2 melhores circuitos de temporizador de longo prazo explicados

Nesta publicação, aprendemos como criar 2 circuitos de timer precisos e de longa duração, variando de 4 a 40 horas, que podem ser melhorados ainda mais por atrasos ainda maiores. Os conceitos são totalmente ajustável.

Um temporizador em eletrônica é essencialmente um dispositivo usado para produzir intervalos de tempo para alterar uma carga conectada. O usuário define externamente o tempo de atraso de acordo com o requisito.

Introdução

Lembre-se de que você nunca pode produzir atrasos longos e precisos usando apenas um IC 4060 ou qualquer outro CMOS.

Eu praticamente confirmei que mais de 4 horas o IC 4060 começa a se desviar de sua faixa de precisão.

IC 555 como o temporizador de atraso é ainda pior, é quase impossível obter atrasos precisos, mesmo que por uma hora, a partir deste IC.

Essa imprecisão deve-se principalmente à corrente de fuga do capacitor e à descarga ineficiente do capacitor.

Portanto, tenha cuidado com projetos e conceitos enganosos.

Circuitos integrados como 4060, IC 555, etc. Eles basicamente geram oscilações que podem ser ajustadas de alguns Hz a muitos Hz.

A menos que esses ICs estejam integrados a outro dispositivo de contagem de divisores, como o IC 4017, talvez não seja possível obter intervalos de tempo muito altos e precisos. Para obter intervalos de 24 horas, ou mesmo dias e semanas, você precisará integrar um estágio divisor / contador, como mostrado abaixo.

No primeiro circuito, vemos como dois modos diferentes de circuitos integrados podem ser acoplados para formar um circuito temporizador eficaz e duradouro.

1) Descrição do circuito

Referindo-se ao diagrama de circuitos.

  1. O IC1 é um contador de oscilador de IC que consiste em um estágio interno do oscilador e gera pulsos de clock com períodos variáveis ​​através de seus pinos de 1,2,3,4,5,6,7,9,13,14,15.
  2. A saída do pino 3 produz o maior intervalo de tempo e, portanto, selecionamos essa saída para alimentar o próximo estágio.
  3. O pote P1 e o capacitor C1 do IC1 podem ser usados ​​para ajustar o intervalo de tempo no pino 3.
  4. Quanto maior a configuração dos componentes anteriores, maior será o período no pino nº 3.
  5. O próximo estágio consiste no contador de décadas IC 4017, que apenas aumenta o intervalo de tempo obtido do IC1 para dez vezes. Isso significa que, se o intervalo de tempo gerado pelo pino nº 3 do IC1 for 10 horas, o tempo gerado no pino nº 11 do IC2 será 10 * 10 = 100 horas.
  6. Da mesma forma, se o tempo gerado no pino IC1 # 3 for de 6 minutos, isso significaria uma saída alta do pino IC1 # 11 após 60 minutos ou 1 hora.
  7. Quando a energia é ligada, o capacitor C2 garante que os pinos de redefinição de ambos os ICs sejam redefinidos corretamente, para que os ICs comecem a contar do zero e não de uma figura intermediária irrelevante.
  8. À medida que a contagem avança, o pino 11 do IC2 permanece no nível lógico baixo, e o controlador do relé permanece desligado.
  9. Após o tempo definido, o pino 11 do IC2 é ativado para ativar o estágio do transistor / relé e a carga subsequente conectada aos contatos do relé.
  10. O diodo D1 garante que a saída do pino IC2 nº 11 bloqueie a contagem de IC1, fornecendo um sinal de retenção de feedback em seu pino nº 11.
    Portanto, o cronômetro inteiro é bloqueado até que o cronômetro seja desligado e reiniciado novamente para repetir todo o processo.

temporizador de longa duração com IC 4060 e IC 4017

Lista de peças

R1, R3 = 1M
R2, R4 = 12K,
C1, C2 = 1uF / 25V,
D1, D2 = 1N4007,
IC1 = 4060,
IC2 = 4017,
T1 = BC547,
POT = 1M linear
RELÉ = 12V SPDT

Layout de PCB

Layout de PCB com temporizador de longa duração

Fórmula para calcular a saída de atraso para o IC 4060

Período de atraso = 2,2 Rt.Ct.2 (N -1)

Frequência = 1 / 2.2 Rt.Ct

Rt = P1 + R2

Ct = C1

R1 = 10 (P1 + R2)

Adicionar chave seletora e LEDs

O design acima poderia ser aprimorado ainda mais com uma chave seletora seqüencial e LEDs, conforme indicado no diagrama a seguir:

Como funciona

1590479215 521 2 melhores circuitos de temporizador de longo prazo

O elemento principal do circuito de temporização é um dispositivo CMOS 4060, que é composto por um oscilador junto com um divisor de 14 estágios.

