Таймер — может включать и выключать различную радиоэлектронную аппаратуру и другие бытовые устройства, или подавать звуковой сигнал через заданный промежуток времени.

Несмотря на сравнительную простоту, при условии применения задающего генератора с кварцевой стабилизацией частоты, предлагаемые схемы обладают достаточно высокой  стабильностью временных интервалов.

Таймер предназначен для отключения нагрузки от электросети через время, устанавливаемое в пределах от 1 до 99 минут. Благодаря использованию электромагнитного реле прибор может управлять отключением нагрузки большой мощности.

Включение таймера производится кнопкой "Пуск", не имеющей фиксации S3. Предварительно при помощи двух переключателей (десятки и единицы минут) устанавливаем нужное время, затем подключив нагрузку, нажимаем кнопку S3. При этом сетевое напряжение одновременно подается в нагрузку и на схему таймера, конденсатор зарядным током С3 обнуляет все счетчики, через диоды VD1 и VD2 (оба или один, в зависимости от положения переключателей) открываются ключ на VT2 и VT3, реле Р1 срабатывает и своими контактами подключает нагрузку.

Микросхема D1 К176ИЕ12 содержит генератор с внешним кварцевым резонатором на частоту 32768 Гц и два делителя частоты СТ2 и СТ60. С выхода генератора импульсы поступают счетчик СТ2 , который вырабатывает импульсы с частотой следования 1 Гц. Эти импульсы с вывода 4 поступают на вход второго счетчика СТ60 (вывод 7), и на его выходе (вывод 10) получаются минутные импульсы, которые поступают на двухразрядный десятичный счетчик на микросхемах D2 и D3 К176ИЕ8 задающих время выключения при помощи двух переключателей S1 (единицы минут) и S2 (десятки минут).

Импульсы частотой 1 Гц кроме того поступают на транзисторный ключ на VT1, в коллекторной цепи которого включен светодиод VD3 индицирующий импульсы с периодом в одну секунду во время работы таймера.

Для управления электромагнитным реле служит транзисторный ключ на VT2 и VT3, ключ включен по схеме с общим плюсом поэтому, тогда, когда на подвижных контактах S1 или S2 нулевой уровень, диоды VD1 и VD2 открыты и на базу VT2 поступает отрицательное напряжение, которое приводит к открыванию транзисторного ключа. В таком состоянии ключ будет находиться до тех пор, пока на выходах счетчиков не установится число, на которое установлены переключатели S1 и S2. В этот момент на обеих подвижных пластинах переключателей появится уровень логической «1», диоды VD1 и VD2 закроются, и отрицательное напряжение не будет поступать на базу VT2.

В результате ключ закроется, реле отключиться, выключит нагрузку, и сам таймер (его питание включено параллельно нагрузке).

ЗВУКОВОЙ ТАЙМЕР НА К176ИЕ12.

Этот таймер позволяет установкой двух переключателей выставить любую выдержку времени в пределах от 1 до 99 минут, с шагом в одну минуту. По окончании установленного временного интервала в течении минуты (если раньше не выключить) подается звуковой сигнал. Устройство не предназначено для управления электроприборами, его задача сообщить о том, что заданное время истекло.

Схема таймера также выполнена на ИМС К176ИЕ12 по типовой схеме включения. Его отличие в том, что после десятичных счетчиков D2 и D3 К176ИЕ8 включенных по схеме последовательного счета (D2 единиц, и D3 десятки минут)  включена схема совпадения на микросхеме D4 К176ЛА8.

При совпадении сигналов в случае достижения заданного переключателями S1 и S2 значения временного интервала на входах 4 и 5 элемента DD4.1 появятся высокие уровни, одновременно на входы 3 и 2 поступают импульсы частотой 2 и 1024 Гц. Поэтому на выходе DD4.1 появятся пачки импульсов частотой 2 Гц, заполненные импульсами частотой 1024 Гц осуществляя через инвертор D4.2 и звуковой ключ на VT2 с телефонным капсюлем подачу прерывистого звукового сигнала. Этот звуковой сигнал будет продолжаться, пока на выводе 10 DD1 не появится следующий импульс.

ЦИФРОВОЙ ТАЙМЕР.

