С КНОПОЧНЫМ НАБОРОМ ВРЕМЕНИ
Набор времени с помощью лереключателей не всегда удобен, поэтому представляет интерес построение будильников и таймеров без переключателей, с набором времени с помощью кнопок. Схема самого простого варианта такого устройства (по принципу действия, но не по количеству микросхем) приведена на рис. 55. Для упрощения схемы показана ее часть, соответствующая одной цифре набираемого времени. Левая декада (микросхема DD1) — счетчик времени с индикатором HG1, подключенным через дешифратор DD2. Правая декада (микросхема DD3) — устройство памяти, в которое предварительно записано необходимое время включения исполнительного устройства. Запись может быть осуществлена подачей на вход декады импульсов с последующим контролем записанного числа по индикатору HG2. Декады памяти могут быть соединены между собой в счетчик. В первом случае на вход счетчика памяти следует подавать вначале импульсы достаточно высокой частоты, обеспечивающие переключение старшей декады счетчика с частотой 1 — 2 Гц, затем частоту импульсов снижают, поочередно устанавливая декады счетчика памяти в нужное состояние, контролируя на индикаторах необходимое время. Во втором случае через кнопки на входы декад памяти независимо друг от друга подают импульсы с частотой 1 — 2 Гц и устанавливают каждую декаду в нужное состояние. Второй способ удобнее, так как установка каждой цифры производится независимо от остальных. Необходимое время может быть записано также с использованием микросхемы К155ТМ5, установленной на место DD3.
Выходы декады счетчика времени и декады счетчика памяти подключаются к схеме сравнения кодов, собранной ,на ИС DD5 и DD6. При совпадении кодов на выходах декад DD1 и DD3 на всех выходах DD5 будут уровни логического 0.
В момент пуска на счетчик времени (на схеме показана одна его декада DD1) подают импульсы с необходимой частотой. В момент, когда код времени, поступающий с выходов декады DD1 на входы элемента сравнения DD5, совпадет с кодом, хранящимся в декаде DD3, все элементы микросхемы DD6 выключатся.
Когда коды всех декад счетчика времени совпадут с кодами всех декад памяти, выключатся все микросхемы, выходы которых объединены с DD6, на выходе устройства появится уровень логической 1 и сработает исполнительный механизм.
Из приведенного описания следует, что дешифратор DD2 и индикатор HG1 необходимы лишь для оперативного контроля работы таймера и могут быть исключены из схемы.
Уменьшить количество дешифраторов и индикаторов в схеме рис. 55 можно также установкой электронного переключателя, подключающего входы дешиф-I Ратора к выходам декады счетчика или декады памяти (рис. 56).
Рис. 55. Схема одного десятичного разряда таймера с кнопочным набором времени
Рис. 56. Схема одного разряда таймера с переключением индикаторов
Схемы реле времени, построенных по описанному принципу, довольно сложны, но это практически единственно возможный путь установки в часы будильника с кнопочным набором времени подачи сигнала. Другим удобством этих схем является возможность неоднократного повторения один раз набранной выдержки, а также индикация времени, прошедшего от начала выдержки, в времени, соответствующего окончанию выдержки.
Если изготовляется собственно таймер, можно пойти по другому пути. В счетчик записывают число, соответствующее требуемой выдержке. В момент начала выдержки на счетчик подают импульсы с необходимой частотой, уменьшающие показания счетчика. При достижении счетчиком состояния 0 счетчик останавливается, что является сигналом окончания выдержки.
Рис. 57. Схема таймера на ИС К155ИЕ2
Рис. 58. Схема таймера с установкой времени переключателями
В зависимости от типа использованных в счетчике таймера микросхем запись необходимого времени может производиться или подачей на счетчик импульсов с непрерывным контролем по индикаторам, или от переключателей без контроля. На рис. 57 приведена схема таймера с использованием в счетчике микросхемы К155ИЕ2. Особенностью схемы счетчика является подключение индикаторов к его дешифраторам — порядок подключения катодов газоразрядных ламп противоположен обычно используемому.
Поэтому при состоянии счетчика 000 на лампах индицируется 999, при состоянии 001 — 998, при состоянии 999 индицируется 000. При подаче на вход счетчика импульсов показания индикаторов будут уменьшаться. Запись необходимого времени производят подачей на вход Установка времени счетчика импульсов с различной частотой.
Для отсчета времени на вход Счет также подают импульсы с необходимой частотой. В момент, когда счетчик установится в состояние 999, а на лампах будет индицироваться 000, на выходе элемента ИЛИ — НЕ появится уровень логической 1, который и будет сигналом окончания выдержки. Недостатком таймера, собранного по такой схеме, является невозможность повторения набранной один раз выдержки. Элемент ИЛИ — НЕ должен собираться на диодах и транзисторе аналогично схеме рис. 54.
Рис. 59. Схемы шифраторов наборов времени с четырехплатным (а) и одноплатным (б) переключателями
На рис. 58 приведен вариант схемы таймера, в котором установка необходимого времени производится переключателями и контроль времени по индикаторам не обязателен. Шифраторы набора времени SA1, SA2 могут быть выполнены или на четырехплатных переключателях на 10 положений (рис. 59,а), или на одноплатном переключателе, но с использованием микросхем (рис. 59,6). На переключателях SA1, SA2 и т. д. набирают необходимое время, на шину Запись подают импульс, обеспечивающий запись этого времени в счетчик, после чего на вход Счет подают импульсы с необходимой частотой.
При установке счетчика в 0 на выходе элемента ИЛИ — НЕ появится уровень логической 1, указывающий на окончание выдержки. Таймер, собранный по схеме рис. 58, позволяет многократно повторять выдержку, набранную на переключателях.
Для борьбы с дребезгом контактов кнопок в устройствах по схемам рис. 55 — 57 можно использовать подачу импульсов отрицательной полярности с длительностью, существенно меньшей, чем порядок длительности импульсов дребезга. Тогда за время дребезга контактов через них при достаточно малой частоте импульсов может пройти максимально один импульс.
Рис. 60. Схема формирователя счетных импульсов
Для формирования отрицательных импульсов малой длительности и деления их частоты можно использовать схему рис. 60. Триггер Шмитта DD1.1, DD1.2 формирует прямоугольные импульсы со скважностью, близкой к 2, и частотой 100 Гц. Продифференцированные цепочкой C1R4R5 и сформированные инверторами DD1.3 и DD1.4 импульсы имеют отрицательную полярность и длительность около 2 мкс. Уже упоминавшейся особенностью микросхемы К155ИЕ1 является равенство длительностей входных и выходных импульсов, что и требуется в данном случае.
При подаче импульсов на вход счетчика при счете времени необходимо, чтобы первый счетный импульс после пуска пришел на вход счетчика ровно через время, равное периоду этих счетных импульсов. Это обеспечит высокую точность выдержки времени (и правильность пуска в часах). Поэтому перед началом счета на вход установки 0 делителей, формирующих необходимую частоту счетных импульсов, следует подать сигнал Уст.О, который снимают в момент пуска, что обеспечивает необходимую начальную фазу импульсов. Погрешность момента подачи первого импульса не превысит периода входной частоты делителя. Для схемы рис. 60 эта погрешность составляет 0,01 с для любого выхода.
При подаче сигналов на входы интегральных микросхем через контакты следует также обязательно подключать входы ИС, отключаемые в процессе переключения от источника сигнала, к источнику питания через резисторы 1 — 10 кОм. Это исключит возможность ложных срабатываний микросхем от наводок в те моменты, когда входы микросхем отключены от источника сигнала.
