МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ С ДИНАМИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИЕЙ

May 5, 2010 by admin Комментировать »

А. Ануфриев

Для индикации времени в описываемых электронных часах применены вакуумные люминисцентные индикато­ры ИВ-4. Кроме цифр, эти индикаторы могут формиро­вать 31 букву русского алфавита, что позволило исполь­зовать часы (без нарушения счета времени) для игры с детьми по изучению и составлению простейших слов. Кроме того, часы могут быть использованы как реле времени для фотопечати с дискретностью изменения выдержки времени 1 с. Выдержку времени можно изме­нять от 1 до 24 мин.

clip_image002

Рис. 1. Функциональная схема

В режиме измерения времени часы показывают те­кущее время с точностью отсчета 1 мин и дни недели. Причем индикация осуществляется одними и теми же индикаторами путем электронного переключения дешиф­раторов от счетчиков минут и часов к счетчику дней недели (СДН). При этом в течение 6 с индицируется текущее время и в течение 4 с — дни недели и т. д. Каждый час подают звуковые сигналы, имитирующие бой настенных часов или колокола. Количество «ударов» соответствует отсчитываемому времени. Предусмотрена возможность автоматического выключения блока боя в ночное время суток, а также автоматическое уменьшение яркости свечения индикаторов в это же время, что необ­ходимо для исключения их резкого раздражающего воздействия на зрение наблюдателя в условиях темноты.

Электронные часы также снабжены будильником, т. е. устройством, подающим тонально-прерывистый зву­ковой сигнал в заранее набранное время. Во время установки будильника предусмотрена индикация поло­жений переключателей набора времени на соответствую­щих индикаторах табло.

Питаются электронные часы от сети переменного тока напряжением 220 В. Потребляемая мощность не превы­шает 10 Вт, а при отключенной индикации — 8,5 Вт.

Работу электронных часов удобно рассмотреть по функциональной схеме (рис. 1).

Узел кварцевого генератора и делителей частоты определяет точность хода. Вырабатываемый кварцевым генератором импульсный сигнал делится делителями частоты до получения на выходе 3 прямоугольных импульсов с частотой следования 1 мин. Эти импульсы подаются на вход счетчика минут, состоящего из счетчи­ка единиц минут (СЕМ) и счетчика десятков минут (СДМ). На выходе СДМ. формируются импульсы с пе­риодом следования 1 ч. Эти импульсы подаются на вход счетчика часов, также состоящего из счетчика единиц (СЕЧ) и десятков (СДЧ) часов. С выхода 4 СЕЧ в СДЧ подан сигнал для установки счетчиков в ноль по дости­жении записи в них 24 часов. В полночь при сбросе счет­чиков часов в ноль на выходе СДЧ формируется им­пульс, который подается на СДН (регистр на 7). Все счетчики выполнены по принципу сдвигающего регистра. При этом после каждого входного импульса только на одном, соответствующем этому импульсу, выходе счетчика формируется уровень логической 1. С выходов счетчиков минут и часов уровни логической 1 поступают на управляемые ключи, осуществляющие динамическую индикацию состояний счетчиков.

Цифры и буквы в индикаторах ИВ-4 формируются путем гашения неиспользуемых анодов-сегментов за счет шунтирования их диодами дешифратора, соединенными с соответствующими ключами. Ключи представляют собой двухвходовые логические элементы И-ЦЕ с откры­тыми коллекторами на выходах. Для формирования текущего времени и дней недели служат соответственно цифровой дешифратор и дешифратор дней недели. Тре­тий дешифратор, названный игровым, обеспечивает формирование букв русского алфавита. Он вместе с переключателями SA5 — SA8 располагается в отдельном выносном блоке, соединяемом с часами с помощью разъема (на схеме не показан).

Введение динамической индикации позволило упро­стить дешифраторы, уменьшить вчетверо их количество и разместить все элементы электронных часов в неболь­шом по размерам корпусе. Также упростились коммута­ция режимов работы часов и связи между дешифрато­рами, счетчиками и органами управления. При этом удалось сократить количество проводов в жгуте, так как входы цифрового дешифратора и соответствующие вы­ходы управляемых „ ключей в счетчиках, а также кон­такты переключателей набора времени будильника (SA1 — SA4) соединены параллельно.

clip_image004

Рис. 2. Временные диаграммы строб-импульсов

При динамической индикации формирование цифры в индикаторе происходит после отпирания соответствую­щего ей ключа и одновременной подачи на сетку этого индикатора напряжения питания. При этом подготов­лены к отпиранию будут только те ключи, на которые с выходов счетчиков поступают логические 1, а отпира­ются они поочередно в момент прихода положительных стробирующих (тактовых) импульсов от схемы совпа­дения (выходы 5 — 8)… Как видно из осциллограмм (рис. 2), строб-импульсы сдвинуты во времени, чем исключается одновременное отпирание нескольких клю­чей. Вырабатываются они формирователем на элементах И-НЕ за счет инвертирования и последующего конъюк-тирования прямых и инверсных импульсных сигналов прямоугольной формы, поступающих с выходов 1 к 2 узла кварцевого генератора и делителей частоты.

Одновременно с поступлением на счетчик положи­тельного строб-импульса такой же длительности импульс, но только проинвертированный, поступает от формиро­вателя (выходы 7 — 10) на сеточный ключ индикатора, соответствующего этому счетчику. Таким образом, при поступлении на один из счетчиков строб-импульса, раз­решающего формировать информацию на дешифраторе, питание подается только на сетку соответствующего этому счетчику индикатора, а за время выработки фор­мирователем четырех строб-импульсов на входы цифро­вого дешифратора поочередно поступает информация о состоянии всех четырех счетчиков. Эта информация по­очередно высвечивается соответствующими индикатора­ми табло, но так как частота тактовых импульсов до­статочно велика (около 400 Гц), создается впечатление непрерывной работы каждой индикаторной лампы.

