Таймер для периодического включения нагрузки

[vovavova]

Здравствуйте, уважаемые форумчане!
Хотелось бы продолжить тему ранее обсуждавшуюся здесь...
http://www.radio-forum.ru/forum/viewtopic.php?f=2&t=8250
Но только под другим названием топика, так как, возможно, кто-либо собирал или будет собирать схему указанную здесь...
http://cxema.my1.ru/publ/konstrukcii_dlja_doma_i_dachi/tajmery/tajmer_dlja_periodicheskogo_vkljuchenija_nagruzki/78-1-0-3005
И через поиск найдет этот топик, может быть примет участие в обсуждении или наоборот - найдет ответы на вопросы.
Так вот, схему приведенного таймера я собрал и он работает. Микросхема D1 является микросхемой режима «работа», когда реле включает нагрузку, а D2 наоборот... – режим «пауза». Резисторы R3/R6 замкнул накоротко (т.е. нулевое сопротивление) в таком режиме RC цепочка C1/C2 и R2/R5 выдала задержку в 14-15 минут – все, как в описании статьи.
Теперь относительно калибровки...
В теме «Коэффициент счетчика микросхемы К176ИЕ5», что я указал в самом начале... Уважаемый Pavel писал...
«Вам чтобы откалибровать нужен частотомер и чтобы получить время, например, 1 минуту нужно задать частоту RC генератора (32768/60=546) 546 Гц».
Так вот, время по умолчанию, что я получил, составляет примерно 15 минут. Проведем расчеты:
15 минут это 900 секунд.
32768/900=36,4 Гц
Я взял у друга самодельный частотомер. Сразу оговорюсь, что частотомер работает правильно – проверял на частоте сети 220, показал ровно 50 Гц – измерил частоту выводов D1 и вот какие получил результаты:
11 вывод – частота 10 Гц
12 вывод – 20 Гц
Почему-то разные частоты, хотя в теории должны совпадать. Это первый вопрос: почему не совпадают частоты???
Второй вопрос: почему расчеты 36,4 Гц в реальности получилось 10 и 20 Гц???
Мне один знакомый электронщик сказал, что частотомер в цепочку RC может вносить свою емкость, тем самым создавать погрешность. Наверное, так и есть, потому что при включенном частотомере время выдержки таймера составило уже 27 минут вместо 15-ти. Сказал чтобы это исправить, нужно 11 вывод подключить к частотомеру через буферный элемент 2И-НЕ и произвести измерения по схеме...
http://www.imageup.ru/img232/1989984/1.jpg
Я так и сделал, теперь на 11 выводе вместо 10 Гц... через элемент 2И-НЕ частотомер 2 (см. схему) показал 20 Гц. Тоже самое... 20 Гц показал и частотомер 1 (см. схему) на выводе 12 без элемента.
В общем, дополнительный вопрос к двум предыдущим: где ошибка? В расчетах или измерениях? Подскажите, пожалуйста, как откалибровать таймер?

[Sergey7]

vovavova, снова Вы за старое... Давно бы собрали на простейшем контроллере за 30 рублей и получили бы точность до 1 мс легко, да и размер бы вышел раз в 10 меньше.
А что касаемо вопросов, то Вы рассудили верно, влияет емкость частотомера. Мерить частоту на 11 выводе нельзя, для этого специально и сделан 12, там просто буфер встроенный от выхода генератора, с инверсией. Поскольку делитель не может давать ошибок, то вывод очевиден, как и писал ранее, ошибка в самой схеме, ведь выдержка не стабильна?, первые девять разрядов делителя не сбрасываются сигналом R, а при подаче питания имеют случайное значение. Вы можете в этом убедиться, если сопоставите еще частоту на выводе 1-2. Смотрите схему чипа здесь http://www.rlocman.ru/comp/koz/cd/cdh18.htm
Эта микросхема предназначена исключительно для часов, поэтому нужды в полном сбросе у нее нет, так как вывод 1 (стандартно 64 Гц) используется для питания ЖКИ.

[СНГ]

Выводы 11 и 12 у К176ИЕ5 изначально были предназначены как ключи преобразователя напряжения питания в высоковольтное для люминесцентных индикаторов. По нагрузочной способности они равноценны, поэтому мерить можно на любом. Но, поскольку на входе 9 имеется только один защитный диод (к + питания), то без последовательно включённого с конденсатором 0,33 мк резистора (несколько кОм) положительный импульс на выходе 12 более “затянут” вверху и имеет большую длительность фронта. Отсюда и разные показания частотомера на входах 11 и 12.
Конденсатор разряжается часть полупериода только через защитный диод, линию питания и выход, а ток через него ограничен лишь сопротивлением диода и выходным сопротивлением ИЕ5. В это время выход 12 оказывается практически закорочен. Максимальная нагрузочная ёмкость у К176 с. 1000…3000 пФ. Автор таймера неграмотно подошёл к этому вопросу, включив 0,33 мк без ограничительного резистора..
Т. к. диод защитный один, период рассчитываем из выражения: 0,5 RC + 1,1RC. На глаз по частоте где-то 20 Гц.

