Схема автомобильных часов на микросхеме К145ИК1901 » Паятель.Ру
Категория: Микросхемы / Автомобильные устройства
Самая распространенная микросхема для электронных часов — БИС К145ИК1901. До сих пор выпускаются различные электронные часы-будильники с сетевым питанием на К145ИК1901 и эта микросхема одна из наиболее доступных на прилавках магазинов радиодеталей. Микросхема содержит программируемый таймер – часы, работающий на электролюминисцентный индикатор, для построения законченной конструкции требуется минимальное количество навесных элементов.Но несмотря все явные преимущества, имеется и существенный недостаток — применение микросхемы ограничено стационарными конструкциями, питающимися от сети. Дело в том, что номинальное напряжение питания микросхемы 27В, а это неудобно, по тому что, например, напряжение борт-сети автомобиля 12-14В, не более, а для питания нити накала индикатора используют переменное напряжение.
В описываемой конструкции часов эти проблемы решены: нить накала питается постоянным током, а для повышения напряжения до 27-30В используется импульсный преобразователь.
Принцип работы часов
Микросхема D1 — К145ИК1901 включена по типовой схеме без использования функции будильника. Управление часами производится кнопками без фиксации — S1-S7. Индикатор — вакуумный Н1, на его сегментные аноды поступают импульсы с выходов J1-J7 (сегменты А – G). Динамический опрос цифр производится путем переключения сеток индикатора импульсами, следующими с выходов D1-D4.
Эти же импульсы используются и для опроса кнопок управления. Питание накальной цепи индикатора производится от замка зажигания автомобиля, поскольку это самая энергоемкая цепь часов. Таким образом, при выключенном зажигании напряжение на накал не поступает и индикатор погашен, а при включенном зажигании цифры светятся.
Одна из необходимых функций любых автомобильных часов со светящимися индикаторами — необходимость ночного снижения яркости их свечения. При том, в дневное время яркость свечения индикаторов должна быть максимальной. В данном случае эта проблема решается смещением отрицательно потенциала на катоде прямого накала индикатора, а именно, при помощи электромагнитного реле Р1, обмотка которого подключена к цепям габаритный огней автомобиля.
В дневное время габаритные огни погашены и контакты реле находятся в положении показанном на схеме. При этом на катоде (нити накала) наибольший (по модулю) отрицательный потенциал, и напряжение между анодами и катодом получается наибольшим, а яркость максимальной. При включении габаритных огней реле притягивает контакты и их положение меняется на обратное показанному на схеме.
В результате потенциал анода смещается в сторону положительных напряжений и напряжение между анодами и катодом получает ниже, а вследствие, и ниже яркость свечения цифр.
Накальное напряжение (4В) устанавливается подбором сопротивлений R9 и R7 (R9=R7) при обесточенном реле, а затем подбором сопротивления R8 при притянутых контактах реле. При переключении реле напряжение на нити накала (методу выводами 1 и 16 Н1) должно быть неизменным 4-4.2В (после прогрева нити).
Для повышения напряжения питания микросхемы и индикаторов до 27-ЗОВ используется преобразователь напряжения. Он содержит мультивибратор с мощным выходом на микросхеме D2, вырабатывающий импульсы частотой 75 кГц, которые поступают на умножитель напряжения на диодах VD1-VD5.
Преобразователь обеспечивает ток в нагрузке до 9 mА, что более чем достаточно (схема часов, без учета накала, потребляет ток не более 5 mА).
Индикатор ИВЛ1-7/5 можно заменить на любой другой аналогичный, имеющий не менее 4-х разрядов. Можно использовать и многоразрядный индикатор типа ИВ-27, но большая часть его разрядов останется не использованной. В любом случае, нужно подбором R7-R9 установить напряжение накала, которое требуется для того индикатора, который будет применен.
Реле Р1 — РЭС-22 с катушкой на 12В, но можно использовать и другое реле, имеющее соответствующие контактные группы и намотку на 12 В.
Точность хода устанавливается подстройкой подстроечного конденсатора С3.
Источник питания для часов на БИС
Как известно, электронные часы с сетевым питанием подвержены сбоям даже при кратковременном пропадании питающего напряжения и для безотказной работы требуют резервирования питания. Ниже описан сетевой источник бесперебойного питания для электронных часов на БИС К145ИК1901 и микросхемах серии К176.
В отличие от других подобных устройств, он содержит меньшее число элементов, имеет более высокий КПД преобразователя напряжения, обеспечивает автоматическую подзарядку резервной аккумуляторной батареи до номинального напряжения и защиту ее от глубокой разрядки.
Основные технические характеристики блока питания:
- Напряжение сети, В…………………………………………………………… 220;
- Напряжение резервной аккумуляторной батареи, В…………………….9;
- Выходное напряжение преобразователя, В:
- максимальное ……………………………………………………………………27;
- минимальное …………………………………………………………………….20:
- Ток от резервной аккумуляторной батареи, мА, не более, через выводы БИС
- 1 и 48, одновременно………………………………………………………12,5;
- только 48.
………………………………………………………………………8,5; - Ток от батареи при неработающей БИС, мкА…………………………….6;
- КПД преобразователя напряжения, %………………………………………85.
………………………………………………………………………8,5;Принципиальная схема источника питания показана на рис. 1. Устройство состоит из выпрямителя со стабилизатором напряжения, резервной аккумуляторной батареи 7Д-0,1 и преобразователя напряжения.
На элементах VT3, VD13…VD15, R3 выполнен стабилизатор с выходным напряжением 27 В, который служит для питания БИС в обычном режиме. Стабилизатор напряжения VT4, VD15 служит для питания микросхем КМОП и подзарядки аккумуляторной батареи GB1.
Такое включение обеспечивает ее автоматическую подзарядку, поддержание в постоянно заряженном состоянии и резервирование питания часов. Зарядный ток батареи ограничен резистором R4.
Для резервирования питания БИС использован преобразователь напряжения на элементах VT1, VT2, VD3.
..VD8, С1…С6. Его особенность — отсутствие в нем автогенератора. Для возбуждения используют импульсы, снимаемые с выходов Ф1, ФЗ (выводы 2, 3) БИС.
Рис. 1. Принципиальная схема источника питания.
Рис. 2. Диаграмма.
При нормальной работе БИС на этих выходах постоянно присутствуют сдвинутые по фазе на 180° импульсы отрицательной полярности, с амплитудой, близкой к напряжению питания микросхем КМОП (рис. 2).
Эти импульсы через элементы сопряжения VD1, VD2, Rl, R2 поступают на вход логического элемента DD1.1, который преобразует их в последовательность положительных импульсов с удвоенной частотой.
Через эмиттерные повторители (VT1, VT2) она подведена к умножителю напряжения (VD3…VD8, С1…С6), формирующему резервное напряжение 27 В. При такой структуре преобразователя удалось получить более высокий КПД, а главное — исключить глубокую разрядку аккумуляторной батареи при длительной работе часов в резервном режиме.
Дело в том, что в резервном режиме работы часов, когда их питают от аккумуляторной батареи, по мере ее разрядки падает напряжение на выходе преобразователя.
