Слегка перерисованная схема (BSN, dnik):

Как работает каскад на DD1.1.

В исходном состоянии счетчик обнулен. На входе установки 0 (вход R) - низкий уровень (счет разрешен), на входе CN тоже низкий уровень. Когда на вход CP приходит перепад с высокого на низкий, счетчик отсчитывает единицу, и на выходе первого разряда счетчика (вывод 3) появляется высокий уровень. Через резистор R16 (300 kОм) начинает заряжаться конденсатор С3 (0,047 мкФ).

Постоянная времени цепочки R16,С3 около 14 мсек, то есть за это время конденсатор С3 зарядится на 63%. Уровень срабатывания по входу R в идеале составляет 66% от напряжения питания (реально, технологический разброс довольно большой, поэтому R16 подбирается при настройке, да и не разряжается С3 до нуля из-за диода).

Максимум, через 15 мсек вход R счетчика воспримет напряжение на конденсаторе С3 как логическую единицу и обнулит счетчик. Следовательно, на выходе 1-го разряда (вывод 3) появится 0. Тогда конденсатор С3 начнет разряжаться через цепочку VD11-R15, что примерно в 6 раз быстрее.

Таким образом, возвращаемся на исходную.

Важно отметить, что суммарное время цикла заряд - разряд конденсатора не превышает 20 мсек и к приходу следующего стетевого импульса счетчик готов начать новый цикл.

В итоге, у нас получаются положительные импульсы длительностью 14-15 мсек, синхронизированные с частотой сети (период 20 мсек), которые далее поступают на вход CP счетчика DD1.2 (ИЕ10) (вывод 10).

___________________________________________________________

С учетом монтажного ИЛИ, получается такое уравнение:

F8(x1,x2,x4,x8) V F9(x1,x2,x4,x8) = x8,

где x1,x2,x4,x8 — значение переменных на входах 1,2,4,8 дешифратора DD3; F8,F9 — выходы 8 и 9 дешифратора  DD3, значок V — обозначает логическую функцию ИЛИ.

В переводе на русский, это означает, что сигнал на входе CP счетчика DD1.1 повторяет (тождественно равен) сигнал на входе 8 дешифратора DD3 ! При любых значениях на входах 1,2,4 дешифратора DD3.

Спрашивается, зачем огород городить?

На вход 8 DD3 через цепочку R2,VD16 подаюся сетевые полупериоды частотой 50 герц, резистор R18 обеспечивает уверенный ноль на входе 8 DD3 когда диод VD16 заперт, функция конденсатора С7, скорее всего,  сводится к фильтрации сетевых помех.

Все это работает до тех пор, пока на выходе DD2 присутствует логический ноль. Когда на выходе DD2 появляется единица, через диод VD6 она попадает на R18 и на вход 8 DD3. На входе 8 DD3 перестает появляться ноль (стабильно держится единица) и счетчики останавливаются.

Отредактировано Stern (12 Мар 2017 03:08)

DD3 = 561ИД1

Булева функция для выходов 8 и 9 дешифратора DD3 ИД1 с учетом монтажного ИЛИ. Получается такое уравнение:

F8(x1,x2,x4,x8) V F9(x1,x2,x4,x8) = x8,

где x1,x2,x4,x8 — значение переменных на входах 1,2,4,8 дешифратора DD3; F8,F9 — выходы 8 и 9 дешифратора  DD3, значок V — обозначает логическую функцию ИЛИ.

В переводе на русский, это означает, что сигнал на входе CP счетчика DD1.1 повторяет (тождественно равен) сигнал на входе 8 дешифратора DD3 ! При любых значениях на входах 1,2,4 дешифратора DD3.

Спрашивается, зачем тогда огород городить? С таким же успехом вместо входа 8(вывод 11) DD3 сигнал с верхнего вывода R18 можно сразу подавать на вход CP счетчика DD1.1. Тогда VD7,VD8,R14 будут не нужны.

На вход 8 DD3 через цепочку R2,VD15 подаюся сетевые полупериоды частотой 50 герц, резистор R18 обеспечивает уверенный ноль на входе 8 DD3 когда диод VD15 заперт, функция конденсатора С7, скорее всего,  сводится к фильтрации сетевых помех.

Все это работает до тех пор, пока на выходе DD2 присутствует логический ноль. Когда на выходе DD2 появляется единица, через диод VD6 она попадает на R18 и на вход 8 DD3. На входе 8 DD3 перестает появляться ноль (стабильно держится единица) и счетчики останавливаются.

Отредактировано Stern (13 Мар 2017 22:43)

Как работает каскад на DD3 ( = 561ИД1)

Давайте проследим путь тактирующего сигнала. На входе 8 дешифратора DD3 это практически меандр с частотой сети (период 20мсек), то же на входе CP счетчика DD1.1, на выходе 1 DD1.1 (третья нога) получаются импульсы длительностью 15 мсек, периодом 20 мсек (частота 50 Гц), то же на входе CP счетчика DD1.2 (десятая нога), на выходе 1 счетчика DD1.2 (11 нога) — аккуратный меандр с 50% заполнением с периодом 40 мсек.

