Главная » Автоматика в быту
Призовой фонд
на апрель 2018 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. Тестер компонентов LCR-T4
Сайт Паяльник
3. 100 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Устройство предупреждения и отключения

К устройствам повышенной опасности относятся утюги, электроплитки, обогреватели, паяльники и прочие приборы, несвоевременное отключение которых может привести к печальным последствиям. Принцип работы предлагаемого УСТРОЙСТВА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ОТКЛЮЧЕНИЯ (здесь и далее - УПО) достаточно прост: эксплуатируемое бытовое электроустройство (здесь и далее – БЭУ) через цепи коммутации (реле, транзисторы, тиристоры и т.п.), управляемые УПО, подключается к электропитающей сети или к автономному источнику питания. С подачей питания на УПО, устройство приводится в готовность. Нажатием единственной кнопки "Пуск" происходит активация УПО и начинается отсчет установленного времени в течении которого бытовое БЭУ включается и нормально функционирует. По истечении установленного времени УПО начинает подавать звуковой (световой) сигнал. Если за время подачи сигнала не происходит нажатие кнопки "Пуск", происходит отключение БЭУ от источника электропитания. Если за время подачи сигнала кнопка "Пуск" будет нажата, БЭУ не будет отключено и его работа будет продолжена. В случае, если отключение все же произошло (пусковая кнопка не была нажата до окончания сигнала предупреждения), то повторное включение БЭУ с теми же временными параметрами, либо оперативно измененными на новые временные значения, можно осуществить нажатием все той же кнопки "Пуск". Такой, вот, достаточно простой алгоритм работы. За несколько лет было собрано несколько разных модификаций УПО для работы с различными устройствами. Все модификации были собраны на популярной не дорогой и не дефицитной логической серии 40ХХ (К561), а устройства не представляют сложностей в сборке и налаживании. Все модификации УПО выполнены в виде отдельных модулей и не содержат силовой части. Добавление силовых модулей или отдельных компонентов не представляется сложным, т.к. выход каждого УПО снабжен транзисторным ключом с достаточно большой нагрузочной способностью и способен управлять обмоткой реле, оптроном или управляющим входом симисторов (тиристоров).  

Несмотря на простоту и небольшое количество деталей, УПО 1 (см. схему) содержит 4 генератора и пару двоично-шестнацатиричных счетчиков, установочный триггер. Работа УПО активируется нажатием на кнопку "Пуск" S1. До нажатия на S1 установочный RS-триггер на элементах U3.3 и U3.4 c зарядом конденсатора C3 в момент подачи питания на схему, переводится в состояние, когда на выходе U3.4 появляется лог "1", открывающая транзистор Q1, который блокирует работу генераторов (U1.1, U1.2) и запирает транзистор Q2, предотвращая случайное включение БЭУ. Нажатие на кнопку S1 приводит к кратковременному появлению положительного потенциала на входах CLR обоих счетчиков и входе инвертора U1.4. При этом лог. "0" на выходе этого инвертора переводит RS-триггер в противоположное состояние ("0" на выходе элемента U3.4), транзистор Q1 запирается, выходы счетчиков "обнуляются". Инвертор U1.3 высоким уровнем разрешает работу генераторов (U1.1, U1.2) и отпирает транзистор Q2.

