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TIMER

Il circuito proposto è un approfondimento personale a scopo didattico per mettere in pratica le nozioni fino ad ora

acquisite (passando anche dal famigerato SUPERCAR qui rappresentato dai 2 CD4017B), ciò non toglie che non

possa essere utile.

Per realizzare il circuito è necessaria la conoscenza dei circuiti logici, degli integrati CD4017B, CD4026B,

NE555, transistor BJT, Relè, display led 7 segmenti.

Ovviamente vi sono possibilità di giungere agli stessi scopi che mi sono preposto attraverso PIC o quant’altro.

Personalmente la struttura di un circuito con integrati mi affascina più che una serie di comandi imposti da un

programma con logica algoritmica.

Un’ulteriore soluzione rapida, con poco impegno, con poche nozioni è acquistarlo già fatto dal rivenditore sotto

casa…

Cliccando qui si può vedere il video del circuito su breadboard in cui si potrà notare:

• Il circuito nella sua struttura.

• La frequenza di clock (led lampeggiante).

• Lo scorrere del tempo sul display.

• L’azione del RESET (azzeramento conteggio).

• Il cablaggio modello piatto di spaghetti.

Il circuito è stato testato (come da foto e video allegati) ed è funzionante, lo schema non è stato copiato da

nessun sito ma è frutto di confronti attraverso i forum (in particolare quello di GRIX) ed il personale

approfondimento degli argomenti trattati attraverso manuali, testi ed internet.

La progettazione e lo studio del circuito sono frutto della mia esperienza acquisita fino ad ora e non è

quindi nulla di eccezionale; il mio proposito è quello di aiutare altri utenti con nozioni inferiori alle mie a

crescere sotto il profilo tecnico. Dopotutto il timer è un bel circuito da fare non trovate?

Saluti, tenbears.

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CD4026

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CD4026

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CD4026

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NE 555

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CD4017

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CD4017

Vcc

Vcc Vcc

Vcc Vcc Vcc

Vcc RESET

150kΩ

33µF

ON/OFF

+

220V

a

b

c

d

e f

g a

b

c

d

e

a

b

c

d

e f

g

f

g

g a b c d e f DP kk g a b c d e f DP kk

g

a

b c

d e f b

g

c f

IC6 IC5 IC4

IC1

IC2 IC3

D1 D2 D3

K1

K2

BC547

g a b c d e f DP kk

Vc

c

CD4081BE IC9

Vc

c

CD4081BE IC8

2 min 1 min 4 min

Vc

c

CD4081BE IC7

7 min Vcc

80kΩ

SCHEMA SEMPLIFICATIVO

La mia idea era quella progettare un timer al fine di abilitare tramite un interruttore l’accensione delle lampade

UV del bromografo visualizzando su display lo scorrere del tempo.

• Il circuito doveva avere almeno 4 selezioni di tempi prestabiliti.

• Il conteggio doveva partire circa 3 secondi dopo l’accensione delle lampade.

• Al termine del conteggio impostato si dovevano spegnere automaticamente le lampade UV ed il display

doveva visualizzare il tempo raggiunto.

• Ad ogni pressione del pulsante doveva ricominciare un nuovo ciclo resettando il valore visualizzato sul

display.

• Attraverso lo stesso interruttore utilizzato per lo START doveva disabilitarsi l’intero circuito.

• In circuito doveva avere la massima duttilità per poterlo interfacciare in futuro su altre applicazioni.

Per problemi di spazio nello schema ho evitato di disegnare la configurazione astabile del 555.

La ripropongo nello schema sottostante: ho utilizzato 2 resistenze da 180 kohm, un trimmer da 47 kohm (per la

taratura), un condensatore elettrolitico da 3,3uF. Inoltre ho utilizzato un diodo in parallelo sul resistore R2 per

avere un duty cycle del 50%.

Con trimmer all’80% si avrà un tempo pari a:

Time ON onda quadra: R1xCx0,693 = (180000+37600)x(0,0000033)x(0,693) = 498ms

Time OFF onda quadra: R2xCx0,693 = (180000+37600)x(0,0000033)x(0,693) = 498ms

La taratura fine si può ottenere (attraverso il trimmer) cronometrando il clock.