На выходе 2 счетчика DD1.2 тоже меандр с периодом 80 мсек, на выходе 4 (13 нога) — меандр с периодом 160 мсек, на выходе 8 меандр с периодом 320 мсек, который поступает на вход С счетчика  DD2.

Счетчик DD2 делит входной сигнал на 2¹³ = 8192, период меандра на выходе счетчика DD2 (вторая нога) будет 320мсек Х 8192 = 2 621 440 мсек = 43,69 мин. Счетчик начинает считать с нуля, установка в ноль происходит при пуске аппарата благодаря каскаду на транзисторе VT2, в течение первой половины периода на выходе счетчика DD2 будет логический ноль (43,69 / 2 = 21,845 мин.), в начале второго полупериода появится логическая единица, которая через диод VD6 заблокирует вход 8 (11 нога) дешифратора DD3. Счет остановится.

Таким образом, спустя примерно 22 минуты, счет останавливается, высоким уровнем с выхода DD2 открывается транзистор VT1, светодиод HL2 гаснет.

Отредактировано Stern (13 Мар 2017 22:45)

2

Отредактировано Stern (13 Мар 2017 22:45)

Довольно важную роль в работе Алмага играет каскад на транзисторе VT3.

Достаточно заметить, что включение катушек возможно только тогда, когда на коллекторе VT3 присутствует уровень логической единицы.

Каскад получает питание от выхода Q1 счетчика DD1.2 через диод VD16. Чтобы не заморачиваться с работой счетчика, условно будем считать, что на эмиттер VT3 постоянно подается питание 12В , т.е. на выходе Q1 счетчика DD1.2 — единица.

На базу транзистора VT3, через делитель R7,R8, поступают положительные полупериоды сетевого напряжения (амплитудное значение 310 вольт) с диода VD2. Диод VD5 защищает эмиттерный переход VT3 от пробоя обратным напряжением.

В начале периода сетевого напряжения, когда напряжение мало, транзистор VT3 открыт током через резистор R8. Напряжение на коллекторе VT3 близко к напряжению питания (12В). Когда напряжение сети достигает примерно 200 вольт, транзистор запирается, напряжение на его коллекторе падает до нуля и остается нулевым до тех пор, пока сетевое напряжение не пройдет пиковое значение в 310 вольт и не снизится до 200 вольт и ниже.

От начала периода (момент перехода через ноль) напряжения сети до достижения значения 200 вольт проходит примерно 2,2 миллисекунды;  пиковое значение 310 вольт появляется спустя еще 2,8 мсек (2,2 + 2,8 = 5);  пройдя пик, напряжение понижается и, через 2,8 мсек, принимает значение 200 вольт . В этот момент транзистор VT3 начинает открываться, на его коллекторе появляется 12 вольт, еще спустя 2,2 мсек, положительная полуволна кончится и диод VD2 запрется.

Вот результат компьютерного моделирования, А — напряжение сети, В — напряжение на базе VT3 (для наглядности VD5 отключен), С — напряжение на коллекторе VT3:

Таким образом, в течение сетевого периода транзистор VT3 заперт 2,8 + 2,8 = 5,6 мсек — это самая макушка синуса, и в это время включение катушек невозможно! Для работы остаются только два кусочка в начале и в конце полупериода - по 2,2 мсек, когда сетевое напряжение пробегает значения от нуля до 200 вольт.

Отредактировано Stern (16 Мар 2017 01:11)

Когда мы рассматривали работу на транзисторе VT3 , мы для удобства анализа зафиксировали напряжение питания каскада на уровне 12 В.

На самом деле, каскад на VT3, питается от выхода первого триггера счетчика DD1.2, и  работа схемы оказывается несколько сложнее.

Чтобы понять (логику работы реальной схемы) как работает реальная схема, нам потребуется проследить работу узла формирования импульсов заданной длительности с заданным временным сдвигом относительно опорного напряжения сети.

Собственно узел формирования импульсов состоит из DD3, DD1.1, DD1.2, VT3. Сигнал формируется проходя ряд последовательных преобразований по цепочке .... вход 8 DD3 -- выход 8,9 DD3, --> сумматор на диодах VD,VD, --> вход V  DD1.1, --> DD1.2 -->эмиттер VT3 -- коллектор VT3 --> вход 4 DD3 ...
_____________________

Положительные полупериоды сетевого напряжения, ослабленные делителем на резисторах ... поступают на вход 8 дешифратора DD3, с выходов 8 и 9, через диодный сумматор на диодах VD, VD поступают на вход V счетчика DD1.1. Здесь дешифратор совместно с диодным сумматором используется как формирователь прямоугольных импульсов из колокообразных импульсов сетевого напряжения.

На счетчике DD1.1 собран одновибратор, генерирующий положительный импульс заданной длительности (длительность импульса определяется параметрами цепочки RC). По входу V одновибратор запускается отрицательным перепадом (с 1 в 0) напряжения.

С выхода одновибратора DD1.1 сигнал поступает на счетный вход V первого триггера счетчика DD1.2, который тоже реагирует только на отрицательный перепад (с 1 в 0).

