Чрезвычайно важен выбор серии микросхем, на которой будет реализована эта схема. Для часов самым важным параметром является ток, потребляемый ими, так как в большинстве случаев или все часы, или часть схемы часов питается от элементов питания. Поэтому при разработке схемы будем выбирать микросхемы, реализованные по .
Разработку схемы часов начнём с кварцевого генератора. Как уже обсуждалось при разработке структурной схемы, в составе генератора будет применён часовой кварцевый резонатор. Для уменьшения стоимости всего устройства в целом применим простейшую схему генератора — ёмкостную трёхточку, а так как генератор предназначен для синхронизации цифрового устройства, то генератор выполним на логическом инверторе. Принципиальная схема такого кварцевого генератора приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема кварцевого генератора, выполненная на логическом инверторе
Напомню, что резистор R1 предназначен для автоматического запуска генератора при включении питания. Этот же элемент определяет коэффициент усиления инвертора, и чем больше будет этот коэффициент усиления, тем более прямоугольные колебания будут формироваться на его выходе, а это, в свою очередь, приведёт к снижению тока, потребляемого кварцевым генератором. Выберем R1 равным 10 Мом.
R2 предназначен для предотвращения самовозбуждения генератора на частоте, определяемой ёмкостью кварцедержателя. Выберем значение сопротивления этого резистора 510 кОм.
Второй в схеме генератора предназначен для уменьшения длительности фронтов формируемого прямоугольного колебания. Это необходимо для уменьшения влияния последующей схемы на стабильность колебаний задающего генератора, а также для более надёжной работы цифровых счётчиков делителя частоты.
В качестве микросхемы, содержащей инверторы, выберем микросхему SN74LVC2G04DRL. В этой микросхеме, построенной по КМОП технологии, содержится два инвертора. О том, что в микросхеме содержится два элемента, говорит обозначение 2G. То что это инверторы — обозначается цифрой 04, а то, что в микросхеме использован корпус с шагом выводов 0,5 мм — буквы DRL. Размеры корпуса этой микросхемы не превышают 1.6*1.6мм (у корпуса всего шесть выводов). Микросхема способна работать в диапазоне напряжений от 1,5 до 5,5 В.
Следующей реализуем схему делителя частоты до значения 1 Гц. Напомню, что период колебаний с частотой 1 Гц равен 1 секунде. Как это мы уже определили при разработке структурной схемы, его коэффициент деления должен быть равен 32768. То есть для реализации делителя потребуется 15 счётных триггеров. Конечно, можно взять микросхему К176ИЕ12, специально разработанную для этой цели, но мы не ищем простых путей, поэтому используем универсальную микросхему SN74HC393PW. В ней есть два независимых четырёхразрядных двоичных счётчика. Это означает, что для реализации нашего делителя будет достаточно всего двух микросхем.
Размеры корпуса выбранной микросхемы не превышают 5´6.4мм. У корпуса этой микросхемы имеется 14 выводов. Если к габаритам часов нет особых требований, то можно использовать отечественную микросхему К1564ИЕ19. Ее корпус больше корпуса выбранной микросхемы более чем в два раза. Однако при этом даже номера выводов микросхем будут совпадать. Полученная принципиальная схема генератора секундных импульсов электронных часов приведена на рисунке 2.
Рисунок 2. Схема делителя на 32768 генератора секундных импульсов
Теперь вспомним, что в генераторе временных интервалов необходим еще один делитель частоты. Период импульсов на его выходе будет равен 1 минуте. Делитель на шестьдесят можно реализовать на точно такой же микросхеме что мы использовали и ранее для построения делителя на 32768.
Делитель на шестьдесят не кратен степени числа два, поэтому для его реализации потребуется обратная связь. Для упрощения схемы обратим внимание, что число 60 разбивается на числа 10 и 6. И то, и другое число содержат только две единицы. Выводы 4-х разрядных счетчиков выходят на разные стороны корпуса микросхемы. Поэтому будет удобно использовать два независимых логических элемента “2И”. Это позволит значительно упростить разводку печатной платы и сократить длину соединительных проводов, тем самым, уменьшив площадь печатной платы и возможные помехи от работающей схемы.
В качестве логических элементов "2И" используем две микросхемы SN74LVC1G08DRLR. То, что в микросхеме содержится только один логический элемент, мы определяем по символам 1G, а то, что это логический элемент "2И" — по цифрам 08. Размеры корпуса выбранной микросхемы не превышают 1.6×1.6 мм. Отечественные варианты подобной микросхемы, например К1554ЛИ1, содержат в одном корпусе сразу по четыре логических элемента, расстояние между выводами составляет минимум 1,25 мм. В результате схема, собранная на таких микросхемах, будет идентична по электрическим параметрам, но проиграет по размерам.
Полученная схема делителя частоты на 60, вырабатывающая импульсы с периодом 1 мин и состоящая из последовательно включенных делителей на 10 и на 6, приведена на рисунке 3. Схема реализована всего на трёх микросхемах. Использование обратной связи с выводов Q1 и Q3 превращает двоичный счётчик D1.1 в десятичный, а применение обратной связи с выводов Q1 и Q2 микросхемы D1.2 реализует счётчик по модулю 6.