Схема совпадения служит для запрещения прохожде­ния строб-импульсов от формирователя к счетчикам в те моменты, когда информация на табло должна поступать от дешифратора дней недели или игрового дешифратора. При этом запрет поступает на вход 9 схемы совпадения от узла управления индикацией (выход 3), Одновремен­но сигнал запрета (уровень логического 0) поступает на вход 19 цифрового дешифратора для запирания вы­ходных транзисторов входящей в него микросхемы (DD24 на рис. 4) и предотвращения шунтирования ими анодов индикаторных ламп.

Узел управления индикацией представляет собой счетный триггер с развязывающими инверторами на выходе и диодами. Он предназначен для управления приемом информации цифровым дешифратором или дешифратором дней недели в режиме отсчета текущего времени, а также осуществляет блокировку цифровой индикации на время работы будильника, блока боя, установки будильника и в режиме реле времени для фотопечати. И наоборот, при установке дней недели и переводе часов в игровой режим осуществляет блоки­ровку буквенной индикации.

Сигнал управления триггером индикации поступает с выхода 9 делителей частоты, осуществляя установку его из одного устойчивого состояния (в течение 6 с) в другое (4 с). Меньшее по времени устойчивое состояние триггера используется для разрешения подачи инфор­мации на дешифратор дней недели. Дни недели инди­цируются четырьмя знаками в следующем виде: «Понд», «Втор», «Сред», «Четв», «Пяти», «Субт», «Воск».

Для осуществления динамической индикации дней недели служит электронный коммутатор. Он состоит из 28 управляемых ключей, разбитых на 7 групп. Сигналом логической 1 с одного из выходов СДН всегда подготав­ливается к отпиранию какая-либо одна группа ключей, соответствующая этому выходу, а следовательно, опре­деленному дню недели. Выходы первой группы ключей соединены с входами дешифратора, обеспечивающими формирование букв П, О, Н, Д. Выходы второй группы соединены с входами В, Т, О, Р и т. д. С приходом от формирователя (выводы 1 — 4) положительных строб-импульсов 4 ключа подготовленной к отпиранию группы ключей поочередно отпираются, создавая условия для формирования в соответствующих индикаторах нужных для названия данного дня недели букв.

С выходов 7 и 8 блока делителей частоты подаются импульсные сигналы с частотой следования 1 Гц и около 400 Гц, используемые для формирования сигнала бу­дильника. Этот сигнал начнет вырабатываться, как только на вход 1 формирователя от динамической схемы совпадения поступит уровень логической 1, что произой­дет при достижении на часах времени, набранного пе­реключателями SA1 — SA4. Переключателями SA1, SA2 набирают минуты, a SA3, SA4 — часы.

При нажатии переключателя SB1 на индикаторах будут индицироваться положения переключателей SAJ — SA4. Этот режим используют для предварительной уста­новки времени будильника. При этом уровень логиче­ского 0 снимается с входа 5 управляемых ключей ББ (будильника, букв) и подается на вход 2 узла управ­ления индикацией. На выходах 3 я 4 узла управления появляются уровни логического 0, запрещающие подачу информации на дешифраторы со счетчиков. В то же время соединенные с подвижными контактами переклю­чателей SA1 — SA4 входы цифрового дешифратора под­ключаются к выходам 6 — 9 управляемых ключей ББ, которые поочередно отпираются поступающими на. вхо­ды 1 — 4 строб-импульсами, и на индикаторах высвечи­ваются установленные положения соответствующих им переключателей.

После установки времени будильника переключатель SB1 возвращают в исходное положение, а управляемые ключи ББ используются для формирования аналогичным образом букв русского алфавита. Буквы устанавливают при помощи переключателей SA5 — SA8, соединяя соот­ветствующие входы игрового дешифратора с выходами управляемых ключей ББ. Ключи начнут поочередно открываться, как только будет нажат переключатель SB4 «Игра». При этом уровень логического 0 будет снят с входа 5 управляемых ключей и входа 19 игрового дешифратора, а появится на выходах 3, 4 и 5 узла управ­ления индикацией, запрещая подачу информации на другие дешифраторы и тем самым предотвращая шунти­рование ими игрового.

Перевод часов в режим реле времени для фотопечати осуществляется нажатием переключателя SB3 «Реле». Он снимает уровень логического 0 с блокирующего вхо­да 2 узла управления счетом в режиме реле времени и подает его в узел управления индикацией для блокиров­ки цифровой индикации. Другая группа этого переклю­чателя (на схеме не показана) отключает вход СЕМ от-выхода минутных импульсов в делителях частоты и по­дает на него секундные импульсы. При нажатии клавиши «Пуск» (на схеме не показана) включается узел управ­ления счетом в режиме реле времени, который подает разрешающий сигнал в блокинг-генератор. Последний вырабатывает импульсы, открывающие тринисторный выключатель. Время выдержки набирается переключа­телями SA1 — SA4. Как только это время совпадет с отсчитываемым часами, с выхода динамической схемы совпадения поступит сигнал в узел управления счетом (вход 1), переводящий часы в ждущий режим и запи­рающий блокинг-генератор.

Для создания звукового сигнала, имитирующего удары колокола, с делителей частоты в блок боя пода­ются импульсные сигналы формы «меандр» частотой 0,5 Гц и около 200 Гц, а также импульсы длительностью 20 с (выход 4 узла делителей частоты). За минуту до смены состояния часового счетчика от схемы совпаде­ния «00» и «59» поступает разрешающий работу блока сигнал, и с приходом очередного часового импульса часы «отбивают» время. Через минуту после начала работы блок выключается. Выключение блока боя введено для экономии потребления электроэнергии, а также устране­ния ложных срабатываний от какой-либо помехи. По­дробно работа блока боя описана ниже.

