Реализация электронных часов на микросхемах серии к176
Простейшие часы настольного или настенного типа. Структурная схема представлена на рис. 30. Часы содержат генератор минутной последовательности импульсов, счетчики, дешифраторы и цифровые индикаторы минут » часов. Первоначальная установка времени производится подачей импульсов с частотой следования 2 Гц на вход счетчика десятков минут. Установка «нуля» осуществляется подачей положительного перепада на делители генератора импульсов и на счетчик единиц минут. Таким образом, точная установка времени часов возможна каждые 10 мин. При достижении показаний, соответствующих 24 ч, счетчики единиц и десятков часов устанавливаются в нулевое состояние отдельной схемой.
Принципиальная схема часов представлена на рис. 31. Часы реализованы на пяти микросхемах. Генератор минутной последовательности импульсов выполнен на микросхеме К176ИЕ12. Задающий генератор использует кварцевый резонатор РК-72 с номинальной частотой 32768 Гц.
Счетчики и дешифраторы единиц минут и единиц часов выполнены на микросхемах К176ИЕ4, обеспечивающих счет до десяти и преобразование двоичного кода в семиэлементный код цифрового индикатора. Счетчики и дешифраторы десятков минут и десятков часов выполнены на микросхемах К175ИЕЗ, обеспечивающих счет до шести и дешифрирование двоичного кода в код цифрового индикатора.
Для работы счетчиков микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4 необходимо, чтобы на выводы 5, 6 и 7 подавался логический 0 (напряжение, близкое к 0 В) или эти выводы были соединены с общим проводом схемы. Выводы(вывод 2) и входы (вывод 4) счетчиков минут и часов соединяются последовательно.Рис. 30. Структурная схема простейших часов настольного (настенного) типа
Рис. 31. Принципиальная схема простейших часов настольного (настенного) типа
Установка 0 делителей микросхемы К176ИЕ12 и микросхемы К176ИЕ4 счетчика единиц минут осуществляется подачей на входы 5 а 9 (для микросхемы К176ИЕ12) и на вход 5 (микросхемы К176ИЕ4) положительного напряжения 9 В кнопкой
Схема установки 0 счетчиков единиц и десятков часов при достижении значения 24 выполнена на диодах VD1 и VD2 и резисторе R4, реализующих логическую операцию 2И. Установка в 0 счетчиков происходит тогда, когда на анодах обеих диодов появится положительное напряжение, что возможно только при появлении числа 24. Для создания эффекта «мигающей точки» импульсы с частотой следования 1 Гц с вывода 4 микросхемы К176ИЕ12 подаются на точку индикатора единиц часов или на сегмент г дополнительного индикатора.
Для часов целесообразно использовать семиэлементные люминесцентные цифровые индикаторы ИВ-11, ИВ-12, ИВ-22. Такой индикатор представляет собой электронную лампу с оксидным катодом прямого накала, управляющей сеткой и анодом, выполненным в виде сегментов, образующих цифру. Стеклянный балон индикаторов ИВ-11, ИВ-12 цилиндрической, ИВ-22 — прямоугольной формы. Выводы электродов у ИВ-11 — гибкие, у ИВ-12 и ИВ-22 — в виде коротких жестких штырей. Отсчет номеров ведется по часовой стрелке от укороченного гибкого вывода или от увеличенного расстояния между штырями.
На сетку и на анод должно подаваться напряжение до 27 В. В данной схеме часов на анод и сетку подается напряжение +9 В, так как использование более высокого напряжения требует дополнительно 25 транзисторов для согласования выходов микросхем, рассчитанных на питание 9 В с напряжением 27 В, подаваемым на сегменты анодов цифровых индикаторов. Снижение напряжения, подаваемого на сетку и анод, уменьшает яркость свечения индикаторов, однако она остается на достаточном для большинства случаев применения часов уровне.
Если указанных индикаторов нет, то можно использовать индикаторы типа ИВ-ЗА, ИВ-6, имеющие меньшие размеры цифр. Напряжение накала нити катода лампы ИВ-ЗА 0,85 В (потребляемый ток 55 мА) ИВ-6 и ИВ-22 — 1,2 В (ток 50 и 100 мА соответственно), у ИВ-11, ИВ-12 — 1,5 В (ток 80 — 100 мА). Один из выводов катода, соединенный с токопроводящим слоем (экраном), рекомендуется соединять с общим проводом схемы.
Номера выводов наиболее распространенных цифровых люминесцентных индикаторов и соответствующих им выводов микросхем приведены в табл. 1. Обозначение сегментов индикатора русскими и латинскими буквами показано на рис. 31.