Таким образом, сгенерированный одновибратором импульс, имеет фиксированное начало (перепад с 0 в 1), всегда совпадающее с окончанием положительного полупериода сетевого напряжения, а окончание сгенерированного импульса (перепад с 1 в 0) зависит от параметров цепочки RC. Но именно это окончание опрокидывает первый триггер счетчика DD1.2.

Так получается регулируемый временной сдвиг относительно полупериодов сетевого напряжения.

Переходим к рассмотрению самой муторной части схемы -- узла выделения из сетевого напряжения импульса, длительностью 2,2 мсек и периодом 40 мсек.

В качестве опорного сигнала, берется напряжение сети, сдвинутое практически на -90° цепочкой R1,C1 (небольшую погрешность вносят R1 и C7, для нас, это не существенно).

С конденсатора С1, переменное напряжение через резистор R2, поступает на диод VD15, после которого превращается в постоянное пульсирующее и поступает на вход 8 (11 нога) дешифратора DD3, где преобразуется в прямоугольные импульсы, появляющиеся на выходах 8 и 9.

С выходов 8 и 9, через диодный сумматор на диодах VD7, VD8, R14, сформированные импульсы частотой 50 герц, поступают на вход CP (2-я нога) счетчика DD1.1. Здесь дешифратор DD3, совместно с диодным сумматором, используется как формирователь прямоугольных импульсов из колоколообразных импульсов сетевого напряжения. Рис...

На рис 1 показано формирование дешифратором DD3 и сумматором на VD7, VD8, R14 красивых прямоугольных импульсов (синий график -- вход DD1.1) из полупериодов сетевого напряжения (красный график -- вход DD3).

На счетчике DD1.1 собран одновибратор, генерирующий положительный импульс заданной длительности (длительность импульса определяется параметрами цепочки R16*,C3 и R15). По входу CP, одновибратор запускается отрицательным перепадом (с 1 в 0) напряжения.

Нужно отметить, что сгенерированный одновибратором DD1.1 импульс, имеет фиксированное начало (перепад с 0 в 1), всегда совпадающее с окончанием положительного полупериода опорного напряжения, а окончание сгенерированного импульса (перепад с 1 в 0) зависит от параметров цепочки R16*,C3, R15. И именно это окончание опрокидывает первый триггер счетчика DD1.2.

На Рис 2 показано как длительность импульса одновибратора (зеленый график) зависит от сопротивления R16; хорошо видно, что окончание импульса, сформированное DD3 (синий), совпадает с началом импульса генерируемого одновибратором DD1.1.

С выхода одновибратора DD1.1 сигнал поступает на счетный вход CP (10-я нога), первого триггера счетчика DD1.2, который тоже реагирует только на отрицательный перепад (с 1 в 0). На выходе первого триггера счетчика DD1.2 (11-я нога) получается меандр, частотой 25 герц, фронты которого совпадают с окончанием импульса одновибратора на DD1.1, за счет этого совпадения, изменяя длительность импульса одновибратора, мы получаем возможность двигать меандр на выходе DD1.2 (11-я) по оси времени без изменения его частоты и формы.

Возвращаясь к реальной схеме, отметим, что параметры цепочки C14(?), R16, подобраны так, чтобы окончание импульса одновибратора приходилось на пиковое значение отрицательного полупериода сетевого напряжения.

Рис... {опорный синус(колокола)}, сформированный прямоугольник, импульсы одновибратора, меандр на выходе счетчика. Подчеркнуть совпадение фронтов  одновибратора и меандра.

Рис 3. Синий цвет -- сформированные DD3 импульсы, зеленый -- импульсы одновибратора, красный -- выход первого триггера DD1.2 (меандр). Для ориентировки, черным цветом показаны положительные полупериоды сетевого напряжения.

Напряжение логической единицы на выходе первого триггера счетчика DD1.2 (11-я нога), через диод VD16, питает каскад на транзисторе VT3.

Очевидно, что напряжение лог. 1 на выходе каскада на VT3 (коллектор VT3), может появиться только тогда, когда на этот каскад подано питание, т.е. на выходе DD1.2 присутствует лог. 1. В противном случае, на коллекторе VT3, при любых обстоятельствах, будет ноль.

В остальном, работа каскада на VT3 подробно описана в предыдущем посте, не буду повторяться, напомню только, что если на эмиттер VT3 подать постоянное напряжение 12 вольт, VT3 будет открываться в верхней части положительного полупериода сетевого напряжения.

На рисунке, черным цветом показано напряжение сети, синим -- напряжение, взятое с дополнительного источника питания 12 вольт , оранжевым -- напряжение на коллекторе VT3.

Если же эмиттер VT3 соединить, в соответствии со схемой, с выходом DD1.2, то сигнал на коллекторе VT3 будет иметь вот такой вид:

Здесь, черным цветом показано напряжение сети, синим -- напряжение на выходе DD1.2, оранжевым -- напряжение на коллекторе VT3.

Таким образом, получается, что вся эта мутотень, начиная со входа дешифратора и кончая выходом первого триггера DD1.1, предназначается только для того, чтобы вырезать каждый второй период сетевого напряжения, дальше схема тактируется частотой 25 герц и вся недолга!