Принципиальная схема кварцевого генератора и де­лителей частоты, формирователей строб-импульсов и сиг­нала будильника, блока боя и УНЧ, схем совпадений и узлов управления приведены на рис. 3. Принципиаль­ная схема счетчиков минут и часов, цифрового дешифра­тора и сеточных ключей индикаторных ламп показана на рис. 4. На рис. 5 показана принципиальная схема счетчика и дешифратора дней недели с электронным коммутатором. Схема игрового блока и блока питания с блокинг-генератором показана на рис. 6 и 7 соответ­ственно (уточнения — на рис. 3: адрес Б поменять на А; выводы 9, 10 DD22.3 соединить; вывод 8 DD35 соединить с выводами 12 я 5 DD36. На рис. 4: провод 35 должен идти к выводу 8 DD3.3 и к выводу 12 DD10.2. Провод 32 должен быть 30, 34 — 8).

clip_image006

Рис.3. Принципиальная схема узлов коммутации, кварцевого генератора, делителей частоты, формирователей строб-импульсов, сигнала

Кварцевый генератор выполнен на микросхеме DDL Он вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой следования 1228,8 кГц. Частота этих импульсов после­довательно делится на 2, 10, 10, 16 делителями на микро­схемах DD2, DD3, DD4 и DD5, затем на 2 счетным триггером микросхемы DD9, на 16 и 12 делителя­ми DD6 и DD7. На выходе 8 микросхемы DD7 формиру­ются импульсы с частотой следования 1 Гц, которые поступают на вход С1 микросхемы DD8. На этой микро­схеме и трех оставшихся триггерах микросхемы DD9 выполнен делитель на 60. С выхода 8 микросхемы DD9 проинвертированные элементом DD10.1 минутные им­пульсы поступают на генератор одиночных импульсов {DD11). Необходимость инвертирования минутных им­пульсов вызвана тем, что D-триггеры, на которых будильника, блока боя и УНЧ построены счетчики времени, в отличие от делителей частоты переключаются положительными перепадами напряжения.

С выхода генератора одиночных импульсов (вывод 6 элемента DD11.4) минутные импульсы поступают на вход СЕМ. (см. рис. 4). Генератор одиночных импульсов поз­воляет избавиться от дребезга контактов кнопки SB 10, которая служит для предварительной установки счет­чика минут. Инверторами DD11.2 и DD11.3 образован RS-тpиггep. Нулевой потенциал, прикладываемый при нажатии SB10 к одному из входов триггера, устанавли­вает его в одно устойчивое состояние, а при отпуска» нии — в другое. В момент нажатия SB 10 на выходе $ элемента DD11.4 появляется положительный перепад напряжения, изменяющий состояние СЕМ на единицу. Однако так будет только тогда, когда на входе 4 эле­мента DD11.4 присутствует уровень логической 1, а на входе 1 элемента DD11.1 соответственно уровень логи­ческого 0.

Для того чтобы можно было установить счетчик ми­нут при любом выходном уровне делителя частоты, не вводя дополнительной коммутации, использованы вход 2 элемента DD11.1 и интегрирующая цепочка R34C22. Ко­гда на выходе элемента DD10.1 присутствует единичный уровень (делители частоты в нулевом состоянии), введе­ние цепочки R34C22 позволяет в момент нажатия кноп­ки SB10 задерживать высокий логический уровень на входе 5 элемента DD11.4 и получать единицу одновре­менно на обоих .входах этого элемента. При этом на его выходе формируется короткий отрицательный импульс, изменяющий задним фронтом состояние счетчика минут.

При включении часов в сеть делители частоты и счетчики минут и часов устанавливаются в нулевое со­стояние следующим, образом. В момент включения кон­денсатор СП медленно заряжается входным током элемента DD24.3, сохраняя некоторое время на входе 4 этого элемента уровень логического 0. На выходе инвер­тора возникает высокий логический уровень, поступаю­щий через нормально замкнутые контакты кнопки SB9 в цепь сброса делителей частоты и устанавливающий их в нулевое состояние. Одновременно отпирается тран­зистор VT3, соединяя с общим проводом цепь сброса счетчика часов, а через диод VD14 и цепь сброса счет­чика минут. Через 1…1.5 с конденсатор СП зарядится. На выходе инвертора DD24.3 появится уровень логиче­ского 0, запирая транзистор VT3 и разрешая работу делителей частоты. Выставить на часах нули можно и вручную, нажимая на кнопку SB6 «Сброс». При этом конденсатор С11 быстро разряжается через резистор R9, создавая уровень логического 0 на входе 4 инвертора DD24.3. На вход 5 этого инвертора подается уровень нуля по достижении на часах 24 ч, в результате часовой счетчик сбрасывается в ноль.

clip_image008

Рис. 4. Принципиальная схема счетчиков часов и минут, цифрового дешифратора и сеточных ключей индикаторных ламп

Конденсатор С12 устраняет сброс часового счетчика (из-за короткого положительного скачка через диод VD11) в момент нажатия кнопки SB9 «Коррекция». SB9 служит для ручной коррекции хода часов по сигналам точного времени. Ее нажимают до подачи шестого сиг­нала. При этом цепь сброса делителей частоты отклю­чается от выхода инвертора DD24.3, что равносильно подаче на нее единичного уровня. Одновременно к об­щему проводу подсоединяется цепь сброса счетчи­ка минут, С началом шестого сигнала кнопку SB9 от-пускают.