Таблица
Индикатор, микросхема | Сегменты анода индикатора | Сетка | Катсд | Общий | |||||||
а а | б b | в | г g | д f | е d | ж е | Точка | ||||
ИВ-З, ИВ-6 | 2 | 4 | 1 | 3 | 5 | 10 | 6 | 11 | 9 | 7 | 8 |
ИВ-ilH | 6 | 8 | 5 | 7 | 9 | 3 | 10 | 4 | 2 | 11 | 1 |
ИВ-12 | 8 | 7 | 9 | 1 | 6 | 5 | — | 4 | 2 | 3 | |
ИВ-22 | 7 | 8 | 4 | 3 | 10 | 2 | 11 | 1 | 6 | 12 | 5 |
К176ИЕЗ, К176ИЕ4 | 9 | 8 | 10 | 1 | 13 | 11 | 12 | — | — | — | 7 |
К176ИЕ12 | — | — | — | — | — | — | 4 | — | — | 8 |
Питающее устройство обеспечивает работу часов от сети переменного тока 220 В. Оно создает напряжение +9 В для питания микросхем и сеток ламп, а также переменное напряжение 0,85 — 1,5 В для накала катода и ламп индикаторов.
Питающее устройство содержит понижающий трансформатор с двумя выходными обмотками, выпрямитель и фильтрующий конденсатор. Трансформатор и выпрямитель использован от питающего устройства ПМ-1, предназначенного для детских электрофицированных игрушек. Дополнительно устанавливается конденсатор С4 и наматывается обмотка для питания накальных цепей катодов ламп. При напряжении накала катода 0,85 В необходимо намотать 17 витков, при напряжении 1,2 В — 24 витка, при напряжении 1,5 В — 30 витков проводом ПЭВ-0,31. Один из выводов соединяется с общим проводом ( — 9 В), второй — с катодами ламп. Последовательное включение катодов ламп не рекомендуется.
Конденсатор С4 емкостью 500 мкФ кроме уменьшения пульсаций питающего напряжения позволяет обеспечить работу счетчиков часов (сохранение времени) примерно в течение 1 мин при выключении сети, например, при переносе часов из одной комнаты в другую. Если возможно более длительное выключение напряжения сети, то параллельно конденсатору следует включить батарейку «Крона» или аккумулятор типа 7Д-0Д с номинальным напряжение». 7,5 — 9 В.
Конструктивно часы выполнены в виде двух блоков: основного и питающего. Основной блок имеет размеры 115X65X50 мм, питающее устройстве» 80X40X50 мм. Основной блок установлен на подставке от письменного прибора.
Электронный секундомер может быть собран по схеме часов, приведенной на рис. 30. Отличие заключается лишь в том, что генератор выдает секундную последовательность импульсов, а также в схеме установки 0. Секундомер может иметь любое число разрядов, но в большинстве применений достаточно до 10 мин, что обеспечивается тремя счетчиками и тремя индикаторами.
Принципиальная схема секундомера приведена на рис. 32. Генератор секундной последовательности импульсов выполнен на интегральной микросхеме ИМС1 К176ИЕ5 и кварце на частоту 32768 Гц. Импульсы с периодом следования 1 с подаются через переключатель SI в положении «Пуск» на вход 4 микросхемы ИМС2, которая обеспечивает счет импульсов до десяти и индикацию единиц секунд. Далее производится счет и индикация десятков секунд и единиц секунд и единиц минут (микросхемы ИМСЗ, ИМС4). В положении «Стоп» поступление секундных импульсов на вход ИМС2 прекращается и на индикаторах отображается число секунд и минут, прошедших с момента пуска секундомера.
При повторной установке переключателя в положение «Пуск» контактами S2 производится автоматическая установка нуля всех счетчиков схемы секундомера. Для этого на входы установки нуля (вывод 3 микросхемы К176ИЕ5 и выводы 5 микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4) подается импульс сброса, сформированный цепочкой R3, С4, R4. Затем начинается счет секунд. В качестве переключателей S1 и S2 может быть использован сдвоенный тумблер МТДЗ, сдвоенный кнопочный переключатель ПДМ-2-1 или любая кнопка с двумя парами контактов на замыкание.
Автомобильные часы могут быть выполнены по аналогичной схеме и будут отличаться лишь типом цифровых индикаторов и питающим устройством. Принципиальная схема автомобильных часов приведена на рис. 33.
