27. Таймеры

Схема временной задержки – таймер. Он может увеличить длительность входного импульса при прохождении его на выход таймера, что может быть использовано для управления электромеханическим реле; получить импульс включения и через фиксированный интервал времени выставить импульс на выход; выставлять импульсы на определенное количество независимых выходов с различной временной задержкой. Примером может служить интегральный таймер ИС 555. Это аналоговый таймер, который адаптирован к работе со многими цифровыми схемами. Таймер ИС 555 с U_пит = +5 В совместим с логическими интегральными схемами. Однако таймер надежно работает cU_пит = +15 В, обеспечивая выходной ток 200 мА.

Основой схемы является триггер Т,управляемый компараторами. В режиме покоя выход триггера имеет высокий уровень (нулевое состояние триггера), поэтому времязадающий конденсатор С зашунтирован включенным транзистором VT, а напряжение на выходе таймера имеет низкий уровень, поскольку инвертируется выходным каскадом. Включение таймера осуществляется подачей импульса на вход триггера «Запуск», который поступает на один из входов компаратора DD2, на втором входе которого внутренней резисторной цепью поддерживается высокий уровень. В работу триггер вступает спадающим перепадом входного импульса. Когда напряжение на входе «Запуск» уменьшается до значения 1/3U_cc, компаратор DD2 изменяет свое состояние и устанавливает триггер в единичное состояние Q = 1. Выход принимает низкий уровень, а на выходе таймера устанавливается высокий уровень напряжения. Транзистор VT запирается.Времязадающий конденсатор С начинает заряжаться через резистор R1. Заряд продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе С не увеличиться до напряжения 1/3U_cc. Тогда компаратор DD1 выходным импульсом переведет триггер в нулевое состояние Q = 0 (сброс триггера). Транзистор VTпри этом снова открывается, разряжая конденсатор С, тем самым подготавливает схему к следующему импульсу запуска.

В данном случае U₀= U_cc. Значение времени t, при которой U₀= 2/3U_cc найдем из выражения

, отсюдаt = C·R1·ln3 илиt =1,1 C·R1.

Следовательно, временной интервал, формируемый таймером на 10 % больше постоянной времени R1·C. Максимальное значение сопротивления резистора R1является величиной порядка 10 МОм и ограничено внутренним током утечки. Ограничения на величину Стеоретически нет (величина постоянной времени с электролитическим конденсатором большой емкости ограничена внутренней утечкой). Надежные задержки около одного часа получаются при С = 1000 мкФ и R1= 3,3 МОм. Интегральные схемы КМОП-технологии позволяют использовать сопротивления R1до 100 МОм, длительность сформированного временного интервала тогда может составлять многие часы

Таймер имеет следующие режимы индикации: индикация текущего времени и включённых выходов; индикация в режиме просмотра; установка часов; установка коррекции; установка выходов. Слева от показаний часов высвечивается номер включённого в данный момент выхода. В этом режиме МК реагирует только на нажатие кнопки «Режим». В режиме просмотра записанных в память установок МК реагирует на кнопки «Установка» и «Поиск-Сброс». При нажатии и отпускании кнопки «Установка» изменяется значение крайнего левого разряда, высвечивающего номер выхода, по которому будет вестись поиск.

Если для данного выхода нет установок, то во всех разрядах индикатора высветятся прочерки. Индикация вида «1 «Вк» 1000 «Вы» 1100» обозначает, что первый выход (1) запрограммирован на включение («Вк») в 10 ч 00 мин (1000), а выключен будет («Вы») в 11 ч 30 мин (1130). Максимальное абсолютное значение коррекции не может превышать 249. При попытке набрать число 250 или больше все разряды установки коррекции обнулятся. При помощи частотомера можно подобрать точный кварцевый резонатор - тогда величина коррекции будет нулевой. В режиме установки выходов выполняют запись в память установленных значений. Для этого кнопкой «Установка» набирают необходимые значения, перемещая курсор по разрядам кнопкой «Разряд». Необходимо помнить, что четыре левые цифры относятся к установке времени включения, а правые – к установке выключения. При переходе в режим установки курсор находится под десятками часов включения. То есть сначала устанавливают время, затем переходят к установке номера выхода, и кнопкой «Установка» устанавливают состояние выхода, изменяя буквы «Вы» на буквы «Вк».