[vovavova]

И снова здравствуйте! Извините за долгое молчание, но на то есть причина. Сейчас как раз занимаюсь калибровкой таймера, а для этого нужно очень(!) много времени, так как я сопоставляю расчетные данные с фактическими, а значит проверенными на практике. Сейчас дошел до интервалов в 5-6 часов, а это, как Вы сам понимаете, занимает очень много времени. Поэтому я пока еще не готов выложить результаты этих экспериментов, но, как только закончу исследования так сразу же отпишусь на этом форуме. Поэтому прошу подождать еще какое-то время.

Sergey7
С контроллером тоже не все так просто. Взять хотя бы такой вопрос: кто мне напишет программу??? Ведь я же не программист, значит, нужно кого-то просить, если кто-то захочет этим заниматься за спасибо. А насчет точности, так это не так важно. Плюс-минус 5-10 минут вполне допустимы в данном случаи.
«Поскольку делитель не может давать ошибок, то вывод очевиден, как и писал ранее, ошибка в самой схеме, ведь выдержка не стабильна?» - да нет, все стабильно. Уже не раз проверял, все Ок со схемой. Видимо, это я ошибся: неправильно замерил время или что-то с напряжением было не то. Там другой прикол обнаружился, я о нем чуть позже напишу под рубрикой «артефакты».

СНГ
Спасибо за разъяснение. А вот насчет неграмотности автора статьи... не могу знать. Для меня разработка схем вообще как полеты в космос. ))

[Sergey7]

Поздравляю, не сдавайтесь!

кто мне напишет программу???

Да тут какая программа, десять - двадцать команд на ассемблере, проще некуда. Я Вам еще полгода назад предлагал такую скромную помощь, делов-то на полчаса, учитывая не лучшее знание английской раскладки клвиатуры...
Кстати, выходной каскад в Вашем варианте можно и упростить, применив один полевой транзистор, при наличии, например 2N7002, его затвор можно напрямую к микросхеме, у него емкость небольшая, нагрузка реле до 0,25А. Или вообще использовать семистор вместо реле.

[Pavel]

С контроллером тоже не все так просто. Взять хотя бы такой вопрос: кто мне напишет программу??? Ведь я же не программист, значит, нужно кого-то просить, если кто-то захочет этим заниматься за спасибо.

Я напишу. Она маленькая.

[vovavova]

Sergey7, Pavel – большое Вам спасибо, друзья! Мне очень приятно, что на этом форуме есть такие ребята, как Вы. Скажу даже больше: именно Вы и такие, как Вы, делаете этот форум ценным(!) для тех, кто ищет ответы. Без Вашего участия, форума, как такового, просто не было бы! И я очень ценю Ваше желание мне помочь, спасибо Вам!

[vovavova]

Итак, хотелось бы завершить начатое, и поставить в этом вопросе наконец-таки точку.
Начну с того, что калибровать таймер по частотомеру – это гиблое дело. Даже не представляю, как автор статьи это бы делал? Лично у меня частотомер показывал значения в очень узком диапазоне, и при этом цифры все время прыгали, например, то 8 Гц, то 9, то снова 8... в конечном итоге непонятно что брать в расчет 8 или 9 Гц? Значения получались бы разные.

Я придумал, как решить эту задачу иным способом, не применяя никаких частотомеров. Все очень просто! Суть метода расчета заключается в следующем: при сопротивлении R3/R6 равном нулю, частота генератора задается цепочкой R2C1/R5C2, в таком случаи, время выдержки таймера составляет 14 минут и это значение const. Следовательно, для того чтобы подобрать сопротивление R3/R6 кОм для времени Y минут, необходимо составить простейшую математическую пропорцию:
100 кОм – 14 минут
R3/R6 кОм – Y минут
Тогда:
R3/R6 кОм = (100 кОм * Y минут)/14 минут
Однако нужно учесть сопротивление R2/R5 равное 100 кОм, которое используется по умолчанию. Поэтому окончательная формула примет такой вид:
R3/R6 кОм = ((100 кОм * Y минут)/14 минут) – 100 кОм
Примем условно R3/R6 кОм = R р. (р. - расчетное)

Приведем пример расчета...
Подберем сопротивление R р. кОм для времени Y минут = 40.
Подставляем значения в формулу:
R р. кОм = ((100 кОм * 40 минут)/14 минут) – 100 кОм = 185.714 кОм
Другой пример...
Подберем сопротивление R р. кОм для времени Y минут = 120 (2 часа).
Тогда:
R р. кОм = ((100 кОм * 120 минут)/14 минут) – 100 кОм = 757.142 кОм
Берем ближайшее стандартное и паяем в схему. Вот и все!
На практике у меня расчеты почти точно совпадали с реальным временем выдержки таймера. Все сопоставления расчетов с реальным замером времени для режимов «РАБОТА» и «ПАУЗА» я свел в таблицу...
http://www.imageup.ru/img245/2168001/tablica.jpg