В простейших автомобильных часах целесообразно применять цифровые индикаторы ИВ-6. Для повышения яркости свечения индикаторов в данной схеме используется все напряжение, создаваемое генератором автомобиля при работающем двигателе (13,2 — 14,2 В), а питание микросхем осуществляется через стабилизатор, обеспечивающий напряжение 9 В. Это потребовало разделения цепей питания микросхем и индикаторов, причем общий провод микросхем не должен соединяться с «массой» автомобиля. Кроме этого, для лучшей различимости цифр желательно часы размещать в глубине приборного щитка автомобиля, чтобы исключить внешнее прямое освещение индикаторов.
Рис. 32. Принципиальная схема электронного секундомера
Рис. 33. Принципиальная схема автомобильных часов
В данной схеме питание цепей накала катодов ламп осуществляется от постоянного напряжения бортовой сети автомобиля. Напряжение 1,2 В получается с помощью гасящего резистора сопротивлением 60 Ом. Питание сеток ламп осуществляется параллельно через резистор R8. Напряжение 9 В для питания микросхем создается за счет стабилизатора напряжения VD3, R5, причем общий провод микросхем соединяется с катодом стабилитрона. Остальные элементы (генератор минутных импульсов, установка нуля, установка времени, установка нуля при 24 ч) аналогичны элементам, установленным в часах, приведенных на рис. 31.
Конструктивно часы выполнены на плате из фольгированного гетинакса размером 90X50 мм. Цифровые индикаторы установлены перпендикулярно плате. Лампы закрывают плотной черной бумагой с отверстием размером 20Х Х60 мм, чтобы видны были только индицируемые цифры часов. Затем часы устанавливают в щиток автомобиля. В нижней части щитка крепят отдельно кнопки SJ и S2, а также тумблер включения индикации S3. Так как при выключенной индикации часы потребляют менее 1 мА, то при регулярной эксплуатации автомобиля (например, летом) целесообразно часы не отключать полностью, а только выключить индикацию. В этом случае время будет сохраняться.
Уже более 10 лет радиолюбители строят электронные часы на основе микросхем К176. Обычно это схемы близкие к типовым, — либо часы-будильник на основе комплекта К176ИЕ12 (К176ИЕ18), К176ИЕ13 и К176ИД2 (К176ИД3), имеющие динамическую индикацию, сканирующую индикаторную матрицу из четырех семисегментных индикаторов с частотой 128 Гц, либо часы на основе комплекта К176ИЕ12 (1 шт), К176ИЕ3 (2 шт.) и К176ИЕ4 (2 шт.), работающие со статической индикацией. Практически все, опубликованные в литературе, часы на этих микросхемах отображают время на небольшом четырех-шести разрядном табло, составленном из светодиодных или люминесцентных семисегментных индикаторов. Для бытового применения такой небольшой индикатор вполне приемлем, но на производстве, в офисе, в спортзале, и в других подобных местах требуются часы с “гигантским” табло, размерами, как минимум, 500×200 мм и яркостью, достаточной для нормального зрительного восприятия на значительном расстоянии. Кроме “публичных часов” такие индикаторы можно использовать в аудиториях учебных заведений, например в аудиотории электроники, и выводить на них данные от цифрового частотометра или мультиметра, построенных на микросхемах К176 или К572, так чтобы студенты могли наблюдать показания приборов не покидая своего места. Можно установить индикаторы в спортзале, подключить их к выходам счетчиков серии К176 (например К176ИЕ4) и показывать на них счет при проведении спортивных соревнований. Такое табло должно быть составлено из ламп накаливания на 220В, питаться от сети переменного тока и без проблем согласовываться с выходами микросхем К176. Поскольку лампы должны управляться тиристорами, которые, вследствие триггерных свойств, закрываются в момент перехода полуволны сетевого переменного напряжение через нуль, более удобно использовать такой индикатор совместно с часами со статической индикацией, то есть на микросхемах К176ИЕ12, К176ИЕЗ и К176ИЕ4. В противном случае, с динамической индикацией (на микросхемах К176ИЕ12, К176ИЕ13, К176ИД2), вследствие относительной близости частоты сканирования (128 Гц) к частоте сети (50 Гц) лампы будут мерцать или гореть с разной яркостью. Предлагаю один из возможных вариантов “гигантского” табло, рассчитанного на работу с этими часами (вместо светодиодных индикаторов). Табло состоит из четырех “семисегментных” секций, каждая из которых составлена из 13-ти миниатюрных ламп накаливания на 220В (используются лампы, применяемые для подсветки содержимого бытовых холодильников). Всего для четырехразрядного табло требуется 52 такие лампы. На рисунке показана схема одного из разрядов (все четыре разряда одинаковые). Сегменты формируются 13-ю лампочками Н1-Н13, в каждом сегменте участвуют по 3 лампы. Лампы Н1, Н2, Н3 образуют сегмент “А”, лампы НЗ, Н5 и Н8 – сегмент “В”, лампы Н8, Н10 и Н13 – сегмент “С”, лампы Н13, Н12 и Н11 — сегмент “D”, лампы Н11, Н9 и Н6 – сегмент “Е”, лампы Н6, Н4 и Н1 – сегмент “F”, лампы Н6, Н7 и Н8 – сегмент “G”. Таким образом имеются четыре лампы, которые принимают участие в формировании двух сегментов — Н1 (сегменты “А” и “F”), НЗ (сегменты “А” и “В”), Н13 (сегменты “С” и “D”) и Н11 (сегменты “D” и “Е”), а также две лампы, участвующие в формировании трех сегментов — Н6 (сегменты “Е”, “F” и “G”) и Н8 (сегменты “В”, “С” и “G”). Цоколи всех ламп соединены вместе и подключены к электросети (точка “-220V”), центральные контакты через диоды VD1-VD21 соединяются с анодами соответствующих тиристоров. К центральным контактам тех ламп, которые входят в состав нескольких сегментов подходит несколько диодов. Число тиристоров – семь, по числу сегментов. Для более мягкого согласования тиристоров с выходами МОП – микросхем часов их управляющие электроды подсоединяются к выходам микросхем через эмиттерные повторители на транзисторах VT1-VT7. Коллекторы транзисторов VT1-VT8 подсоединяются к плюсовой шине питания часов, а на базы через резисторы R1, R3, R5, R7, R10, R11, R13 для включения сегментов нужно подавать логические единицы. Поэтому счетчики (или дешифраторы) часов или другого прибора должны быть переключены в режим работы с индикаторами, имеющими общии катод. Например, в часах, необходимо выводы 6 микросхем К176ИЕ4 и К176ИЕ3 отключить от плюсовой шины питания и подключить к минусовой. Если перевести в такой режим работы микросхему невозможно, например, если это КР572ПВ2, то уровни с выходов микросхемы на транзисторы нужно подавать через инверторы (К561ЛН2). | |
Дистанционные охранные устройства автомобиля инфракрасного диапазона shram.
kiev.uaХитрости и Изобретения …Дистанционная охрана…
Дистанционные автомобильные охранные устройства ИК-диапазона
В этом разделе мы рассмотрим охранные устройства с дистанционным управлением по инфракрасным лучам, позволяющие отключить сигнализацию, не касаясь автомобиля, и прекратить задержку перехода системы в режим охраны. Времени задержки иногда может хватить, чтобы «специалист» успел открыть капот и отключить аккумулятор, а затем в спокойной обстановке разобраться с сигнализацией.
Конечно, есть сканеры отечественного и импортного производства, благодаря которым по совокупности импульсов, их скважности и периода можно выявить код сигнала на инфракрасных лучах. Поэтому будут рассмотрены устройства дистанционной защиты на ИК лучах, в которых используется кодирование информации на других физических принципах, недоступных современным сканерам.
Это система дистанционного управления с частотным кодированием и длительным воздействием на фотодетектор. Конечно, частотное кодирование не верх совершенства, но, тем не менее, работает эффективно. Для того, чтобы частота сканера в определенный момент не совпадала с частотой автозащиты, используется 2-х секундная временная задержка, что практически полностью исключает случайный выбор частоты.
В состав автомагазина входит пульт управления на инфракрасных светодиодах типа АЛ107Б, выполненный по известной схеме. Также в состав сторожевого устройства входит часовая микросхема К176ИЕ12 и кварцевый резонатор Q 1 с частотой 32768 Гц для формирования временных интервалов.
Основные технические характеристики устройства:
Время перехода в режим охраны, с 0003
Продолжительность звукового сигнала тревоги, с 40
900 0 1Время задержки тревоги, с 2
Потребляемый ток в режиме охраны, не более, мА 10
Размеры печатной платы, мм 60х65
Размеры пульта управления, мм 25х30
Принципиальная схема пульта управления представлена на рис. 4.27. В состав пульта входят мультивибратор на элементах ДД 1.1 – ДД 1.3, инвертор ДД 1.4, импульсный ключ на транзисторах VT 1, VT 2 и инфракрасных светодиодах VD 1, VD 2. Регулировка частоты мультивибратора осуществляется с помощью подбором сопротивления резистора R 1. Печатная плата пульта управления показана на рис. 4.28. Для питания пульта можно использовать батарейку «Крон», что обеспечит его продолжительное использование.