Схема рассчитана на длительность от 1 до 99 минут, если вход CP микросхемы DD2 переключить с вывода 10 DD1 на вывод 4, диапазон отсчета времени таймером станет равным от 1 до 99 секунд.

Элементы схемы размещены на печатной плате, показанной на рисунке. Крайне малое потребление тока МОП микросхем позволяет для питания использовать батарею «Крона». Кварцевый резонатор Z1 гарантирует точность таймера.

При необходимости можно подстроить частоту генератора (32768 Гц) конденсатором С3, её контролируют на выводе 14 цифровым частотомером.

Вид печатной платы таймера

Еще одна принципиальная схема таймера показана на рисунке 1. Основа прибора также часовая микросхема D1 К176ИЕ12 и двухразрядный десятичный счетчик на микросхемах D2 и D3 К176ИЕ8 включенных по схеме последовательного счета, отличие заключается в том, что здесь схема совпадения выполнена на диодах D2, D3, D4 и резисторе R6.

В данной схеме на диодах при подаче нулевого потенциала на любой из них (или на все сразу) через резистор R6 будет протекать ток, и на его сопротивлении возникнет падение напряжения. В результате на выходе схемы будет присутствовать единичный потенциал, только если подать единичный потенциал сразу на все три диода. Таким образом, приведенная схема реализует функцию "3И".

Пока на установленных выходах счетчиков присутствуют логические нули (или на одном из них) они через переключатели S1 или S2 поступает на один из диодов VD2 или VD4, при этом в точке соединения R6 и R7 устанавливается также ноль. Как только установленное время истекает, на оба диода поступает логическая единица, и они закрываются. В результате на базу VT2 поступает напряжение высокого уровня через R6-R7, разрешая подачу прерывистого тонального сигнала, получаемого при помощи диода VD3, на катод которого поступает частота 1024 Гц с вывода 11 D1. Установка таймера в нуль производится в момент включения питания при помощи конденсатора С5, зарядный ток которого устанавливает все счетчики в нулевое состояние.

В процессе настройки, возможно, придется подобрать соотношение резисторов R7 и R8 таким образом, чтобы динамик не звучал до наступления установленного времени.

В качестве динамика годится любой электродинамический или электромагнитный маломощный излучатель, например электромагнитный капсюль от телефонного аппарата, динамик от радиоприемника и т.д.

Микросхемы К176ИЕ8 можно заменить на К561ИЕ8. Транзисторы КТ315 - любые соответствующей мощности и структуры. Диоды КД521 любые маломощные импульсные или выпрямительные, лучше германиевые типа Д9. Светодиод любой видимого спектра.

Таймер на основе "Простое экономичное реле времени" (Радио №1, 1988), с измененным генератором импульсов на К176ИЕ5 и заменой симистора на электромагнитное реле, а также введением независимой регулировки длительности работы и паузы нагрузки. Принципиальная схема изоб­ражена на рисунке.

При включении пита­ния начинается отсчет паузы, длительность которой зависит от емкости конденсатора С2 и сопротивления резистора R3. После паузы открывается транзистор VT1 сра­батывает реле К1 и своими контактами К1.2 подключает нагрузку к сети 220V, а контактами К1.1 подключает параллельно R3 резистор R4.

Теперь время выдержки реле (работы на­грузки в сети) будет завесить от общего сопротив­ления R3 и R4. При указанных на схеме но­миналах С2, R3, R4 время работы равно примерно 5 мин, а длительность паузы — около 30 мин. Подбором этих элементов время работы и длительность пауз можно изменять в широчайших пределах — от ми­нуты до недели. Если время работы уст­ройства должно быть больше длительнос­ти паузы, нормально разомкнутый контакт реле К1.1 заменяют нормально замкнутым. В устройстве допустимо использовать любое реле с напряжением срабатывания не более 10V и контактами, рассчитанными на коммутацию тока нагрузки. Транзистор VT1 выбирают исходя из рабочего тока реле.

Блок питания — любой стабилизированный с выходным напряжением 12V, способный обеспечить потребляемый ток.

Таймер на микросхеме КР512ПС10.