Рисунок 3. Схема делителя на 60 генератора минутных импульсов
Итак, мы закончили разработку генератора минутных импульсов. Всего нам потребовалось шесть микросхем, при этом три из них относятся к микросхемам малой логики и занимают минимум места на печатной плате цифрового устройства.
Теперь можно приступить к разработке принципиальной схемы счетчика временных интервалов. Как мы уже выяснили при разработке структурной схемы часов, в состав этого счётчика входит точно такой же делитель на 60, как и в генераторе минутных импульсов, поэтому можно воспользоваться той же самой схемой. Отличие заключается только в том, что на этот раз нам потребуются все выходы счётчиков. Сигналы с этих выводов мы будем подавить на вход блока индикации.
Последний счётчик, который нам потребуется для реализации блока счётчика временных интервалов - это счётчик на 24. Этот счётчик было бы удобно реализовать на микросхеме десятичного счётчика, однако сдвоенных микросхем асинхронных десятичных счётчиков не производится, поэтому реализуем счётчик часов на той же микросхеме, что и остальные блоки часов — SN74HC393PW.
Сложность в реализации этой схемы заключается в том, что коэффициент счёта не кратен десяти, поэтому сигнал обратной связи необходимо заводить на оба счётчика одновременно. Можно было бы реализовать этот счётчик в двоичном виде, но тогда возникнут сложности с отображением содержимого этого счётчика. Для того, чтобы реализовать на первом 4-х разрядном счётчике десятичный счётчик и одновременно получить возможность сброса всего счётчика часов в начале суток используем дополнительный логический элемент “2ИЛИ”. Сигнал сброса на выходе этой микросхемы появится либо в случае достижения первым счётчиком числа 10, либо при достижении всем счётчиком значения 24.
В качестве логического элемента “2ИЛИ” используем микросхему малой логики, подобную уже использованной микросхеме “2И”. Это микросхема SN74LVC1G32DRLR. Цифра 32 в названии микросхемы и обозначает логический элемент “2ИЛИ”. Размеры корпуса этой микросхемы не превышают 1.6´1.6мм. В результате, несмотря на несколько более сложную принципиальную схему площадь, занимаемая счётчиком часов, значительно уменьшается.
Полная принципиальная схема счётчика часовых импульсов, реализованная на микросхеме SN74HC393PW приведена на рисунке 4. Использование обратной связи с выводов Q1 и Q3 первой микросхемы превращает ее в десятичный счётчик. Для реализации счетчика по модулю 24 мы используем обратную связь с вывода Q1 старшего разряда счётчика (двойка) и вывода Q2 младшего разряда счётчика часов (четвёрка).
Рисунок 4. Схема счётчика часовых импульсов
Таким образом, мы реализовали основную часть схемы часов, но как это уже обсуждалось при разработке структурной схемы этого недостаточно. Требуется уметь отображать полученную цифровую информацию. Перейдём к разработке блока индикации часов.
Литература:
Вместе со статьей "Разработка принципиальной схемы часов" читают:
В продаже можно встретить много различных моделей и вариантов электронных цифровых часов, но большинство из них расчитаны на использование внутри помещений, так как цифры маленькие. Однако иногда требуется разместить часы на улице - например на стене дома, или на стадионе, площади, то есть там, где они будут видны на большом расстоянии многими людьми. Для этого и была разработана и успешно собрана данная схема больших светодиодных часов, к которым можно подключить (через внутренние транзисторные ключи) LED индикаторы сколь угодно большого размера. Увеличить принципиальную схему можно кликнув по ней:
Описание работы часов
- Часы. В данном режиме идёт стандартный вид отображения времени. Имеется цифровая коррекция точности хода часов.
- Термометр. В этом случае устройство производит измерение температуры комнаты либо воздуха на улице, с одного датчика. Диапазон от -55 до +125 градусов.
- Предусмотрен контроль источника питания.
- Вывод информации на индикатор попеременно - часов и термометра.
- Для сохранения настроек и установок при пропадании 220В, применена энергонезависимая память.
Основой устройства является МК ATMega8, который прошивают выставляя фузы согласно таблице:
Работа и управление часами
Включив часы в первый раз, на экране появится рекламная заставка, после чего переключится на отображение времени. Нажимая на кнопку SET_TIME индикатор пойдёт по кругу из основного режима:
- режим отображения минут и секунд. Если в этом режиме одновременно нажать на кнопку PLUS и MINUS , то произойдет обнуление секунд;
- установка минут текущего времени;
- установка часов текущего времени;
- символ t . Настройка продолжительности отображения часов;
- символ o . Время отображения символов индикации внешней температуры (out);
- величина ежесуточной коррекции точности хода часов. Символ c и значение коррекции. Пределы установки от -25 до 25 сек. Выбранная величина будет ежесуточно в 0 часов 0 минут и 30 секунд прибавлена или вычтена из текущего времени. Более подробно читайте в инструкции, что в архиве с файлами прошивки и печатных плат.
