Описанные выше электронные часы на
Описанные выше электронные часы на интегральных микросхемах серии К.155 потребляют от источника питания +5 В ток 0,4 — 0,8 А в зависимости от типа использованных индикаторов. Питание таких часов необходимо осуществлять от сети через понижающий трансформатор, выпрямитель и стабилизатор напряжения, в результате чего часы получаются довольно громоздкими.
Применив интегральные микросхемы серии К134, можно построить электронные часы с бестрансформаторным питанием. Интегральные микросхемы серии К134 отличаются от ИС серии К155 прежде всего значительно меньшей потребляемой мощностью, типом корпуса, наличием ИС, содержащих два JK-триг-гера в одном корпусе. В серии К134, однако, нет дешифратора с высоковольтным выходом, поэтому в часах использованы интегральные микросхемы К133ИД1, совпадающие по характеристикам с ИС КГ55ИД1. Корпус ИС К133ИД1 — плоский, с пленарными выводами, по конструкции близок к корпусу ИС серии К134.
Часы на ИС серии К134 потребляют по цепи +5 В ток около 100 мА. В часах применен делитель частоты кварцевого генератора с переключаемым коэффициентом деления, что позволяет применять в них кварцевый резонатор с любой частотой в пределах от 50 до 559,24 кГц.
Принципиальная схема часов приведена на рис. 48. На ИС DD1 собран кварцевый генератор с резонатором Z1. Импульсы с выхода генератора поступают на делитель с коэффициентом пересчета 4 (ИС DD3) и далее на делитель с переключаемым коэффициентом деления (ИС DD4 — DD14).
Этот делитель работает по принципу предварительной записи в счетчик числа, на которое нужно уменьшить коэффициент пересчета (см. с. 9). В таком делителе часть триггеров устанавливается при переполнении счетчика в 0, а часть — в 1. В результате переполнение счетчика происходит не после поступления 2™ импульсов делителя (n — число триггеров делителя), а ранее. В момент переключения последнего триггера в нулевое состояние вновь производится установка части триггеров в 0, части — в 1.
Таким образом, коэффици ент пересчета делителя уменьшается относительно 2n на число, записываемое в делитель при сбросе.
Триггеры К134ТВ14 имеют лишь входы установки в 0. Поэтому структура делителя по сравнению с описанной выше несколько изменена — триггеры DD10 — DD14 делителя устанавливаются в 0, а сигналы на следующие за ними триггеры подаются либо с прямого, либо с инверсного выхода. Это эквивалентно установке триггеров соответственно в 0 и 1.
Входы триггеров DD4 — DD9, DD10.1 подключены к инверсным выходам предыдущих триггеров, в результате чего их частичная установка в 0 также эквивалентна записи в делитель некоторого числа. Ошибка, возникающая вследствие невозможности установки части триггеров DD4 — DD9 в необходимое состояние, не превышает 0,1 с и существует лишь в момент пуска часов, на коэффициенте пересчета делителя она не сказывается,
Запись необходимого числа в делитель в момент переключения триггера осуществляется с помощью дифференцирующей цепочки C3R4R5 и элементов DD2.3 и DD2.4.
Делитель DD4 — DD14 настраивают так, чтобы на его выходе формировался один импульс в минуту. Импульсы с выхода делителя поступают на вход счетчика единиц минут DD1S — DD16 и далее на счетчики десятков минут DD17 — DD18, единиц часов DD19 — DD20, десятков часов DD21. Коэффициент пересчета счетчика часов, равный 24, реализован с помощью схемы сброса на элементах DD22.1, DD22.2, DD22.3. Состояние счетчиков дешифрируется микросхемами DD23 — DD26 и индицируется газоразрядными индикаторами HG1 — HG4.
В связи с тем что используемые JK-триггеры имеют по одному входу 1 и К, декады часов собраны по схеме, отличающейся от приведенных ранее. Код работы таких декад невесовой, он приводится к коду 1 — 2 — 4 — 8 с помощью диодов VD4 — VD7.
