Zaloguj się
Wszystkie
29 grudnia 2025
19
Taki komfort zapewni prosty timer, który jest tematem bieżącego projektu. Prostota proponowanego układu pozwoli Ci wykonać go samodzielnie w domu, a oferowane czasy działania sprawiają, że nadaje się on do opisanych wyżej zastosowań. Timer pozwala na włączenie lub wyłączenie praktycznie dowolnego urządzenia elektrycznego po z góry zaprogramowanym czasie. Nasz projekt to układ w pełni analogowy – nie potrzebujesz mikrokontrolera ani żadnych innych scalonych układów cyfrowych. Równocześnie uzyskiwane czasy są naprawdę imponujące, jak na tak proste rozwiązanie.
Jeśli zajdzie potrzeba kontrolowania urządzenia o dużej mocy, np. kuchenki elektrycznej, wystarczy zastosować przekaźnik o odpowiedniej obciążalności styków oraz przewody o właściwym przekroju po stronie wykonawczej timera. W laboratorium EFY (Electronics For You) przetestowano prototyp zmontowany na uniwersalnej płytce stykowej, którego zdjęcie pokazano na fotografii.
Budowa układu i jego działanie
Dla naszego układu wykorzystano: transformator sieciowy X1, mostek prostowniczy BR1, scalony stabilizator napięcia 12 V typu LM7812 (IC1), podwójny wzmacniacz operacyjny LM358 (IC2), tranzystor BC547 (T1), przekaźnik ze stykami SPDT z cewką na 12 V, jedną diodę typu 1N4007 (D1), diodę sygnałową 1N4148 (D2), dwie diody LED (LED1 i LED2) oraz kilka tanich rezystorów i kondensatorów.
Kluczowym elementem timera jest wzmacniacz operacyjny LM358. Wykorzystano w nim obydwa wzmacniacze: jeden pracuje w układzie źródła prądowego, a drugi jako analogowy komparator. Odmierzanie czasu odbywa się w obwodzie kondensatora o dużej pojemności, ładowanego stałym prądem. Kondensator pełni rolę elementu całkującego ładunek, na którym napięcie narasta liniowo wraz z upływem czasu.
Układ zasilany jest napięciem 12 V DC, pozyskiwanym z tradycyjnego zasilacza liniowego. Napięcie sieciowe AC obniżane jest transformatorem X1, następnie prostowane mostkiem BR1 złożonym z czterech diod i filtrowane kondensatorem C1.
Wyprostowane, aczkolwiek jeszcze tętniące napięcie DC doprowadzone jest do scalonego stabilizatora LM7812, na którego wyjściu otrzymujemy czyste i dobrze stabilizowane napięcie stałe. Niewielka sprawność tak wykonanego zasilacza nie stanowi problemu, ponieważ timer pobiera jedynie niewielki prąd.
Wzmacniacz operacyjny IC2A skonfigurowany jest do wzmocnienia jednostkowego, czyli pracuje w charakterze wtórnika napięciowego. Taki tryb pracy zapewnia silne, ujemne sprzężenie zwrotne w obrębie tego wzmacniacza. Jego zadaniem nie jest wzmacnianie sygnału, lecz pełnienie roli „transformatora impedancji” – obwodu o bardzo dużej impedancji wejściowej i niskiej wyjściowej. W ten sposób powiela wartość kontrolowanego napięcia, nie obciążając wysokoimpedancyjnego źródła. Bufor odtwarza na wyjściu IC2A napięcie z kondensatora C3, zachowując możliwość zarówno dostarczania (source), jak i „wchłaniania” (sink) prądu.
Między wyjściem tego wzmacniacza a węzłem oznaczonym na schemacie jako J wpięto diodę Zenera o napięciu progowym 2,2 V. Równocześnie rezystor R1 ma znacznie mniejszą rezystancję niż R2. W efekcie tylko część prądu z R1 płynie do R2, a jego nadmiar pochłaniany jest przez wyjście IC2A. W ten sposób realizowane jest źródło prądowe – napięcie na R2 utrzymywane jest na stałym poziomie, równym napięciu ZD1. Kondensator C3 ładowany jest powoli prądem płynącym przez R2, dzięki czemu narastanie napięcia na C3 ma charakter liniowy. Nachylenie tego zbocza wyznaczają pojemność C3 i wydajność źródła prądowego, którą można łatwo obliczyć jako stosunek napięcia ZD1 do rezystancji R2, czyli 2,2 V:2,2 MΩ=1 μA.
Napięcie z C3 jest kontrolowane i porównywane ze stałym poziomem ustawionym potencjometrem VR1. Ponieważ prąd ładowania C3 jest bardzo mały, kontrola napięcia musi odbywać się w obwodzie o bardzo dużej impedancji wejściowej – taką zapewnia wejście nieodwracające wzmacniacza LM358. Dodatkowo na tym wejściu zastosowano rezystor R4 (100 kΩ), którego wpływ na działanie układu jest jednak marginalny.
Wzmacniacz IC2B pracuje jako komparator w standardowej konfiguracji. Gdy napięcie na jego wejściu nieodwracającym przekroczy poziom ustawiony potencjometrem VR1, wyjście zmienia stan z niskiego na wysoki, co uruchamia tranzystor T1, a ten z kolei załącza przekaźnik RL1. Czas opóźnienia między wyzerowaniem napięcia na C3 a włączeniem przekaźnika jest proporcjonalny do napięcia ustawionego potencjometrem, dzięki czemu skalę VR1 można opisać w jednostkach czasu.
W układzie zastosowano także dwie diody LED pełniące funkcję wskaźników. LED1 sygnalizuje obecność zasilania, natomiast LED2 – aktywny stan przekaźnika RL1. Między wyjściem komparatora IC2B a bazą tranzystora T1 włączono dodatkowy obwód z diodą D2 i kondensatorem C4. Jego zadaniem jest wygładzanie napięcia sterującego tranzystorem w sytuacji niestabilnego przełączania wyjścia komparatora, co może wystąpić z uwagi na bardzo wolne zbocze napięcia na kondensatorze C3.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
