Устройство сигнализации

Назначение и принцип построения устройства сигнализации рассмотре­ны в § 1. В его структурной схеме (см. рис. 3) можно выделить два функцио­нальных блока: программирования (установки времени) и звуковой сигнали­зации. Реализация блока программирования существенно зависит от конструк­тивных и функциональных особенностей микросхем, на которых построен блок счетчиков.

Рассмотрим несколько вариантов построения блока программирования применительно к случаю реализации элек­тронных часов на микросхемах серии К176. В наиболее простом варианте (рис. 25,а) блок программирования представляет собой многовходовую схему совпадения (логиче­ский элемент И) на диодах VD1 — VD28 и резисторе R1 и кнопочное наборное устрой­ство SI — S28. Для установки времени ис­пользуются выходы микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4 блока счетчиков, которые через контакты нажатых кнопок соединяются со входами схемы совпадения. При от­жатой кнопке такого соединения нет, т. е. соответствующий вход схемы совпаде­ния изолируется от внешней цепи.

Конструктивно наборное устройство выполняется в виде аппликаций че­тырех цифр, в сегментах которых расположены кнопки, как показано для одного разряда на рис. 25,6. Для наглядности может быть использована подсветка кнопки светодиодами.

Рис. 24. Схема автоматического об­нуления счетчиков

Рис. 25. Блок программирования:

а — функциональная схема, б — элемент наборного устройства

Установка времени производится нажатием кнопок сегментов, образующих наружную цифру в каждом знаковом разряде. До установленного таким обра­зом времени схема совпадения открыта, так как в любой момент времени не­сколько диодов имеют на своих базах нулевой потенциал. Диоды в цепях от­жатых кнопок изолированы от внешней цепи и тока не пропускают, что экви­валентно их закрытому состоянию. С наступлением установленного времени на соответствующих выходах микросхем счетчиков появятся сигналы 1, которыми все диоды схемы совпадения закрываются. В результате на ее выходе форми­руется напряжение высокого уровня, включающее блок звуковой сигнализации. При построении схемы совпадения необходимо выполнить условие (U_и.п — U_д.пр)/R₁<I°_{вых max}, где U_и.п — напряжение источника питания; U_д.пр — падение напряжения на открытом диоде; Рвах тих — максимальный выходной ток логического элемента в открытом состоянии.

Рис. 26. Дешифраторы блока програм­мирования:

а — десятков часов, 6 — десятков минут

Наибольший выходной ток микросхем серии К176 не превышает 1 мА (сц- § 3). Если принять в расчет напряжение источника питания 9 В, прямое падение напряжения на открытом кремниевом диоде 1 В, то получается, что сопротивление резистора R1 в схеме совпадения не должно быть меньше 8 кОм. учитывая разброс и температурный дрейф характеристик диодов и колебания напряжения источника питания, а также для снижения потребляемой мощности целесообразно иметь это сопротивление равным 50 — 100 кОм.

Рассмотренный вариант при сравнительно простой и удобной для реализа­ции схеме вместе с тем имеет и ряд недостатков: значительный уровень потреб­ляемой мощности, большое количество механических контактов, громоздкость наборного устройства.

Другой вариант построения блока программирования основан на преобра­зовании семиэлементного кода на выходе каждого из счетчиков секций минут и часов в десятичный код. На рис. 26,а приведен дешифратор для установки десятков часов. Входными для него являются сигналы с выходов микросхемы К176ИЕЗ, которая отсчитывает в блоке счетчиков десятки часов. Использова­ны всего три выхода сигналов сегментов a, d, g (выводы 8, 11, 1 соответствен­но). Дешифратор имеет три выхода, обозначенных цифрами 0, 1, 2 и построен на одном инверторе DD1 и двухвходовой схеме совпадения на диодах VD1, VD2 и резисторе R1. В качестве инвертора можно использовать один элемент лю­бой из логических микросхем серии К176, объединив входы этого элемента. Де­шифратор обеспечивает сигнал 1 на выходе 0 в интервале от 0 до 10 ч, на остальных выходах напряжение имеет уровень 0. В интервале от 10 до 20 ч сигнал 1 присутствует на выходе 1, от 20 ч до момента сброса счетчика — на выходе 2.