Устройство, схема которого приведена на рисунке, реализовано на микросхеме КР512ПС10 в состав которой входят RC генератор импульсов, предварительный делитель частоты с коэффициентом деления 2048, программируемый делитель частоты и блок управления. Наличие этих узлов в составе микросхемы позволяет создать таймер с использованием минимального количества дополнительных элементов.

Длительность выдержки времени зависит от частоты задающего RC генератора и установленного коэффициента деления частоты. При заданных на схеме значениях R2 и С2 частота составляет около 1000 Гц (ползунок резистора R2 находится в среднем положении). Коэффициент деления задается путем подачи на выводы 1, 12 – 15 микросхемы сигналов, соответствующих логическому «0» или логической «1».

Возможные времена установки таймера приведены в таблице.

Указанные на схеме подключения выводов 1, 12-15 обеспечивают длительность выдержки около 10 часов. Точность времени выдержки зависит от точности установки резистором R2 частоты задающего генератора. При соответствующей настройке частоты задающего генератора можно установить требуемое вам время. Настройка выполняется следующим образом. Выводы 1 и 12 микросхемы КР512ПС10 временно отключаются от цепи питания (+5V) и подключаются к общему проводу (0V), далее с помощью резистора R2 выставляется требуемое время. В этом случае время если требуемое время составляет 10 часов, то следует выставить 10 секунд. Контроль времени осуществляется по секундомеру.

После восстановления указанного на схеме подключения выводов 1 и 12 микросхемы время выдержки составит 10 часов. Цепочка R1C1 обеспечивает установку микросхемы в исходное состояние при включении питания. Выходной сигнал формируется на выводе 9. Поскольку выходной каскад этого выхода микросхемы выполнен по схеме “открытого коллектора”, то для нормальной работы между этим выводом и плюсом питания установлен резистор R3. При сигнале логического "0" на выводе 3 микросхемы, работа разрешается, а при логической "1" – блокируется. На выводе 10 формируется сигнал, противофазный сигналу на выводе 9. Если соединить выводы 3 и 10 микросхемы, то после окончания первого полупериода выходной частоты (в нашем случае это 10 часов) работа микросхемы блокируется. Транзистор VT1 обеспечивает усиление по току, необходимое для срабатывания реле К1 и работы светодиода VD3, индицирующего включенное состояние таймера. Стабилитрон VD2 и резистор R4 образуют параметрический стабилизатор, который формирует напряжение +5V для питания микросхемы.

Таймер можно использовать с любым источником питания, дающим напряжение 10…20V, реле необходимо подобрать на соответствующее напряжение.
 

Следующий таймер также построен на микросхеме КР512ПС10 (DD1), с выхода которой Q1 (вывод 9), прямоугольные импульсы, имеющие скважность 2 (меандр), поступают на вход счетчика DD2, при работе которого на выходах последовательно появляется напряжение высокого уровня (на остальных — низкого). На микросхеме DD3 К561ЛА7 выполнен звуковой сигнализатор, в котором элементы DD3.1, DD3.2 образуют тактовый генератор, управляющий генератором звуковой частоты на элементах DD3.3, DD3.4. К выходу сигнализатора подсоединен усилитель звуковой частоты на транзисторе VT1, нагрузкой которого является телефонный капсюль ДЭМШ-1А.

В момент включения короткий положительный импульс, сформированный цепочками на элементах R1;C1 и R4;C5, подается на входы сброса (SR и R) микросхем DD1 и DD2. На выходе 0 (вывод 3) DD2 появляется высокий уровень. Таймер начинает отсчет времени. На выходе (вывод 9) микросхемы DD1 появляются прямоугольные импульсы, частота следования которых зависит от номиналов R2, С2 и установленного коэффициента деления. Эти импульсы подаются на вход DD2. По мере поступления импульсов уровень логической "1" будет появляться на выходах DD2. Через заданное время, определяемое положением движка переменного резистора R2 и переключателя SA1, на входе DD3.1 появляется логическая единица, которая запускает звуковой сигнализатор, что свидетельствует об истечении выдержки времени.

Для коммутации цепей переменного тока используется электронное реле управляемое транзистором VT2, которое через заданный промежуток времени включает или выключает нагрузку (магнитофон, радиоприемник и т.п.).

Электронное реле подключается к переключателю SA1 (в точку А) вместо звукового сигнализатора.