Можно считать, что БЭУ - в работе, о чем сигнализирует светодиод HL1. Генератор, собранный на элементе 2И-НЕ (U1.1) с «триггерошмиттовскими» входами, и счетчик U2.1 определяют временной интервал c момента запуска УПО (открытие выходного ключа Q2) до подачи звукового сигнала. Этот самый промежуток времени будет зависеть от тактовой частоты генератора U1.1 и установок джампера на выходах Q0-Q3 счетчика U2.1. Как только на общем проводе джамперной гребенки (соединенным с входом EN счетчика U2.2) с одного из выходов счетчика U2.1 появится высокий логический уровень, счетчик (работа которого находилась до этого момента под запретом из-за наличия логического «0» на входе EN) активируется и начинает счет импульсов генератора (логический элемент U1.2). Через промежуток времени, определяемый частотой генератора U1.2 и количеством импульсов, поступивших на вход CLK счетчика U2.2, появление лог «1» на выходе Q2 счетчика U2.2 активирует генератор, собранный на логическом элементе U3.1, который в свою очередь разрешит работу генератора, собранного на логическом элементе U3.2 и обеспечит либо прерывания работы последнего, либо модуляцию второй звуковой частотой (в зависимости от выбора номиналов C4/R8). Как только на выходе Q3 счетчика U2.2 появится логическая «1», инвертор U1.3 заблокирует работу генераторов U1.1 и U1.2 подачей лог. «0» через резистор R6 и этим же потенциалом запрет транзистор Q2, обесточив его затвор. С уходом лог. «1» с выхода Q2 U2.2, работа звукового сигнала будет прекращена (одновременно с закрытием Q2). Подразумевается при этом, что работа любого БЭУ, подключенного через коммутатор, управляемый УПО, - прекратится. Однако, если нажатие на кнопку "Пуск"а произойдет в момент работы звукового сигнала, счетный цикл восстановится и БЭУ не будет отключено. Частота генераторов на элементах U1.1, U1.2, U3.1, U3.2 определяется соответственно номиналами элементов C1, R1, R3; C2, R2, R4; C4, R8; C5, R11. В качестве звукового излучателя можно применить любой динамический излучатель с сопротивлением катушки от 16Ом и выше. Допустимое напряжение питания от 3-х до 15-ти Вольт. Печатная плата с односторонней разводкой выглядит так

Была разработана плата и с двухсторонней разводкой.

Схема следующей модификации несколько сложнее, но алгоритм работы все тот же. 

В модификации УПО2 используется счетчик с встроенным тактовым генератором CD4060. Эта микросхема используется для создания временного интервала работы до подачи сигнала предупреждения. Интервал для работы звуковых генераторов задается одновибратором на триггере U2.1. Активируется высоким логическим уровнем по входу CLK с выдачей положительного импульса по выходу Q (пин 1). Длительность этого импульса определяется номиналами PR1, R3, C2. На время присутствия импульса на выходе Q1 U2.1 ключ Q1 блокирует работу тактового генератора U1, а логический элемент U3.2 своим низким выходным логическим уровнем (на пине 5 его уже присутствует лог. "1") переводит выходной уровень инвертора U3.1 в состояние лог. "1", разрешающей работу генераторов на элементах U3.3 и U3.4. Появляющийся лог "0" на входе триггера CLK U2.2 подготавливает его к "опрокидыванию" (смене состояний на выходах на противоположные). Так происходит потому, что в счетном режиме смена состояний выходов триггера происходит по фронту (положительный перепад логического уровня, импульса) каждого следующего импульса. В момент подачи питания на тактовом входе триггера U2.2 уже наличествует лог "1" и для смены его состояния необходим еще один фронт. И в тот момент, когда происходит спад импульса на Q U2.1, U2.2 "опрокидывается" и на его выходе Q`(пин 12) появляется лог "0", запирающий ключ на транзисторе Q4. Одновременно на выходе Q U2.2 появляется лог. "1", переводящая U1 в "обнуленное" состояние до момента нажатия на кнопку S1. Транзистор Q2 с зарядом конденсатора C4 при подаче питания принудительно устанавливает триггер U2.1 в "0" (на выходе Q - низкий логический уровень). Конденсатор C6, заряженный при подаче питания, переводит триггер U2.2 в единичное состояние, предотвращая случайный запуск УПО при включении. Диод D1 обеспечивает быстрый заряд конденсатора C2 через нажатую кнопку S1 при повторном пуске. Джамперная гребенка в УПО2 уже на 10 положений, соответственно и выбор времени вариативнее. Для УПО2 разрабатывалась печатная плата только с двухсторонней разводкой.

Третья модификация УПО представляет собой компиляцию двух предыдущих схем, принципы и тонкости работы которых уже описаны выше.

В качестве тактового генератора использован интегральный таймер TLC555 (U1), оба счетчика микросхемы U2 работают на создание ДОПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНОГО временного промежутка, - вот, практически, и все отличие от предыдущих схем УПО.  Печатная плата для УПО3 здесь приводится только односторонняя, хотя разработан и двусторонний вариант платы.