Настройка часов
Удерживая кнопки PLUS /MINUS делаем ускоренную установку значений. После изменения каких-либо настроек, через 10 секунд новые значения запишутся в энергонезависимую память и будут считаны оттуда при повторном включении питания. Новые настройки вступают в силу по ходу установки. Микроконтроллер отслеживает наличие основного питания. При его отключении питание прибора осуществляется от внутреннего источника. Схема резервного модуля питания показана ниже:
Для уменьшения тока потребления отключаются индикатор, датчики и кнопки, но сами часы продолжают отсчитывать время. Как только напряжение сети 220В появится - все функции индикации восстанавливаются.
Так как устройство задумывалось как большие светодиодные часы, в них есть два дисплея: большой светодиодный - для улицы, и маленький ЖКИ - для удобства настройки основного дисплея. Большой дисплей расположен на расстоянии несколько метров от блока управления и соединен двумя кабелями по 8 проводов. В управление анодами внешнего индикатора индикаторов, применены транзисторные ключи по приведенной в архиве схеме. Авторы проекта: Александрович & SOIR.
Данные часы собранны на хорошо известном комплекте микросхем - К176ИЕ18 (двоичный счетчик для часов с генератором сигнала звонка),
К176ИЕ13 (счетчик для часов с будильником) и К176ИД2 (преобразователь двоичного кода в семисегментный)
При включении питания в счетчик часов, минут и в регистр памяти будильника микросхемы U2 автоматически записываются нули. Для установки
времени следует нажать кнопку S4 (Time Set) и придерживая ее нажать кнопку S3 (Hour) - для установки часов или S2 (Min) - для установки
минут. При этом показания соответствующих индикаторов начнут изменяться с частотой 2 Гц от 00 до 59 и далее снова 00. В момент перехода
от 59 к 00 показания счетчика часов увеличатся на единицу. Установка времени будильника происходит так же, только придерживать нужно
кнопку S5 (Alarm Set). После установки времени срабатывания будильника нужно нажать кнопку S1 для включения будильника (контакты
замкнуты). Кнопка S6 (Reset) служит для принудительного сброса индикаторов минут в 00 при настройке. Светодиоды D3 и D4 играют роль
разделительных точек, мигающих с частотой 1 Hz. Цифровые индикаторы на схеме расположены в правильном порядке, т.е. сначала идут
индикаторы часов, две разделительные точки (светодиоды D3 и D4) и индикаторы минут.
В часах использовались резисторы R6-R12 и R14-R16 ваттностью 0,25W остальные - 0,125W. Кварцевый резонатор XTAL1 на частоту 32 768Hz -
обычный часовой, Транзисторы КТ315А можно заменить на любые маломощные кремниевые соответствующей структуры, КТ815А - на транзисторы
средней мощности со статическим коэффициентом передачи тока базы не менее 40, диоды - любые кремниевые маломощные. Пищалка BZ1
динамическая, без встроенного генератора, сопротивление обмотки 45 Om. Кнопка S1 естественно с фиксацией.
Индикаторы использованы TOS-5163AG зеленого свечения, можно применить любые другие индикаторы с общим катодом, не уменьшая при этом
сопротивление резисторов R6-R12. На рисунке Вы можете наблюдать распиновку данного индикатора, выводы показаны условно, т.к. представлен
вид сверху.
После сборки часов, возможно, нужно будет подстроить частоту кварцевого генератора. Точнее всего это можно сделать, контролируя цифровым
частотомером период колебаний 1 с на выводе 4 микросхемы U1. Настройка генератора по ходу часов потребует значительно большей затраты
времени. Возможно, придется также подстроить яркость свечения светодиодов D3 и D4 подбором сопротивления резистора R5, чтобы все
светилось равномерно ярко. Потребляемый часами ток не превышает 180 мА.
Часы питаются от обычного блока питания, собранного на плюсовом микросхемном стабилизаторе 7809 с выходным напряжением +9V и током 1,5A.
3.1.1. Электрическая схема электронных часов на ЖКИ
Жидкокристаллический индикатор представляет собой две плоские пластинки из стекла, склеенные по периметру таким образом, чтобы между стеклами оставался промежуток, его заполняют специальными жидкими кристаллами.
На обеих пластинах специальным веществом, которое прозрачно и проводит электрический ток, нарисованы собственно сегменты индикатора. Обычно одна из пластинок выполняет роль общего провода.
Жидкокристаллические индикаторы работают с поляризованным светом - для этого с обеих сторон индикатора наклеены специальные пленочные поляризаторы. В зависимости от взаимного расположения поляризаторов, ЖКИ может быть позитивным (темные символы на светлом фоне - как в часах, микрокалькуляторах) и негативным (прозрачные символы на черном фоне - используются в автомобильных магнитолах). Жидкие кристаллы, при отсутствии протекающего через них тока, располагаются внутри индикатора хаотическим образом, и практически не перекрывают свет, т. е. все сегменты прозрачны. При возникновении между какими-нибудь сегментами на обеих сторонах стекла разности потенциалов, жидкие кристаллы в этом месте упорядоченно выстраиваются поперек светового потока, перекрывая его, и соответствующий сегмент становится непрозрачным. Причем, изменяя величину приложенного напряжения, можно изменять степень непрозрачности индикатора.