Правильно собранный из исправных деталей, таймер начинает работать сразу. Необходимо только при помощи секундомера отградуировать шкалу переменного резистора R2 (при этом SA1 должен быть подключен к выводу 2 DD2).
Данный таймер обеспечивает выдержку времени от 30 с до 9 часов. Выдержка времени устанавливается резистором R2 и переключателем SA1. При желании диапазон выдержки времени можно изменить, соответственно изменив номиналы R2, С2 или коэффициент деления DD1. Для удобства пользования R2 необходимо снабдить шкалой. Точность установки времени можно повысить, заменив R2 набором постоянных резисторов и еще одним переключателем. В качестве С2 необходимо применить конденсаторы с малой утечкой (К10-17). Реле — РЭС22, МКУ48 или другое, рассчитанное на напряжение срабатывания 12V и предназначенное для коммутации цепей переменного тока.

Ночник с таймером.

Схема ночника с часовым таймером, который выключает ночник через 1 час после включения, показана на рисунке.

Его основа микросхема КР512ПС10, представляющая собой RC-генератор и управляемый делитель частоты с переключаемым коэффициентом деления, максимальное значение которого составляет 235 929 600. То есть, при использовании стандартного часового резонатора на 32768 Гц, на выходе счетчика будут импульсы с периодом в 120 минут. А единица на выходе появляется уже через 60 минут. Таким образом, если задаться моментом появления на выходе единицы после обнуления, то получается временной интервал равный одному часу.

Вывод 3, это вывод STOP, при подаче на него логической единицы счетчик замирает. Вывод 2 — обнуление  подачей на него единицы счетчик сбрасывается. Выводы 1, 12, 15, 13, 14 служат для установки коэффициента деления.

Первоначально ночник включают как обычно, — сетевым выключателем S2. При этом лампа сразу же зажигается и начинается отсчет времени.

Если ночник уже был ранее включен и выключился, то снова включить его можно как нажатием кнопки S1, так и выключив и затем включив выключателем S2.

После любого из вышеперечисленных вариантов включения счетчик D1 оказывается обнуленным (конденсатором С1 или кнопкой S1). В этом состоянии на выходах счетчика (выводы 9 и 10) нули. Транзистор VT1 закрыт и не шунтирует затворную цепь полевого транзистора VT2. На затвор VT2 через резистор R6 поступает открывающее напряжение, которое ограничивается на допустимом уровне стабилитроном VD2. Поэтому транзистор VT2 открывается и включает лампу Н1, которая питается через выпрямительный мост VD3-VD6.

Такая схема управления полевым транзистором обусловлена тем, что паспортное значение напряжения питания КР512ПС10 равно 5V, а напряжение на затворе полевого транзистора IRF840, обеспечивающее его полное открывание, должно быть не менее 8V. Поэтому затвор VT2 и микросхема питаются от разных источников, а транзистор VT1 выполняет функции не только инвертора, но и согласователя уровней.

Через час после обнуления на выводах 9 и 10 D1 появляются логические единицы. Вывод 9 останавливает счетчик подачей логической единицы на вывод 11. А вывод 10 открывает транзистор VT1. Тот, открывшись, шунтирует затворную цепь полевого транзистора VT2 и напряжение на его затворе падает до нуля. Транзистор VT2 закрывается и лампа Н1 гаснет.

Микросхема питается напряжением 5V (4,7V) от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1 и резисторе R5.

Кнопка S1 без фиксации. Можно обойтись и без этой кнопки. В таком случае чтобы включить ночник после его автоматического выключения нужно будет выключить его сетевым выключателем S2 и включить снова. Кварцевый резонатор Q1 — стандартный часовой резонатор. Его можно заменить импортным часовым резонатором на 16384 Гц (от китайских кварцевых будильников), но тогда время включенного состояния ночника увеличится, соответственно, вдвое.

При отсутствии кварцевого резонатора, или при желании сделать плавно регулируемый интервал времени отключения ночника, можно построить тактовый генератор на RC-элементах, как показано на нижнем рисунке.

Детали:

Транзистор IRF840 можно заменить отечественным аналогом типа КП707Б, КП707В, КТ3102 —любым обычным маломощным транзистором структуры n-p-n, например, КТ315.

