НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ СЕРИИ К134

Описанные выше электронные часы на интегральных микросхемах се­рии К.155 потребляют от источника питания +5 В ток 0,4 — 0,8 А в зависимости от типа использованных индикаторов. Питание таких часов необходимо осу­ществлять от сети через понижающий трансформатор, выпрямитель и стабили­затор напряжения, в результате чего часы получаются довольно громоздкими.

Применив интегральные микросхемы серии К134, можно построить элект­ронные часы с бестрансформаторным питанием. Интегральные микросхемы се­рии К134 отличаются от ИС серии К155 прежде всего значительно меньшей по­требляемой мощностью, типом корпуса, наличием ИС, содержащих два JK-триг-гера в одном корпусе. В серии К134, однако, нет дешифратора с высоковольт­ным выходом, поэтому в часах использованы интегральные микросхемы К133ИД1, совпадающие по характеристикам с ИС КГ55ИД1. Корпус ИС К133ИД1 — плоский, с пленарными выводами, по конструкции близок к корпу­су ИС серии К134.

Часы на ИС серии К134 потребляют по цепи +5 В ток около 100 мА. В часах применен делитель частоты кварцевого генератора с переключаемым ко­эффициентом деления, что позволяет применять в них кварцевый резонатор с любой частотой в пределах от 50 до 559,24 кГц.

Принципиальная схема часов приведена на рис. 48. На ИС DD1 собран кварцевый генератор с резонатором Z1. Импульсы с выхода генератора по­ступают на делитель с коэффициентом пересчета 4 (ИС DD3) и далее на де­литель с переключаемым коэффициентом деления (ИС DD4 — DD14).

Этот делитель работает по принципу предварительной записи в счетчик числа, на которое нужно уменьшить коэффициент пересчета (см. с. 9). В таком делителе часть триггеров устанавливается при переполнении счетчика в 0, а часть — в 1. В результате переполнение счетчика происходит не после по­ступления 2™ импульсов делителя (n — число триггеров делителя), а ранее. В момент переключения последнего триггера в нулевое состояние вновь произ­водится установка части триггеров в 0, части — в 1. Таким образом, коэффици­ент пересчета делителя уменьшается относительно 2ⁿ на число, записываемое в делитель при сбросе.

Триггеры К134ТВ14 имеют лишь входы установки в 0. Поэтому структура делителя по сравнению с описанной выше несколько изменена — триггеры DD10 — DD14 делителя устанавливаются в 0, а сигналы на следующие за ними триггеры подаются либо с прямого, либо с инверсного выхода. Это эквивалентно установке триггеров соответственно в 0 и 1.

Входы триггеров DD4 — DD9, DD10.1 подключены к инверсным выходам предыдущих триггеров, в результате чего их частичная установка в 0 также эк­вивалентна записи в делитель некоторого числа. Ошибка, возникающая вслед­ствие невозможности установки части триггеров DD4 — DD9 в необходимое со­стояние, не превышает 0,1 с и существует лишь в момент пуска часов, на коэф­фициенте пересчета делителя она не сказывается,

Запись необходимого числа в делитель в момент переключения триггера осуществляется с помощью дифференцирующей цепочки C3R4R5 и элементов DD2.3 и DD2.4.

Делитель DD4 — DD14 настраивают так, чтобы на его выходе формировал­ся один импульс в минуту. Импульсы с выхода делителя поступают на вход счетчика единиц минут DD1S — DD16 и далее на счетчики десятков минут DD17 — DD18, единиц часов DD19 — DD20, десятков часов DD21. Коэффициент пересчета счетчика часов, равный 24, реализован с помощью схемы сброса на элементах DD22.1, DD22.2, DD22.3. Состояние счетчиков дешифрируется микро­схемами DD23 — DD26 и индицируется газоразрядными индикаторами HG1 — HG4.