Наладку устройства можно начать с любого из узлов схемы. Т.к. звуковая индикация устройства является значимой его частью и при наладке, прежде всего следует начать настройку звукового генератора. В УПО1 желаемая частота тона генератора подбирается с помощью резистора R11 и конденсатора С5. Настройку лучше производить при отключенном резисторе R9. По окончании настройки тона так же, при отключенном резисторе R9 следует выбрать желаемую частоту прерываний генератора на U3.1 с помощью резистора R8 и конденсатора С4. Для облегчения настройки этого генератора, на его выход можно подключить осциллограф или светодиод через сопротивление 3-5кОм. Современным светодиодам достаточно небольшого тока для вполне внятного свечения, слишком же малое значение сопротивления неизбежно повлияет на частоту генератора. В зависимости от сопротивления R9 тон генератора может быть прерывистым или двухчастотным. Аналогично настраиваются генераторы в остальных модификациях УПО, т.к. генераторы идентичны во всех описанных модификациях. Задающие тактовые генераторы в УПО1 собраны по такой же схеме, как и генератор звука, с той лишь разницей, что в схеме тактовых генераторов уже предусмотрена плавная регулировка частоты с помощью переменных резисторов R3, R4. Для визуализации логических уровней при наладке можно воспользоваться осциллографом, логическим пробником или просто светодиодами, подключая их к проверяемым точкам схемы через гасящие резисторы.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Компоненты для схемы УПО1
R1, R2, R6 Резистор4k73 Поиск в win-sourceВ блокнот
R3-R5 Резистор
100 кОм
3 Поиск в win-sourceВ блокнот
R7 Резистор
330 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R8 Резистор1M21 Поиск в win-sourceВ блокнот
R9 Резистор
220 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
C1, C2 Электролитический конденсатор1u-10u3 Поиск в win-sourceВ блокнот
C3 Конденсаторu331 Поиск в win-sourceВ блокнот
C4 Конденсатор3n3-33n1 Поиск в win-sourceВ блокнот
C5 Конденсатор2n2-6n81 Поиск в win-sourceВ блокнот
Q1, Q2 N-Channel Enhancement Mode Field Effect Transistor2n70002 Поиск в win-sourceВ блокнот
Q3 Транзистор биполярный2n54011 КТ209, КТ502 (обратная цоколевка)Поиск в win-sourceВ блокнот
U1, U3 Микросхема логическаяCD40932 К561ТЛ1Поиск в win-sourceВ блокнот
U3 Микросхема логическаяCD45201 К561ИЕ10Поиск в win-sourceВ блокнот
Компоненты для схемы УПО2
R1, R5 Резистор
15 кОм
2 Поиск в win-sourceВ блокнот
R2, R7 Резистор4k72 Поиск в win-sourceВ блокнот
R3 Резистор
33 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R4 Резистор1M21 Поиск в win-sourceВ блокнот
R6, R9 Резистор
330 кОм
2 Поиск в win-sourceВ блокнот
R8 Резистор220k-1M1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R10 Резистор
10 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R11 Резистор51k-220k1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R12 Резистор2k21 Поиск в win-sourceВ блокнот
R13 Резистор1k51 Поиск в win-sourceВ блокнот
PR1, PR2 резистор подстроечный100k2 Поиск в win-sourceВ блокнот
Cb1-Cb4 Конденсатор68n4 Поиск в win-sourceВ блокнот
C1 Конденсатор2n21 Поиск в win-sourceВ блокнот
C2 Электролитический конденсатор4u7-22u1 Поиск в win-sourceВ блокнот
C3 Конденсатор33n-1u1 Поиск в win-sourceВ блокнот
C4 Конденсаторu68-10u1 Поиск в win-sourceВ блокнот
C5 Конденсатор2n2-33n1 Поиск в win-sourceВ блокнот
C6 Конденсатор33n-1u1 Поиск в win-sourceВ блокнот
Q1, Q4 MOSFET-транзистор
2N7000
2 КП501 - иная цоколевкаПоиск в win-sourceВ блокнот
Q2, Q3 транзистор биполярный2n54012 КТ209, КТ502 (обратная цоколевка)Поиск в win-sourceВ блокнот
U1 микросхема логическаяCD40601 Поиск в win-sourceВ блокнот
U2 микросхема логическаяCD40131 К561ТМ2Поиск в win-sourceВ блокнот
U3 микросхема логическаяCD40931 К561ТЛ1Поиск в win-sourceВ блокнот
Компоненты для схемы УПО3
R1-R3 Резистор4k73 Поиск в win-sourceВ блокнот
R4, R10 Резистор
330 кОм
2 Поиск в win-sourceВ блокнот
R5 Резистор
15 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R6, R10 Резистор1M2 Поиск в win-sourceВ блокнот
R7 Резистор
33 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R8 Резистор
220 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R11 Резистор
6.8 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R12 Резистор
2.2 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R13 Резистор
100 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
R14 Резистор
1.2 кОм
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
PR1, PR2 резистор подстроечный
100 кОм
2 Поиск в win-sourceВ блокнот
Cb1-Cb4 Конденсатор68n4 Поиск в win-sourceВ блокнот
C1 Конденсатор2n21 Поиск в win-sourceВ блокнот
C2 Конденсатор100n1 Поиск в win-sourceВ блокнот
C3 Конденсатор1u1 Поиск в win-sourceВ блокнот
C4 Конденсаторu681 Поиск в win-sourceВ блокнот
C5 Электролитический конденсатор2u2-22u1 Поиск в win-sourceВ блокнот
C6 Конденсатор33n-1u1 Поиск в win-sourceВ блокнот
C7 Конденсатор2n2-22n1 Поиск в win-sourceВ блокнот
C8 Конденсаторu33-1u1 Поиск в win-sourceВ блокнот
Q1, Q2 транзистор биполярный2n54012 Поиск в win-sourceВ блокнот
Q3 MOSFET-транзистор
2N7000
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
U1 Программируемый таймер и осциллятор
LM555
1 Поиск в win-sourceВ блокнот
U2 Специальная логика
CD4520B
1 К561ИЕ10Поиск в win-sourceВ блокнот
U3 Триггер
CD4013B
1 К561ТМ2Поиск в win-sourceВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 1
Я собрал 0 1
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 1 чел.