На элементах DD10.2, DD10.3, DD12, DD13 выполнен формирователь строб-импульсов. С выходов, 5 и 11 микро­схемы DD5 прямоугольные импульсы формы «меандр» с частотами соответственно 768 и 384 Гц поступают на элементы И-НЕ DD10.2, DD10.3 и DD12. На выходах микросхемы DD12 формируются сдвинутые во времени отрицательные импульсы, подаваемые на сеточные клю­чи индикаторных ламп (см. рис. 4). Проинвертированные микросхемой DD13 эти импульсы уже в положи телыюй полярности подаются на схему совпадения на микросхеме DD14. С выходов микросхемы DD14, если на входах 2, 5, 10, 13 последней присутствует логиче­ская 1, строб-импульсы, вновь проинвертированные инвер­торами DD15 для сохранения положительной поляр­ности, поступают в счетчики минут и часов, поочередно отпирая в них те ключи, на вторых входах которых с выходов регистров присутствуют уровни логической 1.

На микросхемах DD16, DD17 выполнен узел управ­ления индикацией. В момент включения часов вход 13 триггера DD16 будет зашунтирован диодом VD3 через отпертый транзистор VT3, и триггер установится в еди­ничное состояние. Пока он находится в этом состоянии, индицируется состояние счетчиков минут и часов. При этом с выхода инвертора DD17.3 на схему совпадения (DD14) и на микросхему DD24 (см. рис. 4) в цифровом дешифраторе (провод 20 в жгуте) подается уровень логической 1. С выхода инвертора DD17.4 подается ло­гический 0 в электронный коммутатор и дешифратор дней недели (см. рис. 5), запрещающий прием инфор­мации с СДН и исключающий шунтирование микро­схемой DD8 дешифратора анодов Ь, г и s индикатор­ных ламп.

С приходом на счетный вход триггера DD16 отрица­тельного перепада с вывода 9 микросхемы DD8 он уста­новится в нулевое состояние. Напряжения на выходах DD17.3 и DD17.4 изменятся на обратные и будет инди­цироваться день недели.

Переключатель SB2 служит для постоянной индика­ции состояния СДН при его предварительной установке. При нажатии на SB2 заряженный конденсатор СЗ под­ключается к базе транзистора VT1 и отпирает его. В результате цепь сброса СДН на время разрядки кон­денсатора соединяется с общим проводом, и счетчик устанавливается в исходное состояние, соответствующее индикации первого дня недели «Понд». Пока переклю­чатель SB2 будет нажат, на входе 9 элемента DD17.4 и входе 2 элемента DD17.1 будет уровень логического 0, а на выходах DD17.3 и DD17.4 соответственно 0 и 1. Поэтому информация будет воспроизводиться только с i СДН. После установки дня недели переключатель SB2 возвращают в исходное положение, а индикация той или иной информации будет определяться состоянием триг­гера DD16.

clip_image010

clip_image012

Переключателем SB4 «Игра» часы переводят в игро­вой режим. При его нажатии на вход Б дешифратора дней недели подается уровень нуля, и диодом VD2 шун­тируются вход 2 элемента DD17.1 и вход 13 элемента DD17.2. В результате на выходах элементов DD17.3 и DD17.4 будет уровень логического 0, что запрещает по­дачу информации со счетчиков времени и дней недели и исключает щунтирующее действие выходных транзит сторов микросхем, входящих в состав соответствующих дешифраторов. Одновременно будет снят уровень нуля с входа В игрового дешифратора и с входов 8, 3, 11, 6 микросхемы DD18. На микросхеме DD18 выполнены управляемые ключи ББ, которые, как только с их управ­ляющих входов будет снят нулевой потенциал, начнут поочередно открываться положительными строб-импуль­сами, поступающими на входы 9, 2, 12, 5. Выходы управляемых ключей ББ через нормально замкнутые контакты переключателя SB1 соединены с подвижными контактами переключателей SA5 — SA8 игрового блока (см. рис. 6). При этом на соответствующих им индика­торах формируются буквы русского алфавита. При воз­вращении переключателя SB4 в исходное положение часы продолжают индицировать отсчитываемое время.

Переключатель SB1 «Установка будильника» служит для осуществления индикации положений переключате­лей набора времени (SA1 — SA4) при установке будиль­ника. При его нажатии выходы управляемых ключей ББ отключаются от игрового дешифратора и соединяются с подвижными контактами переключателей SA1 — SA4. На выходах элементов DD17.3 и DD17.4 появляются уровни нуля, запрещая подачу информации на дешифра­торы со счетчиков. Одновременно нуль снимается с про­вода 20 жгута и с управляющих входов микросхемы DD18. В результате на индикаторах формируются циф­ры, которые соответствуют входам цифрового дешифра­тора (см. рис. 4), соединенным с подвижными контакта­ми переключателей SA1 — SA4.

На микросхемах DD19, DD20, транзисторе VT2 и инверторе DD22.4 выполнена динамическая схема совпа­дения, вырабатывающая разрешающий сигнал для ра­боты будильника при совпадении отсчитываемого часами времени с заранее набранным переключателями SA1 — SA4. При этом в моменты открывания управляемых ключей в счетчиках минут и часов, с которыми соединены подвижные контакты переключателей, на входы 9, 13, 2, 5 микросхемы DD20 поочередно поступают единич­ные уровни. Синхронно с ними на вторые входы (10, 1, 3, 4) этой микросхемы поступают положительные строб-импульсы. Таким образом, во время всего цикла съема информации со счетчиков на выходе 8 микросхемы DD20 находится уровень нуля, транзистор VT2 заперт, и на выходе инвертора DD22.4 присутствует логическая 1. На вход 2 элемента DD31.2 с выхода элемента DD10.4 бес­препятственно проходит импульсный сигнал, прерывае­мый каждую секунду времени на полсекунды. Для создания прерывистого сигнала на входы 5 и 4 элемента DD10.4 подаются сигналы частотой соответственно 1 и 384 Гц. С выхода инвертора DD31.2 сигнал будильни­ка поступает в УНЧ. Резистором R22 регулируют его уровень.