Для питания часов применен бестрансформаторный источник питания. Напряжение сети гасится на конденсаторах С4 и С5, выпрямляется мостом VD2 и стабилизируется стабилитроном VD3. Пульсации напряжения на VD3 сглаживаются конденсатором Сб. Величина пульсации составляет около 500 мВ от пика до пика, но это допустимо для ИС ТТЛ.
Напряжение питания на аноды ламп HG1 — HG4 подается с однополупе-риодного выпрямителя на диоде VD1 через токоограничительные резисторы R8-R11.
Установка показаний часов возможна лишь в моменты, соответствующие целым часам. Порядок установки следующий. Нажимают кнопку SB1, при этом триггер на элементах DD2.1 и DD2.2, необходимый для подавления дребезга контактов кнопки (ом. с. 26), переключается в такое состояние, при котором на выходе элемента DD2.1 формируется уровень логического 0. Этот сигнал устанавливает триггеры делителя и счетчиков минут в нулевое состояние, а также вызывает появление на входе первого триггера счетчика часов DD19.1 логической 1. В момент отпускания кнопки сигнал на входе DD19.1 изменяется с логической 1 на логический 0, в результате чего к показаниям счетчика часов прибавляется единица. Нажимая необходимое число раз кнопку SB1, можно установить необходимое показание часов. Последний раз отпустить кнопку необходимо по шестому сигналу поверки времени.
Рис. 48. Схема электронных часов на МС серии К134
Коррекция показаний часов в процессе эксплуатации производится однократным нажатием кнопки по первому и отпусканием по шестому сигналу. Если часы ушли вперед более чем на 5 с, кнопку следует нажать ранее, чем они переключатся самостоятельно, и отпустить, как обычно, по шестому сигналу.
Часы собраны на двух печатных платах разного размера 75X95 мм (рис. 49) и 55x95 мм (рис. 50). В часах использованы резисторы МТ, конденсаторы К73-17 (С4, С5), К50-6 (С6), К10-17 (остальные). На плате меньшего размера детали установлены с двух сторон, их расположение показано на чертежах печатных плат. Вариант конструктивного оформления часов показан на рис. 51. Корпус оклеен из прозрачного органического стекла толщиной 3 ш и оклеен светлой декоративной пленкой под дерево. Торцевая и внутренняя поверхности верхней, нижней и боковых стенок корпуса окрашены темной коричневой нитроэмалью. В планке на передней стенке корпуса после ее наклейки лезвием бритвы вырезано окно против индикаторов.
Платы и задняя стенка крепятся винтами М2 к четырем бобышкам из органического стекла, приклеенным к боковым стенкам корпуса.
В качестве кнопки SB1 использован микропереключатель МПЗ-,1, закрепленный на плате большего размера. Для нажатия на шток переключателя в нижней стенке часов напротив него просверлено отверстие 0 1,8 мм. Нажи- -мают на шток при пуске часов отрезком проволоки, например разогнутой кан- целярской скрепкой.
Платы соединяют между собой пятью проводниками, соответствующие контактные площадки на платах помечены +5 В, Общ., 1, 2, 3.
Настройку делителя частоты под конкретный кварцевый резонатор производят следующим образом. Частоту кварцевого резонатора делят на 4 (что соответствует делению в триггерах DD3.1 и DD3.2) и умножают на 60. В результате получается необходимый коэффициент деления. Его уменьшают на единицу и переводят в двоичную форму.
Рассмотрим в качестве примера настройку делителя под кварцевцй резонатор с частотой 100 кГц. Необходимый коэффициент деления 100 000:4X60 = 1500 000. Двоичный эквивалент числа 1 499 99910 равен 1 0110 1110 0011 0101 1111 г. Число знаков в двоичном эквиваленте определяет число необходимых триггеров, в данном случае 21, поэтому триггер DD14.2 не используется и сигнал на конденсатор СЗ снимается с прямого выхода 9 триггера DD14.1.
