Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Relpol przekaźniki
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Układ czasowy na 4541 + 4017

23 Kwi 2013 19:46 3861 15
  • Poziom 9  
    Witam,

    próbuję zbudować układ, który ma działać w następujący sposób. Po włączeniu zasilania ma on uruchomić silnik na godzinę, a następnie mieć 3 godziny postoju, po czym cykl ma się powtórzyć.

    Wykombinowałem taki oto układ:

    Układ czasowy na 4541 + 4017

    Czy układ zadziała w sposób opisany powyżej? Czy dobrze powiązałem ze sobą oba liczniki?
  • Relpol przekaźniki
  • Poziom 27  
    Niepotrzebnie podłączyłeś wyjście 4541 do wejścia MR. Tak jak jest działałoby, ale na wyjściu pojawiałaby się bardzo wąska szpilka (poniżej 1µs). Bardziej naturalne byłoby wykorzystanie trybu pracy astabilnej, czyli uzyskanie na wyjściu prostokąta o wypełnieniu 1/2 wykorzystując w pełni podział przez 65536. W tym celu należałoby podłączyć wejście MR do masy, wejście MO do VDD, a stałą czasową elementów generatora dwukrotnie zmniejszyć (np. 100nF, 470kΩ, 220kΩ).
    Skrócenie cyklu licznika 4017 do 4 zrobione jest poprawnie, jednak nie gwarantuje, że licznik po włączeniu zasilania zacznie liczyć od zera. Co będzie jeśli ustawi się w głupim stanie, np. 5? Cykl się nie skróci i licznik będzie się musiał normalnie przepełnić żeby dojść do zera i włączyć po raz pierwszy silnik (i dalej już liczyć normalnie). Należałoby dorobić jakiś układ resetu skombinowany z sygnałem z Q4, co może wymagać dodatkowej bramki (lub bramek). Można też do skrócenia cyklu oprócz Q4 próbować wykorzystać wyjście CO, które jest aktywne dla stanów od 5 do 9 włącznie, ale to z kolei nie musi działać dla wszystkich kombinacji ustawień przerzutników wewnątrz 4017, więc reset wydaje mi się pewniejszy. Bramkę OR można zrobić na dwóch diodach.
    W zasadzie układy z serii CMOS 4000 mogą pracować z zasilaniem 12V, ale można na wszelki wypadek użyć stabilizatora +5V tak jak zrobiłeś, choćby po to, żeby uniknąć ewentualnych zakłóceń. Na schemacie brak kondensatorów blokujących zasilanie przed 7805 i po (przy układach CMOS).
  • Poziom 9  
    Witam,

    dziękuję za sugestię. Załączam poprawiony schemat (kondensatory przy stabilizatorze, zmienione parametry oscylatora, reset 4017 po podaniu zasilania):

    Układ czasowy na 4541 + 4017

    I w związku z resetem mam pytanie. W tym temacie:

    Link

    jest informacja, że "1" powinna zniknąć z pinu RESET przed kolejnym impulsem podanym na CLK. Nie za bardzo mam pomysł na to jak to zrobić (rozładowanie kondensatora). Może jakaś sugestia lub pomysł na inny sposób zresetowania?

    Będę wdzięczny za pomoc.
  • Poziom 27  
    Niepotrzebnie dałeś ten bezpiecznik przed stabilizatorem, przecież te dwa układy CMOS prawie nie pobierają prądu. Układ resetu zrobiłeś źle, bo tak jak jest to będziesz miał po włączeniu zasilania na chwilę stan niski, a ma być odwrotnie. Poza tym wyjście Q4 nie może iść bezpośrednio na elektrolit, bo będzie go ładowało lub rozładowywało. Trzeba dać jakąś bramkę, która zrobi: RES = Q4 OR RESET

    Można oczywiście zastosować dodatkowy układ CMOS zawierający bramki OR i wykorzystać jedną, ale ponieważ chodzi tylko o jedną bramkę to można ją zrobić na diodach. Katody dwóch diod (np. 1N4148) łączymy z opornikiem (np. 100kΩ) do masy. Anody diod to wejścia bramki OR, wspólne połączenie katod i opornika to wyjście bramki. Jeżeli na którejkolwiek z anod jest stan wysoki to dioda przewodzi i na oporniku jest też stan wysoki, połączenie takie zachowuje się więc jak bramka OR (tyle że bierna, bo bez zasilania i wzmocnienia). Wyjście tej bramki łączymy z RES 4017, do jednego z wejść podłączamy Q4, do drugiego sygnał RESET.

    Musisz zamienić elektrolit i opornik miejscami w Twoim układzie resetu żeby uzyskać sygnał RESET w logice dodatniej, czyli: elektrolit (np. 1µF) do VDD, opornik (np. 100kΩ) do masy, dodatkowo równolegle do opornika dioda (np. 1N4148) anodą do masy przyspieszająca rozładowanie elektrolitu po wyłączeniu zasilania. Tak otrzymany sygnał RESET podajemy na drugie wejście bramki. Jak to narysujesz to okaże się, że elektrolit będzie się ładował nie tylko przez opornik 100kΩ ale też przez diodę i drugie 100kΩ od bramki, ale to nie powinno przeszkadzać, bo zanim na wyjściu Q4 pojawi się jedynka elektrolit będzie już w pełni naładowany i jego dioda nigdy nie będzie przewodzić.