Сигнал будильника, воспроизводимый громкоговори­телем ВА1, будет звучать в течение 1 мин, пока не изме­нится состояние СЕМ. При этом с подвижного контакта переключателя SA1 начнет постоянно поступать единич­ный уровень, и в моменты прихода на вход 10 микро­схемы DD20 строб-импульсов на другом ее входе 9 будет находиться нуль. На выходе микросхемы DD20 будут присутствовать положительные импульсы, заряжающие конденсатор С7 и отпирающие транзистор VT2. За счет большой постоянной времени цепи разрядки конденса­тор С7 не будет успевать разряжаться в промежутках между импульсами, и транзистор VT2 будет постоянно отперт. В результате на выходе инвертора DD22.4 ока­жется нулевой потенциал, и диод VD15 зашунтирует вход 2 элемента DD31.2, препятствуя прохождению сиг­нала будильника на УНЧ. Выключать будильник можно также и нажатием переключателя SB8.

На элементах DD24.1, DD24.2 и триггере DD25 вы­полнен узел управления счетом в режиме реле времени для фотопечати. В этот режим часы переводят переклю­чателем SB3 «Реле», имеющим четыре группы контактов. Верхняя по схеме группа SB3.1 снимает нуль с входа R триггера DD25 и подает его на вход S триггера DD16, который, блокируясь в единичном состоянии, разрешает прием информации только со счетчиков минут и часов. Нижняя по схеме группа SB3.1 выключает питание УНЧ путем подачи на базу ключевого транзистора VT5 в бло­ке питания напряжения +5 В. Группа контактов SB3.2

соединяет формирователь сигнала сброса с прямым вы­ходом триггера DD25, находящегося в нулевом состоя­нии. При этом делители и счетчики сбрасываются в нуль и блокируются в ждущем режиме. При необходимости в этот режим их можно перевести нажатием кнопки «Сброс» (SB6). Характерной особенностью ждущего ре­жима является то, что динамическая индикация не ра­ботает и только на индикаторе единиц минут светится цифра 0. Группа контактов SB3.3 отключает СЕМ от выхода минутных импульсов и подключает его к выходу, секундных импульсов. При нажатии кнопки SB5 «Пуск» триггер DD25 переключится в единичное положение, G выхода буферного инвертора DD24.2 уровень логиче­ской 1 поступит в блокинг-генёратор (см. рис. 7), кото­рый начнет вырабатывать импульсы, отиирающие три-нистор. В лампе фотоувеличителя начнет протекать ток. Как только отсчитываемое время будет равно набран­ному переключателями SA1 — SA4, на выходе инвертора DD22.4 появится уровень единицы, а на выходе инверто­ра DD24.1 — уровень нуля. Этот отрицательный перепад напряжения переведет триггер DD25 в исходное поло­жение, и счет времени прекратится.

clip_image014

Рис. 5. Принципиальная схема счетчика дней недели, электронного коммутатора и дешифратора дней недели

clip_image016

Рис. 6. Принципиальная схема игрового блока

Часы вновь перейдут в ждущий режим. Одновременно на выходе инвертора DD24.2 появится уровень нуля, приводящий к выклю­чению фотоувеличителя.

На верхнем по схеме элементе И-ИЛИ-НЕ микросхе­мы DD21, инверторах DD22.1 — DD22.3 и транзисторе VT4 выполнена схема совпадения «00» и «59», управляю­щая включением блока боя. Блок боя состоит из двух счетчиков емкостью 12 единиц (микросхемы DD27 — DD30 и DD34 — DD37), компаратора кодов этих счетчи­ков (DD32, DD33, DD38), триггера сброса (DD26), эле­ментов совпадения (DD31.1, DD39), ждущего мульти­вибратора (DD31.3, DD31.4) и имитатора сигнала боя (транзисторы DA1.1 и DAJ.2).

При достижении счетчиком минут состояния 59 на входы 2 и 3 микросхемы DD21 поступают уровни едини­цы, и на ее выходе 6 появляется уровень нуля. Дважды проинвертированный инверторами DD22.1 и DD22.2 ну­левой уровень поступает в базу транзистора VT4. Между базой и эмиттером последнего появляется открывающее его напряжение (около 5 В). Через открытый транзи­стор VT4 напряжение питания +5 В поступает на мик­Росхемы DD32 — DD39. Одновременно на выходе 3 инвертора DD22.3 формируется логическая 1, и диод VD12 перестает шунтировать вход R триггера DD26.

С приходом очередного минутного импульса счетчик минут обнуляется, и на вход СЕЧ поступает часовой импульс. Этот импульс, проинвертированный DD24.4, по­ступает также на блок боя, записываясь в рабочий счет­чик (DD27 — DD30) и переворачивая триггер DD26 в единичное состояние. При этом транзистор VT4 остается открытым, так как на входы 4 и 5 микросхемы DD21 со счетчика минут поступают уровни логической 1, и на выходе 6 элемента DD22.2 сохраняется уровень логиче­ского 0. Конденсатор С10 устраняет сбой триггера DD26 при переходе состояния счетчика минут с 59 на 00. С инверсного выхода триггера DD26 на элемент DD31.2 поступает уровень логического 0, запрещающий работу будильника. Это необходимо, если предварительно на­бранное время будильника совпадет с работой блока боя. С прямого выхода триггера DD26 логическая 1 посту­пает на вход 13 элемента DD31.1, на другой вход кото­рого непрерывно подаются тактовые импульсы с перио­дом следования 2 с. Триггер разрешает прохождение импульсов на запись в служебный счетчик (DD34 — DD37) и на ждущий мультивибратор.

clip_image018

clip_image020

Рис. 7. Принципиальная схема блока питания, блокинг-генератора и гринисторного выключателя

По достижении равенства кодов рабочего и служеб­ного счетчиков на всех 8 входах элемента DD38 окажет­ся уровень логической 1, а на его выходе — уровень логи­ческого 0, который переведет триггер DD26 в исходное положение. Последний, в свою очередь, запретит про­хождение тактовых импульсов на ждущий мультивибра­тор и сбросит служебный счетчик в нуль. Одновременно поступит уровень логической 1 на элемент DD31.2, раз­решающий работу будильника. Через минуту после на­чала «боя» транзистор VT4 закроется, так как на выходе элемента DD22.3 появится высокий логический уровень, и снимет питание с микросхем DD32 — DD39.

