|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Ретрогодинник. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Годинники, таймери, реле, комутатори навантаження Автор статті, вирішивши "згадати молодість", виготовив оригінальний настільний електронний годинник з газорозрядних індикаторів та інших деталей, що випускалися в останній чверті минулого століття. Ймовірно, будь-який радіоаматор (особливо старшого покоління) погодиться з тим, що електронний годинник для нього не просто саморобка, а корисний для всієї родини виріб. На початку своєї радіоаматорської діяльності кожен радіоаматор (і я, звичайно, теж) зібрав по кілька годин. Але це було давно, коли електронний годинник, причому навіть у найпростішому і примітивному корпусі, а то й зовсім без нього, був чимось дивовижним... Коли в середині 90-х років промисловість випустила набір "Старт", у якому було все необхідне для годинника, включаючи друковану плату, бум з їхнього виготовлення побив усі рекорди. У нас у гуртожитку інституту радіоелектроніки годинник без корпусів, зібраний із нього, висіли на всіх стінах. Але ті часи безповоротно минули. Сьогодні торгівля пропонує такий широкий вибір найрізноманітніших годинників, що начебто нічого оригінального вже й не придумаєш. Про саморобний корпус, який можна порівняти з промисловим, я взагалі промовчу. Виготовити його під силу далеко не кожному. Саме тому я більше не планував братися за жодний годинник. Однак близько року тому я побачив в Інтернеті фотографію годинника з газорозрядними індикаторами ІН-16 (рис. 1). Незважаючи на те, що такі індикатори вже давно морально застаріли, годинник виглядав цікаво, незвично і дуже ностальгічно. Взятися за виготовлення такого годинника мене спонукали три обставини. По-перше, цікавий зовнішній вигляд. По-друге, корпус зробити дуже просто. А по-третє, газорозрядні індикатори у мене з давніх-давен були і призначалися саме для годинника. Але тоді робити на них годинник я не став, бо з'явився набір "Старт" з його великим та дивовижним індикатором ШВЛ1-7/5, порівняно з яким газорозрядні індикатори виглядали непоказними.
Але колесо історії зробило черговий поворот, годинник на газорозрядних індикаторах стали вважатися "ретро" і увійшли в моду. Тепер магічний помаранчевий колір і проста форма цифр газорозрядних індикаторів виглядають оригінально, а в темряві навіть зачаровують. Природно, постало питання - збирати годинник на мікроконтролері або звичайних годинникових мікросхемах? Звичайно, годинник на мікроконтролері має ширші можливості. Вони можуть показувати і рік, і місяць, і день тижня можуть мати кілька будильників, керувати електроприладами і ще багато чого. Але оскільки я задумав "ретрогодинник", то вирішив, що буде правильно, щоб вони були "ретро" і всередині. Незважаючи на складність, розроблений годинник простий у виготовленні та налагодженні, тому що зібраний на спеціалізованих "годинних" мікросхемах. Ці мікросхеми у багатьох лежать на полиці – викинути шкода, а застосувати нікуди. Якщо їх немає в старих запасах, то вони все ще є у продажу і коштують недорого. Високовольтні транзистори та діоди можна випаяти з несправних енергозберігаючих ламп. Тому вартість комплекту деталей для таких годинників мінімальна. Повторити їх можуть практично всі охочі. Схеми годинників на "вартових" мікросхемах добре відомі радіоаматорам. Але у відомих конструкціях не передбачена індикація секунд, а годинник та хвилина відображається на світлодіодних або вакуумних люмінесцентних індикаторах. Тому довелося узгодити "вартові" мікросхеми з газорозрядними індикаторами та додати блок індикації секунд. В результаті вийшов пристрій, що складається з чотирьох плат: рахунки часу (схема на рис. 2), індикації годин та хвилин (схема на рис. 3), високовольтних ключів та живлення (схема на рис. 4), рахунки та індикації секунд (схема на рис.5). Одноіменні вхідні та вихідні ланцюги цих плат слід з'єднати між собою.
