица поступит на вывод 13 D1.4 через 15 минут после запуска таймера. В этот момент триггер D1.3-D1.4 переключатся, и на выходе элемента D1.4 устанавливается логический ноль. Транзистор VT2 закрывается, реле К1 выключает нагрузку. Через некоторое время, нужное на разрядку конденсатора СЗ через резистор R5 напряжение на выводе 6 D1.2 падает до логического нуля. Элемент D1.2 открывается, и таймер снова может быть запущен звуковым сигналом.
Отдельного пояснения требует схема переключателя S1. Дело в том, что подходящего переключателя на три положения в наличии не было. Но был тумблер — переключатель на два положения с одним нейтральным положением, в котором контакты никуда не подключены. Чтобы реализовать с его помощью переключение на три положения был введен в схему резистор R6 от самого старшего выхода счетчика. Теперь, когда переключатель находится в нейтральном положении выводы 1 и 2 счетчика D2 никуда не подключены, и на вывод 13 элемента D1.4 логическая единица поступает через этот резистор.
Таким образом, в нейтральном положении S1 время равно 60 минут. В крайних положениях S1 подключается либо вывод 1, либо вывод 2 счетчика. Эти выходы младше выхода на выводе 3, поэтому переключение триггера в крайних положениях S1 происходит до того, как единица появится на выводе 3 D2, — она уже не имеет никакого значения. Назначение конденсатора С5 в подавлении коротких сбоев, которые могут быть на выходах микросхемы D2 в случае её низкого качества.
Такой дефект часто бывает у счетчиков как серии CD40, так и К561 и многих других, — это очень короткие импульсы, возникающие хаотически. С5 их подавляет, если они есть. Если их нет — он ни на что не влияет. Если есть переключатель на три положения можно убрать R6 и просто переключать им вывод 13 D1.4 между выводами 1, 2 и 3 D2.
Реле К1 — BS115 с обмоткой на 5V. Напряжение питания 5V выбрано для того, чтобы устройство можно было питать от дешевого универсального зарядного устройств для сотовых телефонов. Но напряжение питания может быть и другим, от 5 до 15V. Соответственно, нужно будет и реле выбрать с обмоткой на другое напряжение. Микрофон М1 — электретный типа XF- 18D или любой аналогичный.
