Цифровая техника простые электронные часы

Электронные часы с индикацией времени знаковыми индикаторами типа ИН1, ИН3, ИН14 для коммутации цифр требуют применения высоковольтных ключевых транзисторов типа. П307, КТ605 и др. Счетчики, как правило, создаются на базе триггеров, имеющих перекрестные связи- для получения необходимого коэффициента счета. Дешифрация состояний счетчиков производится диодными матрицами. Такое построение схемы электронных часов усложняет наладку, увеличивает .их габариты и массу. Серия микросхем К155 в последнее время пополнилась целым рядом десятичных четырехразрядных счетчиков и дешифраторов, что позволило выполнить электронные часы без ключевых транзисторов, матричных дешифраторов и обойтись минимальным количеством микросхем. Ниже приведено описание двух вариантов таких часов с питанием от сети напряжением 220 В. Потребляемая мощность не превышает Б Вт. Показания времени осуществляются цифровыми индикаторными лампами ЙН14.

В качестве счетчиков применены четырехразрядные двоично-десятичные счетчики К155ИЕ2. Делителем частоты служит декадный счетчик с фазоимпульсным представлением информации (К1ИЕ551). Преобразование двоично-десятичного кода счетчиков в десятичный позиционный осуществляется микросхемами К155ИД1.

Электронные часы состоят из трех узлов У1, У2, УЗ. Узел У1 (рис. 1) используется для счета и индикации минут. Аналогичный по схеме узел, обозначаемый для различия У1А, используется для счета и индикаций секунд.

Узел У2 (рис. 2) используется для счета и индикации часов и имеет коэффициент пересчета, равный .24, Это достигается с помощью схем совпадения. После отсчета 24 импульсов счетчики сбрасываются на нуль.

Узел УЗ (рис. 3) — блок питания электронных часов. Он содержит однополупериодный выпрямитель на диоде Д1, который питает пульсирующим напряжением 180 В аноды цифровых индикаторных ламп. Второй выпрямитель на диодах Д2—Д5 выполнен по мостовой схеме и через стабилизатор, собранный на транзисторе Т1 и стабилитроне Д6, питает напряжением 5 В ±5% все микросхемы. Узел У3. содержит также генератор импульсов времени (микросхема Д16). Частота генератора стабилизирована кварцем ПЭ-1 с резонансной частотой 100 кГц. Деление частоты производится последовательной цепочкой из пяти декадных счетчиков Д17— Д21. На выходе делителя (микросхема Д21, вывод 5) формируются импульсы с частотой, следования 1 Гц.

Из этих блоков можно собрать два варианта часов. Первый вариант, схема соединений узлов которого показана на рис. 4, осуществляет индикацию часов, минут и секунд. Второй вариант (рис. 5) индицирует только часы и минуты. Для осуществления второго варианта часов в узел V2 необходимо добавить дополнительный делитель на 60 для получения минутных импульсов.

Работу электронных часов удобно рассматривать по отдельным узлам. Узел У1 содержит два счетчика с коэффициентами пересчета 10 (микросхема Д8) и 6 (микросхема Д7). Последовательное соединение двух счетчиков обеспечивает пересчет на 60. Такое построение схемы позволяет использовать идентичные узлы У1 и У1А, один для счета и индикации единиц и десятков минут, второй для счета и индикации единиц и десятков секунд.

Двоично-десятичные счетчики типа Д155ИЕ2, примененные в электронных ласах, не имеют отдельного вывода переноса в следующий разряд. Для организации импульса переноса использованы схемы совпадемний на микросхемах Д5.1—Д5.2. При рассмотрении схемы рекомендуется пользоваться таблицей состояний выходов счетчика, приведенной на рис. 6.

Десятый импульс, поступивший на счетный выход микросхемы Д8, устанавливает на четырех ее выходах 8,9, 11 и 12 нулевой логический уровень. Проинвертированвые элементами НЕ Д6.1 —Д6.4 единичные логические уровни поступают на входы схемы совпадения 4И — НЕ, микросхема Д5.2. На ее выходе 6 устанавливается уровень логического нуля, являющийся сигналом переноса десятого по счету импульса.

Второй счетчик, с пересчетом на 6, выполнен на микросхеме Д7. Для сброса на нуль после шестого импульса здесь используется схема совпадения 2И—НЕ на микросхеме Д3.2. Шестой импульс, поступивший из счетчика единиц на счетные входы 1 и 14 микросхемы Д7, характеризуется следующим состоянием выходов: на выходе 9 — логическая единица, на остальных — логический нуль. Для опознания выходов использованы уровни на двух выходах 9,ъ 12. Уровень логической единицы с выхода 9 и уровень логического нуля с выхода 12, проинвертированный микросхемой Д4.4, поступают на схему сов, падения 2И—НЕ микросхемы Д3.2. Нулевой логический уровень на ее выходе через инвертор Д3.2 поступает на вход 2 микросхемы Д7 в значении логической единицы. Этот сигнал служит сигналом сброса показаний счетчика на нуль. Подача нулевого логического уровня кнопкой Кн2 на вывод 10 микросхемы Д3.1 позволяет вручную сбросить показания счетчика Д7.