Жидкие кристаллы - диэлектрик, т. е. не проводят электрический ток. Поэтому управлять ими можно только переменным напряжением: ведь две обкладки ЖКИ-стекла - это практически конденсатор, а при подаче на выводы конденсатора переменного напряжения через него течет ток. Для жидких кристаллов нужен ничтожный ток, поэтому частота управляющего напряжения может быть довольно низкой (50…100 Гц). Сверху диапазона эта частота практически не ограничена, однако не рекомендуется делать ее выше 1 кГц - проводники, которыми нарисованы сегменты, имеют конечное сопротивление (обычно 1…10 кОм), поэтому при увеличении частоты контрастность индикатора будет ухудшаться. Заодно, благодаря этому сопротивлению, индикатор нечувствителен к перегрузкам по напряжению - он выдерживает напряжение до 30…50 В (при этом сегменты, иногда вместе с дорожками, чернеют, и после снятия напряжения становятся прозрачными в течение нескольких минут, в то время как все остальные индикаторы выходят из строя уже при двукратных перегрузках. Но все равно, несмотря на отсутствие видимых повреждений, слишком увлекаться перегрузками ЖКИ не стоит - это резко уменьшает ресурс его работы, в частности, снижает контрастность.
Для управления ЖКИ обычно используются логические элементы «Исключающее ИЛИ», один из входов всех элементов соединяют вместе и подключают к генератору и общему выводу ЖКИ, а на второй вход элемента подают управляющие сигналы. Как известно, эти элементы при уровне «логического нуля» на одном из входов работают как повторители уровня с другого входа (то есть разность напряжений между выходом элемента и общим индикатора равна нулю - сегмент не виден), а при «единице» - как инверторы, и соответствующий сегмент индикатора становится видимым. Таким образом, чтобы «засветить» сегмент, на вход элемента нужно подать «единицу».
Кроме того, для работы с ЖКИ удобно использовать микросхемы серии К176: К176ИЕ3 (счетчик-делитель на 2 и 6), К176ИЕ4 (счетчик-делитель на 4 и 10) и К176ИД2 или К176ИД3 (двоично-десятичные дешифраторы, только у К176ИД3 более мощные выходы). У всех этих микросхем на выходах уже стоят элементы «Исключающее ИЛИ», что значительно упрощает схему устройства.
На рис. 3.1 приведена схема несложных электронных часов, состоящих из минимума деталей. Для большего удобства в схему добавлен узел гашения нуля в разряде десятков часов.
На специализированной микросхеме К176ИЕ12 собран кварцевый генератор, в качестве кварцевого резонатора ZQ1 можно использовать любой «часовой» кварц. Частоту генератора можно скорректировать, изменяя емкость конденсатора С1. На выводе 4 микросхемы формируются секундные импульсы - они используются для моргания разделительной точки, на выводе 10 секундные импульсы уже разделены на 60. Таким образом получаются минутные импульсы. Они поступают на линейку счетчиков DD2…DD5: DD2 считает единицы минут, DD3 - десятки минут и т. д. На диоде VD2 и резисторе R8 собрана схема обнуления часов - как только часы досчитают до 24, на выходах 4 DD4 и 2 DD5 появятся уровни логической «1», которые обнулят все счетчики. Пока количество часов меньше 24, хотя бы на одном из этих выводов присутствует уровень логического «0», который запрещает сброс.
Так как у микросхемы DD1 нет сравнительно низкочастотного выхода, пришлось задействовать тактовые выходы T1…T4. На элементах R3 и VD1 собран простейший сумматор, благодаря которому в точке соединения этих элементов - правильный меандр частотой 256 Гц. Он используется для работы ЖКИ.
На элементах DD6.1, DD6.2 собрана схема управления десятичной точкой (все остальные точки и дополнительные сегменты должны быть соединены с общим проводом индикатора). Элемент DD6.2 выполняет функцию инвертора (при уровне логической «1» на управляющем входе он замкнут и подает уровень «0» на DD6.1, при «0» - разомкнут и на вход DD6.1 поступает «1» через резистор R4), элемент DD6.1, в зависимости от уровня на выходе «1 Гц», подает на сегмент «точка» то прямой, то инвертированный сигнал генератора, т. е. точка будет видна на протяжении 0,5 сек, а следующие 0,5 сек - нет.
Конечно, было бы проще собрать этот узел на одном элементе «Исключающее ИЛИ», однако собрать на оставшихся элементах схему гашения лишнего нуля будет невозможно, а вводить в схему лишнюю микросхему - логически неразумно.
Этот самый узел гашения нуля собран на элементах DD6.3 и DD6.4. Несложно заметить, что в старшем разряде сегмент f будет виден только при коде цифры 0, при кодах цифр 1 и 2 - этот сегмент не светится. Поэтому вполне логично будет задействовать этот выход дешифратора для нашего анализатора. При уровне логической «1» на выходе генератора элемент DD6.4 соединяется с выходом f дешифратора, и заряжает или разряжает конденсатор С3. В это время на выводе 6 микросхемы DD5 уровень логической «1». Таким образом, при коде цифры «0», на выходе сегмента f будет уровень логического «0», а при кодах цифр 1 или 2 там будет уровень логической «1». Соответствующий уровень и на конденсаторе С3. При уровне логической «1» на этом конденсаторе элемент DD6.3 замкнут, и микросхема DD5 работает так же, как и остальные счетчики - разряд десятков часов виден, при уровне логического «0» на конденсаторе С3 элемент DD6.3 разомкнут, и выходы счетчика не переключаются.
Данный текст является ознакомительным фрагментом. Из книги Удивительная механика автора Гулиа Нурбей ВладимировичЭлектрическая «капсула» Автор еще раз убеждается во всесилии электричества, равно как и в том, что от воплощения своей мечты он пока еще очень далек… Как накопить электроны? Да, тепловые накопители если и не завели меня в дебри, то уж точно направили по ложному пути.
Из книги Правила устройства электроустановок в вопросах и ответах [Пособие для изучения и подготовки к проверке знаний] автора Красник Валентин ВикторовичЭлектрическая часть Вопрос. В соответствии с какими требованиями производится выбор оборудования для аккумуляторных батарей?Ответ. Выбор электронагревательных устройств, светильников, электродвигателей вентиляции и электропроводок для основных и вспомогательных
Из книги Приборостроение автора Бабаев М А35. Элементы электронных цепей ИП Зачем нужны электронные устройства в ИП (измерительных приборах)? Для самых различных целей: от усиления слабых сигналов датчиков до преобразования или генерирования сигналов самых различных форм и частоты.При их изготовлении используют
Из книги Изобретения Дедала автора Джоунс ДэвидЭлектрическая чистка С точки зрения химической технологии мытье посуды представляет собой чересчур неэкономичный процесс: чтобы смыть немного грязи, расходуется огромное количество воды. Еще более вопиющие примеры расточительности дают нам стирка и баня, а многие
Из книги Создаем робота-андроида своими руками автора Ловин ДжонЭлектрическая часть На рис. 11.17 приведена схема управления сервомоторами с помощью PIC-микроконтроллера. Питание сервомоторов и микроконтроллера осуществляется от батареи 6 В. Батарейный отсек 6 В содержит 4 элемента АА. Схема микроконтроллера собрана на небольшой
Из книги Show/Observer МАКС 2011 автора Автор неизвестенЭлектрическая схема Электрическая схема представляет собой электронный ключ, управляемый интенсивностью светового потока. Когда уровень средней окружающей освещенности мал (возможна подстройка порогового значения), то схема отключает питание двигателя редуктора.
Из книги Электронные самоделки автора Кашкаров А. П.«Фрегат Экоджет»: новая схема самолета и новая бизнес-схема Авиасалон МАКС традиционно выступает смотровой площадкой новых идей в самолетостроении. ФПГ «Росавиаконсорциум» по собственной инициативе разрабатывает программу создания широкофюзеляжного
Из книги Электронные фокусы для любознательных детей автора Кашкаров Андрей Петрович4.4.2. Электрическая схема таймера При подключении ЭМТ к сети 220 В через ограничительный резистор R1 напряжение поступает на катушку К1 (имеющую сопротивление 3,9 кОм). С помощью системы шестеренок и приложенного к этой катушке напряжения (с помощью электромагнитной индукции)
Из книги Сварка автора Банников Евгений Анатольевич4.8. Как локализовать помехи в электронных устройствах Почти в любой области измерений значение предельно различимого слабого сигнала определяется шумом - мешающим сигналом, который забивает полезный сигнал. Даже если измеряемая величина и не мала, шум снижает точность
Из книги История электротехники автора Коллектив авторовПриложение 10 Фирмы-производители электронных компонентов и их адреса в Интернете Компоненты для радиоэлектронной промышленности выпускаются различными фирмами-производителями, филиалы которых расположены по всему миру. Чтобы не запутаться в маркировке
Из книги Как стать гением [Жизненная стратегия творческой личности] автора Альтшуллер Генрих СауловичГлава 2 Разные схемы доработки электронных игрушек 2.1. Доработка «Кота в мешка» В продаже появилась игрушка, которая в соответствии со своим внешним видом так и называется – «Кот в мешке». Даже при незначительном акустическом воздействии (шуме, громком голосе, а тем более
Из книги автораГлава 3 Безопасная доработка промышленных электронных
Из книги автора Из книги автора7.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СВАРКА 7.2.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА Электрическая дуговая сварка была изобретена в России. Н.Н. Бенардос 6 июля 1885 г. подал заявку и получил привилегию Департамента торговли и мануфактур № 11982 (1886 г.) на способ «соединения и разъединения металлов
Из книги автора11.3.1. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОННЫХ И ИОННЫХ ПОТОКОВ Под электронно-ионной технологией в широком смысле понимают комплекс методов обработки материалов и объектов потоками электронов, ионов, плазмы и нейтральных атомов. Данные процессы широко используются в металлургии,
Из книги автора15 часов награды Итак, чтобы быть творческой личностью, недостаточно иметь лишь общественно полезную, значительную достойную цель. Ведь поставленная цель должна быть реализована, а одного желания для этого мало. Чтобы переплыть океан, надо уметь строить корабли. Чтобы
В настоящее время электронная промышленность выпускает значительное количество настольных и автомобильных часов, различных по схемам, используемым индикаторам и конструктивному оформлению. Некоторое представление о серийно выпускаемых часах дает табл. 2. Рассмотрим особенности серийных решений некоторых из указанных часов.