Таким образом, на ждущий мультивибратор (DD3J.3, DD31.4) с выхода элемента DD31.1 поступит столько тактовых импульсов, сколько будет записано часовых импульсов в рабочем счетчике. Ждущий мультивибратор запускается спадом тактового импульса и вырабатывает положительный импульс длительностью несколько еди­ниц миллисекунд. Этот импульс открывает ключевой транзистор DA1.2, через который быстро заряжается на­копительный конденсатор С16. Напряжение на конденсаторе используется для питания транзистора DA1.1, на базу которого подаются прямоугольные импульсы с час­тотой следования около 200 Гц. Транзистор DA1.1 от­крывается этими импульсами, вызывая разрядку конден­сатора С16. С коллектора транзистора DA1.1 импульс­ный сигнал с экспоненциально убывающей амплиту­дой через эмиттерный повторитель (DA1.4) подается на УНЧ. Резистором R26 регулируют громкость сигна­ла боя.

Для реализации блоком боя 12 «ударов» в полдень или полночь введена микросхема DD39. В этом случае коды рабочего и служебного счетчиков равны, и триггер DD26, установленный 12-часовым импульсом в единицу, сразу же перевернется в нуль, запретив прохождение тактовых импульсов на имитатор боя. Во избежание этого на микросхеме DD39 выполнена блокировка ком­паратора. Четыре ее входа подключены к прямым выхо­дам рабочего счетчика, а пятый — к выходу 9 микро­схемы DD9, откуда поступают импульсы длительностью 20 с. Пока в рабочем счетчике не записано 12 импульсов, с какого-либо его выхода поступает уровень логиче­ской 1, и микросхема DD39 не влияет на работу ком­паратора, так как вывод 7 элемента DD38 соединяется с общим проводом. В полночь или полдень на всех пяти входах элемента DD39 устанавливаются нули, компара­тор выключается и не вырабатывает импульса сброса триггера DD26. Через 20 с, когда на имитатор боя уже пройдет 10 тактовых импульсов, на входе 6 микросхемы DD39 появится уровень логической 1, компаратор вклю­чится и сработает еще через 2 тактовых импульса.

На нижнем по схеме элементе И-ИЛИ-НЕ микро­схемы DD21 и триггере DD23 выполнен узел управления яркостью индикаторов и боем. Сигналами логической 1, поступающими с выходов часового счетчика в 06 часов, триггер DD23 устанавливается в единицу, а в 22 часа — в нуль. С 22 часов вечера до 6 часов утра высокий логи­ческий уровень с инверсного выхода триггера подается в блок питания для уменьшения яркости свечения инди­каторов. При помощи переключателя SB7 на это же время можно выключить блок боя. При нажатии SB7 транзистор VT4 будет находиться в запертом состоянии, и напряжение питания на микросхемы DD32 — DD39 подаваться не будет. Диод VD12 через открытый инвер­тор DD22.3 заблокирует триггер DD26 в нулевом положении, что необходимо для предотвращения переключе­ния его в единицу часовыми импульсами.и прохождения на имитатор тактовых импульсов.

Диод VD13 устанавливает триггер DD26 в нуль при включении часов в сеть или нажатии кнопки «Сброс». С помощью диодов VD9, VD10, VD11 осуществляется блокировка триггера индикации (DD16) в единичном положении соответственно при включении блока боя, ра­боте будильника и ручной корректировке часов. При этом индикаторы отображают информацию только со счетчиков минут и часов. Одновременно с блокировкой триггера индикации в этих случаях осуществляется по­дача напряжения питания на УНЧ, так как вход S триггера соединен с базой ключевого транзистора VT5 в блоке питания (провод 51 в жгуте), осуществляющего включение источника +9 В. Выключение УНЧ, когда не требуется усиливать сигналы боя или будильника, необходимо для исключения шумов, воспроизводимых громкоговорителем ВА1.

Как уже отмечалось, на рис. 4 показана схема счет­чиков минут и часов и цифрового дешифратора. Счетчики построены на D-триггерах (DD5 — DD12, DD18 — DD23) по принципу сдвигающего регистра. В исходном состоя­нии первый триггер счетчика устанавливается в единицу, а последующий — в нуль. Для предварительной установ­ки счетчиков часов служит генератор одиночных импуль­сов на микросхеме DD13. При достижении счетчиком часов состояния 24 на входы элемента DD17.4 поступают уровни логической 1, и о выхода этого элемента сигнал логического 0 подается в формирователь сброса (см. рис. 3).На элементах DD1 — DD4, DD14-DD16, DD17.1 выполнены управляемые ключи. В моменты при­хода на счетчики положительных строб-импульсов (про­вода 29, 30, 31, 32) в каждом из них, начиная со СЕМ, поочередно открывается только по одному ключу. В соот­ветствующие моменты времени на сеточные ключи инди­каторных ламп HI — Н4 поступают отрицательные строб­импульсы, которые поочередно запирают транзисто­ры VT1, VT3, VT5, VT7 и открывают транзисторы УЩ VT4, VT6, VT8. В результате на сетки соответствующий индикаторов, начиная с единиц минут (HI), подается питающее напряжение +30 В и светящимися анодами Формируются цифры, отображающие состояния счет­чиков, ~ ~

Цифровой дешифратор построен на микросхеме DD24, диодах VD9 — VD43 и резисторах R9 — R25. Для сокращения числа диодов в дешифраторе при формиро­вании цифр часть анодов индикаторов HI — Н4 вклю­чена на зажигание, а часть на гашение. Например, при приходе нуля на вход 7 дешифратора аноды, шунтируе­мые диодами VD36 — VD41 и VD12 — VD16, погаснут. Аноды же, соединенные с выходами 1 и 13 микросхемы DD24, загорятся, так как на этих выходах будет нахо­диться высокий уровень напряжения (около 30 В). Диоды VD10, VD1J, VD23, VD24 включены для исклю­чения взаимного влияния входов микросхемы и попада­ния на них напряжения +30 В. Аноды индикаторов i t и не используются при формировании цифр и во время отображения цифровой информации гасятся низкими по­тенциалами, поступающими с выходов 1 и 13 микро­схемы DD8 дешифратора дней недели (см. рис. 5).