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GND

CONTROL

TRIGGE

THRESHOLD OUTPU

T

RESET

DISCHARG

E

VCC

NE 555

10 nF

R1

R2

C

VCC

D

RT

Per gli stessi problemi di spazio ho evitato di disegnare le 21 resistenze da 220ohm dei display led 7 segmenti.

Allego la piedinatura dei display led 7 segmenti ad anodo comune TDS316:

Propongo in questo schema l’alimentazione per il circuito. L’LM7812 (IC0) garantisce la stabilità della tensione a

12V. Si sopperirà molto ai fenomeni di glitch e instabilità, tipici della tensione di rete.

L2

L1

+ +

+12V

GND

LM7812

IN OUT

COM

TRASFORMATORE

PONTE DI GRAETZ

1mF 100 nF 100 nF 100 uF

f

g

e

d

c

b

a

a b c d e

f g

g

f

e

d

c

b

a

b

c

d

e

f

g a

DP

DP

DP

DESCRIZIONE DEL FUNZIONAMENTO

Attraverso il pin3 dell’IC1 (NE555) in configurazione astabile (Ton = 500ms Toff = 500ms f = 1 Hz) si abilita il

clock (pin14) dell’IC2 (CD4017B) che inizierà il conteggio fino a 10; contemporaneamente sempre attraverso il

pin3 dell’IC1 partirà il conteggio (pin1) su IC4 (CD4026B).

Al decimo conteggio l’IC2 invia un impulso di clock (pin12) al pin 14 dell’IC3 (CD4017B).

Al sessantesimo conteggio, dal pin 5 dell’IC3 parte un impulso che resetta attraverso il pin15 l’IC2 e autoresetta

attraverso il pin 15 l’IC3; contemporaneamente (sempre attraverso l’impulso del pin 5 dell’IC3) si resetta

attraverso il pin15 l’IC4 e l’IC5 (CD4026B); inoltre (sempre attraverso l’impulso del pin 5 dell’IC3) si avrà il

clock sul pin1 dell’IC6 (CD4026B). Ogni 60 conteggi verrà inviato un impulso di clock (pin1) su IC6. Dopo 600

conteggi si autoresetterà anche IC6.

Al 600esimo impulso (10 minuti) proveniente dal pin3 dell’IC1 saranno resettati IC2, IC3, IC4, IC5, IC6.

In serie ad IC4, IC5, IC6 sono collegati 3 display led 7 segmenti a catodo comune. D1 e D2 visualizzeranno i

secondi, D3 i minuti.

In pratica ho utilizzato IC1 per creare lo scandire del tempo (clock = 1s), IC2 ed IC3 per scandire il tempo

sessagesimale (60 clock = 1min), ogni 60 secondi resetto IC4 ed IC5 e do un impulso ad IC6 (60secondi = 1min).

L’interruttore ON/OFF (S1) per mette il passaggio della corrente attraverso K1 (relè NC) per mezzo del quale si

abilita l’alimentazione di IC1 e quindi parte il conteggio. Contemporaneamente innesca K2 (relè NA) per mezzo

del quale si abilita la linea di rete alla quale sono connesse le lampade UV.

All’ingresso di IC1 è stato posto un filtro passivo passa basso RC (R = 150kohm, C = 22uF) per permettere di far

partire il conteggio a lampade UV completamente accese. Il tempo di ritardo dato dal transitorio di carica

permetterà alle lampade di accendersi completamente dopo un periodo di circa 3 secondi di sfarfallio (effetto

neon).

Il pulsante di RESET (S2) resetterà il conteggio (prima del tempo prestabilito) ogni volta che verrà premuto,

rilasciandolo il conteggio ripartirà automaticamente dall’inizio. In serie al pulsante ho posto un resistore da

80kohm.

Agli ingressi dei pin15 di IC2-3-4-5-6 sono stati posti dei diodi affinché l’impulso di reset automatico (pin5

dell’IC3) e l’impulso di reset manuale (pulsante) non interferissero tra loro; in pratica ho separato il circuito di

reset manuale da quello automatico.

Attraverso il circuito logico composto dalle porte AND (CD4081BE) è possibile prelevare le uscite di IC6

corrispondenti ad 1 – 2 – 4 – 7 minuti in base ai segnali inviati al display D3.

Ad esempio prelevando il segnale dai segmenti c-b-f-g del display D3 avrò la certezza che il conteggio sarà

arrivato a 4 minuti.

