суббота, 19 марта 2016 г.

Усовершенствованное реле времени на таймере 555

Микросхема-таймер 555 хорошо подходит для изготовления на её основе недорогого реле времени, однако популярная схема такого реле имеет некоторые недостатки которые не позволяют расширить область применения данного реле времени. О таких недостатках много написано в комментариях на странице electe.blogspot.ru/2014/01/2-555.html. Один из недостатков - это низкая помехоустойчивость, другой - реле не выключается если длительность импульса на входе превышает время задержки. Также у данной микросхемы есть одна интересная особенность которая позволяет упростить и немного удешевить готовое устройство путём уменьшения количества элементов - это достаточно большой максимальный выходной ток для того чтобы многие обмотки реле можно было подключить напрямую к выходу. Рассмотрим схему:
Рисунок 1 - Усовершенствованное реле времени на таймере 555.

Обмотка реле К1 подключается напрямую к выходу микросхемы! Обратный диод VD1, естественно, тоже нужен. Максимальный выходной ток таймера 555, судя по данным из интернета, больше 100мА поэтому если обмотка реле потребляет меньше то её можно смело подключать напрямую к выходу микросхемы, если больше то нужен подходящий транзистор (как его поставить см. схему на странице по ссылке выше). Главная причина низкой помехоустойчивости в том что в микросхеме 555 имеется два компаратора у которых половина входных выводов выведена наружу а другая подсоединена к внутренним резисторам которые имеют большое активное сопротивление, это хорошо видно на упрощённой схеме данного таймера:
Рисунок 2 - Упрощённая схема таймера 555

Выводы 2, 5 и 6 выведены наружу из за этого, напряжения на них можно задавать как угодно. Ещё один вывод компаратора остаётся внутри но напряжение на нём вряд ли из за наводок сможет хоть как то повлиять на работу таймера. Вывод 6 подключен к RC-цепи (и так было ранее) поэтому напряжение на нём чётко задано. Вывод 5 можно, на всякий случай, подключить к трём наружным резисторам с небольшим сопротивлением - это должно немного увеличить помехоустойчивость. Вывод 2 обычно подключается через резистор к плюсу питания и через кнопку на землю (0 питания (или минус как его ещё иногда называют)) - обычно это не создаёт проблем т.к. когда кнопка не нажата на 2 выводе напряжение равно напряжению питания, когда нажата на выводе 2 напряжение равно нулю. Однако если подключить длинный провод, кабель и т.д. к выводу 2 то этот провод, кабель и т.д. будет "собирать" всевозможные помехи из окружающего пространства и делать на выводе 2 "чёрт знает" какое напряжение только не то которое надо, поэтому расстояние от вывода 2 до кнопки или того что делает на нём нужное напряжение должно быть как можно меньше а сопротивление резистора который "подтягивает" этот вывод к плюсу (минусу или куда надо если этого не делает другая штука (но в данном случае резистор к плюсу)) тоже должно быть как можно меньше (но не настолько чтобы произошло короткое замыкание при нажатии на кнопку или каким либо другим образом проседания до нуля напряжения в этом месте). В предыдущей схеме сопротивление этого резистора было 100кОм т.е. побольше для меньшего расхода электроэнергии, в данной схеме это сопротивление 4.7кОм т.е. поменьше для увеличения помехоустойчивости, хотя можно поставить ещё меньше (например если рядом стоит индукционная печь или ещё что либо подобное хотя в таком случае это может не помочь т.к. индукционная печь хорошо плавит металлы). Для устранения ещё одного недостатка поставлен конденсатор C1. Оптрон U1 нужен для того чтобы гальванически развязать цепь управления и реле времени и тем самым повысить помехоустойчивость. При резком включении светодиода оптрона его транзистор открывается и напряжение на его коллекторе резко проседает от чего на выводе 2 возникает низкое напряжение на некоторое небольшое время. Когда конденсатор C1 заряжается напряжение снова становиться равно напряжению питания и даже если держать транзистор открытым вечно то импульс на входе микросхемы всё равно будет коротким и реле выключится после того как пройдёт время задержки. После того как транзистор закроется конденсатор C1, через некоторое время, разрядится через резисторы R1 и R2 и можно будет запускать таймер снова. При изготовлении платы для реле времени можно использовать двухсторонний стеклотекстолит и сделать все дорожки для всех элементов на одно стороне а другую оставить и припаять к ней 0 питания и соединить его с выводом 1 таймера 555 - это значительно повысит помехоустойчивость (проверено на практике см. видео ниже). Также желательно контакты реле вынести подальше от основной схемы и по возможности не припаивать их на ту же плату на которой располагается микросхема 555. Конечно все эти меры могут не помочь в каких то случаях, но тем не менее они повышают помехоустойчивость, расширяют область применения данного реле времени и доказывают что таймер 555 не плохой, просто его надо уметь использовать!