- Установка счетчика Д7 в нулевое состояние сопровождается появлением нулевых уровней на всех четырех выходах 8, 9, 11 и 12. Нулевые уровни, проинвертированные элементами Д4.1—Д4.4, поступают на входы схемы совпадения 4И— НЕ ДВА, образуя на выходе 8 нулевой потенциал, который. является сигналом переноса в следующий узел.

Узел У2 (см. рис 2) используется в электронных часах для счета и индикации единиц и десятков часов. Коэффициент пересчета двух последовательных счетчиков равен 24. Первый из счетчиков (Д15) служит для счета единиц часов. Перенос десятого импульса в счетчик десятков часов Д14 организован на четырех элементах НЕ (Д13.1—Д13.4) и схеме совпадения на элементе 4И— НЕ (Д12). Ее работа аналогична описанной выше схеме совпадения, собранной на элементах Д5.2, Д6.1—Д6.4, примененной в узле У1.

Схема совпадения на элементе 2И — НЕ (Д11.1) предназначена для получения сигнала сброса на нуль двух счетчиков Д14 и Д15 с поступлением 24-го часового импульса. Совпадение единичных логических уровней на двух входах схемы совпадения 2И — НЕ Д11.1 вырабатывает сигнал сброса, который инвертируется в микросхеме Д11.2 в значение логической единицы и поступает на установочные входы 2 счетчиков Д14 и Д15, а также сбрасывает показания счетчиков единиц и десятков часов на нули.

Кнопки Кн1 и Кн2 (см. схемы соединений узлов на рис. 4 и 5) служат для первичной установки времени на индикаторах электронных часов.

В первом варианте часов (см. рис. 4) при нажатии кнопки Кн1 вход узла часов У2 отсоединяется от узла минут У1 и присоединяется к цепи секундных импульсов. Скорость счета возрастает в 3600 раз, т. е. каждую секунду показания индикаторов часов увеличиваются на единицу.

Во втором варианте часов (см. рис. 5) кнопка Кн1 при каждом нажиме присоединяет счетный вход счетчика единиц часов Д15 через ограничительный резистор R10 к общему проводу, тем самым подавая на счетный вход уровень логической единицы. Таким образом, каждый нажим кнопки Кн1 увеличивает показания часов на единицу.

Кнопка Кн2 служит для установки на нули секунд и минут в первом варианте часов (см. рис. 4) и только минут во втором варианте (см. рис. 5). Верхний по схеме контакт кнопки Кн2 должен размыкаться несколько раньше нижнего по схеме, чтобы предотвратить перенос в узел У2 часового импульса, который образуется при установке на нули узлов У1А и У1.

Верхний контакт кнопки Кн2 при размыкании снимает уровень логического нуля с выхода 2 счетчиков Д8 в узлах У1 и У1А, что эквивалентно подаче на них уровня логической единицы, и тем самым устанавливает счетчики в нулевое состояние.

Замыкающий (нижний) контакт кнопки Кн2 подает уровень логического нуля на вход 10 микросхемы Д3.1, где он инвертируется и с выхода 8 в единичном логическом уровне поступает на установочный вход 2 микросхемы Д7, вследствие чего она также устанавливается в нулевое состояние.

Первичная установка часов, сводится к простым операциям: нажатием кнопки Кн1 на индикаторах часов устанавливается нужный час, затем нажатием кнопки Кн2 индикаторы минут и секунд устанавливают на нули. По началу шестого сигнала точного времени кнопку Кн2 отпускают, и с этого момента начинается счет времени.

При включений собранных часов в сеть счетчики часовых импульсов Д9 и Д10 узла У2 могут установиться в произвольном положении. Чтобы этого не было, к выходу 10 микросхемы Д11.2 присоединяются плюсовым выводом электролитический конденсатор С1 и резистор R6. В момент включения в сеть через конденсатор С1, течет ток заряда, образуя на выходе 10 микросхемы Д11.2 нулевой логический уровень, что приводит к подаче импульса сброса на выходы 2 счетчиков Д14 и Д15, вследствие чего индикаторы единиц и десятков часов при включении в сеть будут установлены на нули.

Часы монтируют на двух платах из фольгированного стеклотекстолита размером 200X110 мм. На первой плате собраны узлы У1, У1А и У2, на второй —У3. Трансформатор питания собран на сердечнике типа ШЛ 16X 23. Обмотка I содержит 2570 витков провода ПЭВ-1 0,1 обмотка II имеет 180 витков провода ПЭВ-1 0 63 и обмотка III насчитывает 2000 витков провода ПЭВ-1

Правильно собранные на исправных микросхемах электронные часы не требуют налаживания и идут с точностью, определяемой классом точности кварцевого резонатора.