A frequência do oscilador pode ser ajustada através do potenciômetro P1 para que a saída em Q13 seja em torno de um único pulso a cada hora.

O período desse relógio pode ser extremamente rápido (cerca de 100 ns), pois também redefine todo o 4060 IC por meio do diodo D8.

O pulso do relógio ‘uma vez a cada hora' é administrado ao segundo contador (dividido por dez), o 4017 IC. Uma das várias saídas desse contador será de alta lógica (lógica uma) a qualquer instante.

Quando o 4017 é redefinido, a saída Q0 aumenta. Logo após uma hora, a saída Q0 fica baixa e a saída Q1 pode ficar alta, etc. Como resultado, o comutador S1 permite ao usuário escolher um intervalo de tempo de uma a seis horas.

Quando a saída escolhida fica alta, o transistor é desligado e o relé é desligado (desligando a carga conectada).

Uma vez que a entrada de habilitação 4017 está vinculada ao limpador S1, pulsos de relógio sucessivos não têm impacto no contador. Conseqüentemente, o dispositivo continuará na condição DESLIGADO até que o usuário redefina a chave de redefinição.

O IC do buffer do 4050 CMOS, juntamente com os 7 LEDs, são incorporados para fornecer uma indicação do intervalo de horas que pode ter decorrido essencialmente. Obviamente, essas peças podem ser removidas caso não seja necessário exibir o tempo decorrido.

A fonte de tensão desse circuito não é realmente crucial e pode variar de 5 a 15 V. O uso atual do circuito, excluindo o relé, estará na faixa de 15 mA.

É aconselhável escolher uma tensão de fonte que possa corresponder às especificações do relé, para garantir que os problemas sejam evitados. O transistor BC 557 pode suportar uma corrente de 70 mA, portanto, verifique se a tensão da bobina do relé está classificada dentro dessa faixa de corrente

2) Use apenas BJT

O projeto a seguir explica um circuito temporizador de longa duração que usa apenas um par de transistores para as operações pretendidas.

Os circuitos temporizadores de longa duração normalmente envolvem circuitos integrados para processamento, porque a execução de atrasos a longo prazo requer alta precisão e exatidão, o que só é possível usando circuitos integrados.

Obtenha atrasos de alta precisão

Até nosso próprio IC 555 se torna impotente e impreciso quando se esperam longos atrasos.

O encontrado dificuldade em manter alta precisão com longa duração é basicamente o problema de tensão de vazamento e a descarga inconsistente dos capacitores, levando a limiares de partida incorretos para o temporizador, produzindo erros no tempo de cada ciclo.

Vazamentos inconsistentes e problemas de descarga tornam-se proporcionalmente maiores à medida que os valores do capacitor aumentam, tornando imperativo obter longos intervalos.

Portanto, tornar temporizadores longos com BJTs comuns pode ser quase impossível, pois esses dispositivos sozinhos podem ser muito básicos e não podem ser esperados para implementações tão complexas.

Então, como um circuito transistor pode produzir intervalos de tempo precisos e de longa duração?

O seguinte circuito de transistor lida com os problemas discutidos acima de forma credível e pode ser usado para adquirir temporização de longa duração com precisão razoavelmente alta (+/- 2%).

Simplesmente devido à descarga efetiva do capacitor em cada novo ciclo, isso garante que o circuito comece do zero e permita períodos de tempo precisos e idênticos para a rede RC selecionada.

Diagrama de circuito

temporizador de longa duração usando apenas transistores

O circuito pode ser entendido com a ajuda da seguinte discussão:

Como funciona

Um toque momentâneo no botão de carga carrega totalmente o capacitor de 1000uF e liga o transistor NPN BC547, mantendo a posição mesmo após o interruptor ser liberado devido à lenta descarga de 1000uF através do resistor 2M2 e do emissor NPN .

A ativação do BC547 também liga o PNP BC557, que, por sua vez, liga o relé e a carga conectada.

A situação anterior é mantida enquanto o 1000uF não descarregar abaixo dos níveis de corte dos dois transistores.

As operações acima mencionadas são bastante básicas e definem um cronômetro normal que pode ser muito impreciso com seu desempenho.