КАРТА БЛОГА (содержание)

29 комментариев:

  1. Здравствуйте! Скажите пожалуйста - можно ли на основе этой микросхемы сделать нечто вроде реле задержки включения нагрузки(хочу разнести время включения фар старого автомобиля и поворота ключа в замке зажигания на 15-25 секунд; т.н. "Евросвет") и как надо для этого изменить схему?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Для того чтобы сделать реле задержки включения надо тот вывод реле (с выводом диодоа) который стоит на выходе таймера поставить на плюс а тот который (с выводом диодоа) на нуле питания поставить на выход таймера (диод также д.б. параллельно обмотке и катодом к плюсу). Но при этом до подачи импульса управления реле будет включено.

      Можно просто поставить реле у которого контакты нормально замкнутые (вместо реле с нормально разомкнутыми контактами как на схеме). При этом, опять же, до подачи импульса управления реле будет включено - если это устраивает то можно сделать так, если нет то можно кое что добавить в схему (пару микросхем) но это уже не так просто.

      Удалить
  2. Добрый день Сергей, интересует следующий вопрос если выкинуть оптопару, закоротив участок, при подачи питания реле будет включаться на заданное время с отключением после.... и после ждать нового момента откл. вкл. Заранее извиняюсь на работе нет ни наушников не динамиков возможно в комментариях к видео это звучало, хочу собрать и поставить на отключение пусковой обмотки электродвигателя как вы думаете подойдёт????

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Да, если так сделать то так будет работать, проверено экспериментально.

      Удалить
    2. Спасибо за оперативный ответ, ещё вопросик вдруг помнишь, напоминал резистора R4 сколько взять чтоб не мегоомы на 100к мало будет???

      Удалить
    3. Попробовал собрал в протеусе, что то не работаем мне кажется из-за интересного сброса кондёром и резистром к ноге 2, завтра продолжу, у тебя нет случайно проекта в протеусе???

      Удалить
    4. Номинал резистора R4 зависит от того какая нужна максимальная задержка, рассчитать её можно в программе на странице electe.blogspot.ru/2014/01/2-555.html. Протеусом я не пользуюсь т.к. программно всё предусмотреть нельзя (мощности компьютера не хватит), в реальности собранное работает на той плате на которой я проверял, м.б. на другой не будет но на той точно работает. Протеус, микрокап, мультисим и т.д. хороши когда схемы цифровые или с микроконтроллерами или что то простое без схемотехнических хитростей.

      Удалить
    5. Спасибо, для меня наоборот перед тем как начать паять проще проверить, решил на тини13 сделать лежат пару штук без дела.....

      Удалить
    6. Можно и на тини делать, он маленький и не дорогой но я бы приспособил микроконтроллер для более умного дела. А паять для проверки таймера много не надо, можно сделать своеобразную макетку с панелькой и втыкать туда что угодно и проверять без проблем, работа в протеусе дольше может быть особенно если компьютер тормозит а реальное устройство даёт почти 100 процентную гарантию работоспособности.

      Удалить
    7. В варианте с постоянно замкнутой кнопкой (запуск при включении) заработало только после того как замкнул С1, R2 выкинул, а R1 заменил на 100K. То есть как и писал Илья - "что то не работает мне кажется из-за интересного сброса кондёром и резистором к ноге"

      делитель R5-R6-R7 тоже выкинул, при R4 2,2M и C2 10000Мкф никаких проблем в работе не наблюдаю.

      Удалить
  3. Сергей! подскажи пожалуйста, я хочу сделать таймер по твоей схеме. Но с питанием 5 вольт, какие номиналы резисторов поменять? Твою схему собрал - заработала сразу, резисторы убавил примерно в два раза.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Да я думаю номиналы не надо менять. От изменения напряжения питания задержки меняться не должны а оптрон работает в ключевом режиме и выход на компаратор идёт поэтому остальные резисторы тоже можно не менять.

      Удалить
  4. Добрый день Сергей, интересует следующий вопрос: как стабилизировать время задержки. Выставлено около 1 секунды, а схема выдает с произвольной периодичность 1,5-2 секунды.( Реле времени должно работать в режиме: 1 секунда - перерыв до 1 минуты. Время работы в течении рабочего дня).

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Секунда - это маленькая задержка для данной схемы, возможно что на длительность влияет цепь элементов из R1, R2, R3 которая ограничивает время входного импульса, возможно что недостаточно. Для задержки в секунду не обязательно использовать таймер 555, если длительность входного импульса больше длительности выходного то можно сделать задержку на компараторе как на схеме: https://yadi.sk/i/T2GTnEQstjewb Возможно на длительность влияют другие детали, если использовать прецезионные детали то точность будет выше. Можно также поставить схему с компаратором, по ссылке выше, с прецезионными деталями на выход таймера 555. Рассчитать RC-цепь для схемы с компаратором можно в программе на странице http://electe.blogspot.ru/2014/05/rc.html

      Удалить
  5. Сергей подскажите собираю устройство на основе вашей схемы. Необходим импульс от десятых секунды до нескольких секунд.
    - У вас есть разведённая плата по этой схеме
    2-я нога на кнопке у меня, Р3 у меня стоит 30Ом, Р4 100Ом (планирую увеличить до 500), С2 равен 4.7мФ. 3 нога через 1кОм на оптосимистор, тот в свою очередь управляет силовым симистором. Так вот если за место оптосимистора установить светодиод всё визуально работает, но при поключении полной схемы 555 словно глючит и виснет. Бывает пару после включения пару раз срабатывает, бывает нажатия с 5 (независимо от времени удерживания кнопки) сработает, но импульс не соответствует расчётному. Видимо помехи сказываются.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Импульс на выходе данной схемы не м.б. короче импульса который поступает на вход 2 таймера 555. Если RC цепь на R2 и C1 не укорачивает импульс с оптрона U1 до меньше чем десятых секунды то на выходе импульс длительностью десятых секунды не получиться. После того как импульс пришёл, С1 ещё дольше разряжается через R1 и R2 -это тоже надо учитывать.
      М.б. тока через 1кОм не достаточно для зажигания светодиода управляющего оптосимистора. Ещё для увеличения помехоустойчивости можно поставить дроссель с небольшой индуктивностью или резистор с небольшим сопротивлением между выводом 8 микросхемы 555 и питанием.

      Удалить
    2. У меня нет U1. 2 нога через кнопку.
      Как должно быть: я нажимаю кнопку (возможно и не отпускаю даже), на выходе 3 получаю импульс короткий и для повторного импульса мне нужно отпустить кнопку подтяжки 2 ноги на "-" питания.
      Я пытаюсь сделать точеную сварку для приваривания клемм к АКБ. И нужна регулировка импульса от скажем 30-50мС до 2С.

      Удалить
    3. Если нужна точечная сварка для приваривания клемм то я могу предложить лучшее решение нежели схема с 555. Далеко не первый раз люди пытаются сделать точечную сварку используя данную схему и все "наступают на одни и те же грабли". Дело в том что данная схема - это на самом деле схема одновибратора с укоротителем импульсов на входе. Одновибратор - это штука которая УДЛИНЯЕТ импульс (укоротитель соответственно укорачивает). Без U1, R1, C1 вы используете только одновибратор т.е. можете только удлинять импульс.
      Если нужно получать импульсы длительностью не более 2с то почему бы тогда не использовать только укоротитель. Если держать кнопку всегда не менее 2с то всегда будет удовлетворительный результат. Схема будет примерно такая https://yadi.sk/i/X98iPQuQv6sCf Если в этой схеме сделать Uп побольше, R2 побольше, C1 с достаточной ёмкостью то диапазон задержек можно будет достаточно точно рассчитать по простой формуле. Резистором R4 можно регулировать задержки. R3, в принципе, не нужен (я просто забыл его стереть) но его можно оставить если например надо ограничить диапазон задержек.