Если необходимое число триггеров составляет 22 (частота кварцевого резонатора находится в пределах от 139 810 до 279 620 Гц), сигнал снимается с вывода 12 DD14.2.
Рис. 49. Печатная плата электронных часов большая
Двенадцать младших разрядов двоичного эквивалента определяют подключение входов R микросхем DD4 — DD9 к шине установки нуля — если в соответствуюшгм разряде 0, вход R подключают к шине с помощью перемычки, если 1 — оставляют свободным. В данном случае 0 в 6, 8, 11 и 12 разрядах (начиная с младшего), следовательно, к шине установки нуля подключают входы R триггеров DD6.2, DD7.2, DD9.1, DD9.2 (счет начинается с триггера DD4.1, на триггеры DD3 установка 0 никогда не подводится).
Остальные раз ряды двоичного эквивалента определяют, какие входы (прямые или инверсные) триггеров DD10 — DD14 необходимо подключать ко входам следующих триггеров. Если в двоичном эквиваленте в соответствующем разряде 0, вход следующего триггера подключается к инверсному выходу данного триггера (вывод 8 или 13), если 1 — к прямому (вывод 9 или 12). Неиспользуемый вывод триггера не подпаивается к контактной площадке, его оставляют свободным или обламывают. Так как в старшем разряде двоичного эквивалента всегда стоит 1, с последнего триггера выходной сигнал всегда снимается с прямого выхода.
Рис. 50. Печатная плата электронных часов малая
В данном случае ко входам следующих триггеров подключаются выводы 8 и 12 микросхемы DD10, 9 и 12 DD11, 8 и 12 DD12, 9 я 13 DD13, выходной сигнал снимается с вывода 9 DD14.
Рис. 51. Конструкция электронных часов
После установки теплового режима в корпусе часов проверяется уход показаний за 3 — 4 недели и уточняется настройка делителя. Предположим, часы спешат на 2 с в сутки. В этом случае коэффициент деления нужно увеличить на (2*1600 000)/86400 = 35 (86 400 — число секунд в сутках). Таким образом, необходимый коэффициент деления составит 1 500 035, его уменьшают на единицу и по нему вновь определяют двоичный эквивалент и рассчитывают установку перемычек (распайка выводов триггеров DD10 — DD14, как правило, не меняется).
При применении в часах кварцевого резонатора с частотой менее 69905 Гц микросхему DD3 не устанавливают, ее контактные площадки 1 и 8 соединяют между собой проволочной перемычкой, а частоту кварцевого резонатора при определении коэффициента деления на 4 не делят.
Если же частота кварцевого резонатора превышает 279 620 Гц, но менее 559 240 Гц, выход делителя (точка 2 платы большего размера) подключают ко входу 1 DD17 (точка а), выход 13 DD17 (точка б) подключают к точке 2 платы меньшего размера. При этом при расчете коэффициента деления частоты кварцевого резонатора делят не на 4, а на 8.
При налаживании часов следует помнить, что к включенным в сеть часам нельзя подключать приборы с металлическим корпусом, можно только логические щупы (питание на них можно взять со стабилитрона VD2) и авометры. Если для поиска неисправности или измерения частоты кварцевого резонатора необходимо подключение осциллографа или частотомера, питание на часы следует подать от источника постоянного напряжения 15 — 18 В, замкнув выводы конденсаторов С4 — С5 между собой.
Для облегчения теплового режима часов целесообразно резисторы R13 — R15 в часы не устанавливать, на их место установить перемычку, а в сетевую вилку в разрыв одного из проводов включить проволочный резистор 51 — 75 Ом.
При правильной настройке делителя месячная ошибка в ходе часов не превышает 5 с.
БУДИЛЬНИКИ И ТАЙМЕРЫ
