Электронные часы

Внешний вид и структурная схема электронных часов показана на вкладке. В часах используется пересчет секундных импульсов напряжения в импульсы десятков секунд, минут, десятков минут, часов и десятков часов, поэтому стабильность часов зависит от источника секундных импульсов.

Принципиальная схема

Секундные импульсы (см. вкладку) получаются двумя способами: от датчика секундных импульсов или от сети путем пересчета переменного напряжения частотой 50 Гц, который осуществляется с помощью преобразователя синусоидальных колебаний в импульсные и двух делителей частоты. С переключателя В1, которым осуществляют выбор источника секундных импульсов, последние поступают через кнопочные переключатели В6 — Во на вход делителя частоты f3/10 счетчика секунд. После каждого десятого секундного импульса на выходе делителя возникает импульс десятка секунд, поступающий на делитель частоты f 4/6 счетчика секунд. На выходе этого делителя вырабатываются минутные импульсы, которые через переключатель В8 подаются на счетчик минут (делители f5/10 и f6/6). С выхода этого счетчика импульсы часов через переключатель В6 поступают на счетчик часов (делители f7/10 и f8/2). Кнопочные переключатели В6 — В8 служат для установки и подгонки времени. При нажатии одного из них секундные импульсы подаются на соответствующие входы счетчиков часов и минут и приводят их в необходимое состояние. Состояние счетчиков с помощью дешифраторов (на структурной схеме дешифраторы не показаны) отображается на цифровых индикаторах Л1—Л6.

Для подачи сигнала в определенное время служит сигнальное устройство, состоящее из логического элемента И и генератора прерывающегося тонального сигнала. Это устройство переключателями В2 — В4 подключают к катодам цифровых индикаторов Л1 — ЛЗ. Оно срабатывает при одновременном поступлении на все входы элемента И отрицательных потенциалов, то есть когда эти входы подключены через переключатели В2 — В4 к катодам горящих цифр индикаторов.

Основными элементами принципиальной схемы электронных часов являются делители частоты: четыре делителя на 10, два—на 6 и по одному— на 5 и на 2. Описание делителя на 10, выполненного на триггерах с дешифратором (пересчетная декада), приведено в Радио, 1967, № 6. В часах необязательно использовать опорное напряжение + 2 В и резисторы, через которые это напряжение подается на базы транзисторов.

Схема делителя на 10, используемого при пересчете переменного напряжения сети, приведена на рис. 1. Он отличается от делителя, описанного в указанном выше номере журнала, отсутствием дешифратора и цепи подачи опорного напряжения. На делитель поступают импульсы напряжения с частотой следования 50 Гц от преобразователя синусоидальных колебаний в импульсные, принципиальная схема которого приведена на рис. 2. Преобразователь представляет собой несимметричный мультивибратор (одновибратор). С делителя на 10 импульсы с частотой следования 5 Гц подаются на делитель f2/5, принципиальная схема которого показан на рис. 3. Он содержит три триггер в отличие от делителя f1/10, у которого их четыре. Кроме того, в делителе на 5 между триггерами существуют иные связи, благодаря чему на его выходе вырабатываются секундные импульсы (импульсы с частотой следования 1 Гц).

Как уже отмечалось, секундные им пульсы получаются путем пересчета напряжения сети частотой 50 Гц или от простейшего генератора, принципиальная схема которого изображена на рис. 4, представляющего собой обычный несимметричный мультивибратор.

Принципиальная схема делителя на 6 с дешифратором приведена на рис. 5, а делителя на 2 (также с дешифратором) — на рис. 6. Они отличаются от делителя на 10 меньшим числом связей между триггерами и более простыми дешифраторами.