Дешифратор дней недели также построен по принци­пу зажигания или гашения анодов-сегментов индикатор­ных ламп. При отпирании одного из ключей электрон­ного коммутатора (микросхемы DD9 — DD15) на соеди­ненный с ним вход дешифратора дней недели поступает низкий потенциал, и одной из ламп HI — Н4, на сетку которой в данный момент подано напряжение питания, высвечивается соответствующая буква. Например, когда СДН находится в нулевом состоянии, на индикаторах Н4 — HI должны быть соответственно сформированы бук­вы П, О, Н, Д (понедельник). При этом с прямого вы­хода триггера DD4.1 на входы 2, 5, 8, И микросхе­мы DD9 поступает уровень логической 1. Как только на вход А дешифратора с узла управления индикацией по­ступит высокий уровень, инверторы микросхемы DD9, начиная с DD9.4, начнут поочередно открываться поло­жительными строб-импульсами, поступающими соответ­ственно на тактовые входы инверторов DD3.3, DD3.1, DD2.3, DD2.1. В результате на входы П, О, Н, Д дешиф­ратора, начиная с входа Д, поочередно поступит нулевой потенциал, и на индикаторах Н4 — HI загорятся соответ­ствующие буквы. Аналогичным образом формируется название второго дня недели (буквы В, Т, О, Р), когда на СДН поступит импульс переноса единицы во второй разряд счетчика, и т.!Д.

Дешифратор игрового блока (см. рис. 6) по принципу построения не отличается от дешифраторов цифрового или дней недели. Шунтирующее действие последних на1 аноды индикаторов исключается при переводе часов в игровой режим, и формирование букв в индикаторах определяется только игровым дешифратором. При этом на его вход В подается логическая 1, а на четыре входа, обозначенных буквами Г, Д, Е, Ж, которые соединены с подвижными контактами переключателей SA5 — SA8, поочередно поступает уровень логического 0 с выходов управляемых ключей ББ (см. рис. 3). Таким образом, в индикаторах Н4 — HI формируются буквы, соответ­ствующие положениям переключателей SA5 — SA8. Изме­няя положения переключателей, можно составлять трех-и четырехбуквенные слова или по очереди высвечивать почти все буквы алфавита. При составлении слов из 3 букв переключатель SA8 устанавливается в положение «Выкл», и все аноды индикатора HI гаснут. Из букв, которые могут индицировать лампы ИВ-4, для упроще­ния дешифраторов исключены буквы Ъ и Ы, наименее часто встречающиеся в словах из 3 или 4 букв. Всего может быть сформирована 31 буква.

Блок питания (см. рис. 7) электронных часов вклю­чает в себя три источника постоянного напряжения ( + 5, +9 и +30 В) и один источник переменного напря­жения (2,5 В), служащий для накала индикаторных ламп. Источник +5 В необходим для питания микро­схем. Он выполнен по принципу стабилизатора компен­сационного типа на операционном усилителе DA1 и тран­зисторах VT2, VT3. Конденсаторы С4 и С6 устраняют возбуждение ОУ на высоких частотах. Применение ОУ в стабилизаторе для усиления сигнала обратной связи значительно уменьшило его выходное сопротивление и взаимовлияние отдельных узлов электронных часов через общий источник питания. Напряжение на выходе стаби­лизатора практически не меняется при изменении тока нагрузки от десятков миллиампер до одного ампера и более. Кроме того, значительно увеличилась помехоза­щищенность часов при различных бросках напряжения в сети. Часы не сбиваются при включении в одну розетку с ними холодильника, пылесоса, утюга и других бытовых электроприборов.

Источник +9 В выполнен на транзисторе VT4 и ста­билитроне VD10 и предназначен для питания УНЧ. Ключевой транзистор VT5 служит для включения этого источника. Пока в базу транзистора VT5 не поступит запирающего сигнала, он находится в открытом состоя­нии, шунтируя стабилитрон VD10. При этом на эмиттере транзистора VT4 напряжение отсутствует.

Источник +30 В предназначен для питания ано­дов цифровых индикаторов. Он выполнен на транзисто­ре VT6 и стабилитронах VD13 — VD15 с возможностью автоматического уменьшения его выходного напряжения до 12 В. Это необходимо для уменьшения яркости свече­ния индикаторов в ночное время суток. При этом в базу ключевого транзистора VT7 поступает уровень логичес­кой 1. Транзистор открывается и шунтирует стабилитро­ны VD13, VD14, уменьшая тем самым выходное напря­жение стабилизатора.

На транзисторе VT1 выполнен блокинг-генератор, включающийся при работе в режиме реле времени для фотопечати. При поступлении на базу транзистора уровня логической 1 блокинг-генератор вырабатывает короткие импульсы, открывающие тринистор VS1. В ре­зультате в лампе фотоувеличителя, подключенного к гнездам «Нагрузка», протекает ток. Выключателем SB 14 осуществляется включение фотоувеличителя для уста­новки кадра и фокусировки изображения.

