Простейшие схемы

Простейшие часы настольного или настенного типа. Структурная схе­ма представлена на рис. 30. Часы содержат генератор минутной последова­тельности импульсов, счетчики, дешифраторы и цифровые индикаторы минут» часов. Первоначальная установка времени производится подачей импульсов с частотой следования 2 Гц на вход счетчика десятков минут. Установка «нуля» осуществляется подачей положительного перепада на делители генератора им­пульсов и на счетчик единиц минут. Таким образом, точная установка времени часов возможна каждые 10 мин. При достижении показаний, соответствующих 24 ч, счетчики единиц и десятков часов устанавливаются в нулевое состояние отдельной схемой.

Принципиальная схема часов представлена на рис. 31. Часы реализованы на пяти микросхемах. Генератор минутной последовательности импульсов вы­полнен на микросхеме К176ИЕ12. Задающий генератор использует кварцевый резонатор РК-72 с номинальной частотой 32768 Гц. Кроме минутной микросхема позволяет получить последовательности импульсов с частотами следования 1, 2, 1024 и 32768 Гц. В данных часах используются последовательности импуль­сов с частотами следования: 1/60 Гц (вывод 10) — для обеспечения работы счетчика единиц минут, 2 Гц (вывод 6) — для первоначальной установки вре­мени, 1 Гц (вывод 4) — для «мигающей» точки. При отсутствии микросхемы К176ИЕ12 или кварца на частоту 32768 Гц генератор может быть выполнен на ^: других микросхемах и кварце на другую частоту. Варианты таких генераторов рассмотрены в § 5.

Счетчики и дешифраторы единиц минут и единиц часов выполнены на мик­росхемах К176ИЕ4, обеспечивающих счет до десяти и преобразование двоич­ного кода в семиэлементный код цифрового индикатора. Счетчики и дешифра­торы десятков минут и десятков часов выполнены на микросхемах К175ИЕЗ, обеспечивающих счет до шести и дешифрирование двоичного кода в код цифро­вого индикатора. Для работы счетчиков микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4 необхо­димо, чтобы на выводы 5, 6 и 7 подавался логический 0 (напряжение, близкое к 0 В) или эти выводы были соединены с общим проводом схемы. Выводы(вывод 2) и входы (вывод 4) счетчиков минут и часов соединяются последова­тельно.

Рис. 30. Структурная схема простейших часов настольного (настенного) типа

Рис. 31. Принципиальная схема простейших часов настольного (настенного) типа

Установка 0 делителей микросхемы К176ИЕ12 и микросхемы К176ИЕ4 счетчика единиц минут осуществляется подачей на входы 5 а 9 (для микросхе­мы К176ИЕ12) и на вход 5 (микросхемы К176ИЕ4) положительного напряже­ния 9 В кнопкой S1 через резистор R3. Первоначальная установка времени ос-стальных счетчиков осуществляется подачей на вход 4 счетчика десятков ми­нут с помощью кнопки S2 импульсов с частотой следования 2 Гц. Максималь­ное время установки времени не превышает 72 с.

Схема установки 0 счетчиков единиц и десятков часов при достижении зна­чения 24 выполнена на диодах VD1 и VD2 и резисторе R4, реализующих ло­гическую операцию 2И. Установка в 0 счетчиков происходит тогда, когда на анодах обеих диодов появится положительное напряжение, что возможно толь­ко при появлении числа 24. Для создания эффекта «мигающей точки» импульсы с частотой следования 1 Гц с вывода 4 микросхемы К176ИЕ12 подаются на точку индикатора единиц часов или на сегмент г дополнительного индикатора.

Для часов целесообразно использовать семиэлементные люминесцентные цифровые индикаторы ИВ-11, ИВ-12, ИВ-22. Такой индикатор представляет собой электронную лампу с оксидным катодом прямого накала, управляющей сеткой и анодом, выполненным в виде сегментов, образующих цифру. Стеклян­ный балон индикаторов ИВ-11, ИВ-12 цилиндрической, ИВ-22 — прямоугольной формы. Выводы электродов у ИВ-11 — гибкие, у ИВ-12 и ИВ-22 — в виде ко­ротких жестких штырей. Отсчет номеров ведется по часовой стрелке от укоро­ченного гибкого вывода или от увеличенного расстояния между штырями.

На сетку и на анод должно подаваться напряжение до 27 В. В данной схе­ме часов на анод и сетку подается напряжение +9 В, так как использование более высокого напряжения требует дополнительно 25 транзисторов для согласования выходов микросхем, рассчитанных на питание 9 В с напряжением 27 В, подаваемым на сегменты анодов цифровых индикаторов. Снижение на­пряжения, подаваемого на сетку и анод, уменьшает яркость свечения индика­торов, однако она остается на достаточном для большинства случаев приме­нения часов уровне.

Если указанных индикаторов нет, то можно использовать индикаторы типа ИВ-ЗА, ИВ-6, имеющие меньшие размеры цифр. Напряжение накала нити катода лампы ИВ-ЗА 0,85 В (потребляемый ток 55 мА) ИВ-6 и ИВ-22 — 1,2 В (ток 50 и 100 мА соответственно), у ИВ-11, ИВ-12 — 1,5 В (ток 80 — 100 мА). Один из выводов катода, соединенный с токопроводящим слоем (экраном), ре­комендуется соединять с общим проводом схемы.

Номера выводов наиболее распространенных цифровых люминесцентных ин­дикаторов и соответствующих им выводов микросхем приведены в табл. 1. Обозначение сегментов индикатора русскими и латинскими буквами показано на рис. 31.

