Integrovaný obvod HEF4541 je určen pro konstrukci jednoduchých časovačů. Obsahuje oscilátor, programovatelnou děličku a obvody zajišťující pomocné funkce. Snadno lze dosáhnout zpoždění až několika hodin. S obvodem lze jednoduše realizovat zapojení, nahrazující monostabilní multivibrátor pro dlouhé časy. Můžete jej použít ve schodišťovém spínači, v časovači pro nabíječku nebo zvětšovací přístroj.
Obr. 1. Zjednodušené blokové zapojení obvodu 4541
Figure 1. Simply functional diagram
Tab. 1.
Nastavení vnitřního děliče
|
Tab. 2.
Funkční tabulka časovače
|
Funkci obvodu si nejlépe vysvětlíme na blokovém schématu (obr. 1). Na vývodech 1, 2 a 3 jsou vyvedeny invertory, umožňující sestavit oscilátor RC. Následuje binární dělič, který dělí kmitočet signálu oscilátoru v poměru 1:256, 1024, 8192 nebo 65536. Dělicí poměr se mění podle nastavení úrovně na vývodech 12 (A0) a 13 (A1), viz tab. 1. Přivedeme-li na vývod 10 (MODE) log.1, chová se dělič běžným způsobem, při log.0 se dělič po prvním výstupním impulsu zablokuje. Obvod lze kdykoli uvést do počátečního stavu přivedením log.1 na vývod 6 (MR - Master Reset). Je-li vývod 5 (AR - Auto Reset) připojen na log.0, obvod se vynuluje vždy, zmenší-li se napájecí napětí pod určitou velikost (a tedy i při zapnutí). Podle katalogu má být toto napětí asi 5 V, avšak u obou obvodů, které jsem zkoušel (HCF4541), se pohybovalo okolo 2,5 V. A nakonec úrovní na vývodu 9 (PH) lze měnit fázi výstupního signálu - invertovat jej. Možné stavy obvodu jsou přehledně uvedeny v tab. 2. a nejdůležitější parametry obvodu v tab. 3.
Obr. 2. Časový spínač
Fig. 2. Timer
Na obr. 2 je zapojení jednoduchého časového spínače. Po zapnutí sepne relé a je sepnuto asi 5 minut. Rovněž po stisku tlačítka relé na 5 minut sepne. Vstup MODE je uzemněn, protože chceme jen jeden výstupní impuls. Binární dělič je přepnut na největší dělící poměr, tj. 1:65536. Protože je na výstupu je v log.1 jen polovinu z celkové délky impulsu (výstupní signál má střídu 1:1), je potřeba polovina, tj. 32768 kmitů oscilátoru. Pro 5 minut (300 s) je kmitočet oscilátoru:
V doporučeném zapojení oscilátoru můžeme vypočítat hodnoty součástek ze vzorce:
Podle katalogu tento vzorec platí, pokud Rs=2Rt a RsC2<<RtCt. Rezistor Rs zmenšuje závislost kmitočtu oscilátoru na napájecím napětí a teplotě. Kondenzátor C2 zabraňuje divokým oscilacím a ve většině případů jej lze vypustit. Zvolíme-li odpor Rt = 120 kOhm a Rs = 270 kOhm bude kapacita kondenzátoru Ct = 33,17 nF. Z řady E6 zvolíme nejbližší hodnotu 33 nF. U postaveného vzorku byl skutečný čas sepnutí 4 minuty a 43 sekund. Potřebujeme-li nastavit čas přesně, zmenšíme odpor rezistoru Rt na 100 kOhm a do série zapojíme trimr 47 kOhm.
Relé je k obvodu připojeno běžným způsobem přes tranzistor T1. Napájecí napětí může být v rozmezí 3 až 15 V, s ohledem na použité relé jsem zvolil 9 V.
Obr. 3. Generátor přesného kmitočtu 0,5 nebo 50 Hz
Figure 3. Generator with precise frequency
0,5 or 50 Hz
Na obr. 3 je zapojení obvodu ve funkci krystalového oscilátoru s děličem kmitočtu. Na výstupu obvodu jsou impulsy s kmitočtem 0,5 Hz, které lze dále použít pro řízení hodin, časovačů apod. Při použití krystalu s kmitočtem 3,2768 MHz získáme zdroj přesného kmitočtu 50 Hz pro úpravu stolních hodin (původně řízených kmitočtem sítě). Ve zkoušeném zapojení byl použit miniaturní krystal z digitálních hodinek. Pro krystaly s jinými (vyššími) kmitočty bude třeba změnit hodnoty některých součástek - R2 na jednotky kOhm a C1 na desítky pF.
Tab. 3. Základní parametry HEF4541 (CD4541)
Table 3. Basic electrical characteristic
HEF4541 (CD4541)
Parametr | min | typ | max |
Napájecí napětí Supply voltage |
3 V | 18 V (15 V) |
|
Napájecí proud AR=L Quiescent current Vdd=5 V Vdd=10 V Vdd=15 V |
20 µA 250 µA 500 µA |
(5 µA) (10 µA) (20 µA) |
|
Maximální kmitočet Vdd=5 V Vdd=10 V Vdd=15 V |
8 MHz (1 MHz) 16 MHz (3 MHz) 18 MHz (4 MHz) |
16 MHz (2,5 MHz) 30 MHz (6 MHz) 36 MHz (8,5 MHz) |
|
Kmitočet oscilátoru Rt=5 k, Ct=1 n, Rs=10 k Rt=56 k, Ct=1 n, Rs=120 k |
90 kHz 8 kHz |
Obvod 4541 nabízí většina prodejců elektronických součástek za velmi příznivou cenu 10 až 15 Kč. Obvod jsem nalezl, když jsem něco hledal v katalogu obvodů CMOS a hned jej použil - umožnil mi zjednodušit zapojení časovače v jednom přístroji.
Jaroslav Belza
Popis obvodu 4541 byl otištěn v Amatérském radiu
1/1995 na s. 16.
V článku byly použity údaje z katalogu PHILIPS HE4000B
logic family - CMOS (1986) a CD-ROM National Semiconductors
(1996) .
24. 8. 2000