ЭЛЕКТРОННЫЕ ЦИФРОВЫЕ ШАХМАТНЫЕ ЧАСЫ НА МИКРОСХЕМАХ

May 5, 2010 by admin Комментировать »

А. Поливода, Ю. Негрий

Электронные цифровые шахматные часы предназначены для отсчета игрового времени партнеров в шахматных блицтурнирах. Время, затраченное на каждый ход, часы фиксируют с точностью до 1 с и высвечивают на табло с цифровыми индикаторами. Часы питаются от сети переменного тока напряжением 220 В и потребляют мощность не более 10 Вт. Они позволяют устанавливать дли­тельность шахматной партии, равную 3, 4 или 5 мин. По истечении установленного времени на табло часов вспыхивает красная сигналь­ная лампа и звучит сигнал.

Конструктивно электронные шахматные часы выполнены в пласт­массовом корпусе размерами 250X150X70 мм. Масса часов 1,6 кг. Общий вид часов представлен на рис. 1.

Описываемый вариант электронных шахматных ча­сов с цифровой индикацией времени выполнен на инте­гральных микросхемах серий К217, К.166 и К218. Не исключено использование в часах и микросхем серии К155, причем в этом случае можно добиться значитель­ного упрощения схемы часов и их монтажа.

Функциональная схема шахматных часов изображе­на на рис. 2. Генератор G1 временных импульсов выра­батывает прямоугольные импульсы положительной по­лярности с частотой следования 4 Гц, которые через ключевое устройство поступают на вход 1-го или 2-го счетных каналов (в зависимости от очередности хода партнеров).

clip_image002

Рис. 1. Общий вид часов в сборе

clip_image004

Рис. 2. Функциональная схема шахматных часов

Счетные каналы выполнены идентично и работают следующим образом. Делитель частоты D1 с коэффи­циентом пересчета Ки равным 4, преобразует импульсы генератора в секундные импульсы с частотой 1 Гц. Эти импульсы поступают на делитель частоты D2 с коэффи­циентом пересчета Кг~ 10. Полученные в результате деления импульсы подсчитывает счетчик D3 десятков се­кунд с коэффициентом пересчета Кз = 6. С его выхода минутные импульсы поступают на вход счетчика D4 ми­нутных импульсов, коэффициент пересчета К4 которого также равен 6. Каждый счетчик связан с дешифрато­ром. Сигналы с1 выходов дешифраторов управляют ра­ботой цифровых индикаторов табло и узлом установки игрового времени. По истечении игрового времени этот узел выдает сигнал на включение красной сигнальной лампы и генератора G2 подачи звукового сигнала, од­новременно блокируя ключевое устройство.

Схема шахматных часов представлена на рис, 3, 4 и 7. На рис. 4 изображена схема счетного канала, на рис. 7 — блока питания, а на рис. 3 — остальных узлов устройства. Генератор временных импульсов собран на микросхеме А1 (рис. 3). Частоту устанавливают конден­саторами С4 и Сб. С выхода генератора (вывод 8 микро­схемы А1) импульсы поступают на ключевое устройство.

clip_image006

Рис. 3. Схема генератора временных импульсов, ключевого устрой­ства, сигнализатора и системы световой сигнализации

В ключевом устройстве сигнал генератора коммути­руется контактами К5.1 и К.6.1 герконовых реле К5 и Кб. При нажатии одним из партнеров на кнопку «Пуск» — пусть это будет кнопка S4 — включится реле К.4 и самоблокируется контактами К4.1, Одновременно с этим на герконовое реле Кб и на зеленую сигнальную лампу Н4 «Ход» подается напряжение от источника питания. Геркон К6.1 замыкается, пропуская сигнал ге­нератора временных импульсов на вход соответствующе­го счетного канала. Зеленая лампа Н4 «Ход» сигнали­зирует о работе счетного канала одного из партнеров. По истечении заданного игрового времени у одного из партнеров на базу соответственно либо транзистора V3, либо V4 поступает положительное напряжение от нуж­ного счетного канала. Транзистор — для определенности пусть это будет транзистор V4 — открывается и вклю­чает реле К2, через контакты К2Л которого включает­ся красная сигнальная лампа Н2 «Поражение», сигна­лизирующая Об окончании партии. Одновременно с включением лампы Н2 через диод V5 поступает напряжение питания на звуковой сигнализатор, и цепь пита­ния ключевого устройства размыкается.

Сигнализатор представляет собой генератор колеба­ний звуковой частоты, собранный на микросхеме А2. Частота генерируемых колебаний выбрана, равной 1000 Гц. При желании частоту можно изменить подбор-, кой конденсаторов 05 и С7.

Устройство на транзисторе V8 служит для ограниче­ния времени звучания сигнала. В исходном состоянии конденсатор С1 заряжен, и через эмиттерный переход транзистора V8 протекает ток, достаточный для под­держания этого транзистора открытым. Одновременно с подачей напряжения на генератор А2 и транзисторы V8 и V9 размыкается цепь зарядки конденсатора С1. Постоянная времени цепи разрядки этого конденсатора выбрана равной 1,5…2 с.

Отрицательные импульсы звуковой частоты, выраба­тываемые генератором, проходят усилитель мощности, собранный на транзисторе VII, только тогда, когда от­крыт транзистор V8, Это время, равное 1,5…2 с, и опре­делит длительность звукового сигнала. Источником зву­ка служит электромагнитный капсюль В1.