«Электроника 2-05» - настольные часы, показывающие часы и минуты с возможностью выдачи звукового сигнала. Принципиальная схема часов приведена на рис. 47. Она содержит 11 микросхем серии К176 и четыре микросхемы-серии К161, один транзистор и 38 других дискретных элементов. В индикаторе используются четыре лампы ИВ-12 и одна лампа ИВ-1 (для мигающего тире).
Таблица 2
| Обозначение | Тип индикатора | Источник питания | Выполняемые функции |
| «Электроника 3/1» (настольные) | ижкц-6/7 | Автономный 6 В | Часы, минуты, секунды с подсветкой |
| «Электроника 16/7» (настольные) | ИЖКЦ-6/7 | Автономный 3 В | Часы, минуты, день недели, опре-. деление числа месяца |
| «Электроника 6/11» (настольные) | ИВЛ1-7/5 | Сеть 220 В | Часы, минуты, с выдачей авуково-, го сигнала в заданное время (функция будильника). Может выполнять функцию секундомера или таймера |
| «Электроника 6/14» (настольные) | ИВ-6 | Сеть 220 В | Часы, минуты с выдачей звукового сигнала в заданное время (функция будильника) |
| «Электроника 2-05 | ИВ-12 | Сеть 220 В | Часы, минуты с выдачей звукового сигнала в заданное время (функция будильника). Возможность изменения яркости свечения индикатора |
| «Электроника 2-06» (настольные) | ИВЛ 1-7/5 | Сеть 220 В | Часы, минуты с выдачей звукового сигнала в заданное время (функция будильника). Возмож- ность изменения яркости свечения индикатора |
| «Электроника 2-07» (настольные с встроенным радиоприемником) | ИВЛ 1-7/5 | Сеть 220 В | Часы, минуты с выдачей звукового сигнала,в заданное время (функция будильника). Включение радиоприемника в заданное время. Прием радиопрограммы в УКВ диапазоне на пяти фиксированных частотах в непрерывном или программируемом режиме работы |
| «Электроника-12» (автомобильные) | АЛС-324Б | Бортсеть 12 В | Часы, минуты. Возможность изменения яркости и отключения индикатора |
Схема часов выполнена на микросхемах ИМС4, ИМС8, ИМС11 и отличается от обычной схемы двумя особенностями. Первая заключается в том, что выходы дешифраторов микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4 соединяются с сегментами-индикаторов через транзисторные ключи (микросхемы К161КН1). Это позволяет подавать на цифровые индикаторы напряжение 25 В, чем обеспечивается, более высокая яркость их свечения. Каждая микросхема К161КН1 имеет семь ключей. В часах использованы четыре таких микросхемы: 23 ключа коммутируют сигналы дешифраторов, один ключ - сигнал частотой 1 Гц (мигающее тире), один - сетку индикатора десятков часов (для выключения при индикации-цифры 0), один - для усиления сигнала 1024 Гц, подаваемого на динамическую-головку будильника, один - для развязки сигнала частотой следования 1 мин, подаваемого на контрольные выводы, один ключ - резервный.
Вторая особенность - система начальной установки времени часов. Для установки времени используется схема сигнального устройства. Переключатели 1 S2 - S5 ставятся в положения, соответствующие требуемому времени, например-1200. По сигналу точного времени нажимается кнопка S7 «Запись». При этом. все счетчики, в том числе сигнального устройства, устанавливаются в нулевое-состояние с помощью логических элементов 2И-НЕ ИМС7.1, ИМС7.2. После этого на схему часов вместо сигнала с частотой 1/60 Гц подается сигнал с частотой 32768 Гц. Даже при кратковременном нажатии кнопки S7 счетчики; успевают «записать» нужное число, после чего срабатывает схема совпадения сигнального устройства (диоды VD7 - VD10 и логический элемент 2ИЛИ-НЕ. ИМС5.2), которая прекращает поступление сигнала частотой 32768 Гц через логический элемент 2И-НЕ ИМС6.4. На счетчики часов и сигнального устройства будет в дальнейшем поступать сигнал с частотой 1/60 Гц (через элемент 2ИЛИ-НЕ ИМС6.1).