    Wejście RES jest dominujące i zeruje licznik niezależnie od stanu wejść zegarowych, ale nie ma się czego obawiać. Sygnał resetu zakończy się po upływie ułamka sekundy od włączenia zasilania, więc na długo przed pierwszym narastającym zboczem sygnału zegarowego, które pojawi się po upływie pół godziny, bo oscylator na 4541 zaczyna generować przebieg prostokątny poczynając od stanu określonego przez wejście PH(9), a więc od stanu niskiego.

    Jeżeli coś jest tu nie całkiem idealnie to jest to brak przerzutnika Schmitta na wejściu RES 4017. Elektrolit ładuje się stopniowo, więc sygnał RESET opada do zera stosunkowo powoli i gdyby był podawany bezpośrednio na wejścia resetujące wszystkich przerzutników tworzących licznik 4017 to mogłyby one zareagować niejednocześnie wskutek drobnych różnic poziomów napięcia. Na szczęście z datasheet wynika, że na wejściu RES jest bramka buforująca do sterowania wejściami resetującymi wszystkich przerzutników, więc zmiany powinny być jednoczesne.

    Ten potencjalny problemu można całkiem wyeliminować stosując zamiast diodowej bramki OR układem 4093 zawierającym 4 dwuwejściowe bramki NAND Schmitta. Bramka (przerzutnik) Schmitta ma w charakterystyce napięciowej histerezę, która zrobiłaby z wolno opadającego napięcia na elektrolicie przeskok gwałtowny. Wówczas zamiast bramki na dwóch diodach i oporniku można by zrobić bramkę OR negując dwoma bramkami NAND (ze zwartymi wejściami) wejścia trzeciej bramki NAND (albo negując tylko jedno wejście a na drugie podając narastające napięcie z elektrolitu dołączonego do masy tak jak narysowałeś). Takie rozwiązanie byłoby najpewniejsze, ale niestety wymagałoby użycia trzeciego układu.
  • Poziom 9  
    Witam,

    wczoraj niestety nie miałem czasu, żeby przysiąść do tego. Zrobiłem poprawki, które zasugerował przedmówca (albo tak mi się wydaje). Schemat wygląda teraz następująco:

    Układ czasowy na 4541 + 4017

    Czy o takie połączenie elementów do sygnału reset chodziło?
  • Relpol przekaźniki
  • Poziom 27  
    Tak, właśnie o to mi chodziło (tylko diody D3 i D4 miały być 1N4148 lub podobne małosygnałowe). Zaraz po włączeniu elektrolit C5 jest rozładowany, więc na oporniku R4 jest prawie całe napięcie zasilania i dioda D3 przewodzi. Jak już się elektrolit naładuje, to D3 jest zawsze odcięta i na wejście RES układu 4017 poprzez diodę D4 dochodzą tylko jedynki z wyjścia Q4.

    Jak już wspomniałem, to nie musi działać na 100% ze względu na brak histerezy (wejścia Schmitta), która zamieniłaby wolno narastające napięcie na szybki "cyfrowy" skok, ale to jest najprostsze rozwiązanie, więc chyba warto je wypróbować w praktyce zanim się podejmie decyzję o rozbudowie układu.

    Zresztą bardzo możliwe, że tej rozbudowy się nie uniknie, bo właśnie uświadomiłem sobie jeszcze coś. Mianowicie w datasheet 4541 jest zalecenie, że funkcja power-on reset działa dobrze tylko dla napięcia zasilania powyżej 8.5V, więc dla 5V powinno się ją wyłączyć poprzez dołączenie /AR(5) do VDD. Tak więc timer 4541 też powinien być resetowany z zewnątrz poprzez wejście MR. Chyba będzie jednak rozsądniej zastosować dodatkowy układ do resetowania 4541 i 4017 i do realizacji bramki OR.
  • Poziom 9  
    Po raz kolejny poszedłem za radą kspro. Teraz układ wygląda tak:

    Układ czasowy na 4541 + 4017

    Czyli jeśli dobrze rozumiem - oba układy (4541 i 4017) są resetowane w momencie podania zasilania, a później cyklicznie po 4 impulsach wygenerowanych przez 4541, bo wówczas 4017 podaje "1" na wyjście Q4.
  • Poziom 27  
    Nie całkiem o to mi chodziło, widocznie nie dość dokładnie opisałem. Tak jak masz w tej chwili jest dobrze z punktu widzenia licznika 4017 ale nie timera 4541, który powinien być zresetowany tylko raz po włączeniu zasilania. Na szczęście da się to łatwo poprawić, bo pozostała jeszcze jedna wolna bramka 4093. Wstaw ją pomiędzy elektrolit i bramkę IC4A, a elektrolit dołącz do masy tak jak w rozwiązaniu z bramką na diodach. W ten sposób dodatkowa bramka wraz z opornikiem, diodą i elektrolitem do masy stanowić będzie generator sygnału RESET (aktywnego w stanie wysokim), który można podać na wejście RES timera 4541 i jednocześnie na bramkę OR złożoną z trzech pozostałych bramek NAND układu 4093.

