ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕНИ ПЕРЕДАЧИ РАДИОГРАММ

December 12, 2011 by admin Комментировать »

В. Стефанович, Г. Лопатин

Электронный секундомер, структурная схема которого приведена на рис. 1, предназначен для автоматического измерения времени передачи радиограмм на тренировках и соревнованиях спортсменов- скоростников. Секундомер начинает отсчет времени по окончании последнего знака сигнала о начале передачи (три «V» и знак раздела). В процессе контроля времени допускается пауза в передаче от четырех до восьми секунд. По окончании передачи (через 8 с) на табло высвечивается время передачи.

Рис. 1. Структурная схема электронного секундомера

Электронный секундомер может работать с манипуляторами, имеющими амплитуду выходного сигнала 1 —10 В при скорости передачи любого текста до 500 знаков в минуту. Прибор имеет следующие характеристики: диапазон измеряемых значений времени передачи 8 с — 5 мин 59 с; максимальная погрешность измерения ±0,04 с; мощность, потребляемая логическим блоком, 25 Вт, цифровым табло — 185 Вт.

Структурная схема логического блока секундомера приведена на рис 2. Блок допускает три режима работы: контроль начала передачи, ввод задержки, измерение времени передачи.

Входной телеграфный сигнал детектируется и преобразуется в нормированный логический сигнал во входном устройстве Вх. У. В режиме контроля начала передачи преобразованный входной сигнал, проходя последовательно через инвертор И13, открытые логические элементы JI5, JI3 и инвертор И2, поступает на вход основного счетчика (Тг1 — Тг5). Триггеры счетчика переключаются спадом выходного импульса инвертора И2. После набора кода 10001 на выходе элемента «И» J11 формируется импульс переброса триггера Тгб. С его единичного выхода уровень логической единицы поступает на вход инвертора И10. Одновременно снимается запрет со входа элемента JI8. С выхода инвертора И10 уровень логического нуля поступает на вход модуля .индикации Ин2 — загорается табло «Го- тобн.», свидетельствующее о переводе секундомера в режим ввода задержки. Этот же уровень запрещает прохождение входного сигнала через элемент JI5, отключает вход элемента JI1 и через модуль Мо2 сбрасывает основной счетчик.

Через элемент JI8 с выхода инвертора И6 сигнал кварцевого генератора («/Се. ген.») с частотой следования 32 Гц поступает на вход дополнительного счетчика (ТгЮ — Тг17). Единичные выходы триггеров счетчика подключены к элементам «И» JI9 и J110, которые совместно с И12, И8 и J12 реализуют логическую функцию совпадения для восьми переменных. Время формирования выходного сигнала J12 может быть равно 4 или 8 с — в зависимости от положения переключателя В1.19

После появления единичного уровня на выходе элемента JI2 перебрасывается триггер Тг7. С его единичного выхода потенциал поступает на элемент J17, разрешая прохождение входного сигнала на сброс дополнительного счетчика; на элемент «/76, разрешая прохождение импульсов кварцевого генератора на вход основного счетчика, где их частота понижается до одного герца; на элемент J14, открывая путь прохождению импульсов частотой 1 Гц с выхода основного счетчика на дешифратор. Таким образом, секундомер переводится в режим измерения времени передачи. В этом режиме одновременно с заполнением дополнительного счетчика через элемент JI8 производится его сброс входными посылками через элемент JI7. Если время паузы больше, чем время заполнения дополнительного счетчика, это фиксируется как окончание передачи. При этом на выходе элемента JI2 формируется сигнал переброса триггера Тг7, который устанавливает его на нуль, а триггер Тг8 на единицу; за-

2*

 

прещается поступление импульсов 32 Гц через элемент JJ6 на основной счетчик, а через элемент JI7— импульсов сброса дополнительного счетчика и импульсов с частотой 1 Гц через элементы JI4 и И7 на дешифратор. Одновременно через элементы И4, Мо1 и ИИ перебрасывается триггер Тг9у подавая сигнал на устройство подключения реле для высвечивания результата. Таким образом, если в процессе передачи оператором допускается пауза меньше разрешенной (4 или 8 с), остановки счета времени не происходит. Если же пауза будет больше разрешенной, работа секундомера прекращается. Возобновить его работу можно, нажав на кнопку Кн1.

Предусмотрена непрерывная индикация в процессе работы состояния триггеров основного счетчика через модули индикации ИнЗ—Ин7. При остановке в конце передачи результат, высвечиваемый на табло, можно уточнить, просуммировав показания индикаторов J1H3 —JIH7. Индикатор ЛН1 «Передана» предназначен для индикации входных посылок. Время его свечения соответствует длительности передаваемых точек и тире.

Структурная схема дешифратора единиц секунд приведена на рис. 3. В его основе лежит последовательный счетчик (Тг18—Тг21), на вход которого в режиме контроля времени передачи поступают импульсы с тактовой частотой 1 Гц. Элементы «И» Jill—JI19 составляют первую ступень дешифратора, преобразующую двоичный код в десятичные индексы.

