Схема предназначена для автоматического поворота антенны каждый час на определенный угол. Её так же можно использовать для управления поворотом солнечной батареи или каких-то других устройств, которые нужно поворачивать через каждый час на некоторый угол. В системе механизма должен быть установлен оптический датчик положения, - открытая оптопара светодиод - фототранзистор, между которыми поворачивается непрозрачное колесо с просверленными в нем отверстиями.
Колесо должно быть механически связано с поворотным механизмом. Отверстия в колесе должны быть расположены так, чтобы после каждого однократного поворота на необходимый угол отверстие оказывалось между светодиодом и фототранзистором датчика. Таймер каждый час в первом варианте (рисунок 1) сделан на основе карманных электронных часов, у которых есть функция каждый час издавать короткий звуковой сигнал. Звукочастотные импульсы снимаются со звукоизлучателя часов и поступают на формирователь логических импульсов на транзисторе VT2.
При подачи часами сигнала на коллекторе VT2 образуются импульсы, которые инвертируются элементом D1.1 поступают на RS-триггер на элементах D1.2-D1.3. Первый же импульс перекидывает триггер в единичное состояние. Ключ на транзисторах VT3 и VT4 открывается и подает ток на обмотку реле К1, которое своими контактами включает питание электромотора поворотного механизма.
Механизм приходит в движение и поворачивается колесо с отверстиями, край которого находится в щели оптического датчика. Как только очередное отверстие в колесе приходится на зазор между фототранзистором VТ1 и светодиодом HL1 фототранзистор открывается и на выходе элемента D1.4 возникает логическая единица. RC-цепь С3 R3 из этой единицы формирует короткий импульс, который возвращает RS-триггер в исходное состояние. Электромотор механизма выключается и процесс поворачивания прекращается (до очередного часа).
Кнопка S1 служит для принудительной установки триггера в нулевое состояние. Конструкция оптического датчика показана на том же рисунке. Заготовкой служит деревянный брусок размерами примерно 50x20x10 мм. В нем просверлено отверстие по диаметру корпуса светодиода и фототранзистора (они одинаковы). А затем, в центре бруска сделан пропил такой ширины, чтобы в нем свободно могло вращаться колесо с отверстиями. Фототранзистор и светодиод закреплены при помощи эпоксидного клея.
Число отверстий в колесе зависит от того на какой угол должно поворачиваться исполнительное устройство и от того, каким образом данное колесо связано с поворотным механизмом. Дело в том, что поворотный механизм состоит из электромотора и редуктора.
Если, например, объект должен пройти окружность за 24 часа, и колесо непосредственно связанно с ним, то в колесе должно быть 24 отверстия. Но если колесо связано с одной из шестерней редуктора, которая, например, вращается в шесть раз быстрее, объекта, то на колесе должно быть всего четыре отверстия.
Рис.2
На рисунке 2 приведена схема второго варианта электронного блока, в котором импульсы с повторением в один час формируются собственными силами. Наиболее просто создать импульсы с периодом в час можно используя две микросхемы К176ИЕ12. Эти микросхемы уже довольно устаревшие, некоторое время тому назад на них делали электронные часы с индикацией на светодиодах или люминесцентных индикаторах.
Микросхема D1 формирует импульсы следующие с периодом в одну минуту. Для этого используется её кварцевый генератор с внешним резонатором на 32768 Гц и два её счетчика. Первый счетчик делит данную частоту на 32768 и на его выходе (вывод 4) импульсы с частотой 1 Гц. Второй счетчик делит частоту на 60. Его выход - вывод 10.
Далее, чтобы получить импульсы с периодом в один час используется еще одна микросхема К176ИЕ12 (D2), но только её счетчик-делитель на 60. В результате, на выводе 10 D2 получаются импульсы с периодом в один час.
В принципе, эти импульсы можно бы сразу подать на RS-триггер. Но, дело в том, что логическая единица на выходе D2 появляется не через 60 минут, а через 40 минут. Затем, она держится еще 20 минут. Это привело бы к ошибкам в работе RS-триггера. Даже, если на его входе включить формирователь коротких импульсов, все равно, первый час был бы неполным.
На помощь приходит D-триггер микросхемы D3. Импульсы с выхода D2 поступают на его синхровход С (вывод 3) через инвертор на транзисторе VT2. Триггер с приходом полного импульса устанавливается в единичное состояние (как на входе D). Ключ на транзисторах VT3 и VT4 открывается и через реле К1 подает питание на электромотор поворотного механизма.
Когда колесо повернется так, что между фототранзистором и светодиодом датчика установится отверстие, фототранзистор откроется и на его эмиттере появится напряжение уровня логической единицы. Цепь С4-R7 сформирует короткий импульс, который поступит на вход R (вывод 4) D3 и вернет триггер в исходное нулевое положение.
В обеих схемах, напряжение питания +5V может быть от 5 до 12V, но питать цифровую схему от одной цепи с реле К1 не желательно, так как это может привести к сбоям. Источник питания микросхем должен быть стабильным.
Напряжение 12V может быть другим, это зависит от типа используемого реле. Это напряжение должно быть равно номинальному напряжению срабатывания реле. Автор использовал автомобильное реле от схемы звукового сигнала автомобилей ВАЗ.
Типы фототранзистора и светодиода могут быть другими. Можно использовать ИК-светодиод или другой фототранзистор. В схеме на рисунке 1 можно даже вместо фототранзистора использовать фотодиод в фототранзистором включении (подобрав сопротивление R6). Можно в качестве фотоприемника попробовать транзистор типа МП с вскрытым корпусом.
Монтаж сделан на макетной печатной плате.
