Порой возникает необходимость управлять какой-то нагрузкой, включать и выключать ее в заданное время. Для подобных целей необходим специальный таймер, но таймеры как-то в продаже встречаются редко, а если и встречаются, то стоят дорого. Другое дело цифровые часы с функцией будильника.
Их много с разными наборами функций и в очень широком ценовом диапазоне. Так что же, переделывать часы в таймер? Можно, если габариты позволяют, так как переделка однозначно потребует вторжения в схему, пайки каких-то дополнительных проводов, установки разъемов. А если это наручные электронные часы? Проблематично.
Однако есть и иной способ передачи сигнала от будильника на исполнительную схему, по акустическому каналу. В каждом будильнике есть звукоизлучатель, — электромагнитный, динамический или пьезоэлектрический. Обычно он звучит одну минуту, издавая прерывистые звуки или исполняя незатейливую мелодию. Нужно чтобы на управляющем входе исполнительной схемы был акустический приемник, желательно с резонансом где-то вблизи резонансного звукоизлучателя будильника, и чтобы обладал не слишком высокой чувствительностью. Идея заключается в том, чтобы часы-будильник положить прямо на акустический вход схемы управления или пристегнуть к нему ремешком (если это наручные часы). При срабатывании звонка, вибрация от будильника по акустике воздействует на сенсор схемы управления и вызывает её переключение.
В качестве сенсора F1 используется пьезоэлектрический звукоизлучатель от неисправного мультиметра. Он приклеен прямо к пластмассовому корпусу устройства, который служит подставкой для будильника. F1 преобразует акустические волны будильника в электрические сигналы, которые усиливаются транзистором VT1.
На триггере D1.1 сделана входная схема логического переключателя. Ее задача заключается в том, чтобы при каждом срабатывании звонка, схема переключалась только один раз. То есть, независимо от того, каков характер звучания, — состоит из множества импульсов, мелодии. Это своеобразное реле времени на 2-3 минуты. При первом же импульсе триггер D1.1 переключается в состояние логической единица на инверсном выходе. Это состояние устойчиво и не изменяется от последующих импульсов, которых в побудке может быть множество. Но чтобы вернуться в исходное положение есть цепь R3C2. Когда на инверсном выходе триггера единица C2 медленно заряжается через R3. Примерно через 2-3 минуты напряжение на нем достигает порога логической единицы и триггер возвращается в исходное состояние. На это уходит 2-3 минуты, а цифровой будильник чаще всего сделан так, что звучит одну минуту, так что времени с запасом.
В момент включения питания триггер D1.2 устанавливается в единичное состояние зарядным током конденсатора C4. На его инверсном выходе ноль. Ключевая схема на полевых транзисторах VT2 и VT3 закрыта и нагрузка отключена.
В момент появления логической единицы на инверсном выходе D1.1 цепь C3VD1R4 формирует импульс, который поступает на вход «С» триггера D1.2 и переключает его в противоположное состояние. Триггер D1.2 включен делителем на два, поэтому каждый импульс, поступающий на его вход «С» переключает триггер в противоположное положение тому, в котором он был раньше. То есть, подав один импульс можно нагрузку включить, а подав второй — выключить. Это и используется для управления нагрузкой, так как многие цифровые часы с будильниками позволяют запрограммировать несколько будильников, то есть несколько времен, когда звучит звонок. Так программируя разные будильники цифровых часов можно задать целый алгоритм включений и выключений нагрузки в течение суток, и так же, недели, месяца (все зависит от набора функций электронных часов).
Логическая часть схемы питается от параметрического источника VD5R6C5VD2. В различной литературе, в схемах, где ключ на мощных ключевых транзисторах управляется выходом логического элемента КМОП применяется непосредственное соединение этого выхода с затвором или затворами полевых транзисторов. Проведенные мной эксперименты показали, что это далеко не лучший способ. Конечно, сопротивление затворов мощных ключевых полевых транзисторов очень высоко, но емкость тоже очень высока. В результате зарядный ток этой емкости оказывает перегружающее действие на выход логического элемента. Это не приводит к его выходу из строя, но создает сбои в работе триггеров и счетчиков. В этой схеме напряжение управления на затворы поступает через резистор R7, который ограничивает ток заряда емкости затворов и исключает перегрузку выхода КМОП-элемента.
Диоды КД522 можно заменить на 1N4140, диод 1N4004 на КД2О9. Транзистор КТ3102 желательно с большим коэффициентом передачи, например, КТ3102Е. Конденсаторы на напряжение не ниже 16В. Микросхему К561ТМ2 можно заменить на К176ТМ2, K1561TM2 или CD4013.
Входной усилитель на VT1 нуждается в налаживании. Сопротивление R1 нужно подобрать так, чтобы напряжение на коллекторе VT1 было 2,5-3,0 В. Вообще, это лучше сделать экспериментируя, чтобы получить необходимую чувствительность и без ложных срабатываний. Напряжение на коллекторе VT1 не должно быть слишком высоким, иначе D1 примет его как логическую единицу.
Задержку самовозврата триггера D1.1 можно настроить подбором параметров C2 и R3. Конденсатор C2 должен быть с минимальной утечкой. Если самовозврата триггера не происходит, это говорит о большом токе утечки C2, и его нужно заменить.
Данную схему можно использовать для управления нагрузкой не только по сигналу будильника, но и вообще по сигналу любого звучащего электронного устройства, например, сотового телефона. При мощности до 400 Вт, радиаторы транзисторам VT2 и VT3 не нужны.