Стабилитрон КС147А можно заменить любым на 4,7 — 5,1V, а Д814Д на любой другой от 9 до 13V.

Выпрямительный мост на диодах 1N4007, любыми другими выпрямительными диодами с параметрами по прямому току и обратному напряжению не меньше данного.

Конденсатор С4 должен быть на напряжение не ниже 6V, а конденсатор С5 на напряжение не ниже 12V.

Данная схема допускает работу с лампами мощностью до 200W включительно (без радиатора для VT2).

Адаптер с таймером

На рисунке показана схема дополнения, при помощи которого можно плавно устанавливать время от 10 минут до 2 часов, через которое адаптер отключится от сети. Основа таймера микросхема CD4060B

В разрыв одного из проводников первичной обмотки трансформатора включен пусковой выключатель S1 и контакты реле К1. Если вы не собираетесь пользоваться таймером, включите S1 и пользуйтесь адаптером как обычно, схема таймера на него не окажет никакого влияния.

Чтобы  воспользоваться таймером, нужно включить адаптер в сеть как обычно, затем включить и выключить S1. После этого начнется отсчет времени, а затем адаптер выключится полностью, соответственно выключается и нагрузка.

В момент включения питания при помощи цепи C1-R7 происходит принудительный сброс счетчика ИМС D1. Ноль его старшего разряда поступает на базу транзистора VT1 и открывает его. В коллекторной цепи транзистора включено репе К1, оно замыкает контакты. Теперь если выключить S1 напряжение на первичную обмотку трансформатора будет поступать через контакты реле.

С момента включения начинается отсчет времени, устанавливаемого переменный резистором R5. Резистором R5 регулируется частота импульсов, генерируемый встроенным RC-мультивибратором микросхемы CD4060. По внутренним цепям микросхемы импульсы поступают на двоичный 14-разрядный счетчик. Спустя некоторое время, которое зависит от частоты импульсов (отсчитав 8192 импульса), на старшем выходе счетчика (вывод 3) появляется логическая единица. Транзистор VT1 закроется и реле К1 выключит свои контакты. Схема отключится от сети полностью

Микросхема CD4060 не имеет отечественного аналога, для ее замены можно использовать схему, показанную на рисунке.

В кружочках указаны эквивалентные выводы CD4060 (см. рисунок).

Микросхема DD1 — основа тактового генератора, DD2 — собственно счетчик. Следует только учесть, что при такой замене, возможно, потребуется корректировка номиналов деталей времязадающих цепей тактового генератора для сохранения прежней частоты. Входы неиспользуемого логического элемента микросхемы К561ЛА7 (выводы 12, 13) следует соединить с общим или плюсовым проводом питания.

Таймер для вентилятора.

Устройство предназначено для автоматического выключения вентилятора через установленный промежуток времени, который составляет от одной минуты до десятков часов.

Рис. 1. Принципиальная схема таймера для управления вентилятором

Для включения вентилятора Ml следует нажать кнопку SB1. Часть выпрямленного диодным мостом VD1 напряжения с резистора R3 подается на параметрический стабилизатор R4, VD3,C2 для питания схемы таймера, а напряжение с резисторов R2 и R3 через диод VD2 заряжает конденсатор С1. Перепад напряжения при включении благодаря наличию элементов СЗ, R5, С4, R6 образует на выводе 3 интегрального счетчика DD1 импульс, который устанавливает на выводе 5 низкий уровень. Благодаря этому отпираются транзисторы VT2 и VT3, что приводит к срабатыванию реле К1, которое своими контактами К1.1 включает тиристор VS1. В результате вентилятор начинает работать, а питание схемы при отпускании кнопки SB1 не прерывается.
Микросхема К176ИЕ5 содержит генератор прямоугольных импульсов, период повторения которых определяется элементами R7, R8, С5, и 15-разрядный двоичный делитель частоты этих импульсов с выходом на вывод 5. Поэтому через определенное время на выводе 5 микросхемы появится высокий уровень, которым запрется транзистор VT1, за ним VT2, выключиться реле, разомкнётся тиристор, вентилятор остановится и будет снято питание с таймера.
При указанных на схеме параметрах элементов R7, R8, С5 генератор выдает импульсы с периодом повторения 20 мс, и после деления частоты на 21* = 16384 задержка отключения вентилятора получается примерно равной 6 мин.
В качестве электромагнитного реле К1 можно использовать РЭС9, паспорт РС4.524.029Ю0, РС4.524.029Ю1, РС4.524.029-07 или РС4.524.029-09 (прежняя нумерация этих паспортов РС4.524.200, РС4.524.201, РС4.524.209, РС4.524.213).