В ключевом устройстве предусмотрена возможность остановки хода часов с помощью переключателя S2 «Стоп». При размыкании его контактов разрывается цепь питания реле К5, Кб и сигнальных ламп «Ход». Нормально разомкнутые контакты К5.1 и К6.1 не про­пускают сигналы с генератора временных импульсов на вход соответствующего счетного канала. Для продол­жения работы часов необходимо вновь замкнуть кон­такты переключателя «Стоп» и нажать на одну из кно­пок S4 или S5 «Пуск» (в зависимости от очередности хода партнеров).

Для подготовки часов к работе после окончания пар­тии необходимо.нажать на кнопку S3 «Уст. 0», контакты которой разрывают цепь питания реле КЗКб и замы­кают цепь установки триггеров счетных каналов в ис­ходное (нулевое) состояние. В результате этого на Цифровых индикаторах табло высвечиваются нули, а зеленые лампы «Ход» гаснут.

clip_image008

Рис. 4. Схема счетного канала

clip_image010 clip_image012

Рис. 5. Эпюры напряжения на вы­ходах триггеров счетной декады

Рис. 6. Эпюры напряже­ния на выходах тригге­ров счетчиков делителя частоты

На рис. 4. изображена схема одного из счетных ка­налов. Второй канал по-схеме идентичен, номера его Выходов показаны в скобках. Микросхемы D8 и D9 включены делителем частоты с коэффициентом пересчета К1 = 4. Микросхемы D10D13 образуют счетную декаду. Эпюры напряжений на выходах Q и Q поясняющие ра­боту триггеров, приведены на рис. 5 (Q и Q — соответ­ственно прямой и инверсный выходы 1-го, 2-го и 3-го триггеров, входящих в состав счетчика). На микросхе­мах D14D16 собран делитель частоты с коэффициен­том пересчета Кг = 6. Аналогичный делитель частоты выполнен на микросхемах D17D19. На рис. 6 приве­дены эпюры напряжений на выходах триггеров этих счетчиков.

На микросхемах D5 и 1У7.2 выполнен дешифратор устройства установки игрового времени (3, 4 или 5 мин), а на микросхемах D1D3.1 — дешифратор к декадйому счетчику (он работает по принципу «чет-нечет»; при этом использовано разделение управления цифровыми инди­каторами по эмиттерам ключевых транзисторов). Клю­чевые транзисторы — интегральные (использованы тран­зисторные сборки серии К166, допускающие напряже­ние между коллектором и эмиттером до 250 В). Тран­зисторные сборки можно заменить транзисторами КТ605Б. На микросхемах D3.2, D4 выполнен дешифра­тор счётчика с коэффициентом пересчета Кз = 6, анало­гичный дешифратор выполнен на микросхемах D6, D7.1.

clip_image014clip_image016

Рис. 7. Схема блока питания часов

Рис. 8. Конструкция каркасов катушек герконовых реле

Конденсатор С1 предназначен для повышения по­мехоустойчивости счетного канала. Резисторы RlR3 граничивают ток через индикаторную лампу в зажжен­ном состоянии.

На рис. 7 изображена схема блока питания часов. Трансформатор T1 выполнен на магнитопроводе Ш 16 к к 20. Обмотка I (сетевая) содержит 3000 витков провода ПЭВ-1 0,1; обмотки II и III — по 145 витков провода ПЭВ-1 0,47, а обмотка IV — 2500 витков провода ПЭВ-1 0,08. Транзистор V5 установлен на радиаторе с полезной площадью не менее 10 см2.

clip_image018

Рис. 9. Вид снизу на монтаж часов (дно снято)

У каждой из микросхем D8D19 для работы в ре­жиме триггера необходимо соединить вывод 1 с выво­дом 3 (на схеме не показа­но). Кроме этого, выводы 12 и 13 нужно соединить с общим проводом, вывод 6 — с положительным полюсом источника питания 6TJ (вы­вод 2 блока питания), а вы­вод 10 — с положительным полюсом источника питания 3,3 В (вывод 3 блока пита­ния). Свободные выводы этих микросхем следует со­единить с выводом 2 блока питания через резисторы сопротивлением 1,1 кОм. У микросхем DlD7 выводы 11 и 12 соединяют с выводом 2 блока питания,, а вы­вод 13 — с общим проводом.

В устройстве использованы реле РЭС-15 (К1К.4), паспорт РС4.591.003; сигнальные лампы Н1-Н4 — НСМ9-60-2. Реле К5 и Кб — самодельные, изготовлены на базе герконов КЭМ-2А. Обмотки для них выполнены на каркасах из текстолита или картона проводом ПЭВ-1 0,8 до ааполнения каркаса. Размеры каркаса изображены на рис. 8-. Вместо самодельных герконо-вых реле можно использовать РЭС-55А, паспорт РС4.569.611П2. Вид снизу на монтаж часов (дно снято) показан на рис. 9.

В заключение необходимо отметить, что, как пока­зала практика эксплуатации часов, наиболее ненадеж­ный их элемент — кнопки КМ2-1 (S4 и S5), которые за 5 лет интенсивной работы несколько раз выходили из строя. Более надежно работают кнопочные переключа­тели на основе герконов, например КПМ-8.

OCR Pirat

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты