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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Orologio elettronico realizzato con parti di design radiofonico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Orologi, temporizzatori, relè, interruttori di carico Per i radioamatori che sono interessati alla tecnologia digitale e vogliono conoscere nella pratica i grandi circuiti integrati, alcune imprese industriali del paese producono kit di parti per l'autoassemblaggio di orologi elettronici, ad esempio "Elettronica-1". Lo schema funzionale di un orologio elettronico, che può essere assemblato da un tale apparecchio radio anche a casa, con solo un saldatore e una certa esperienza nell'installazione, test e messa a punto di progetti radioamatoriali di media complessità, è mostrato in Fig. 1.
La base dell'orologio è un grande circuito integrato DD (indicato dalle linee del dash-punto), contenente un blocco di frequenza di riferimento di un oscillatore di quarzo G e un amp-amp del dispositivo operativo, a cui gli indicatori digitali HG1-HG4, un controllo dell'orologio Sono collegati l'unità BU e un trasduttore acustico NA. Il convertitore di tensione PN fornisce energia a tutti i circuiti e componenti dell'orologio da una fonte DC comune con una tensione di 12 V. Il blocco di oscillatore di quarzo nel suo scopo funzionale è simile ai blocchi di frequenza standard di orologi elettronici amatoriali assemblati Grado medio di integrazione. E il dispositivo operativo che controlla gli indicatori sintetizzanti fornisce il funzionamento come cronometro e sveglia. Il kit di progettazione "Elettronica-1" comprende: microcircuito multifunzionale KA1016HL1 (o ChB-32), risonatore al quarzo RK-72CHA-17BU, campana piezoceramica tipo ZP-1, indicatori di simboli IV-ZA (o IV-6), circuito stampato e altre parti e materiali necessari. Il proprietario del set deve solo comprendere lo scopo dei componenti e degli elementi dell'orologio, montare le parti sulla scheda e realizzarne la custodia secondo il suo gusto. La fonte di alimentazione può essere una batteria da 12 V (se l'orologio deve essere installato in un'auto) o un raddrizzatore con la stessa tensione di uscita CC. Il consumo attuale da una sorgente 12 V non supera i 200 Ma. La precisione dell'orologio non è peggiore di ± 1 s al giorno. Diagramma schematico dell'orologio Mostrato in fig. 2.
La sorgente di alimentazione per il microcircuit DD1 è uno stabilizzatore di tensione sul diodo Zener VD1 e Transistor VT1. Una tensione stabilizzata di 15 V viene fornita ai pin 15 e 12 del microcircuito. Il circuito di alimentazione comune è il pin 12. La frequenza naturale del risonatore di quarzo ZQ1, e quindi il generatore di frequenza di riferimento, è di 32 Hz. Gli elementi del divisore di frequenza inclusi nel microcircuito lo dividono fino a 768 Hz, che corrisponde a 1 s di tempo. Gli interruttori a pulsante SB1 - SB1 formano un'unità di controllo per il dispositivo operativo del microcircuito, che fornisce il controllo degli indicatori digitali HG2 - HG1. L'indicatore di sintetizzazione dei segni IV-Za è un tubo elettronico con un catodo riscaldato direttamente (pin 7, 8), otto anodi con pin separati (1-6, 10 e 11) e una griglia di controllo comune (pin 9). Sette anodi sono realizzati sotto forma di strisce strette che formano un numero 8 stilizzato e l'ottavo è nella forma di un punto. Gli anodi sono rivestiti con un sottile strato di fosforo. Quando viene applicata una tensione positiva agli elementi della griglia e dell'anodo dell'indicatore, si verifica un flusso di elettroni