Комментарии (22) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
-2
BARS_ #
Схемы, конечно, интересные. НО, все их заменит один МК в корпусе SOIC8... Еще и дешевле выйдет...
Ответить
+3

[Автор]
riswel #
Полностью согласен. Можно и на МК. Можно и на механике с пружинами и шестеренками. Может быть на МК и дешевле, но у меня много обычной логики. Ни солить, ни выкидывать не хочется. Насчет дешевизны тоже можно поспорить - для того, кто не держит под рукой кучу МК, вряд ли дешево обойдется изготовление на базе МК чего бы то ни было. Каждому свое. Написать программу для одного МК + программатор + софт + симуляция + отладка + разработка платы + сам МК, равный по стоимости десятку корпусов обычной логики. Мне проще так: набросал схему, собрал на макетке, разработал ПП. Наверное так быстрее.
Отредактирован 22.03.2018 21:54
Ответить
-1
BARS_ #
Согласен во всем, кроме стоимости. Если заказывать у китайцев десяток МК, то выйдут они совсем недорого.
Ответить
0

[Автор]
riswel #
Спасибо. В перспективе. Только будет это уже что-нибудь другое.
Ответить
0
Zlodey #
В погоне за дешевизной не стоит забывать о надёжности. Устройство на микроконтроллере будет менее надёжным. Автор правильно сделал, без применения микроконтроллера.
Полезное устройство получилось, зачёт!
Отредактирован 03.04.2018 13:35
Ответить
-1
BARS_ #
Вообще-то чем больше компонентов, тем ниже надежность ибо повышается вероятность выхода компонента из строя. А вся ненадежность устройств на МК находится в голове разработчика...
Ответить
0
Zlodey #
Большее количество компонентов будет как раз у варианта с микроконтроллером. Почему - догадайтесь сами.
Чем больше компонентов, тем ниже надежность - с этим согласен =)
Ответить
-1
BARS_ #
Имеется в виду количество дискретных компонентов, а внутрянка у МК как раз очень даже надежная да и использоваться она тут будет далеко не вся
Ответить
0
Zlodey #
А на каком основании мы должны из расчёта надёжности "выкидывать" внутренние узлы микроконтроллера?
Ответить
-1
BARS_ #
Для начала по тому, что они там не используются по больше части. Да и вообще выходят из строя крайне редко, в отличии от дискретных элементов. Так что устройство с одним элементом в виде МК будет намного надежнее, чем устройство на нескольких микрухах логики. Конечно, при условии грамотной схемы и прошивки.
Ответить
+1
Zlodey #
Ещё как используются. Начиная от блоков АЛУ, ОЗУ, РПЗУ (это тысячи и десятки тысяч транзисторов). Заканчивая кривым кодом юзера.
Ответить
-2
BARS_ #
Все дело в том, что технология изготовления этих блоков такова, что их надежность во много раз выше, чем у дискретных элементов. Ну и не забывайте, что каждая отдельная микросхема - это тоже набор элементов. А для МК основные опасности надежности - кривая схема и кривой код. Сам же по себе он очень надежная железка.
Ответить
+1
Smelter #
В том то всё и дело, что МК сам по себе – железка невероятно глючная по сравнению с жёсткой логикой. Управляющий код хранится сначала в РПЗУ, потом переписывается в ОЗУ при включении питания. Так вот эти самые ячейки ОЗУ, как оказывается, очень чувствительны к помехам по цепи питания. Одна такая помеха приводит к переключению одной или нескольких ячеек ОЗУ. Что происходит в таком случае – догадаться несложно: программа либо зависает, либо продолжает работать с неверным результатом. Для решения проблемы глючности существует WDT – Сторожевой таймер, но никакой WDT не спасает от повреждения управляющей программы в ОЗУ. Если бы проблемы глючности не было, то и WDT бы не существовал. Поэтому всё микроконтроллерное – это железо крайне глючное и педалючное.
