Китайский чип-таймер C005. Уточнение параметра выдержки времени

Несмотря на «обрывочность» сведений, предоставленных нашими китайскими друзьями, данное устройство вызывает к себе стабильный интерес у целого ряда любителей электроники. В этом убеждает и статистика продаж на Алиэкспресс и статьи в блогах и ролики на Ютубе.

По сути, ничего принципиально нового не предложено, обычный таймер, какой вполне можно собрать на той же микросхеме NE555. Однако есть и весьма существенная особенность, а именно, наличие встроенного, переключаемого делителя частоты, с помощью которого можно собирать таймеры, работающие в очень широком диапазоне выдержек времени от нескольких секунд до десятков и даже сотен часов не усложняя конструкцию дополнительными компонентами. Несомненными плюсами также являются низкое энергопотребление, минимальное количество элементов внешней обвязки (по сути единственный времязадающий резистор) и вполне демократичная цена.

Недостатки тоже имеются, без них никак. Самый большой в том, что нет ни «даташитов», ни какой-либо другой, более-менее полной информации о данном устройстве. По сути, нет даже официального наименования, кроме изображенного на плате кода «С005». У продавцов можно найти лишь основное: фотографии устройства, типовую схему включения, несколько электрических параметров и таблицу зависимости времени выдержки от сопротивления времязадающего резистора, что на мой взгляд весьма «скромно». Ниже перечислены те данные, которые удалось найти у разных поставщиков и хоть как-то их систематизировать. Чтобы не нарушать чьих-то авторских прав я намеренно не привожу оригинальных фотографий с сайта, заменяя их собственноручно изготовленными.

Основные параметры:

- Напряжение питания U_П: от 2В до 5В, рекомендуемое значение 3В.

- Потребляемый устройством ток (статический): 1мкА при U_П=5В.

- Потребляемый устройством ток (в динамике): 100мкА при U_П=5В.

- Максимальный ток выхода (относительно +U_П): 30мА при U_П=3В.

- Максимальный ток выхода (относительно -U_П): 3мА при U_П=3В.

- Габаритные размеры: 12х12мм.

- Диапазон выдержек времени: от 2сек до 1000ч.

Табл. 1 «Зависимость собственной частоты задающего генератора и времени выдержки таймера от сопротивления задающего резистора R_Г и величины питающего напряжения U_П, при отсутствующих перемычках П1 и П2».

Внешний вид, основные размеры, обозначения выводов и типовая схема включения приведены на соответствующих рисунках.

Ссылка на схему в EasyEDA: Таймер на C005

Особенностями работы устройства являются:

- В режиме «ожидания» выход таймера установлен в единичный логический уровень, по величине близкий к напряжению питания U_П.

- В режиме «отсчета времени» на выходе таймера выставляется логический ноль, по значению не превышающий 0,3В.

- Запуск таймера происходит по ниспадающему фронту импульса нулевого логического уровня (величина от 0 до 0,3В) и в дальнейшем, в режиме «отсчета времени», таймер на изменения логического уровня на входе не реагирует, повторный запуск возможен только по окончанию цикла.

- Окончанием цикла «отсчета времени» является восходящий фронт импульса единичного логического уровня на выходе устройства.

- Перемычками П1 и П2 можно задавать коэффициент деления частоты встроенного генератора, он же по сути является и коэффициентом выдержки времени. Перемычки следует рассматривать как двухразрядное двоичное число, у которого П1 – это нулевой разряд, а П2 – соответственно первый (0 – перемычка отсутствует, 1 – перемычка установлена). Различные комбинации двух двоичных разрядов эквивалентны четырем десятичным цифрам от 0 до 3, которые при подстановке в формулу К = 8^N дают коэффициент, на который и следует умножать время выдержки из Табл. 1. Здесь К – коэффициент выдержки времени, а N – двоичный код перемычек П1 и П2, соответствующий десятичным значениям: 00 = 0; 01 = 1; 10 = 2; 11 = 3. В итоге перемычками, при желании, выставляются коэффициенты выдержки времени 1, 8, 64, 512.