Рис. 2. Печатная плата таймера для управления вентилятором

Таймер для кухни

Работа устройства основана на постепенном заряде конденсатора, подключенного к входу операционного усилителя до напряжения, при котором происходит переключение состояния выхода ОУ, в свою очередь, управляющего звуковым генератором. Одно из преимуществ устройства в том, что оно не имеет выключателя питания - достаточно всего лишь нажать на один из трех переключателей, чтобы произошло включение и запуск нужного интервала отсчета.

При этом загорается светодиод, показывающий, что таймер включен и идет выдержка времени. По окончании  заданного интервала раздается постоянный звуковой сигнал. Повторное нажатие на тот же самый переключатель, отключает устройство.

Основой устройства является счетверенный операционный усилитель LM324, причем три его элемента являются отдельными таймерами, а четвертый элемент - генератором. Нажав на один из переключателей, соответствующий желаемой выдержке времени, допустим, SA1 - 5 мин, питание начинает поступать на схему, а конденсатор С1, включенный параллельно контактам переключателя, перестает быть замкнутым и начинает медленно заряжаться через резистор R1. Таким образом, в момент включения потенциал на инвертирующем входе ОУ ниже, чем на неинвертирующем, следовательно, выход ОУ имеет потенциал питающего напряжения. Инвертирующий вход звукового генератора на элементе DA1.4 через диод VD1 оказывается под высоким потенциалом, что блокирует его работу - динамик молчит.

По прошествии времени, необходимого для зарядки конденсатора С1 через резистор R1, потенциал на инвертирующем входе ОУ превысит значение потенциала на неинвертирующем. При этом на выходе ОУ сформируется низкий потенциал - диод VD1 будет закрыт и заработает звуковой генератор. С вывода 14 элемента DA1.4 сигнал, сформированный генератором, через резистор R4 и диод VD1 поступает на базу транзистор VT1, к которому подключен звукоизлучатель, раздается звуковой сигнал. Для выключения устройства необходимо повторно нажать на переключатель SA1, что отключает схему от питания и одновременно разряжает конденсатор С1 - таймер снова готов к работе.

Время отсчета таймера определяется номиналами элементов С1-СЗ и R1-R3. При указанных значениях этих деталей, мы будем иметь следующие интервалы выдержки времени: SA1 - 5 мин, SA2 - 10 мин, SA3 - 20 мин. При желании можно изменить время выдержки каждого из таймеров, увеличивая или уменьшая номиналы соответствующих резисторов и конденсаторов.

Налаживание устройства сводится к подбору конденсатора С4, определяющего тональность, и резистора R5 - громкость звучания.

Детали:

Резисторы МЛТ - 0,125. Времязадающие конденсаторы С1-СЗ с возможно меньшим током утечки, остальные К73-17. Диоды VD1-VD4 - КД521А, транзистор VT1 можно заменить на КТ817А, Б. Светодиод HL1, можно заменить на мигающий UL-506S11FD-FB, что позволит получить эффект отсчета времени. Переключатели SA1-SA3 -любые малогабаритные. В качестве звукоизлучателя подойдет небольшой динамик с сопротивлением обмотки 8 Ом, можно использовать звукоизлучатель от китайских мягких игрушек.
Питание осуществляется от батареи 6V.
Изменение питающего напряжения в пределах 4,5... 12V почти не оказывает влияния на время выдержки таймера, при этом лишь уменьшается громкость звука.
 

Использованные источники:

01. "Радио-дизайн" №10 2002г.

02. "РАДИО", №12-1991; №11-2001; №06-2006.

03. Радио-Конструктор №4-1999г; №3 -2000; №9-2011

04. Радиоаматор №2, 2010г.

05. http://riostat.ru/

06. http://radio-hobby.org/

07. http://web-dir.info/

08. http://texnic.ru/