При включении питания все счетчики часов и сигнального устройства устанавливаются в нуль с помощью схемы, собранной на транзисторе VT1. При появлении напряжения на коллекторе транзистора и отсутствии напряжения на конденсаторе СЗ транзистор закроется. На выходе логического элемента 2И-НЕ ИМС7.2 появится положительный потенциал, который установит в 0 делители микросхемы К176ИЕ12. Одновременно через элемент 2И-НЕ ИМС7.1 установятся в 0 счетчики часов и сигнального устройства. При заряде конденсатора СЗ через резистор R7 транзистор откроется, на обоих входах элемента-ИМС7.2 появится положительный потенциал, а на выходе сигнал логического 0. Счетчики начнут работать.
Сигнальное устройство состоит из счетчиков часов и минут, переключателей-установки времени 52- - S5, схем совпадения и звуковой сигнализации. Работа всех элементов сигнального устройства данных часов рассмотрена в § 7.
Питающее устройство состоит из сетевого трансформатора Т, обеспечивающего переменное напряжение 1,2 В для питания цепей накала катодов ламп, а также напряжение 30 В для питания остальных элементов часов. После выпрямления диодом VD3 получается постоянное напряжение - 25 В, подаваемое-на катоды ламп. С помощью переключателя «Яркость» можно изменять яркость свечения индикаторов.
Из напряжения +25 В с помощью резистора R4 и стабилитрона VD5 создается напряжение +9 В для питания микросхем. Для обеспечения работы основной схемы часов при пропадании сети предусмотрено включение батареи G напряжением 6 - 9 В. Мощность, потребляемая часами, около 6 Вт.
«Электроника 2-06» - часы настольного типа с сигнальным устройством.
Рис. 48. Принципиальная схема часов «Электроника 2-06»
Принципиальная схема часов приведена на рис. 48. Она содержит три микросхемы повышенного уровня интеграции серии К176, два транзистора и 36 других дискретных элементов. Индикатор - - плоский многоразрядный, катодолю-мннесцентный, с динамической индикацией ИВ Л1-7/5. Он имеет четыре цифры высотой 21 мм и две разделительные точки, расположенные вертикально.
Генератор секундных и минутных импульсов выполнен на микросхеме -ИМС1 К176ИЕ18. Кроме того, эта микросхема создает импульсы частотой следования 1024 Гц (вывод 11), используемые для работы сигнального устройства. Для создания прерывистого сигнала используются импульсы частотой следования 2 Гц (вывод 6). Частота 1 Гц (вывод 4) создает эффект «мигания» разделительных точек.
Импульсы частотой следования 128 Гц, сдвинутые относительно друг друга по фазе на 4 мс (выводы 1, 2, 3, 15) подаются на сетки четырех цифр индикатора, обеспечивая их последовательное свечение. Коммутация соответствующих счетчиков минут и часов осуществляется частотой 1024 Гц (вывод 11). Каждый импульс, подаваемый на сетки индикатора, равен по длительности двум периодам частоты 1024 Гц, т. е. сигнал, подаваемый на сетку со счетчиков, будет дважды включен и выключен. Таким подбором частоты синфазных импульсов обеспечивается два эффекта: динамическая индикация и импульсная работа дешифратора и индикатора. Принцип динамической индикации подробнее рассмотрен в § 1.
Интегральная микросхема ИМС2 К176ИЕ13 содержит счетчики минут и. часов основных часов, счетчики минут и часов для установки времени сигнального устройства, а также коммутаторы для переключения входов и выходов» этих счетчиков. Выходы счетчиков через коммутатор подключаются к дешифратору двоичного кода в семиэлементный код индикатора. Этот дешифратор выполнен на микросхеме ИМСЗ К176ИДЗ. Выходы дешифратора подсоединяются к соответствующим сегментам всех четырех цифр параллельно.
При отжатой кнопке S2 «Звонок» индикатор подключен к счетчикам часов (для опознавания этого режима точка мигает с частотой 1 Гц). Нажав кнопку S6 «Корр.», производят установку счетчиков часов (микросхема К176ИЕ13) и делителей генератора минутной последовательности импульсов (микросхема К176ИЕ18) в нулевое состояние. После отпускания кнопки S6 часы будут работать как обычно. Затем нажатием кнопок S3 «Мин» и S4 «Час» производят установку минут и часов текущего времени. В данном режиме возможно включение звукового сигнала.
При нажатой кнопке S2 «Звонок» к дешифратору и индикатору подключаются счетчики сигнального устройства. В этом режиме также высвечивается четыре цифры, но мигающие точки гаснут. Нажав кнопку S5 «Буд» и удерживая ее, нажимают последовательно на кнопки S3 «Мин» и S4 «Час», устанавливают необходимое время срабатывания сигнального устройства, наблюдая за показаниями индикатора.
Схема часов позволяет устанавливать пониженную яркость свечения индикаторов с помощью кнопки S1 «Яркость». Однако при этом следует помнить, что при пониженной яркости (кнопка S1 нажата) включение звукового сигнала, а также установка времени часов и сигнального устройства невозможны.