tra il catodo e gli anodi, causando il bagliore del fosforo. Nell'orologio, gli anodi con lo stesso nome - elementi dei segni digitali di tutti gli indicatori - sono interconnessi e collegati ai pin corrispondenti del microcircuito. In determinati punti nel tempo, viene inviato loro un segnale codificato dal dispositivo operativo, sintetizzando uno degli elementi dei numeri. Allo stesso tempo, viene fornito un segnale di controllo alle griglie dell'indicatore. Come risultato dell'influenza simultanea del codice e dei segnali di controllo, sugli indicatori vengono visualizzati i numeri da 0 a 9. Gli indicatori HG1 e HG2 mostrano le ore e HG3 e HQ4 mostrano i minuti dell'ora corrente. Il segno del punto nel secondo indicatore, che separa le ore dai minuti, è costantemente illuminato. Segni simili non sono usati in altri indicatori. Premendo il pulsante SB1 "K" dell'unità di controllo, le letture dell'indicatore dell'ora corrente e l'ora di attivazione automatica del suono della sveglia vengono corrette. Utilizzare il pulsante SB5 "H" per impostare l'ora e il pulsante SB4 "M" per impostare i minuti dell'ora corrente. Il pulsante SB2 "C" viene utilizzato per commutare l'orologio alla modalità di conteggio dei secondi dell'ora corrente e per funzionare come cronometro da valori di tempo zero. Il pulsante SB3 “B” attiva la modalità standby della sveglia; quando l'ora preimpostata e quella corrente coincidono, la campana piezoceramica HA1, collegata al pin 10 del microcircuito, emette un segnale sonoro con una frequenza di circa 2 kHz. Regolando il condensatore C1, che è incluso nell'oscillatore al quarzo della frequenza di riferimento, è possibile correggere la precisione del "funzionamento" dell'orologio. I filamenti degli indicatori di segno sono progettati per una tensione di alimentazione di 0,85 ... 1,15 V con una corrente di 45 ... 55 Ma. All'orologio sono collegati in parallelo e sono alimentati da una fonte comune a 12 V attraverso una resistenza di tempra R18. Il divisore di tensione R16R17 e il diodo Zener a due anodi (simmetrici) VD2 formano il punto medio dei filamenti, rispetto al quale viene fornita la tensione negativa agli elementi dell'indicatore attraverso i resistori R4-R15, prelevati dall'output del raddrizzatore del convertitore di tensione, per Elimina lo sfarfallio degli elementi commutati delle cifre indicative. Il trasformatore TS1 e i transistor VT2, VT3 formano un convertitore push-pull di tensione continua da una fonte di alimentazione esterna a tensione alternata con una frequenza di circa 2 kHz. La tensione negativa della sorgente esterna viene fornita direttamente agli emettitori dei transistor e la tensione positiva viene fornita ai loro collettori attraverso gli avvolgimenti III e IV del trasformatore TS1. La tensione rimossa dal resistore R20 del divisore R19R20 viene fornita attraverso gli avvolgimenti I e II alle basi dei transistor e crea su di essi una polarizzazione positiva (rispetto agli emettitori) e garantisce quindi l'avvio del convertitore. Come risultato del feedback positivo tra il collettore e i circuiti di base dei transistor, il dispositivo viene eccitato. In questo caso, nell'avvolgimento V del trasformatore viene indotta una tensione alternata rettangolare, che viene raddrizzata dai diodi VD2 - VD5 collegati in un circuito a ponte, ed è ulteriormente stabilizzata dal diodo zener VD1 e dal transistor VT1. L'aspetto di un orologio montato su un circuito stampato, uno schizzo della scheda e uno schema del posizionamento delle parti su di essa sono mostrati in Fig. 3 - Figura 4.
Le linee continue indicano ulteriori maglioni in filo (12 pezzi) installati sulla scheda dal lato delle parti. I resistori R4 - R15 sono montati in posizione verticale. I loro terminali superiori sono collegati da un pezzo di filo di montaggio, che è saldato al cuscinetto di contatto del conduttore stampato che va agli anodi dei diodi VD3 e VD4, il diodo Zener a due anodi Vd2 e (tramite un filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo del jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper) al filo jumper a Collettore del transistor di controllo stabilizzatore di tensione VT1. Per evitare che i terminali indicatore si colleghino tra loro, vengono posizionati pezzi di tubo isolante. Una rondella di textolite è posizionata sotto il risonatore di quarzo. Il nucleo magnetico del trasformatore TS1 del convertitore di tensione è un anello di ferrite M2000NM di dimensioni standard K1bx10x4,5 (incluso nel kit). Gli avvolgimenti I e II contengono 20 giri ciascuno, III e IV-65 giri ciascuno, giri di avvolgimento V-225 del filo PEV-2 0,14. Nel diagramma, gli inizi degli avvolgimenti sono indicati da punti. I fili degli avvolgimenti I-IV sono avvolti sul corpo dell'anello in una direzione, mentre l'avvolgimento II dovrebbe essere una continuazione dell'avvolgimento I e l'avvolgimento IV dovrebbe essere una continuazione dell'avvolgimento III. Per evitare avvolgimenti schiena contro schiena, si consiglia di avvolgere ciascuna coppia di avvolgimenti (I e II, III e IV) con un pezzo di filo di lunghezza adeguata, piegato a metà, quindi tagliare e collegare le sue parti in modo che una di loro è una continuazione del secondo. Il punto di connessione sarà una presa dal centro di una coppia di avvolgimenti collegati in serie (per gli avvolgimenti I e II - presa 4, per gli avvolgimenti III e IV - presa 7). Innanzitutto, l'anello di ferrite deve essere avvolto attorno al suo intero diametro con una striscia di tessuto verniciato larga 5 mm, la sua estremità fissata con colla BF-2 e, utilizzando una navetta a filo, deve essere avvolto il filo degli avvolgimenti I e II. Quindi, avvolgendoli con una striscia di stoffa verniciata, vengono avvolti gli avvolgimenti III e IV. Il filo dell'avvolgimento V viene avvolto per ultimo, avendo precedentemente avvolto gli avvolgimenti precedenti con un panno verniciato, e quindi avvolgendo V. Il trasformatore finito è fissato alla scheda con colla BF-2 (non è consigliabile utilizzare staffe metalliche, morsetti o perni per il fissaggio) e i terminali dei suoi avvolgimenti sono saldati ai corrispondenti contatti che trasportano corrente del circuito stampato . Il microcircuito viene montato per ultimo sulla scheda, adottando misure per prevenirne il possibile guasto dovuto alla carica elettrostatica sui terminali o al surriscaldamento durante la saldatura. Per evitare la rottura accidentale del microcircuito a causa dell'elettricità statica, è necessario che i potenziali elettrici del circuito, del saldatore e del corpo dell'installatore stesso siano gli stessi. Per fare ciò, avvolgere diverse spire di filo nudo attorno al manico di un saldatore di plastica (o di legno) o attaccarvi una piastra di stagno e collegare (il filo o la piastra) alla punta e a tutte le altre parti metalliche del saldatore tramite un resistore. con una resistenza di 100 ... 200 kohm. Durante l'installazione, utilizzare la mano libera per tenere il conduttore di alimentazione del circuito che trasporta corrente. Durante la saldatura, la durata del contatto con il saldatore su ciascun pin del microcircuito non deve superare i 3 s e in questo momento il saldatore stesso è disconnesso dalla rete. Il mancato rispetto di questi requisiti generalmente semplici può avere un effetto dannoso sul microcircuito. Una volta completata l'installazione, controllarla attentamente con lo schema elettrico dell'orologio, utilizzare un ago metallico o un panno pulito e privo di pelucchi per rimuovere sporco, residui di flusso e goccioline di saldatura dal circuito stampato tra i conduttori stampati che trasportano corrente e gli elettrodi e solo dopo collegare la fonte di alimentazione all'orologio. La fonte di alimentazione esterna può essere quasi qualsiasi raddrizzatore a onda intera con una tensione di uscita di circa 12 V con una corrente di carico di almeno 200 mA. Immediatamente dopo aver collegato la fonte di alimentazione, gli indicatori dovrebbero apparire numeri