В таблице...
«№» - это номер контакта галетного переключателя.
«Время задержки расчетное (Y минут)» - это значение времени задержки, которое нам нужно получить (подставляемое в формулу).
«Сопротивление расчетное R р.» - сопротивление, полученное в ходе вычислений по формуле.
«Сопротивление фактическое R ф.» - сопротивление, которое было взято реально из ближайшего стандартного или путем подбора комбинацией из нескольких сопротивлений.
«Первый замер времени по факту R ф.» - это фактическое время выдержки по сопротивлению R ф., которое реально(!) показал таймер в ходе эксперимента по часам.
«Второй замер...» - контрольная проверка...

Теперь несколько слов о том, как именно я проводил замер времени по факту...
Появилась такая идея: взять простые механические часы, которые питаются от обычной пальчиковой батарейки...
http://www.imageup.ru/img245/2168005/chasi-1.jpg
и в разрыв питания включить контакты реле...
http://www.imageup.ru/img245/2168007/chasi-2.jpg
Общая схема включения такая...
http://www.imageup.ru/img245/2168009/shema-3.jpg
Принцип работы такой: когда реле срабатывало контакты замыкались, на часы подавалось питание от батарейки и они запускались. При этом стрелки часов и минут заранее выставляются, например, для удобства на 12.00. Отсчет времени начался. Как только таймер отсчитал положенный интервал, он выключал реле, которое, в свою очередь, размыкало питание часов и они останавливались. Время, которое в этот момент показали часы и есть время работы таймера при сопротивлении Rф.. Таким образом, появилась возможность проверки больших временных интервалов как бы «на автомате» без вашего непрерывного контроля.
Так как таймер работает в режиме «маятника» и ходит по циклу включил/выключил, то при измерении временного интервала, на другое «плечо» таймера я ставил сопротивление 8.2 МОм – это примерно 19 часов выдержки. За это время вы успеете зафиксировать время остановившихся часов, прежде чем таймер снова запуститься.

И на последок...
Несколько слов для объективности... Так называемые артефакты. Схема предложенного таймера в целом очень неплохая и достаточно точная, но(!) в ходе проверки его работы обнаружилось какое-то непонятное поведение. В тот момент, когда таймер был включен (режим «РАБОТА») я включал паяльник в один и тот же пилот с питанием таймера, как вдруг таймер сразу же выключал реле (переходил в режим «ПАУЗА»). Выполнялось ложное срабатывание. Такое повторялось много раз. Почему так происходило, объяснить не могу. Питание микросхем таймера у меня стабилизировано КРЕНкой. Так что не думаю, что это из-за питания. Вопрос остается открытым.

Моя схема получилась такой...
http://www.imageup.ru/img245/2168010/shema-1.jpg
http://www.imageup.ru/img245/2168011/shema-2.jpg

[ASD]

Начну с того, что калибровать таймер по частотомеру – это гиблое дело. Даже не представляю, как автор статьи это бы делал? Лично у меня частотомер показывал значения в очень узком диапазоне, и при этом цифры все время прыгали, например, то 8 Гц, то 9, то снова 8... в конечном итоге непонятно что брать в расчет 8 или 9 Гц? Значения получались бы разные.

При измерении такой низкой частоты частотомером измеряют не частоту, а период сигнала. Во всех приличных приборах такой режим предусмотрен. Потом находят частоту как величину, обратную периоду. Если же очень хочется измерять именно частоту, то измерения нужно повторить много раз, записывая результаты. А потом вычислить их среднее значение.

[Sergey7]

Насчет ложных срабатываний от импульсных помех. Сам сталкивался когда-то давно, собирая схему, содержащую счетчик больших интервалов времени.
А не так давно решил сделать таймер задержки включения холодильника, не по китайской схеме, а как следует, на PIC16F629, с отслеживанием перехода напряжения через ноль для синхронизации пуска и т.д. Собрал, настроил, проверил, все работает стабильно. А подключив холодильник в момент пуска таймер в половине случаев перезапускается. Решилась проблема просто - потребовалось добавить конденсатор 0,1 мкф к выводу сброса МК, который по инструкции не обязателен. Аналогичная проблема была в дифференциальном теромостате для циркуляционного насоса, использование электрозажигалки или включение старой люминисцентной лампы иногда приводило к перезапуску программы, решение аналогично. Теперь, более года, всё работает стабильно.

vovavova, Вы бы схему конечного варианта выложили, для вставки прямо здесь можно использовать теги img, наверное стоит добавить фильтры в цепи питания или к входам триггера.