Исходя из аналогичных требований, но уже применительно к дешифрации десятков минут, построена схема дешифратора, приведенная на рис. 26,6. На семь входов этой схемы поступают сигналы с выходов счетчика К176ИЕЗ сек­ции минут. Использованы не только сигналы для управления сегментами, но и сигналы с выходов счетчика-делителя. Дешифратор имеет шесть выходов, обо­значенных цифрами 0 — 5, сигнал 1 на каждом из которых присутствует при отсчете счетчиком десятка минут, соответствующего номеру выхода. Схема де­шифратора построена на логических элементах ИЛИ-НЕ и требует для реали­зации двух микросхем К176ЛЕ5. Для уменьшения числа логических микросхем включен элемент ИЛИ на диодах VD3, VD4 и резистор R2, который может быть заменен двумя последовательно соединенными элементами ИЛИ-НЕ.

Таким же образом могут быть реализованы дешифраторы сигналов микро­схемы К176ИЕ4 для установки единиц минут и часов. При этом схемы полу­чаются несколько сложнее рассмотренных, что объясняется увеличением числа выходов дешифраторов, а также менее удобным для использования сочетанием выходных сигналов микросхемы К176ИЕ4. По этой причине для установки еди­ниц часов и минут в блоке программирования целесообразно использовать микросхему К176ИЕ8, представляющую собой счетчик с дешифратором на вы­ходе, который формирует выходные сигналы в десятичном коде (рис. 27). Обе микросхемы устанавливаются и работают параллельно счетчикам единиц минут и часов, имея на своих входах те же сигналы T_ЧАС, Т_мин. Входы установки ну­ля этих микросхем также соединены со входами установки нуля счетчиков ча­сов и минут.

Рис. 27. Функциональный узел блока про­граммирования на микросхеме К176ИЕ8 для установки единиц часов (минут)

Принципиально все узлы олока программирования можно построить на микросхеме К176ИЕ8. Необходи­мо лишь предусмотреть изменение ко­эффициента счета с помощью ОС.

Следует подчеркнуть еще раз, что включение в схему блока про­граммирования счетчиков обусловли­вает необходимость обязательного введения в структуру часов функцио­нального узла начального обнуления счетчиков при включении питания. Заметим, что на сочетании решений, приведенных на рис. 26 и 27, постро­ен блок программирования серийных электронных часов «Электроника 2-05» (см. стр. 54).

Блок звуковой сигнализации в простейшем исполнении представляет собой транзисторный ключ с динамиком в цепи эмиттера или коллектора {см. рис. 3). В более сложных вариантах этот блок дополняется узлами, расширяющими его функциональные возможности. На рис. 28 приведен пример блока сигнализации с автоматически изменяющейся частотой звуковых колебаний.

Применение многочастотных сигналов, управляющих выходным усилите­лем мощности, позволяет получить звучание различного характера, в частно­сти имитирующее звонок будильника. В рассматриваемой схеме управляющие выходным усилителем DD5 колебания формируются мультивибратором на элементах DD1.3, DD1.4, в цепь ОС которого включены конденсаторы С2 и на­бор резисторов R2 — R5, подключаемых к мультивибратору двунаправленными переключателями DD4. Управление переключателями осуществляется функцио­нальным узлом, который состоит из генератора DD1.1, DD1.2, двухразрядного счетчика DD2.1, DD2.2 и дешифратора DD3. Частота генератора задается R₁C_1r цепью и может быть установлена в широком диапазоне значений. Однако в дан­ном! варианте применения генератора его частота должна составлять единицы-десятки герц, что соответствует сопротивлению сотни килоом — единицы мегаом и емкости десятые доли микрофарады.

Рис. 28. Схема блока звуковой сигнализации

Под воздействием импульсов генератора счетчик последовательно проходит четыре состояния, которые отображаются комбинацией 0 и 1 на выходах триг­геров. Дешифратор DD3 выделяет последовательно сигнал 1 на одном из своих выходов, так что по мере прохождения счетчиком полного цикла из четырех состояний сигнал 1 последовательно переместится с первого выхода дешифра­тора на последний.

Выходные сигналы дешифратора управляют включением двунаправленных переключателей DD4 микросхемы К176КТ1: при сигнале 1 на управляющем вхо­де (выводы 13, 6, 5, 12) соответствующий переключатель замыкает (электричес­ки) два других вывода и таким образом создается цепь подключения резистора к мультивибратору DD1.3, DD1.4. Номиналы сопротивлений резисторов R2 — R5 могут выбираться в достаточно широком диапазоне значений, например от 100 до 200 кОм. Емкость конденсатора С2 также подбирается и составляет не­сколько нанофарад.

Date: 2015-05-23; view: 1924; Нарушение авторских прав