Вытяжная гаражная вентиляция с реле времени на CD4060B

В журнале «Радио» №8 за 2015 год (стр.42-43) была опубликована статья Д. Орлова «Вытяжная гаражная вентиля­ция с реле времени на микроконтрол­лере». На мой взгляд, весьма полезное приспособление для того чтобы поддер­живать гараж сухим в течение всего года. Вполне возможно такую же систему можно применить и для принудительной венти­ляции подвала, цокольного технического помещения, чердака… Основная функция этого устройства в том, чтобы включать электрический вентилятор на один час через каждые три часа паузы. Плюс, светодиодная индикация и возможность ручного пуска вентилятора в любой момент. Все это очень хорошо, и устройство нужное, но проблема для меня была в том, что выполнена схема на микроконтроллере, а я несилен в этом вопросе.

Пришлось сделать аналогичную схему на интегральной микросхеме CD4060B не требующей никакого программирования. На мой взгляд, схема получилась даже проще, правда без звуковой сигнализации включения вентилятора, честно говоря, никакой необходимости в ней и не вижу (вентилятор шумит и сам достаточно).

Figure. 1

Схема показана на рисунке в тексте статьи. Как уже сказано, основой служит микросхема CD4060B, представляющая собой 14-разрядный двоичный счетчик и инверторы для построения схемы мульти­вибратора.

И так, начнем с самого начала, с момента обнуления счетчика, которое может быть спровоцировано нажатием кнопки S1 (для принудительного запуска вентилятора). Счетчик обнулен, и следо­вательно, на всех его выходах будут логические нули, равно как и на двух старших выходах – выводах 2 и 3. Это приведет к тому, что два транзистора VT1 и VT2 откроются, потому что на их базы относительно эмиттера будет поступать достаточный ток. Транзисторы включены последовательно, и последовательно им включена обмотка реле К1. В результате ток потечет через них и диод VD1, назначение которого обеспечить более «плотное» закрывание VT1, на обмотку реле K1, которое притянет свои контакты и через них поступит переменное напряжение 220V на вентилятор, подклю­ченный к разъему Х3.

Так же, логические нули с выводов 2 и 3 D1 поступят на транзисторы VT3 и VT4, которые откроются, и будут светиться два светодиода HL1 и HL2, индицируя включенное состояние вентилятора.

На инверторах микросхемы D1 собран RC-мультивибратор (элементы С1, R1, R2). Частота мультивибратора установле­на таким образом, что логическая единица на выводе 2 возникает через один час после обнуления счетчика. Конечно, это время не столь стабильно, потому что задано оно RC-цепью, а не кварцевым резонатором, но, согласитесь, для данного устройства ошибка на одну-две минуты не столь существенна. К тому же, подобрать резистор и конден­сатор намного проще приобрете­ния кварцевого резонатора заданной частоты.

Тем не менее, через час (или примерно через час) после обнуле­ния единица возни­кает на выводе 2 D1. Транзистор VT1 закрывается и ток на обмотку реле К1 перестает посту­пать. Контакты реле расходятся и венти­лятор выключается. Поработав час, вен­тилятор переходит в режим паузы. Светодиод HL1 тоже гаснет, но продолжает гореть HL2, индицируя то, что с момента выключения венти­лятора прошло менее одного часа.

Проходит еще один час, на выводе 3 D1 устанавли­вается единица, а на выводе 2 – ноль. Ключ на VT1 откры­вается, но ключ на VT2 закрывается. Опять ток на обмотку реле не поступает, и вентилятор остается выключенным. Светодиод HL2 гаснет, но зажигается HL2, сообщая наблюдателю этим, что пауза уже длится более часа, но менее двух часов.

Проходит третий час, и единицы уста­навливаются на обоих выводах 2 и 3 D1.

Оба ключа на VT1 и на VT2 закрываются. Ток на обмотку реле не поступает, венти­лятор по-прежнему выключен. Оба свето­диода гаснут, давая этим понять, что пауза длится уже более двух часов.

Проходит четвертый час, счетчик возвращается в исходное нулевое поло­жение, при котором на его выводах 2 и 3 присутствуют логические нули. Все тран­зисторы открываются, реле включает вен­тилятор, оба светодиода зажигаются.

Далее весь процесс повторяется.

В любой момент паузы можно запустить вентилятор принудительно нажав кнопку S1. Данная кнопка без фиксации. Но если установить кнопку с фиксацией (выключа­тель), то будет еще и режим непрерывной работы вентилятора, не ограниченной во времени. Это когда кнопка зафиксирована в нажатом положении, тогда счетчик стоит в нулевом состоянии и реле всегда держит вентилятор включенным. Чтобы запустить режим реле времени нужно эту кнопку отжать (выключить выключатель, если он установлен на месте S1).

Питается схема от одного источника постоянного тока напряжением 12V. Вообще, напряжение питания может быть от 5 до 16V (согласно диапазону питания микросхемы CD4060B), но оно должно быть равным напряжению срабатывания реле К1. В данном случае, реле с обмоткой на 12V. Сопротивление обмотки реле WJ118-1C COIL12VDC около 240 Ом. Существует множество аналогичных реле, но желательно, чтобы сопротивлении обмотки было не ниже 150 Ом. Если при­менить реле с сопротивлением обмотки меньше 150 Ом потребуется на месте транзисторов VT1 и VT2 установить более мощные, соответственно току через обмотку реле, например, КТ502, КТ814.

Транзисторы VT3 и VT4 – практически любые маломощные структуры p-n-p. Можно использовать даже «древние» МП39-МП42.

Светодиоды любого типа и цвета, индикаторные.

Конденсатор С2 на напряжение не ниже напряжения источника питания. Емкость конденсатора С2 может существенно отличаться от 2200 мкФ, и быть в пределах от 500 мкФ и более. Большая емкость лучше справляется с подав­лением помех по питанию, которые возникают при включении тока на обмотку реле, и могут сбоить работу счетчика.

Монтаж выполнен на печатной плате изготовленной из фольгированного стеклотекстолита. Печатные дорожки только с одной стороны, поэтому мате­риал может быть с односторонней фольгировкой, либо фольга со стороны деталей полностью стравливается.

На рисунке дорожки печатной платы показаны видом со стороны дорожек, а расположение деталей – со стороны деталей.

Figure. 2

Печатная плата простая, поэтому её места расположения отверстий можно сначала перевести кернером на фольгу непосредственно со страницы журнала или предварительно сделать ксерокопию. Затем просверлить все отверстия и дорожки нарисовать черным маркером «FOR DVD» (для письма на компакт-дисках или DVD-дисках). После травить плату в растворе хлорного железа. Затем смыть краску маркера любой спиртосодержащей жидкостью (отлично подхо­дит дешевый мужской одеколон или лосьон для бритья, либо водка).

Налаживание сводится к подбору сопро­тивления R1 таким образом, чтобы вентилятор работал час, и три часа отдыхал. Для ускорения налаживания есть контрольная точка КТ1. Нужно подобрать сопротивление R1 так, чтобы после нажатия и отжатия кнопки S1 единица появлялась на КТ1 через ровно семь секунд. Тогда схема будет работать правильно. Впрочем, общий период можно и изменить по собственному желанию, – подбором R1.

Poésie:

1. Д. Орлов. «Вытяжная гаражная венти­ляция с реле времени на микроконтрол­лере». ж. Радио №8, 2015, с. 42-43.

Auteur : Шипилов А.