Во многих городах России есть «частный сектор», — улицы, полностью застроенные только частными домами. Хотя эти улицы и являются городскими, но зачастую освещение на них отсутствует, либо не работает. Чтобы не погружаться во тьму, владельцы частных домов устанавливают на крыльце дома осветительный прибор, который включается либо вручную, либо от фотореле. Но при таком управлении, светильник горит всю ночь, что не всегда логично и экономично, потому что свет обычно требуется только в некоторые часы, когда люди отправляются на работу утром, и вечером, часов до 12 ночи.
Поэтому, более экономичным будет управление светильником с помощью таймера, включающим свет, например, в 18-00, выключающим его в 24-00, и потом утром включающим его в 6-00 и выключающим в 9-00.
Здесь описан именно такой таймер, в основе его схемы интегральная микросхема CD4521. Используя 24-разрядный счетчик-мультивибратор этой микросхемы можно делать различные таймеры и автоматы для управления освещением.
Можно сказать, что CD4521 почти идеальный материал для построения простого цифрово-аналогового или цифрового таймера.
На рисунке показана схема таймера. На микросхеме D1 выполнен генератор, вырабатывающий, на выводе 15, импульсы с 24-часовым периодом. Такой период будет если частота импульсов, генерируемых встроенным мультивибратором микросхемы будет на уровне 97 Гц (зависит от параметров цепи R2-C3). В таком случае, через 12 часов после обнуления на выводе 15 D1 возникает логическая единица, которая еще через 12 часов переходит в состояние логического нуля. И так будет повторяться все время, пока питание присутствует. На выводе 14 частота импульсов будет вдвое выше, то есть, период составит 12 часов (через 6 часов после обнуления будет единица, еще через 6 часов — ноль, и так далее). На 13-м выводе частота импульсов уже вчетверо выше, то есть, период составит 6 часов (через 3 часа после обнуления будет единица, еще через 3 часа — ноль, и так далее).
Трехразрядный двоичный код с выводов 13, 14 и 14 микросхемы D1 поступает на входы управления дешифратора на мультиплексоре D2, который служит для оптимальной задачи периодов включенного и выключенного состояния светильника.
Дешифратор D2 преобразует двоичный код с трех выходов D1 в десятичный с шагом в три часа. Каналы мультиплексора соединены с плюсом и минусом источника питания так чтобы обеспечивался необходимый алгоритм работы.
Например, если вы включите свет нажатием кнопки S1 в 18-00, то свет будет гореть до 24-00. В 24-00 свет погаснет и включится только в 6-00, после чего погаснет в 9-00. Затем, все повторится.
Управляет светильником ключевая схема на транзисторах VT1 и VТ2. Без радиаторов эта схема может работать со светильником мощностью до 200W. Большей мощности и не требуется, но если нужно, можно управлять мощностью до 2000W, установив транзисторы на радиаторы. Диоды VD3, VD4 совместно с резистором R5 устраняют перегрузку выхода микросхемы D2 током зарядки емкости затворов транзисторов в моменты включения и выключения.
Микросхемы питаются от источника напряжения 13V на VD1, VD2, R4, С2. Емкость конденсатора С2 выбрана такой большой, чтобы время не сбивалось при кратковременном отключении электроэнергии. Работу будет поддерживать заряд конденсатора С2.
Микросхема CD4521 редко встречается в свободной продаже, но её можно купить на китайском посылторге «Aliexpress». Там же можно приобрести и остальные детали. Микросхему К561КП2 можно заменить на CD4051, диоды КД521 — на 1N4148, а стабилитрон КС213Б можно заменить любым стабилитроном на напряжение 12-13V.
Налаживание заключается только в установке частоты на выводе 4 D1 равной 97 Гц путем подбора сопротивления резистора R2. На месте R2 можно установить точный подстроечный резистор. При налаживании частоту нужно контролировать частотомером. Хотя, с меньшей точностью и значительно большей трудоемкостью, можно обойтись и обычными часами с индикацией минут и секунд, — нужно чтобы после обнуления (нажатия и отпускания кнопки S1) единица на выводе 10 D1 появилась ровно через 22 минуты 30 секунд.
Алгоритм работы можно изменить, соответственно изменив порядок подключения выводов 13, 14, 15, 12, 1, 5, 2 и 4 к положительной или отрицательной шине питания. Шаг установки — 3 часа.
Автор: Иванов А.