Мікросхеми К176ІЕ12 (DD2) та К176ІЕ13 (DD3) розроблені саме для спільної роботи в годиннику. Не докладно описуватиму призначення всіх висновків цих мікросхем - цю інформацію можна знайти в десятках, якщо не сотнях джерел. Зупинюся тільки на деяких, необхідних для розуміння схеми годинника і їх налагодження радіоаматорами-початківцями. Мікросхема DD2 виробляє секундні та хвилинні імпульси. Вони надходять на мікросхему DD3, яка містить лічильники хвилин, годинника та регістр пам'яті будильника з пристроєм включення звукової сигналізації в заданий час. До висновків 12 і 13 мікросхеми DD2 підключений кварцовий резонатор ZQ1 частоту 32768 Гц з елементами, необхідними для роботи з ним внутрішнього генератора мікросхеми. Такий резонатор так і називають - "вартовий". Конденсатор C1 необхідний точної підстроювання частоти генератора, від якої залежить точність ходу годин. На виведенні 14 мікросхеми DD2 цю частоту можна контролювати частотоміром. Входи початкової установки лічильників мікросхеми DD2 (висновки 5 та 9) з'єднані з відповідним виходом (висновком 4) мікросхеми DD3. При натисканні на кнопку корекції часу SB1 сигнал із мікросхеми DD3 обнулює ці лічильники. Він через перетворювач рівня на транзисторі VT20 надходить на входи початкової установки лічильників одиниць секунд DD6 і десятків секунд DD8 (рис. 5). Індикація годин і хвилин у пристрої - динамічна. Це означає, що кожен індикатор увімкнений лише в тому інтервалі часу, коли на висновках 13, 14, 15, 1 мікросхеми DD3 встановлено код цифри, яка повинна відображатися саме на цьому індикаторі. Сигнали з висновків 3, 1, 15, 2 мікросхеми DD2, що керують послідовним включенням індикаторів HG1-HG4, надходять на високовольтні ключі, зібрані на транзисторах VT9-VT12, VT14, VT15, VT17, VT18 (див. рис. Ці ключі подають високу напругу позитивної полярності аноди індикаторів. Але оскільки вони інвертують сигнали, що управляють, їх перед подачею на ключі необхідно інвертувати ще раз. Для цього призначені інвертори DD4 – DD1.1 (див. рис. 1.4). На виведенні 4 мікросхема DD2 генерує секундні імпульси, що йдуть на її вхід С (висновок 7). Ці імпульси через перетворювач рівня на транзисторі VT19 (рис. 5) надходять на вхід лічильника одиниць секунд на мікросхемі DD6. Сигнал з виходу 8 (висновку 11) цього лічильника надходить на вхід лічильника десятків секунд мікросхемі DD8. Сигнали з виходів розрядів обох лічильників подані високовольтні дешифратори DD7, DD9 і далі на індикатори HG5, HG6. Таким чином, індикація одиниць та десятків секунд не динамічна, а статична. Секундні імпульси подано і на вхід високовольтного ключа на транзисторі VT8, який управляє неоновою лампою HL1. У остаточній версії годинника від крапки, що блимає кожну секунду, я відмовився, але не став видаляти відповідний вузол зі схеми. Можливо, хтось захоче, щоб у його годиннику така точка була. У використаного мною варіанта додавання до годинника лічильника та індикатора секунд є одна особливість. Оскільки лічильники К155ІЕ2 та К155ІЕ4 змінюють свій стан по спадах вхідних імпульсів, перемикання секунд відбувається на півсекунди пізніше, ніж перемикання хвилин лічильником мікросхеми DD3. Втім, це помітно лише за зміни 59-ї секунди нульової. Я не вважав це за недолік. Нехай думають, що так і має бути, адже годинник не звичайний, а "ретро". Виведення 6 мікросхеми DD3 - вхід сигналу корекції показань годинника. Вихід звукового сигналу будильника - висновок 7. З нього сигнал надходить на підсилювач потужності транзисторах VT6 і VT7 і далі на випромінювач звуку HA1. Як згадувалося, з висновків 13, 14, 15, 1 мікросхеми DD3 код цифри надходить через перетворювачі рівнів (транзистори VT1-VT4) на інформаційні входи запам'ятовуючого регістра - счетверенного D-тригера DD4. Запис у цей регістр відбувається сигналом з виведення 12 мікросхеми DD3, що пройшов через перетворювач рівня на транзисторі VT5. З виходів регістру коди цифр годин і хвилин надходять загальний дешифратор DD5 (див. рис. 3), виходи якого з'єднані з об'єднаними однойменними катодами індикаторів HG1-HG4. Висновки катодів індикаторів, що не використовуються, ні в якому разі не слід залишати непідключеними, інакше