Como os modelos 1K e 1N4148 funcionam

No entanto, a adição da rede 1K / 1N4148 transforma instantaneamente o circuito em um temporizador extremamente preciso e duradouro, pelas seguintes razões.

O link 1K e o 1N4148 garantem que toda vez que os transistores quebram a trava devido à carga insuficiente no capacitor, a carga residual dentro do capacitor seja forçada a descarregar completamente através do link de resistência / diodo anterior através da bobina do revezamento.

O recurso acima garante que o condensador seja completamente drenado e vazio para o próximo ciclo e, portanto, possa produzir uma partida limpa do zero.

Sem o recurso acima, o capacitor não seria capaz de descarregar completamente e a carga residual interna induziria pontos de partida indefinidos, tornando os procedimentos imprecisos e inconsistentes.

O circuito poderia ser melhorado ainda mais usando um torque de Darlington para o NPN, que permite o uso de resistores de valor muito mais alto em sua base e capacitores de valor proporcionalmente baixo. Capacitores de menor valor produziriam vazamentos mais baixos e ajudariam a melhorar a precisão do tempo durante longos períodos de contagem.

Como calcular os valores dos componentes para os longos atrasos desejados:

Vc = Vs (1 – e-t / RC)

Onde:

  1. Vc é a tensão no capacitor
  2. Vs é a tensão de alimentação
  3. t é o tempo decorrido desde a aplicação da tensão de alimentação
  4. RC é o tempo constante do circuito de carregamento RC

Layout de PCB

PCB temporizador de longa duração com transistores

Temporizador de longa duração com amplificadores operacionais

A desvantagem de todos os temporizadores analógicos (circuitos monoestáveis) é que, em um esforço para atingir períodos de tempo razoavelmente longos, a constante de tempo RC deve ser correspondentemente substancial.

Isso inevitavelmente envolve valores de resistência superiores a 1M, o que pode levar a erros de temporização causados ​​por resistência a vazamentos perdidos no circuito ou capacitores eletrolíticos substanciais, que da mesma forma podem criar problemas de temporização devido à sua resistência a vazamentos.

1590479216 655 2 melhores circuitos de temporizador de longo prazo

O circuito do temporizador de amp op mostrado acima alcança períodos de tempo até 100 vezes mais longos em comparação com aqueles acessíveis através de circuitos regulares.

Isso é conseguido reduzindo a corrente de carga do capacitor em um fator de 100, o que melhora drasticamente o tempo de carga, sem a necessidade de capacitores de carga de alto valor. O circuito funciona da seguinte maneira:

Quando o botão start / reset é clicado, C1 é descarregado e isso faz com que a saída do amplificador operacional IC1, que é configurado como um seguidor de tensão, se torne zero volts. A entrada inversora do comparador IC2 está em um nível de tensão mais baixo que a entrada não inversora, portanto, a saída do IC2 se move alto.

A tensão em torno de R4 é de cerca de 120mV, o que significa que C1 é carregado através de R2 com uma corrente de cerca de 120 nA, o que parece ser 100 vezes menor do que o que poderia ser alcançado se R2 tivesse diretamente conectado à fonte positiva.

Escusado será dizer que, se C1 tivesse sido carregado através de 120mV consistente, poderia rapidamente atingir essa tensão e parar de cobrar mais.

No entanto, o terminal inferior de R4 que retorna à saída de IC1 garante que, à medida que a tensão em C1 aumenta, o mesmo ocorre com a tensão de saída e, portanto, a tensão de carga fornecida a R2.

Quando a tensão de saída aumenta para aproximadamente 7,5 volts, ela excede a tensão referenciada na entrada não inversora de IC2 por R6 e R7, e a saída de IC2 fica baixa.

Uma pequena quantidade de feedback positivo fornecido por R8 inibe qualquer tipo de ruído existente na saída do IC1 de ser acionado pelo IC2 conforme ele se move do ponto de disparo, porque isso normalmente produz pulsos de saída falsos. A duração do tempo pode ser calculada usando a equação:

T = R2 C1 (1 + R5 / R4 + R5 / R2) x C2 x (1 + R7 / R6)

Isso pode parecer complexo, mas com os números de peça indicados, o intervalo de tempo pode ser definido como 100 C1. Aqui C1 está em microfarads, digamos que se C1 for selecionado como 1 µ, o intervalo de tempo de saída será de 100 segundos.

É muito claro a partir da equação que é possível variar o intervalo de tempo linearmente substituindo R2 por um potenciômetro 1M ou logaritmicamente usando uma lata de 10k em vez de R6 e R7.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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