Продолжая рассуждать о недостатках устройства, следует обратить внимание на зависимость времени выдержки от величины питающего напряжения, отраженную в Табл. 1, а также на отсутствующую информацию о зависимости времени выдержки от температуры окружающей среды. Последняя, температурная зависимость безусловно будет иметься как от работы самого устройства, так и от ТКС времязадающего резистора. Эти факторы указывают на невозможность применения устройства в «точных» таймерах и на необходимость хорошей стабилизации его питающего напряжения.

Если информацию, представленную продавцами в Табл. 1 отобразить графически, то возникает еще ряд вопросов.

А именно, чем вызвана «спутанность» графиков на участке от 1000 кОм до 5000 кОм и чем вызван «провал» значений на отметке 20000 кОм? Возможно это просто «неточность измерений» или банальные опечатки, ведь в целом, прослеживается вполне линейная зависимость на значительной части графика. Почему понадобилось составлять таблицу, в то время как можно было просто привести формулы зависимости времени выдержки от сопротивления R_Г и питающего напряжения U_П? Эти вопросы останутся скорее всего без ответа, равно как и вопрос о том, почему в качестве базовых были выбраны именно напряжения 3В и 4,5В, в то время как более популярны напряжения 3,3В и 5В?

Несмотря на уже выявленные и еще не выявленные недостатки, все же была предпринята попытка опытным путем получить значения, аналогичные приведенным выше в Табл. 1. Для этого была собрана приведенная выше схема, с той лишь разницей, что вместо переменного резистора, поочередно подпаивались постоянные резисторы нужного номинала, а замеры времени выдержки проводились по секундомеру раздельно для напряжений питания 3,3В и 5В. Так как в перспективе, наиболее интересным кажется вариант применения переменного резистора в качестве времязадающего, верхний диапазон значений R_Г был сокращен до 3000кОм. Это было сделано еще и потому, что «долгие» по времени интервалы, удобней масштабировать перемычками П1 и П2, а не применять резисторы с номиналом в десятки мегаом. Результаты этих измерений сведены в Табл. 2 и показаны на графике. Следует отметить, что они несколько отличаются от тех, которые распространяются продавцами. Добавлю также, что замеры проводились при комнатной температуре около 25°С.

Табл. 2 «Зависимость времени выдержки таймера от сопротивления задающего резистора R_Г и величины питающего напряжения U_П, при отсутствующих перемычках П1 и П2».

Прежде всего хорошо прослеживается ожидаемая линейность зависимости времени выдержки от сопротивления R_Г. Небольшой «подъем» в районе 2000 кОм объясняется вероятным отклонением от заявленного номинала у отдельно взятого резистора. Эту гипотезу подтверждает и то, что «подъем» прослеживается одновременно и на 3,3В и на 5В. Сохраняется и общая тенденция сокращения времени выдержки при одинаковых значениях R_Г, но при большем питающем напряжении.

Хорошая линейность графиков, позволила выполнить аппроксимацию и эмпирически вывести формулы. Для напряжения U_П=3,3В это t_3.3В = 0,269∙R_Г + 2,833, а для напряжения U_П=5В это t_5В = 0,260∙R_Г + 2,187, куда сопротивления подставляются в [кОм], а время получается в [c]. С помощью формул можно легко интерполировать ожидаемые интервалы выдержки времени для отсутствующих в таблице значений сопротивления R_Г.

Полученные экспериментально зависимости конечно же не могут претендовать на точность, т.к. замеры проводились всего по одному разу с использованием обычных радиолюбительских приборов. По этой же причине не проводилась ни обработка результатов, ни выведение погрешности. Нельзя исключать вероятность и того, что данные чип-таймеры могут иметь разброс параметров от партии к партии. Однако полученные формулы делают понятней описываемое устройство и в некоторой мере упрощают процесс проектирования таймеров на его основе.

В заключении, традиционно привожу проверенную ссылку на данный чип-таймер на сайте Алиэкспресс.

http://alii.pub/6a9c3o - лот из 10 чип-таймеров.

https://backit.me/ru/cashback?inviter=yx8132&ref_type=epn-profit - самый выгодный Cashback от ведущих интернет-магазинов.