Логические элементы «ИЛИ» JI20—J126 составляют вторую ступень дешифратора. На их входах «ИЛИ» формируются команды отключения элементов светоцифрового табло в зависимости от десятичных индексов. Построение схемы коммутации элементов светоцифрового табло по принципу отключения элементов трактуется целью минимизации логики дешифратора.

Порядок работы дешифратора поясняется таблицей. Знаком « —» в ней обозначено выключенное состояние элемента, знаком «-f » — включенное.

Рис. 3. Структурная схема дешифратора единиц секунд

Для примера рассмотрим одну строку таблицы. Двоичному коду 0000 соответствует формирование нулевого уровня на выходе элемента «И» JI11. К этому выходу подключен вход элемента «ИЛИ» JI20, в коллекторную цепь которой включено реле Р7. По окончании режима измерения времени передачи от триггера Тг9 (см. рис. 2) поступает сигнал на устройство подключения реле Т. Через это устройство подается питание в коллекторные цепи элементов «ИЛИ» JI20—JI26. Так как сигнал индекса 0 существует только на входе элемента JI20, выключенным оказывается реле Р7. Его контакты размыкают цепь питания элемента «7» светоцифрового табло (средней горизонтальной перемычки).

На входах остальных элементов «ИЛИ» присутствует сигнал, обеспечивающий подключение питания всех остальных элементов табло. При этом высвечивается цифра «0».

При записи в счетчик кода 1010 (10) через элемент «Я» Л10 и

модуль МоЗ происходит сброс счетчика, одновременно перепад напряжения поступает на вход следующего разряда дешифратора — десятков секунд.

Схемы дешифратора секунд и единиц минут по принципу построения аналогичны рассмотренной. Отличие заключается в меньшем объеме первой ступени дешифратора — исключены логические элементы «И» для дешифрации индексов 6, 7, 9.

Элементарные узлы логического блока и дешифратора выполнены в виде функционально законченных модулей.

Логический модуль (рис. 4) содержит два диодных логических элемента (диоды 1Д1—1Д4 и 2Д1—2Д4) с транзисторными ключами (транзисторы 1Т1 и 2Т1). В позитивной логике каждый модуль реализует логическую функцию «И-НЕ», в негативной — «ИЛН-НЕ». Логической единице соответствует отрицательный уровень 8—9 В, логическому нулю — отрицательный уровень 0,3— 0,6 В. Модуль допускает включение в коллекторную цепь реле РЭС-10 (паспорт РС4.524.308 или РС4.524.303).

Модуль инверторов (рис. 5) содержит четыре транзисторных ключа, аналогичных использованным в логическом модуле. Каждый инвертор реализует логическую функцию «НЕ».

Триггер (рис. 6) имеет счетный запуск на коллекторы транзисторов через дифференцирующую цепь R7, СЗ и диоды Д1, Д2. Диод ДЗ предназначен для установки триггера на нуль. Она производится путем шунтирования закрытого транзистора единичного плеча триггера.

Модуль установки на нуль (рис. 7) построен по принципу организации запаздывающих цепей. Цепь Rl, С1 определяет время закрытого состояния транзистора 77 после воздействия положительного перепада напряжения на входе. Цепь С2, R3 определяет время закрытого состояния транзистора Т2. На транзисторе ТЗ собран усилитель импульса установки на нуль. Цепью Rl, С1 обеспечивается задержка установки на время, необходимое для завершения переходных процессов. Цепь R3, С2 определяет длительность импульса.

Рис. 8. Принципиальная схема входного устройства

Рис. 9. Принципиальная схема кварцевого генератора и дели гелей частоты

Принципиальная схема входного устройства приведена на рис. 8. Входной сигнал ограничивается ограничителем на диодах Д/, Д2 и поступает на вход усилителя (TI), работающего в линейном режиме. С выхода усилителя сигнал поступает на двухтактный

детектор: на вход транзистора Т4 через конденсатор С2 и на вход транзистора ТЗ через инвертирующий каскад (Т2). Таким образом, в момент действия любого полупериода звуковой частоты входной посылки оба транзистора ТЗ и Т4 оказываются открытыми. Интегрирующий конденсатор СЗ устраняет провалы в выходном импульсе, появляющиеся из-за несинхронности работы транзисторов детектора.

Усиленный каскадом на транзисторе Т5 импульс поступает на вход триггера уровня (Т6, Т7), который увеличивает крутизну фронта и спада импульса. Далее импульс усиливается и инвертируется ключевым каскадом (Т8).

Кварцевый генератор с делителями частоты (рис. 9) работает на частоте 320 кГц. Последовательно включенными делителями она делится до 32 Гц. Коэффициент деления каждого делителя определяется временем перезаряда конденсаторов (С5, С7, СО, СП, С13) через базовый резистор (R5, R8, Rll, R14. R17).