можливе паразитне світіння відповідних їм цифр. Для керування роботою годинника призначені кнопки SB1-SB4 і кнопковий вимикач SA1 (ним включають і вимикають звуковий сигнал будильника). Кнопки SB2 та SB3 служать для встановлення відповідно хвилин та годин, а кнопка SB4 – для встановлення часу спрацьовування будильника. Якщо натиснути кнопку SB4, індикатори показують цей час. Щоб змінити його, необхідно натискати на кнопки SB2 та SB3, не відпускаючи кнопку SB4. Кнопка SB1 дозволяє відкоригувати показання годинника, для чого її слід натиснути за кілька секунд до фактичного закінчення поточної години. При цьому рахунок часу припиниться. Внутрішні лічильники хвилин та секунд мікросхем DD2 та DD3, а також лічильники DD6 та DD8 будуть обнулені. Якщо кількість хвилин у момент зупинки було менше 40, значення в лічильнику годин мікросхеми DD3 не зміниться, інакше воно збільшиться на одиницю. За сигналом точного часу кнопку SB1 слід відпустити, після чого рахунок часу буде продовжено. На жаль, при натиснутій кнопці SB1 залишається увімкненою цифра на якомусь індикаторі. Щоб не ускладнювати годинник, я не став робити вузол гасіння всіх індикаторів, вважаючи, що це не можна вважати недоліком ретрогодин. Втім, до них можна додати такий вузол, зібравши його за схемою, наведеною на рис. 24 в [1]. Як уже було зазначено, у пропонованих годинниках індикація годинників і хвилин – динамічна, а секунд – статична. Щоб яскравість індикаторів HG5 та HG6 не відрізнялася від яскравості індикаторів HG1-HG4, номінали резисторів R25 та R26 у ланцюгах анодів індикаторів HG5 та HG6 збільшені до 150 кОм. Внаслідок нестачі місця в корпусі годинника я виконав їх блок живлення за безтрансформаторною схемою. Тому всі деталі годинника знаходяться під напругою мережі. При їх налагодженні слід дотримуватися особливої обережності [2]. Якщо при повторенні конструкції в корпусі знайдеться місце для трансформатора, що знижує, рекомендую застосувати трансформаторний блок живлення. Вторинна обмотка трансформатора повинна бути розрахована на напругу близько 12 при струмі навантаження 150...200 мА. При цьому із схеми виключають конденсатор C8, резистор R9 та стабілітрон VD7. Ще один варіант - використовувати виносний стабілізований імпульсний блок живлення на 9 або 12 В. Такі блоки зазвичай за конструкцією подібні до зарядних пристроїв для стільникових телефонів, їх застосовують повсюдно. При використанні блоку живлення на 12 з схеми виключають конденсатор C8, резистор R9, діодний міст VD6 і стабілітрон VD7. Вихідну напругу блоку живлення, дотримуючись полярності, подають на конденсатор C9. Якщо застосований блок живлення на 9, зі схеми виключають, крім перерахованих в попередньому абзаці елементів, також транзистор VT13, резистор R14 і стабілітрон VD9, а анод діода VD10 з'єднують з плюсовим виведенням конденсатора C9. Велика ємність конденсатора C10 дозволяє годинникам йти ще деякий час після відключення напруги в мережі. Діод VD10 відсікає від конденсатора C10 інші ланцюги, дозволяючи йому витрачати запасену енергію тільки живлення мікросхем DD1-DD3. При зазначеній на схемі ємності 2200 мкФ годинник продовжує працювати більше 10 хв. Цього цілком достатньо, щоб не тільки запобігти збоям свідчень, а й, наприклад, перенести годинник із однієї кімнати в іншу. У статті [3] є експериментальні дані щодо залежності тривалості ходу годинника від ємності цього конденсатора. Якщо ж необхідно резервне харчування, вивчіть статтю [3] - її автор пропонує кілька варіантів. А якщо не подобається звучання наявного годинника будильника, можна зібрати інший за схемами з [3] і [4]. [5] є навіть варіант будильника на мікросхемі музичного синтезатора УМС [6]. На рис. 6 показані друковані плати, на яких зібрано годинник. Їхні креслення я не наводжу, бо і схема годинника, і друковані плати неодноразово змінювалися і допрацьовувалися. Наприклад, коли я вирішив додати в годинник індикатор секунд, то не став розробляти нову плату, а просто прикріпив додаткову до індикаторів годин і хвилин. Були зміни та інших платах. Оскільки годинник робився в одному примірнику, переробляти друковані плати з урахуванням змін я не став.