      Удалить
  6. Сергей а для чего делитель Р5,Р6,Р7 на 5 ноге.В сети нашёл информацию о действительно возможном делители, но что да как...
    Просто убрав его у меня корректно заработал оптосимистор. (могу файл печатки прислать для этой схемы)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Если без этого делителя всё работает то убирайте его т.к. внутри таймера тоже есть такой только с большим сопротивлением (см. рисунок 2), снаружи делитель поставлен для увеличения помехоустойчивости.

      Удалить
    2. Внешний делитель R5-R6-R7 на помехозащищенность абсолютно не влияет: внутренние резисторы таймера 555 имеют номинал около 5 кОм, что при 12-вольтовом питании обеспечивает ток свыше 0,8 мА. И при этом вы на заряд конденсатора фигачите ток всего 5 мкА (в 1500 раз меньший, чем на встроенном делителе!!!). Более того, при столь низком токе заряда, соизмеримом с входным током компаратора, ни о какой стабильности речи просто не идёт!
      Для обеспечения худо-бедно приличной помехозащищенности - номинал R4 надо уменьшить хотя бы в 10 раз (одновременно увеличив номинал конденсатора). А лично я бы применил R3=22...27 Ом (меньше нежелательно - транзистор разряда рассчитан на небольшие токи), R4=68 кОм и соответственно увеличил емкость конденсатора (слишком тоже нельзя, чтобы ток утечки не стал заметен на фоне зарядного тока). Это позволит уйти на зарядный ток порядка 0,17 мА, что уже худо-бедно обеспечит реальную помехоустойчивость предлагаемой схемы.

      И еще один момент - оптроном вы довольно сильно "тормознули" всю схему (задержка его переключения "горит-->погас" может достигать 5 миллисекунд). Впрочем, при больших это не шибко актуально, но вот малых будут совершенно "случайными"...

      Удалить
    3. Спасибо за полезный комментарий! Я как то не обратил внимание на ток заряда конденсатора, наверное по тому что резистор переменный и 2.2 МОм на нём будет не всегда. Получается что задержка и помехоустойчивость взаимосвязаны в данной схеме.
      А оптрон всё равно придётся ставить т.к. некоторые жалуются на то что если протянуть длинный провод до таймера то он (таймер) начинает срабатывать от помех. Я думаю что вряд ли оптрон включиться от помех наведённых со стороны светодиода и его медлительность в этом только помогает.

      Удалить
  7. Собрал таймер по этой схеме, все работает, но все равно срабатывает при включении в сеть 220В. Из жести согнул квадратную коробку и припаял со стороны монтажа соединив с массой (за экранировал), и все равно не помогло. Одно заметил что ложное срабатывание присутствует только когда включаешь в сеть 220В. А если разрывать цепь от блока питания (блок питания 5В от зарядки телефона), ложных срабатываний нет.

    Может есть идеи как устранить проблему? Может какую то задержку включения между блоком питания и микросхемой втулить?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Если делать задержку то можно на выход блока питания поставить конденсатор и параллельно ему обмотку реле которое будет замыкать плюс питания с выводом питания таймера. А возможно что получиться устранить помехи именно с источника этим конденсатором т.к. импульсные источники питания при включении (и при постоянной работе) дают помехи которые идут прямо по проводу (не где то по воздуху). Последовательно с конденсатором можно поставить резистор с небольшим сопротивлением т.к. если у конденсатора ёмкость большая то в момент подачи напряжения через конденсатор идёт большой ток. Если конденсатор электролитический то паралельно ему можно поставить плёночный для устранения более высокочастотных помех.

      Удалить
  8. Сергей, возможно ли, взяв за основу данную схему, собрать таймер, но чтобы после нажатия кнопки определенное время (3-5 сек) на питание подавались импульсы. Поясню: нужно запитать светодиоды, чтобы после нажатия кнопки они несколько раз мигнули в течение 3-5 секунд и выключились. Спасибо!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Если использовать 2 таймера и элемент "и" то возможно.

      Удалить
  9. Здравствуйте. есть такая задача, чтоб было реле времени на сколько то секунд, что я уже собрал. но мне нужно, чтоб была кнопка, с помощью которой я перезапускал таймер прямо во время отсчета. типа, настроил на 2 секунды, а потом в течении этих секунд опять, нажатием кнопки, начинал отсчет заново. помогите решить проблему

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Поставь кнопку последовательно соединенную с резистором 10 Ом параллельно времязядяющему конденсатору.

      Удалить