Синусоидальное напряжение генератора через эмиттерный повторитель (Т2) поступает на ключ (ТЗ), где ограничивается сверху и снизу. Прямоугольные импульсы дифференцируются цепочкой С4, R5.

В исходном состоянии транзистор Т4 первого делителя открыт, а Т5 закрыт за счет того, что напряжение коллектор-эмиттер открытого транзистора Т4 меньше, чем напряжение база-эмиттер Т5. Под действием отрицательного импульса транзистор Т4 закрывается, Т5 открывается. Конденсатор С5 перезаряжается через резистор R5. За счет этого на базе транзистора Т4 поддерживается закрывающее его напряжение. По истечении времени перезаряда устройство возвращается в исходное состояние, а на коллекторе транзистора Т4 формируется отрицательный перепад напряжения, которым закрывается транзистор Т6 второго делителя.

Аналогичные процессы протекают во всех последующих каскадах. Коэффициенты деления распределены по каскадам в следующем порядке: 10, 8, 5, 5, 5. С целью увеличения стабильности работы введен дополнительный стабилизатор, образованный резистором R23 и стабилитроном Д1. На транзисторах Т14, Т15 собран преобразователь уровня напряжения, обеспечивающий переход с каскадов на транзисторах п-р-п к каскадам на транзисторах р-п-р.

 

Блок питания (рис. 12) содержит последовательный стабилизатор напряжения коллекторного питания — 10 В. Стабилизатор рассчитан на ток до 2 А. Для повышения коэффициента стабилизации до 80—120 собран параметрический стабилизатор на стабилитронах Д17 и Д18, обеспечивающий питание первого каскада (Т6).

Стабилизатор напряжения смещения 1,5 В имеет коэффициент стабилизации 40—60 и рассчитан на ток до 0,5 А. Выпрямитель на диодах Д13—Д16 предназначен для питания ламп индикаторов и реле.

Конструктивно секундомер выполнен в виде трех отдельных узлов, соединяемых кабелем: логического узла (300x320x150 мм), светоцифрового табло (580X130X275 мм), трансформатора питания ламп светоцифрового табло (130X230X180 мм). Внешний вид узлов показан на рис. 13.

Все модули секундомера выполнены на печатных платах размером 55X45 мм, входное устройство — на печатной плате размером 150×45 мм, кварцевый генератор с делителями частоты — на печатной плате размером 150×45 мм. Входное устройство, генератор и модули установлены вертикально на две платы из стеклотекстолита толщиной 2 мм. С другой стороны плат находятся соединительные проводники. Платы обращены друг к другу монтажом и установлены на металлическую рамку. С блоком питания, переключателем, индикационными табло и реле платы соединяются внутренним кабелем с помощью разъема.

Трансформаторы Тр1 и Тр2 блока питания намотаны на тороидальных витых магнитопроводах размером 80X50X25 мм из стали Э320, ЭЗЗО. Первичные обмотки обоих трансформаторов содержат по 1100 витков провода ПЭЛ 0,2. Обмотка II Тр1 состоит из 100 витков провода ПЭЛ 0,2, обмотка III — 75 витков провода ПЭЛ 1,5. Обмотка II Тр2 имеет 2,5 витка провода ПЭЛ 1,0, обмотка III — 50 витков провода ПЭЛ 1,5.

Трансформатор для питания ламп светоцифрового табло рассчитан на мощность ISO Вт при.выходном напряжении 36 В.

Лампы индикаторов могут быть любого типа на напряжение не более 10 В с потребляемым током до 60 мА. Режим ламп устанавливают ограничительными резисторами 1R6, 2R6 (см. рис. 10).

Налаживать секундомер рекомендуется в два этапа: вначале проверить изготовленные модули, а затем, после сборки — наладить в комплексе. Налаживание в основном сводится к установке коэффициентов деления делителей частоты. При установке подают на вход внешней синхронизации осциллографа сигнал с коллектора первого транзистора делителя. Одновременно этот же сигнал подают на вход «У». Вход «Z» подключают к выходу предыдущего каскада. Вращением движка потенциометра R5 устанавливают требуемый коэффициент деления.

Секундомер изготовляют из доступных деталей, имеющихся в распоряжении радиоклубов, конструкторских секций и радиотехнических школ. Однако при желании в нем можно использовать интегральные логические микросхемы, например серий К133, К155, КЮ6, К134 и др.

Изготовленный авторами образец секундомера неоднократно применялся для судейства соревнований. В частности, он был использован при судействе финала Спартакиады народов РСФСР по техническим видам спорта, проходившем в г. Туле, а также для подготовки команды Свердловской области к этим соревнованиям.

Источник: Лучшие конструкции 27-й выставки творчества радиолюбителей. Сборник. М., ДОСААФ, 1977. 287 с. с ил. На конц. пол.: сост. А. В. Гороховский.

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