Замість мікросхеми К176ІЕ12 можна використовувати К176ІЕ18, але схема її включення відрізняється. Замість мікросхеми К176ЛА7 в описаному годиннику допустимо застосувати К176ЛЕ5, причому ніяких змін схеми не потрібно. Тільки не забудьте, що така заміна стане неможливою, якщо буде вирішено робити вузол гасіння індикаторів за схемою статті [1]. Замість чотиривірного D-тригера К155ТМ7 можна використовувати К155ТМ5. Застосування мікросхеми К155ТМ7 пояснюється лише тим, що вона була в наявності. Її я і встановив у годинник, залишивши інверсні виходи тригерів вільними. Багато деталей можна взяти з електронних баластів несправних енергозберігаючих ламп. З нього взято, наприклад, малогабаритний оксидний конденсатор C7. Його ємність може лежати не більше 2,2...10 мкФ. Транзистори МЕ13003, MJE13005, MJE13007, MJE13009, що застосовуються в баластах, можна використовувати замість КТ605А. З вітчизняних транзисторів для їхньої заміни підійдуть КТ604А. Можна також застосувати дві транзисторні зборки К166НТ1А, що дещо ускладнить розробку друкованої плати, проте зменшить її габарити. Нарешті, з несправних баластів можна взяти діоди 1N4007, які замінять усі діоди в годиннику (крім стабілітронів). З них можна зібрати і діодний міст замість КЦ407А. З вітчизняних діодів як заміну діодів КД102Б підійдуть інші малопотужні кремнієві діоди з допустимою зворотною напругою 300 В і більше, наприклад, КД104А, КД105Б-КД105Д. Діоди КД102А в даному випадку можуть бути замінені будь-якими малопотужними кремнієвими діодами. Якщо дозволяють розміри плати, замість діодного мосту КЦ407А можна застосовувати КЦ402 чи КЦ405 з будь-якими буквеними індексами. Транзистори КТ315Г та КТ361Г можуть бути замінені транзисторами тих же серій з будь-якими буквеними індексами або іншими кремнієвими малопотужними транзисторами відповідної структури з допустимою напругою колектор-емітер не менше 15 В. Замість транзистори КТ815Г придатні транзистори серій КТ815, КТ817, КТ819 з будь-якими індексами. Однак транзистори серії КТ819 з міркувань габаритів краще застосовувати у пластмасовому корпусі (без індексу М). Оскільки на вхід стабілізатора напруги 5 надходить напруга 12, транзистор VT16 виділяє значну кількість тепла. Тому він повинен мати тепловідведення, яке може бути будь-якої конструкції. Наприклад, алюмінієвою пластиною завтовшки кілька міліметрів і площею не менше 15...20 см2. Кнопки SB1-SB4 - будь-які, що вміщаються в корпус годинника. Замість кнопкового вимикача SA1 можна з тією ж умовою застосувати будь-який вимикач або важіль. Звуковий випромінювач HA1 – телефонний капсуль опором не менше 50 Ом. Якщо дозволяє місце в корпусі, можна використовувати малогабаритну динамічну головку, підключивши її через вихідний трансформатор будь-якого транзисторного приймача. При цьому гучність будильника суттєво зросте. конденсатор C8, що гасить, складений з трьох конденсаторів К73-17 ємністю 1 мкФ на постійну напругу 630 В, з'єднаних паралельно. Їх можна розташувати у будь-якому вільному місці корпусу. Майте на увазі, що не всі конденсатори придатні для роботи як гасять. Наприклад, не можна застосовувати конденсатори БМ, МБМ, МБГП, МБГЦ-1, МБГЦ-2 [7]. Якщо дозволяють розміри корпусу, можна використовувати конденсатори МБГЧ або К42-19 на напругу не менше 250 або МБГО на напругу не менше 400 В. До виготовлення корпусу годинника слід підійти з усією ретельністю, оскільки від нього залежить враження, яке вироблятимуть годинник на друзів і знайомих. Далі я вказую розміри свого годинника. Звичайно, їх можна міняти. Візьміть рівну, добре відполіровану дерев'яну планку товщиною 50 мм і шириною 5 мм. Відпиліть від неї дві деталі довжиною 200 мм і дві деталі довжиною 70 мм. Рекомендую використовувати ножівку по металу з дрібнішими, ніж у ножівки по дереву, зубами. Намагайтеся пиляти строго під прямим кутом. Потім, застосовуючи будь-який клей для дерева (наприклад ПВА), склейте каркас. Його зовнішні розміри – 200x80 мм. Для виготовлення дна, що світиться, необхідна пластина органічного скла товщиною не менше 5 мм. Розмітте прямокутник розміром, як у каркаса, що вийшов, і також ножівкою