В связи с тем что используемые JK-триггеры имеют по одному входу 1 и К, декады часов собраны по схеме, отличающейся от приведенных ранее. Код работы таких декад невесовой, он приводится к коду 1 — 2 — 4 — 8 с помо­щью диодов VD4 — VD7.

Для питания часов применен бестрансформаторный источник питания. На­пряжение сети гасится на конденсаторах С4 и С5, выпрямляется мостом VD2 и стабилизируется стабилитроном VD3. Пульсации напряжения на VD3 сглажи­ваются конденсатором Сб. Величина пульсации составляет около 500 мВ от пика до пика, но это допустимо для ИС ТТЛ.

Напряжение питания на аноды ламп HG1 — HG4 подается с однополупе-риодного выпрямителя на диоде VD1 через токоограничительные резисторы R8-R11.

Установка показаний часов возможна лишь в моменты, соответствующие целым часам. Порядок установки следующий. Нажимают кнопку SB1, при этом триггер на элементах DD2.1 и DD2.2, необходимый для подавления дребезга контактов кнопки (ом. с. 26), переключается в такое состояние, при котором на выходе элемента DD2.1 формируется уровень логического 0. Этот сигнал ус­танавливает триггеры делителя и счетчиков минут в нулевое состояние, а также вызывает появление на входе первого триггера счетчика часов DD19.1 логи­ческой 1. В момент отпускания кнопки сигнал на входе DD19.1 изменяется с логической 1 на логический 0, в результате чего к показаниям счетчика часов прибавляется единица. Нажимая необходимое число раз кнопку SB1, можно установить необходимое показание часов. Последний раз отпустить кнопку не­обходимо по шестому сигналу поверки времени.

Рис. 48. Схема электронных часов на МС серии К134

Коррекция показаний часов в процессе эксплуатации производится одно­кратным нажатием кнопки по первому и отпусканием по шестому сигналу. Если часы ушли вперед более чем на 5 с, кнопку следует нажать ранее, чем они переключатся самостоятельно, и отпустить, как обычно, по шестому сиг­налу.

Часы собраны на двух печатных платах разного размера 75X95 мм (рис. 49) и 55x95 мм (рис. 50). В часах использованы резисторы МТ, конденсаторы К73-17 (С4, С5), К50-6 (С6), К10-17 (остальные). На плате меньшего разме­ра детали установлены с двух сторон, их расположение показано на чертежах печатных плат. Вариант конструктивного оформления часов показан на рис. 51. Корпус оклеен из прозрачного органического стекла толщиной 3 ш и оклеен светлой декоративной пленкой под дерево. Торцевая и внутренняя поверхности верхней, нижней и боковых стенок корпуса окрашены темной коричневой нитро­эмалью. В планке на передней стенке корпуса после ее наклейки лезвием брит­вы вырезано окно против индикаторов. Платы и задняя стенка крепятся винтами М2 к четырем бобышкам из органического стекла, приклеенным к боковым стенкам корпуса.

В качестве кнопки SB1 использован микропереключатель МПЗ-,1, закреп­ленный на плате большего размера. Для нажатия на шток переключателя в нижней стенке часов напротив него просверлено отверстие 0 1,8 мм. Нажи- -мают на шток при пуске часов отрезком проволоки, например разогнутой кан- целярской скрепкой.

Платы соединяют между собой пятью проводниками, соответствующие кон­тактные площадки на платах помечены +5 В, Общ., 1, 2, 3.

Настройку делителя частоты под конкретный кварцевый резонатор произ­водят следующим образом. Частоту кварцевого резонатора делят на 4 (что соответствует делению в триггерах DD3.1 и DD3.2) и умножают на 60. В результате получается необходимый коэффициент деления. Его уменьшают на единицу и переводят в двоичную форму.

Рассмотрим в качестве примера настройку делителя под кварцевцй резо­натор с частотой 100 кГц. Необходимый коэффициент деления 100 000:4X60 = 1500 000. Двоичный эквивалент числа 1 499 999₁₀ равен 1 0110 1110 0011 0101 1111 г. Число знаков в двоичном эквиваленте определяет число необходимых триггеров, в данном случае 21, поэтому триггер DD14.2 не используется и сиг­нал на конденсатор СЗ снимается с прямого выхода 9 триггера DD14.1.