Prelevando il segnale dai segmenti a-b-c del display D3 avrò la certezza che il conteggio sarà arrivato a 7 minuti.

Ogni segnale di tempo impostato (1-2-4-7) uscente dal micro commutatore rotativo (in base a come sarà

selezionato) comanderà il transistor BC547 che aprirà i contatti del relè K1.

Di conseguenza si apriranno i contatti di K2 e si spegneranno i neon; sarà disalimentato IC1 e quindi smetterà di

dare impulsi di clock. In pratica si arresta il conteggio e si spengono i neon.

I display continueranno a visualizzare il conteggio raggiunto fino a quando non verrà premuto RESET.

Premendo RESET le uscite delle porte AND verranno resettate in quanto IC2, IC3, IC4, IC5, IC6 saranno

resettati. R1 ritornerà a chiudere i contatti abilitando il conteggio di IC1 ed i contatti di R2 riaccendendo le

lampade UV.

In pratica ricomincerà il ciclo di conteggio.

Ovviamente il settaggio delle porte logiche ci darà una vasta gamma di tempi di lavoro. Una modifica potrebbe

essere quella di adoperare un micro commutatore rotativo e una maggiore serie di porte logiche connesse anche

ad IC4 ed IC5 (per i secondi). Inoltre aumentando i moduli (CD4026B+display) si può arrivare a conteggiare

anche le ore ed i giorni. La duttilità del circuito si può prestare come timer luce scale, timer bromografo, ecc.

P.S. I pin non connessi ad altri dispositivi vanno messi a massa tramite resistore da 100kOhm. Per praticità

e per sfruttare al meglio lo spazio verranno inseriti dal lato saldature (lo stesso lato di dove andranno inseriti i ponticelli). Per un più pratico sistema di montaggio ho preferito dividere in due piastre il circuito

mettendo su una seconda piastra i 3 display, interruttore, pulsante e i 3 integrati CD4081BE. Le due piastre si interfacceranno mediante connettori permettendo di avere la consolle distante dal circuito.

ELENCO COMPONENTI

QUANTITA’ TIPOLOGIA

1 ------------------- NE555

2 ------------------- CD4017B

3 ------------------- CD4026B

3 ------------------- DISPLAY LED 7 SEGMENTI TDS316

3 ------------------- CD4081BE

1 ------------------- BC547

2 ------------------- RELE’ BISTABILI

1 ------------------- MICROCOMMUTATORE ROTATIVO (ALMENO 4 POSIZIONI)

1 ------------------- PULSANTE

1 ------------------- INTERRUTTORE

1 ------------------- INTERRUTTORE 220V 16A

11 ----------------- 1N4148

1 ------------------- TRIMMER 47kΩ

32 ------------------ R = 100kΩ

21 ------------------ R = 470kΩ

1 ------------------- R = 80kΩ

1 ------------------- R = 150kΩ

2 ------------------- R = 180kΩ

1------------------- C = 33uF 16V

1------------------- C = 10uF 16V

1------------------- C = 3,3uF 16V

1 ------------------- TRASFORMATORE 220V/15V

1 ------------------- PONTE DIODI

1 ------------------- LM7812

1 ------------------- C = 1mF 16V

1 ------------------- C = 100uF 16V

2 ------------------- C = 100nF 16V

1 ------------------- DISSIPATORE PER LM7812

6 ------------------- MORSETTIERA 3 POSTI

1 ------------------- PIASTRA CS 115x140

1 ------------------- PIASTRA CS 70x90

5 ------------------- ZOCCOLI PER INTEGRATI 16 PIN

1 ------------------- ZOCCOLO PER INTEGRATI 8 PIN

3 ------------------- ZOCCOLI PER INTEGRATI 10 PIN

3 ------------------- ZOCCOLI PER INTEGRATI 14 PIN

ALLEGATI

Non appena avrò montato il bromografo, regolato i tempi di

esposizione, incisa la piastra, posterò anche la foto completa del

CS.

Questo non pregiudica la funzionalità essendo stato testato con

breadboard come da immagini allegate.

Luce Buio

Time max = 10 min Time min = 0 s

ASSORBIMENTO DEL CIRCUITO 12V / 2,3W

CIRCUITO

PCB CS1

SBROGLIO CS1

PCB CS2

SBROGLIO CS2