casuali, il che è un segno che l'orologio funziona. Per ripristinare e avviare l'orologio, è necessario premere contemporaneamente i pulsanti SB1 "K" e SB2 "C", quindi premere il pulsante "K". Da questo momento i secondi iniziano a contare: l'orologio funziona come un cronometro. Quindi, è necessario rilasciare il pulsante SB2 "C" e, premendo contemporaneamente o separatamente i pulsanti SB5 "H" e SB4 "M", impostare le ore e i minuti dell'ora corrente sugli indicatori. Se si preme di nuovo il pulsante SB2 "C", gli indicatori mostreranno i secondi dell'ora corrente. Per impostare l'ora del segnale sonoro (sveglia), è necessario premere il pulsante SB3 “B”, premendo alternativamente i pulsanti “H” e “M” per impostare l'ora desiderata sul blocco indicatore e premere il pulsante “B” pulsante. Se l'ora corrente coincide con il valore impostato, dovrebbe apparire un segnale di allarme intermittente, che può essere disattivato premendo il pulsante “B”. Per utilizzare l'orologio come cronometro, mentre si preme il pulsante “C”, premere e quindi rilasciare immediatamente il pulsante “K”. Ma allo stesso tempo viene ripristinata l'ora corrente, il cui valore viene ripristinato utilizzando i pulsanti “H” e “M”. Se durante il funzionamento l'orologio scappa o, al contrario, resta indietro, il suo progresso può essere corretto regolando la frequenza del generatore con il condensatore C1. Il design della custodia dell'orologio è arbitrario. È consigliabile coprire il buco rettangolare nella sua parete anteriore, attraverso il quale gli indicatori sono visibili, con vetro organico o un film blu o verde. Può accadere che gli elementi luminosi dei numeri degli indicatori dell'orologio montato tremolano e la campana piezoceramica emette suoni casuali continui. La ragione di ciò è l'eccitazione del microcircuito. Per eliminare questo fenomeno, è necessario bloccare il circuito di alimentazione del microcircuito con un condensatore ceramico con una capacità di 0,047 o 0,068 μF, collegandolo tra i suoi terminali 12 e 15 o parallelo all'uscita dello stabilizzatore di tensione (in Fig. . 2 - condensatore C7 mostrato in linee tratteggiate). Il secondo piccolo inconveniente riscontrato nel funzionamento dell'orologio è il suono udibile della campana piezoceramica non accesa. Il motivo è un livellamento insufficiente dell'ondulazione di corrente all'uscita del raddrizzatore a onda intera VD3 - VD6. Per eliminare questo fenomeno è necessario sostituire il condensatore elettrolitico C3 oppure collegare in parallelo ad esso un condensatore con capacità di 5...10 μF per una tensione di almeno 50 V. Lo svantaggio più significativo degli orologi assemblati con parti del progettista della radio Elektronika-1 deve essere considerato le grandi perdite improduttive di energia dalla fonte di alimentazione. Il fatto è che il convertitore a transistor, insieme allo stabilizzatore di tensione che alimenta il microcircuito e i circuiti anodici degli indicatori di segnale, consuma una corrente da una sorgente di 12 V che non supera i 15 mA, e i filamenti di tutti gli indicatori non consumano più superiore a 190 mA. . Totale arrotondato 200 Ma o, in termini di potere, 2,4 W. Ma affinché la tensione sui filamenti degli indicatori sia compresa tra 0,85...1 V, l'alimentazione viene fornita loro attraverso il resistore R18, che smorza la tensione in eccesso di circa 11 V. Quindi risulta che la maggior parte della potenza Consumato dall'orologio dalla fonte di alimentazione è inutile è sprecato al riscaldamento di questa resistenza. Come evitare queste perdite di energia dispendiose dell'alimentazione? Se si prevede che l'orologio venga utilizzato in un'auto e alimentato dalla sua batteria, è possibile fornire un ulteriore avvolgimento secondario sul trasformatore TS1 del convertitore, progettato per alimentare direttamente da esso i filamenti degli indicatori di segnale. Il resistore R18 risulta essere una parte extra che viene rimossa.
Per alimentare l'orologio di casa è necessario, ovviamente, utilizzare un alimentatore progettato per alimentare separatamente i circuiti del microcircuito e i filamenti dell'indicatore, che eliminerà anche la resistenza R18. Il calcolo degli alimentatori di rete è stato più volte discusso nella rivista Radio e nelle raccolte VRL (vedere, ad esempio, l'articolo di B. Ivanov “Alimentazione fatta in casa” nella raccolta VRL, n. 84).
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