Конструкция и детали. Конструктивно часы состоят из базового и игрового блоков. Игровой блок выполнен в отдельном корпусе размером 180X70X70 мм, в котором закреплены четыре переключателя (SA5-SA8) и печатная плата игрового дешифратора. Он под­ключается к базовому блоку электронных часов с по­мощью разъема, имеющего 24 контакта. Остальные узлы размещены на б печатных платах, установленных в ба­зовом блоке. Размер корпуса базового блока без деко­ративных ножек-подставок 180X65X145 мм. Со стороны его лицевой панели установлены индикаторные лампы и громкоговоритель. Держатели предохранителей, гнезда «Нагрузка» и все органы управления размещены на задней стенке. Кроме переключателей набора времени будильника, вся коммутация в базовом блоке осуще­ствляется 14 клавишными переключателями П2К без фиксации или с независимой фиксацией. В качестве пе­реключателей набора времени будильника применены малогабаритные переключатели П2Г-3 1Ш1Н (одинна­дцать положений на одно направление). Можно примем нить переключатели ПМ, имеющие почти такие же раз­меры. Перед установкой переключателей нужно переставить ограничители вращения подвижной части на такое число положений, как указано в схеме на рис. 3.

На задней стенке часов также размещен транзистор VT3 блока питания, установленный на игольчатый ра­диатор с площадью рассеяния около 30 см2. Радиатор изолирован от корпуса часов прокладкой из лакоткани. Снизу и сверху в корпусе просверлены отверстия, через которые осуществляется естественная вентиляция возду­ха. Этим предотвращается нагревание микросхем, раз­мещенных на печатных платах довольно плотно — на расстоянии 4…5 мм друг от друга. Монтаж микросхем и других элементов выполнен частично с применением печатных проводников и частично навесными провод­никами из монтажного провода МГТФ-0,03. Все меж­блочные соединения произведены отрезками провода МГТФ-0,07, связанными в жгут. Резисторы регулировки громкости «боя» и сигнала будильника {R28, R22 см. рис. 3) и резистор регулировки выходного напряже­ния источника +5 В {R9 см. рис. 7) установлены на печатных платах таким образом, чтобы была возмож­ность их регулировки с помощью отвертки через венти­ляционные отверстия в корпусе. Эти резисторы соответ­ственно СПЗ-16 и СП5-2. Последний можно также за­менить на резистор СПЗ-16. Нижние по схеме выводы резисторов R28 и R22 (см. рис. 3) для уменьшения вос­производимого громкоговорителем фона следует соеди­нить с общим проводом УНЧ отдельным проводником в непосредственной близости от входа усилителя. Сигнал на вход УНЧ следует подавать по экранированному про­воднику.

Силовой трансформатор T1 блока питания выполнен на тороидальном магнитопроводе ОЛ 36/56-40. Все об­мотки намотаны проводом марки ПЭВ-2. Сетевая обмот­ка содержит 2200 витков провода диаметром 0,15 мм. Обмотки II и III намотаны проводом диаметром 0,18 и 0,31 мм и содержат соответственно 170X2 и 50×2 вит­ков. Обмотки IV, V, VI намотаны проводом диамет­ром 0,64 мм и содержат 55, 27 и 82 витка соответ­ственно.

Трансформатор Т2 блокинг-генератора намотан на двух сложенных вместе ферритовых кольцах типораз­мера К7Х4Х2. Обмотки I и II содержат по 27 витков провода ПЭЛШО 0,08, Обмотка III=170 витков это­го же провода.

При монтаже электронных часов следует пользовать­ся рекомендациями, общими для всех цифровых устройств и изложенными в журналах «Радио», 1978, № 9, с. 63 и 1979, № 5, с. 63.

Налаживание. Перед включением часов в сеть следует тщательно проверить правильность монтажа и убедиться, что коллектор транзистора VT3 в блоке пи­тания не соединен с корпусом. Делают это с помощью омметра. Далее, отсоединив выход источника +5 В от остальных узлов, включают часы в сеть и с помощью подстроечного резистора R9 (см. рис. 7) устанавливают напряжение на эмиттере транзистора VT3, равным + 5 В. Затем часы выключают и восстанавливают обо­рванную связь. При повторном включении часов в сеть на индикаторах должны высветиться нули, а через 4 с — день недели. Еще через 4 с индикация дня недели долж­на смениться нулями. В дальнейшем смена индикации нулей и дня недели должна происходить через 6 и 4 с соответственно. Через минуту после включения часов в индикаторе HI высветится единица, а при каждом на­жатии на кнопки SB10 и SB11 (см. рис. 4 и 5) должны меняться состояния счетчиков минут и часов на единицу, а в соответствующих им индикаторах — цифры. Для про­верки СДН переключатель SB2 (см. рис. 3) переводят в положение индикации дней недели и нажимают на кнопку SB12 (см. рис. 5). При семи нажатиях на кнопку в индикаторах должны последовательно высветиться на­звания всех дней недели. Если этого нет, необходимо проверить все напряжения питания и далее — работу кварцевого генератора, делителей частоты, формирова­телей сброса и строб-импульсов, счетчиков времени и де­шифраторов. Для проверки работы дешифраторов же­лательно базу транзистора VT7 в блоке питания соеди­нить временной перемычкой с его эмиттером. При этом напряжение источника +30 В должно быть равно своему номинальному значению, а напряжение на закрытых ключах счетчиков и, следовательно, непогашенных ано­дах индикаторов находиться в пределах 26…28 В. Работу остальных узлов проверяют в таком же порядке, как они были описаны выше.

Как правило, часы, собранные из исправных деталей и без ошибок в монтаже, начинают работать сразу и в особом налаживании не нуждаются. Они сохраняют ра­ботоспособность при уменьшении напряжения, питания микросхем до 4,3 В. Поэтому для облегчения теплового режима после окончательной проверки и вастройки ча­сов следует уменьшить напряжение источника пита­ния +5 В до 4,5 В.

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