Если необходимое число триггеров составляет 22 (частота кварцевого ре­зонатора находится в пределах от 139 810 до 279 620 Гц), сигнал снимается с вывода 12 DD14.2.

Рис. 49. Печатная плата электронных часов большая

Двенадцать младших разрядов двоичного эквивалента определяют подклю­чение входов R микросхем DD4 — DD9 к шине установки нуля — если в соответствуюшгм разряде 0, вход R подключают к шине с помощью перемычки, если 1 — оставляют свободным. В данном случае 0 в 6, 8, 11 и 12 разрядах (начиная с младшего), следовательно, к шине установки нуля подключают входы R триггеров DD6.2, DD7.2, DD9.1, DD9.2 (счет начинается с триггера DD4.1, на триггеры DD3 установка 0 никогда не подводится). Остальные раз­ряды двоичного эквивалента определяют, какие входы (прямые или инверсные) триггеров DD10 — DD14 необходимо подключать ко входам следующих тригге­ров. Если в двоичном эквиваленте в соответствующем разряде 0, вход следу­ющего триггера подключается к инверсному выходу данного триггера (вывод 8 или 13), если 1 — к прямому (вывод 9 или 12). Неиспользуемый вывод триг­гера не подпаивается к контактной площадке, его оставляют свободным или обламывают. Так как в старшем разряде двоичного эквивалента всегда стоит 1, с последнего триггера выходной сигнал всегда снимается с прямого выхода.

Рис. 50. Печатная плата электронных часов малая

В данном случае ко входам следующих триггеров подключаются выводы 8 и 12 микросхемы DD10, 9 и 12 DD11, 8 и 12 DD12, 9 я 13 DD13, выходной сигнал снимается с вывода 9 DD14.

Рис. 51. Конструкция электронных часов

После установки теплового режима в корпусе часов проверяется уход по­казаний за 3 — 4 недели и уточняется настройка делителя. Предположим, часы спешат на 2 с в сутки. В этом случае коэффициент деления нужно увеличить на (2*1600 000)/86400 = 35 (86 400 — число секунд в сутках). Таким образом, необходимый коэффициент деления составит 1 500 035, его уменьшают на единицу и по нему вновь определяют двоичный экви­валент и рассчитывают установку перемычек (распайка выводов триггеров DD10 — DD14, как правило, не ме­няется).

При применении в часах кварцевого резонатора с частотой менее 69905 Гц микросхему DD3 не устанавли­вают, ее контактные площадки 1 и 8 соединяют между собой проволочной перемычкой, а частоту кварцевого резонатора при определении коэффициента деления на 4 не делят.

Если же частота кварцевого резонатора превышает 279 620 Гц, но менее 559 240 Гц, выход делителя (точка 2 платы большего размера) подключают ко входу 1 DD17 (точка а), выход 13 DD17 (точка б) подключают к точке 2 платы меньшего размера. При этом при расчете коэффициента деления частоты кварцевого резонатора делят не на 4, а на 8.

При налаживании часов следует помнить, что к включенным в сеть часам нельзя подключать приборы с металлическим корпусом, можно только логиче­ские щупы (питание на них можно взять со стабилитрона VD2) и авометры. Если для поиска неисправности или измерения частоты кварцевого резо­натора необходимо подключение осциллографа или частотомера, питание на часы следует подать от источника постоянного напряжения 15 — 18 В, замкнув выводы конденсаторов С4 — С5 между собой.

Для облегчения теплового режима часов целесообразно резисторы R13 — R15 в часы не устанавливать, на их место установить перемычку, а в сетевую вилку в разрыв одного из проводов включить проволочный резистор 51 — 75 Ом.

При правильной настройке делителя месячная ошибка в ходе часов не превышает 5 с.