Принципиальная схема самозащиты показана на рис. 4.29. Автозащита содержит генератор интервалов счетчика на микросхеме ДД 2, два триггера на элементах ДД 1.3, ДД 1.4 и ДД 3.2, ДД 3.3, приемник на микросхеме ДД 4 с фотодиодом ВД 6 и транзисторный ключ VT 2, VT 3.
При включении питания устройства тумблером SA 1 (перед выходом из автомобиля) конденсатор С 1 устанавливает свои счетчики микросхемы DD 2 в исходное нулевое состояние своим зарядный ток. На выводе 10 микросхемы DD 2 в это время лог. «0», который поступает на вход элемента ДД 3.4 и открывает его. С выхода 6 микросхемы DD 2 импульса с частотой 2 Гц проходят через элемент DD 3.4 и поступают на тактовый вход С (вывод 7) счетчика DD 2. При этом уровень нуля на выводе 10 микросхемы ДД 2, инвертированной элементом ДД 3.1, блокирует триггер, собранный на элементах ДД 3.2 и ДД 3.3, и запрещает прохождение сигнала с контактных датчиков СБ 1 – СБн, подключенных к катоду диода VD 3, через транзистор VT 1, на элементы DD 1.1 и DD 1.2. В таком состоянии охранник находится до тех пор, пока счетчик DD 2 не посчитает 39импульсы с частотой 2 Гц. Это время, равное 20 секундам, дает владельцу автомобиля возможность выйти из салона и закрыть все двери. По истечении этого времени на выходе 10 счетчика DD 2 появляется единица, которая замыкает элемент DD 3.4 И запрещает считать импульсы с частотой 2 Гц на счетном входе С ДД 2. Этот же сигнал (лог “1”), попадая на входы элемента ДД 3.1, отпирает триггер на элементах ДД 3.3, ДД 3.2, и схема переходит в режим охраны автомобиля.
В качестве контактных датчиков можно использовать дверные выключатели автомобиля. Такие же кнопочные выключатели можно поставить на капот и крышку багажника. Каскад на транзисторе VT 1 выполняет функцию инвертора и одновременно защищает микросхему DD 3 от выхода из строя при подаче на ее выход положительного напряжения в момент отключения напряжения автозащиты. При срабатывании одного из контактных датчиков SB 1 – SBn катод диода VD 3 замыкается на массу, транзистор VT 1 закрывается и на его коллекторе устанавливается положительный потенциал, переключающий триггер на DD 3.3, DD 3.2 элемента. При этом на его выходе 4. “I” устанавливается уровень лог. С выхода инвертора ДД 1,1 лог. «0» идет на вывод 1 элемента DD 1.2 и открывает его. С выхода 4 счетчика DD 2 вторые импульсы через элемент DD 1.2 поступают на выход 7 счетчика DD 2 и ключ на транзисторы VT 2 и VT 3, который включает реле звукового сигнала К 1 . Счетчик DD 2 считает 39импульсы поступают на вывод 7, и через 40 секунд он устанавливается в нулевое состояние (на выводе 10 – лог “0”). Затем, по сценарию, описанному выше, происходит 20-секундная задержка (как при включении питания), и схема возвращается в сторожевой режим.
Для отключения автоохраны используется пульт управления, излучающий импульсы в инфракрасном диапазоне. Фотоприемник, состоящий из фотодиода VD 6 и резонансного усилителя на элементах DD 4.1 – DD 4.3, принимает сигнал с пульта дистанционного управления. Частота, на которую реагирует устройство, задается элементами контура L 1, C 9. Его резонансная частота должна соответствовать частоте мультивибратора приставки. С резонансного усилителя сигнал поступает на драйвер постоянного тока. При совпадении частот контура Л 1 , С 9 и мультивибратора ППКОП на выходе 10 элемента ДД 4.5 появляется уровень лог. “Я”. Для исключения срабатывания автозащиты при случайном совпадении частот прибора и сканера с цепью R 19, С 11 формируется временная задержка 2 с.
После заряда конденсатора С 11 сигнал поступает на триггерный выход 8 на элементах DD 1.3, DD 1.4, который на выводе 11 формирует положительный импульс, который подается на выводы 5, 9микросхемы DD 2 и обнуляет счетчик. Время выключения устройства индицируется светодиодом HL 1.