по металу, намагаючись пиляти строго під прямим кутом і не зупиняючись, випиліть його. Відполіруйте торці пластини і приклейте дно, що вийшло, до каркасу клеєм "Момент". На задній стінці корпусу встановіть кнопки SB1-SB4 і вимикач SA1, просвердліть отвори для тримача плавкою вставки FU1 і мережевого шнура. Не забудьте і про вентиляційні отвори. Найвідповідальніша частина роботи - виготовлення верхньої кришки годинника з тонованого скла. Самостійно вирізати таку кришку, та ще з отворами під індикатори зможе далеко не кожен, тому я рекомендую звернутися в найближчу скляну майстерню. Вони є в будь-якому, навіть найменшому місті. Там вирізують шибки для вікон, дзеркала, роблять акваріуми. Просто принесіть туди точні розміри кришки та точно вкажіть центри та діаметри отворів під індикатори. Цілком задовільний результат вийде, якщо зробити кришку з органічного скла, але зовнішній вигляд годинника буде дещо іншим. Проте таку кришку можна виготовити і самому. Особливо варто зупинитися на деталях, які додадуть виготовленим годинникам ще більший шарм. Це сині світлодіоди підсвічування індикаторів знизу та світлодіодна стрічка жовтого свічення, що підсвічує задню кромку дна корпусу годинника. Типів світлодіодів і стрічок безліч і можна застосовувати практично будь-які. Якщо у когось виникне сумнів, що світлодіоди повинні бути саме синіми, а стрічка саме жовтою, не сперечатися. На смак і колір товаришів немає. Можна експериментувати з будь-якими кольорами або навіть застосувати RGB-світлодіоди та RGB-стрічку з контролерами, керованими дистанційно. Такі контролери можна придбати у магазинах, які торгують електротоварами. Світлодіоди HL2-HL7 встановлюють під кожен із шести індикаторів. Вони створюють красивий синій ореол навколо цифр і у верхній частині індикаторів - цей ефект добре видно на фотознімку зовнішнього вигляду годинника (рис. 7). Світлодіоди з'єднують послідовно і підключають через резистор R24, що гасить, до ланцюга +300 В. Добіркою цього резистора домагаються бажаної яскравості світіння світлодіодів. Застосовані мною світлодіоди мають достатню яскравість вже за струму 2...3 мА, тому потужність, що розсіюється резистором, не перевищує 0,5 Вт.
Звичайно, безпечніше було б живити світлодіоди підсвічування не високою напругою, а з виходу низьковольтного випрямляча від конденсатора C9, відповідно зменшивши опір резистора R24. Поясню, чому було вирішено живити їх від високовольтного, а не низьковольтного випрямляча. Напруга +300 на платі індикаторів секунд вже є, а для живлення світлодіодів HL2-HL7 низькою напругою довелося б додати ще один провід. Світлодіодна стрічка складається з паралельно з'єднаних секцій довжиною по 50 мм, у кожній з яких є послідовно з'єднані два-три світлодіоди і резистор. Для використання в годиннику придатна стрічка з напругою живлення 12 В. Відокремте від неї відрізок довжиною 200 мм (чотири секції) і приклейте його прозорим клеєм до задньої кромки дна корпусу годинника. Бажану яскравість свічення встановіть добіркою резистора R12. При цьому слід пам'ятати, що чим більше яскравість свічення стрічки, тим більший струм вона споживає і тим більшою повинна бути ємність конденсатора, що гасить. C8. При ємності цього конденсатора 3 мкФ струм, споживаний стрічкою, не повинен перевищувати 60 мА, інакше напруга на конденсаторі C9 опуститься нижче 12, в результаті чого транзистор VT13 вийде з робочого режиму. При вказаних на схемі номіналах стрічка в моїй годині саме стільки і споживає і світить досить яскраво, хоча напруга на ній всього 9 Ст. література
Автор: А. Карпачов
Пастка для комах
01.05.2024 Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі
01.05.2024 Застигання сипких речовин
30.04.2024
▪ Мережеве сховище QNAP TVS-882ST2 ▪ Блоки живлення NZXT C Series Bronze ▪ Повне занурення у віртуальну реальність ▪ кісткові імплантати, що розкладаються.
▪ розділ сайту Мікроконтролери. Добірка статей ▪ стаття Кого безуспішно намагалися вбити 638 разів? Детальна відповідь ▪ стаття Завідувач аптекою. Посадова інструкція ▪ стаття Електроміна для щурів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page