Ответить
0
Zlodey #
Согласен. Ещё содержимое флеш памяти может повредиться. Почитайте в интернете, народ пачками прошивает телефоны/ плееры/ навигаторы/ ноутбуки со "слетевшими" прошивками. Ведь у телефона ячеек флеш памяти больше, поэтому вероятность повреждения содержимого многократно возрастает. Причём для борьбы с зависанием и нарушением содержимого ПЗУ и ОЗУ существует множество разновидностей WDT.
Ответить
-2
BARS_ #
Серьезно? Вы хоть раз с МК рабтали? Для повреждения памяти должна быть ЭМИ крайне высокого уровня. А технику прошивают из-за кривых рук пользователей, а не порчи прошивки. Ну и вы тоже прочтите, для чего нужен WDT!
Ответить
0
BARS_ #
Да. Еще забыл уточнить. В телефонах/плеерах и т.п. флешка стоит отдельно от МК. Это та же флеш, на которой хранятся данные пользователя, считай - хард для ПК. И есть там ОС или нет ее, низкоуровневым железякам по барабану. Их прошивка не меняется. Даже при утере высокоуровневой ОС с флешки, низкоуровневая программа остается работоспособной и не слетает. Вы бы хоть разобрались в том, о чем пишите...
Ответить
-2
BARS_ #
Серьезно?! Вы в каком веке живете, что у вас ячейки ОЗУ чувствительны к помехам? У вас вся домашняя техника глючит постоянно? У вас машина все время вырубается в пути? На вас спутники и самолеты падают? Да и бред свой вы пишите с компа или телефона, в котором опять же полно микроконтроллеров!!! Что за чушь вы опять несете?!!!! Да, прошивка может слететь, но ТОЛЬКО из-за лени разработчика, который не удосужился учесть влияние ЭМИ на свое устройство! А вы разберите счетчик электроэнергии. Там тоже стоит МК, который прекрасно работает при наличии ЭМИ десятилетиями работает и не глючит. Как же так?! Давайте, переделывайте всю домашнюю технику на логику, хватит языком чесать! Только потом не жалуйтесь, когда она начнет РЕГУЛЯРНО глючить! Ну и прочтите уже наконец, для чего WDT используют!
Отредактирован 10.04.2018 09:43
Ответить
0
Zlodey #
Каждая микросхема это сотни дискретных элементов. Но не десятки тысяч, как в микроконтроллере. Качественно выбранные дискретные элементы по надёжности будут не хуже микросхем.
Ответить
-2
BARS_ #
Каждая микросхема - это десятки соединений на плате, которые на много порядков менее надежные, чем матрица транзисторов на кристалле. Что-то я не заметил, чтобы раньше техника, сделанная на куче плат с логикой работала надежнее, чем современная на МК. Кончайте бредить.
Ответить
0
proekt07 #
МК можно заставить ещё и сигналить различным звуком. Например, сигнал-предупреждение об отключении нагрузки через одну минуту, сигнал-предупреждение об отключении нагрузки непосредственно перед отключением. Вариантов столько, насколько фантазии хватит. Хотя идея устройства мне нравится.
Ответить
+1
ВалерийВас #
Замечательная идея и ее воплощение для актуальной темы. Применение обычной логики ничем не смущает и даже наоборот - внушает большее доверие, чем сложная архитектура МК.
Автору - респект и дальнейших успехов!
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Радиореле 220В
Радиореле 220В
Модуль измерения тока на ACS712 (30А) Паяльник с регулировкой температуры
вверх