Temporizator digital cu 4 domenii

Prezentare dispozitiv temporizator digital (timer)

Temporizatorul prezentat se caracterizeaza prin 4 domeniii de timp, selectabile printr-un comutator cu translatie, in fiecare domeniu existand posibilitatea reglarii continue a duratei, cu un potentiometru. Dispozitivul se poate utiliza atat ca temporizator la actionare, cat si ca temporizator la revenire, functii care se pot, deasemenea, selecta cu un comutator cu translatie cu 2 pozitii.

Cele 4 pozitii ale comutatorului K1 selecteaza cate unul din cele 4 domenii de temporizare, dupa cum urmeaza:

– pozitia 1, domeniul 1 … 10 secunde;

– pozitia 2, domeniul 0,1 … 1 minut (6 … 60 secunde);

– pozitia 3, domeniul 1… 10 minute;

– pozitia 4, domeniul 0,1 … 1 ora (6 … 60 minute).

Functionare

Functia de timer este realizata de catre circuitul integrat CMOS notat in schema din fig.1 cu U1, de tip 4060 (CD4060, HEF4060, MMC4060, MC14060, etc.).

Temporizator digital cu 4 domenii – Fig.1

Cu componentele montate la pinii 9, 10 si 11 se realizeaza o configuratie de oscilator, care genereaza impulsuri dreptunghiulare si le aplica numaratorului intern de 14 biti.

Oscilatorul poate functiona atata vreme cat dioda D10 este blocata, iar acest lucru se intampla atata vreme cat tranzistorul Q1 este deasemenea blocat.

Tranzistorul Q1 este comandat de la iesirile numaratorului cu 14 biti, selectate prin comutatorul K1 in functie de duratele de temporizare stabilite:

– Pe pozitia „1” a comutatorului este aplicat semnalul rezutat dupa o poarta NAND cu 2 intrari, implementata cu diodele D1 si D2, de la iesirile Q4 si Q6.

– Pe pozitia „2” a comutatorului este aplicat semnalul de la iesirea Q9, prin dioda D4.

– Pe pozitia „3” a comutatorului este aplicat semnalul rezutat dupa o poarta NAND cu 3 intrari, implementata cu diodele D3, D5 si D6, de la iesirile Q7, Q9 si Q12.

– Pe pozitia „4” a comutatorului este aplicat semnalul rezutat dupa o poarta NAND cu 3 intrari, implementata cu diodele D7, D8 si D9, de la iesirile Q12, Q13 si Q14.

In componenta portilor NAND implementate cu diode, intra si rezistenta R5 prin care se polarizeaza diodele de la tensiunea VDD.

Iesirile portilor NAND cu diode nu se aplica direct in baza tranzistorului Q1, din cauza riscului deschiderii acestuia in momente nedorite, ci se face o translatare de potential cu dioda D11. Acest risc, se explica astfel: catozii diodelor sunt pusi la masa atunci cand iesirile corespunzatoare, Qn, ale numaratorului sunt in zero logic. Pe diodele deschise va apare inerent o cadere de tensiune de circa 0.5V…0.6V, ele primind in anozi tensiunea de alimentare VDD prin rezistorul R5, fiind astfel polarizate direct (in conductie). Deplasarea de nivel cu dioda D11 va avea ca efect ridicarea marginii de zgomot.

La expirarea timpului selectat de comutatorul K1, cand toate diodele din poarta NAND corespunzatoare se blocheaza (nu mai conduc), iesirea va fi in starea 1 logic, astfel ca tranzistorul Q1 se va deshide. Saturarea acestuia produce punerea la masa a catodului diodei D10, prin a carei deschidere se pune la masa si pinul 11 al integratului, inhiband oscilatorul intern, care nu va mai livra impulsuri numaratorului. In acest moment are loc si schimbarea starii releului electromagnetic RL1 comandat de tranzistorul Q2, starile acestuia depinzand de regimul fixat prin comutatorul K2, dupa cum urmeaza:

– Daca comutatorul K2 a fost setat pe pozitia „1”, tranzistorul Q2 lucreaza sincron cu tranzistorul Q1, ambele primind in baza acelasi semnal, ambele tranzistoare sunt blocate din momentul aplicarii tensiunii de alimentare si raman in aceasta stare pana la expirarea temporizarii fixate, moment in care se deschid si releul RL1 cupleaza, regimul de lucru fiind, deci, de temporizator la actionare.

– Daca comutatorul K2 a fost setat pe pozitia „2”, tranzistoarele lucreaza in contratimp, Q2 fiind comandat de catre tranzistorul Q1. Astfel, din momentul aplicarii tensiunii de alimentare si pana la finele duratei de temporizare, cand tranzistorul Q1 este blocat, tranzistorul Q2 e deschis, iar releu este cuplat. In momentul deschiderii lui Q1, tranzistorul Q2 comandat de acesta se va bloca, astfel ca releul RL1 decupleaza, regimul de lucru fiind, deci, de temporizator la revenire.

Pe durata temporizarii, numaratorul intern, care primeste impulsuri de la oscilatorul intern, avanseaza (incrementeaza) pe fronturile impulsurilor de comanda, mai exact, la fiecare tranzitie negativa aplicata. El poate fi setat in starea zero (cu toate iesirile Qn in zero logic), daca pinul de RESET (pin 12) este adus in unu logic (SUS). In circuitul prezentat, componentele R1, C1, sunt aranjate in configuratia de „power-on reset”, configuratie care asigura resetarea (aducerea la zero) a numaratorului la punerea sub tensiune. La aplicarea tensiunii de alimentare, condensatorul C1, initial descarcat, isi trage curentul de incaracare, comportandu-se in primul moment ca un scurtcircuit, astfel ca potentialul pinului 12 urca rapid la valoarea corespunzatoare starii H, asigurand conditia de aducere la zero a tuturor iesirilor. Apoi C1 se incarca rapid prin R1, potentialul pinului 12 cade la zero, asigurand conditia de functionare a numaratorului, care va numara impusurile primite pana la expirarea duratei selectate a temporizatorului.