Для сброса цифр 2 и 3 индикаторов часов при поступлении 24-го импульса на счетчик часов использованы цепи, показанные на вкладке и на рис. 6. При поступлении 23 импульсов счетчик часов работает также, как счетчики секунд и минут, но когда приходит 24-й импульс часов, на коллекторе транзистора Т2 третьего триггера делителя f7/10 возникает положительный импульс напряжения, поступающий на вход 2 второго триггера делителя f8/2 (см. вкладку и рис. 6) и возвращающий его в нулевое состояние (так как триггер находится в единичном состоянии: транзистор T1 закрыт, а Т2 открыт). При этом с коллектора транзистора T1 этого триггера положительный импульс напряжения подается на входы 2 второго и третьего триггеров делителя f7/10 и возвращает их в нулевое состояние. Гаснут цифры 2 и 3.

Принципиальная схема сигнального устройства приведена на вкладке. Устройство состоит из элемента И и генератора прерывающегося тонального сигнала. Генератор, в свою очередь, содержит два мультивибратора, один из которых (на транзисторах Т5 — Т7) вырабатывает сигнал тональной частоты, а другой (на транзисторах Т8 — Т9) является для первого управляющим. Генератор тональной частоты начинает работать только после поступления на него отрицательного напряжения через резисторы R12 — R14, Это происходит тогда, когда с электродов цифровых индикаторов подано отрицательное напряжение на три входа элемента И. Сигнальное устройство выключается только через 10 мин после включения, когда будет подано положительное напряжение на вход элемента И от переключателя В4. Сигнал можно выключать тумблером В5 или переключателями В2 — В4, установив один из них в новое положение. Для уменьшения времени сигнализации до 1 мин необходимо добавить в элемент И еще один транзистор последовательно с транзисторами Т1 — ТЗ и соединить его базу с катодом цифрового индикатора минут Л4, зажигающего цифру 0. При этом необходимо уменьшить сопротивление резисторов, включенных в базовые цепи транзисторов. Вместо генератора прерывающегося тонального сигнала можно применить любое аналогичное устройство.

Для питания электронных часов необходимы напряжения +100 В, — 60 В,—12 В. Блок питания представляет собой понижающий трансформатор и обычные мостовые выпрямители с емкостными фильтрами. Для напряжения 100 В фильтр после выпрямителя не требуется, так как цифровые индикаторы достаточно хорошо светятся и при пульсации напряжения. Потребляемая электронными часами мощность составляет 12 Вт при включенных цифровых индикаторах и транзисторах дешифратора, работающих в режиме ключа.

При отключении дешифратора, часы будут идти, а потребление энергии уменьшится до 5 Вт.

Все детали часов компануют в корпусе размерами 240 X 200 X 60 мм (см. вкладку), изготовленном из органического стекла и облицованном декоративным пластиком. Вместо цифровых индикаторов ИН-9 в часах могут быть использованы любые другие цифровые индикаторы, например, ИН-1, ИН-2, ИН-8, ИН-14 и др. Устройство подгонки и установки времени может быть выполнено на строенном кнопочном переключателе без фиксации типа РФТ или П2К-

Трансформатор блока питания собран на сердечнике Ш16 X 20. Первичная обмотка содержит 3000 витков провода ПЭВ-1 0,1, вторичные обмотки выпрямителя: на 100 В — 1400 витков провода ПЭВ-1 0,1, на 60 В— 800 витков провода ПЭВ-1 0,18 и на 12 В —

170 витков провода ПЭВ-1 0,23 мм. Можно использовать также выходные трансформаторы от радиоприемников Балтика, Урал и др., сохранив первичную обмотку и намотав вторичные по указанным данным.

При правильной сборке и исправных деталях налаживание часов сводится к подбору резисторов, включенных в базовые цепи транзисторов элемента И.

Электронные часы, помимо прямого назначения, могут использоваться как датчик управляющих временных сигналов или как счетчик. Их можно применить для автоматического включения и выключения в заданное время или через определенные промежутки времени различных устройств (тогда вместо элемента И необходимо использовать элемент ИЛИ) с помощью несложного исполнительного устройства, собранного на транзисторе и реле. К часам желательно сделать синхронизатор, осуществляющий поправку их хода по сигналам точного времени.