Radioelektronik Audio-HiFi-Video 2/2002

Uk³ad czasowy 

umo¿liwiaj¹cy niezale¿n¹

regulacjê czasu trwania

stanu aktywnego 

na wyjœciu i odstêpu 

miêdzy kolejnymi 

stanami aktywnymi 

W

gospodarstwie domowym do ta-

kich czynnoœci jak gotowanie

i pieczenie, a tak¿e na potrzeby

ma³ej automatyki, czêsto s¹ u¿y-

wane ró¿nego rodzaju uk³ady odmierzaj¹ce

czas. Mo¿e to byæ  dmierzanie pojedynczego od-

cinka czasu lub cykliczne wyznaczanie nastêpu-

j¹cych po sobie stanów aktywnoœci i nieaktyw-

noœci sterowanego urz¹dzenia. W niniejszym ar-

tykule przedstawiono uk³ad czasowy, który umo¿-

liwia niezale¿n¹ regulacjê czasu trwania stanu

aktywnego wyjœcia i odstêpu miêdzy kolejnymi

stanami aktywnymi. Pe³ny schemat opisywa-

nego uk³adu czasowego jest przedstawiony na

rys.1. Do jego budowy wykorzystano uk³ad sca-

lony CMOS typu 4541, dwa przekaŸniki ma³ej

mocy i kilkanaœcie elementów biernych. 

Uk³ad scalony 4541 jest programowalnym uk³a-

dem czasowym zawieraj¹cym 16-stopniowy

licznik binarny, generator zegarowy pracuj¹cy

z jednym zewnêtrznym kondensatorem i dwoma

rezystorami oraz obwód ustawiaj¹cy stan wyjœcia

po w³¹czeniu zasilania i wyjœciowe obwody lo-

giczne. 

Je¿eli wejœcie AR (Auto Reset) jest po³¹czone

z mas¹ (stan logiczny 0), to po ka¿dym w³¹cze-

niu napiêcia zasilania nastêpuje inicjalizacja licz-

nika. Przy w³¹czonym zasilaniu stan licznika

jest kasowany po doprowadzeniu sygna³u logicz-

nego 1 do wejœcia MR (Master Reset). 

Generator o schemacie przedstawionym na 

rys. 2 wytwarza przebieg prostok¹tny o czêsto-

tliwoœci zale¿nej od zewnêtrznych elementów,

g³ównie C

tc

i R

tc

oraz w mniejszym stopniu od

R

s

. Czêstotliwoœæ okreœla siê z zale¿noœci: 

pod warunkiem, ¿e R

s

>10 k

Ω.

Wewnêtrzne uwarunkowania konstrukcyjne

uk³adu scalonego 4541 powoduj¹, ¿e czêstotli-

woœæ generacji nie powinna byæ wiêksza ni¿

100 kHz.  Uk³ad scalony 4541 mo¿e wspó³-

pracowaæ z zewnêtrznym generatorem; sygna³

zewnêtrzny do³¹cza siê wtedy do wejœcia RS (3).

Wejœcia A (12) i B (13) uk³adu 4541 (rys.1) s³u-

¿¹ do 2-bitowego adresowania jednego z czte-

rech wyjœæ poœrednich licznika (2

8

, 2

10

, 2

13

i 2

16 

) wg tablicy. W przedstawianym uk³adzie

oba wejœcia adresuj¹ce s¹ w stanie wysokim

i stopieñ podzia³u wynosi 65 536. 

Wejœcie SEL (9) s³u¿y do wyboru aktywnego 

f

C R

tc

tc

=

⋅

⋅

1

2 3

,

TIMER PROGRAMOWANY

stanu wyjœcia Q (8). Je¿eli na tym wejœciu jest ni-

ski stan logiczny, to na wyjœciu Q wystêpuje ni-

ski stan logiczny, a po odliczeniu wyznaczonej

liczby impulsów, pojawia siê stan wysoki. 

Uk³ad czasowy jest uaktywniany po do³¹czeniu

go do Ÿród³a zasilania +12 V. Nastêpuje wów-

czas start generatora zegarowego. W sytuacji za-

prezentowanej na rysunku w generacji bior¹

udzia³ elementy: C1, R4, R6 i R7 oraz w mniej-

szym stopniu R3. Czêstotliwoœæ  generacji mo-

¿e byæ regulowana   potencjometrem R7, a za-

kres regulacji czêstotliwoœci zawiera siê w zakre-

sie ok. 10

÷

650 Hz (okres od 1,5 do 100 ms). Po

zliczeniu zaprogramowanej liczby impulsów 

(65 536), co mo¿e trwaæ od 100 sekund do 2 go-

dzin, nastêpuje zmiana stanu wyjœcia z niskiego

na wysoki i, za poœrednictwem tranzystorów T1

i T2, uaktywnienie przekaŸników P1 i P2. Prze-

kaŸnik P1 powoduje swoimi zestykami w³¹cze-

nie sterowanego urz¹dzenia, a P2 powoduje

zmianê czasowych elementów generatora zega-

rowego; teraz w procesie generacji s¹ u¿yte: C1,

R4, R5 i R8. Czêstotliwoœæ generacji zawiera siê,

r

Z PRAKTYKI

16

zale¿nie od po³o¿enia suwaka R8, w zakresie

20

÷

2000 Hz (okres wynosi od 0,5 do 50 ms).

Odpowiada to czasowi trwania stanu aktywne-

go na wyjœciu od ok. 30 sekund do 1 godziny. 

Zakresy regulacji czasów trwania poszczegól-

nych stanów wyjœcia uk³adu mog¹ byæ zmienio-

ne drog¹ doboru innych wartoœci elementów

C1, R4, R5, R6, R7 i R8. 

Na rys. 3 przedstawiono p³ytkê drukowan¹ uk³a-

du, a na rys. 4 rozmieszczenie elementów na

p³ytce drukowanej.   

(cr)

n

Programowanie licznika 4541 

A

B 

Liczba stopni  Stopieñ podzia³u  

0 0 

13 

8192 

0 1 

10 

1024 

1 0 

8 

256 

1 1 

16 

65 

536 

Rys. 1. Schemat 

uk³adu czasowego

Rys. 2. Generator zegarowy uk³adu 4541

Rys. 3. P³ytka drukowana uk³adu czasowego

(skala 1:1)

Rys. 4. Schemat monta¿owy uk³adu czasowego

3

2

1

R

tc

C

tc

R

S