Таблица

Питающее устройство обеспечивает работу часов от сети переменного тока 220 В. Оно создает напряжение +9 В для питания микросхем и сеток ламп, а также переменное напряжение 0,85 — 1,5 В для накала катода и ламп индика­торов.

Питающее устройство содержит понижающий трансформатор с двумя вы­ходными обмотками, выпрямитель и фильтрующий конденсатор. Трансформатор и выпрямитель использован от питающего устройства ПМ-1, предназначенно­го для детских электрофицированных игрушек. Дополнительно устанавливается конденсатор С4 и наматывается обмотка для питания накальных цепей като­дов ламп. При напряжении накала катода 0,85 В необходимо намотать 17 вит­ков, при напряжении 1,2 В — 24 витка, при напряжении 1,5 В — 30 витков про­водом ПЭВ-0,31. Один из выводов соединяется с общим проводом (— 9 В), второй — с катодами ламп. Последовательное включение катодов ламп не ре­комендуется.

Конденсатор С4 емкостью 500 мкФ кроме уменьшения пульсаций питающе­го напряжения позволяет обеспечить работу счетчиков часов (сохранение вре­мени) примерно в течение 1 мин при выключении сети, например, при перено­се часов из одной комнаты в другую. Если возможно более длительное выклю­чение напряжения сети, то параллельно конденсатору следует включить батарейку «Крона» или аккумулятор типа 7Д-0Д с номинальным напряжение». 7,5 — 9 В.

Конструктивно часы выполнены в виде двух блоков: основного и питаю­щего. Основной блок имеет размеры 115X65X50 мм, питающее устройстве» 80X40X50 мм. Основной блок установлен на подставке от письменного при­бора.

Электронный секундомер может быть собран по схеме часов, приведенной на рис. 30. Отличие заключается лишь в том, что генератор выдает секундную последовательность импульсов, а также в схеме установки 0. Секундомер мо­жет иметь любое число разрядов, но в большинстве применений достаточно до 10 мин, что обеспечивается тремя счетчиками и тремя индикаторами.

Принципиальная схема секундомера приведена на рис. 32. Генератор се­кундной последовательности импульсов выполнен на интегральной микросхеме ИМС1 К176ИЕ5 и кварце на частоту 32768 Гц. Импульсы с периодом следова­ния 1 с подаются через переключатель SI в положении «Пуск» на вход 4 микросхемы ИМС2, которая обеспечивает счет импульсов до десяти и индика­цию единиц секунд. Далее производится счет и индикация десятков секунд и единиц секунд и единиц минут (микросхемы ИМСЗ, ИМС4). В положении «Стоп» поступление секундных импульсов на вход ИМС2 прекращается и на индика­торах отображается число секунд и минут, прошедших с момента пуска се­кундомера.

При повторной установке переключателя в положение «Пуск» контактами S2 производится автоматическая установка нуля всех счетчиков схемы секун­домера. Для этого на входы установки нуля (вывод 3 микросхемы К176ИЕ5 и выводы 5 микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4) подается импульс сброса, сфор­мированный цепочкой R3, С4, R4. Затем начинается счет секунд. В качестве пе­реключателей S1 и S2 может быть использован сдвоенный тумблер МТДЗ, сдвоенный кнопочный переключатель ПДМ-2-1 или любая кнопка с двумя па­рами контактов на замыкание.

Автомобильные часы могут быть выполнены по аналогичной схеме и будут отличаться лишь типом цифровых индикаторов и питающим устройством. Прин­ципиальная схема автомобильных часов приведена на рис. 33.

В простейших автомобильных часах целесообразно применять цифровые индикаторы ИВ-6. Для повышения яркости свечения индикаторов в данной схеме используется все напряжение, создаваемое генератором автомобиля при работающем двигателе (13,2 — 14,2 В), а питание микросхем осуществляется через стабилизатор, обеспечивающий напряжение 9 В. Это потребовало разде­ления цепей питания микросхем и индикаторов, причем общий провод микро­схем не должен соединяться с «массой» автомобиля. Кроме этого, для лучшей различимости цифр желательно часы размещать в глубине приборного щитка автомобиля, чтобы исключить внешнее прямое освещение индикаторов.

Рис. 32. Принципиальная схема электронного секундомера

Рис. 33. Принципиальная схема автомобильных часов

В данной схеме питание цепей накала катодов ламп осуществляется от по­стоянного напряжения бортовой сети автомобиля. Напряжение 1,2 В получа­ется с помощью гасящего резистора сопротивлением 60 Ом. Питание сеток ламп осуществляется параллельно через резистор R8. Напряжение 9 В для пи­тания микросхем создается за счет стабилизатора напряжения VD3, R5, при­чем общий провод микросхем соединяется с катодом стабилитрона. Остальные элементы (генератор минутных импульсов, установка нуля, установка времени, установка нуля при 24 ч) аналогичны элементам, установленным в часах, при­веденных на рис. 31.

Конструктивно часы выполнены на плате из фольгированного гетинакса размером 90X50 мм. Цифровые индикаторы установлены перпендикулярно пла­те. Лампы закрывают плотной черной бумагой с отверстием размером 20Х Х60 мм, чтобы видны были только индицируемые цифры часов. Затем часы ус­танавливают в щиток автомобиля. В нижней части щитка крепят отдельно кноп­ки SJ и S2, а также тумблер включения индикации S3. Так как при выклю­ченной индикации часы потребляют менее 1 мА, то при регулярной эксплуата­ции автомобиля (например, летом) целесообразно часы не отключать полно­стью, а только выключить индикацию. В этом случае время будет сохраняться.