Блок питания БП6-1-1 содержит сетевой трансформатор Т, создающий напряжение 5 В (со средней точкой) для питания накала катода индикатора и-напряжение 30 В для питания остальных цепей индикатора и микросхем. Напряжение 30 В выпрямляется кольцевой схемой на четырех диодах (УД 10 - VD13), а затем с помощью стабилизатора на стабилитроне VD16 относительно» корпуса создается напряжение +9 В для питания микросхем, а с помощью стабилизатора на стабилитронах VD14, VD15 и транзистора VT2 - напряжение +25 В (относительно катода) для питания сеток и анодов индикаторов. Мощность, потребляемая часами, не более 5 Вт. Предусмотрено подключение резера-ного питания для сохранения времени часов при выключении сети. Может быть-использована любая батарея напряжением 6 В.
Автомобильные часы «Электроника-12». Часы позволяют определять время с точностью до 1 мин, изменять яркость свечения индикаторов, а также-выключать индикацию при длительной стоянке. Схема часов выполнена на восьми микросхемах и 29 транзисторах (рис. 49).
Рис. 49. Принципиальная схема автомобильных часов «Электроника-12»
Генератор секундных импульсов выполнен на интегральной микросхеме-ИМС1 и кварце на частоту 32768 Гц. Импульсы частотой следования 1 Гц используются для получения минутных импульсов, обеспечения работы «мигающей» точки, а также для установки времени.
Для получения минутных импульсов применяют микросхемы ИМС2„ ИМСЗ. Далее, с помощью микросхем ИМС4-ИМС7 производится счет минут и часов. Выходы дешифраторов этих микросхем через транзисторы VT1 - VT25 подаются на светодиоды цифровых индикаторов. Транзисторы необходимы для согласования слаботочных выходов дешифраторов микросхем К176ИЕЗ,. К176ИЕ4 со светодиодами, требующими для получения нормальной яркости свечения тока около 20 мА.
Установка минут осуществляется подачей секундных импульсов на вход 4 микросхемы ИМС4 через контакты кнопки S3, установка часов - подачей секундных импульсов на вход 4 микросхемы ИМС6 с помощью кнопки S2. Установка состояния 0 делителей и счетчиков микросхем ИМС1 - ИМС5 осуществляется с помощью кнопки S4. В этом случае подвижный контакт кнопки подключается к корпусу, что соответствует подаче на вход 8 логического элемента-ЗИ-НЕ (микросхема ИМС8 К176ЛА9) логического 0. Так как на два других входа 1 и 2 через резистор R62 подается положительное напряжение источника питания, то на выходе 9 логического элемента появится положительный перепад, который произведет установку делителей и счетчиков в 0. Остальное время на выходе логического элемента будет напряжение, близкое к 0 В, что обеспечит нормальную работу микросхем.
Для установки счетчиков часов в состояние 0 при достижении числа 24 используются две другие логические схемы ЗИ-НЕ микросхемы ИМС8. Выводы 3 микросхемы ИМС6 и ИМС7 подаются на входы 3 и 5 логического элемента. На третий вход 4 постоянно поступают импульсы частотой следования 1 Гц. Так как логический элемент производит инверсию входных сигналов, то для получения положительного управляющего импульса используется второй логический элемент ЗИ-НЕ. На один его вход (11) подаются импульсы с выхода & первого логического элемента, а на два других (12 и 13) - положительное напряжение через резистор R61. Поэтому на выходе 9 появятся секундные импульсы только в том случае, когда на выходах 3 микросхем ИМС6, ИМСТ будет положительное напряжение, что соответствует числу 24.
Питание светодиодов, а через них транзисторных ключей, осуществляется: через транзистор VT29. В его базу включен переключатель S5 «Яркость». Если подвижный контакт 2 переключателя замкнут с контактом 1, то на базу транзистора подается напряжение +8,5 В, транзистор будет открыт, на его эмиттере по отношению к корпусу будет напряжение +7,9 В, что обеспечит максимальную яркость свечения светодиодоз. Для уменьшения яркости (что увеличивает срок службы индикаторов) переключатель ставится в другое положение. На базу транзистора VT29 через резистор R65 подается напряжение около 7 В, что приведет к уменьшению выходного напряжения до 6,5 В и снижения яркости свечения индикаторов.
Для выключения индикации переключателем S1 на эмиттеры транзисторе» VT1 - VT27 подается корпус вместо положительного напряжения, поступавшего через резистор R64. Это приведет к запиранию всех транзисторов и выключению индикатора.
Питание часов осуществляется от бортовой сети автомобиля, напряжение-которой может изменяться от 12,6 до 14,2 В. Поэтому питание микросхем производится через стабилизатор напряжения, выполненный на стабилитроне VD1 и транзисторе VT28. Выходное напряжение +8,5 В. Мощность, потребляемая часами при максимальной яркости свечения индикаторов, составляет около 10 Вт.