    Może się opłacać trochę pokombinować z ustawieniem bramek na schemacie żeby uniknąć zbędnej plątaniny i zyskać na czytelności. Jakbyś chciał robić płytkę to może się okazać korzystna zmiana numeracji bramek i ich wejść. Podczas uruchamiania użyj małego kondensatora (np. 1nF) albo zmień współczynnik podziału w 4541 (jumperem na druku) tak żeby nie trzeba było czekać pełnej godziny na pojedyncze zliczenie licznika.
  • Poziom 9  
    Ok, dodałem jedną bramkę pomiędzy elektrolit i IC4A:

    Układ czasowy na 4541 + 4017

    ale w związku z tym mam pytanie. Teraz niejako "skopiowałem" połączenie elektrolitu z bramką IC4A z poprzedniego schematu i to traktuje jako reset 4541 i podaje na bramkę OR (trzy pozostałe bramki). Więc czy tego samego efektu nie można osiągnąć traktując na poprzednim schemacie wyjście IC4A jako sygnał resetu 4541, a wyjście IC4C jako reset 4017?
  • Poziom 27  
    Nie można osiągnąć tego samego efektu, bo źle zmodyfikowałeś - dodałeś bramkę a zapomniałeś zmienić elektrolit! Dodaliśmy dodatkową bramkę (czyli dodatkową negację) i elektrolit musi być teraz dołączony do masy a nie do plusa, a więc to nie będzie to samo. Ale to moja wina, bo niepotrzebnie i źle napisałem, że to będzie tak samo jak w rozwiązaniu z bramką diodową, a to nieprawda. Po prostu sam się zasugerowałem, że tam właśnie tak było, a teraz widzę, że wcale nie. Zamień elektrolit i opornik z diodą miejscami, a wtedy wszystko nabierze sensu.
  • Poziom 9  
    Faktycznie teraz jak na to patrzę to jest w tym sens - resetowane są oba układy po podaniu zasilania i w miarę ładowania kondensatora bramki przerzucają stan i zaczyna się liczenie do momentu aż stan wysoki pojawi się na Q4 - wtedy resetowany jest już tylko 4017:

    Układ czasowy na 4541 + 4017
  • Poziom 27  
    Teraz jest OK, jeżeli montaż będzie poprawny i elementy dobre to według mnie układ zadziałała od razu. Można dać mniejszy stabilizator na 100mA typu 78L05 (obudowa TO92), kondensator C4 powinien być powtórzony ze dwa razy na druku bezpośrednio przy scalakach. Ten gasik, który uprzednio miałeś przy silniku, może zostać, co najwyżej przepiąłbym go na styk przekaźnika i dałbym trochę mniejszy kondensator.
  • Poziom 9  
    Gasik będzie jak najbardziej tylko nie w formie kondensatora i rezystora, a jako gotowy układ RC do dostania w sklepach elektronicznych - mam akurat kilka i pomyślałem, żeby go wykorzystać. Przenieść na styk przekaźnika? To znaczy między nóżkę, na którą wchodzi 12V i styk otwarty?

    Co do kondensatorów słuszna uwaga, docelowo wrzucę przy układach.
  • Poziom 27  
    Zazwyczaj widywałem takie gasiki RC włączone równolegle do styku (czyli między +12V a silnik), żeby zminimalizować iskrzenie, chociaż włączenie równolegle do obciążenia w zasadzie też dałoby to samo zakładając małą impedancję zasilacza. Może nawet działałoby lepiej, bo pełniłoby też rolę odkłócenia iskrzenia komutatora silnika. Wstaw tak jak uważasz, w końcu nic nie pisałeś o silniku ani o przekaźniku. Jeżeli oporność cewki przekaźnika jest niezbyt duża, to lepszy może być tranzystor BC338, bo jest do 800mA.
  • Poziom 9  
    Przekaźnik, który zamierzałem zastosować to Relpol N68F-C-S-8 - leży w pudełku i się kurzy. Nie mogę znaleźć w necie jego parametrów, ale wygląd obudowy i rozstaw styków jest identyczny z przekaźnikiem RM96p 12V 8A ze stykiem przełącznym - dla niego moc cewki to 0,3W. Co do rezystancji cewki to jak wrócę do domu to zmierzę ją i podam tutaj.

    EDIT: cewka ma około 600 omów

    EDIT2: zmontowałem układ na płytce stykowej i działa. Co prawda przekaźnika nie podpinałem, a do tranzystora podłączona była dioda, ale dało się zauważyć poprawność działania.
  • Poziom 27  
    Jak cewka przekaźnika ma 600Ω to prąd wyniesie 20mA, więc nie ma problemu z tranzystorem, BC548 wystarczy. W tej sytuacji zwiększyłbym opornik w bazie z 1kΩ do 4.7kΩ, bo prąd bazy około 1mA w zupełności wystarczy i wyjście licznika CMOS nie będzie zbytnio obciążone. To fajnie, że działa.