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無線電子工学および電気工学の百科事典 ラジオデザイナーのこだわりが詰まった電子時計。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / 時計、タイマー、リレー、負荷スイッチ デジタル技術に興味があり、実際に大規模集積回路に慣れておきたいアマチュア無線家のために、この国のいくつかの工業企業は、電子時計の自己組み立て用の部品セットを製造しています。たとえば、「Electronics-1」です。 このような無線設計者が自宅でも、半田ごてと、中程度の複雑さのアマチュア無線設計の設置、テスト、調整の経験だけで組み立てることができる電子時計の機能図を図に示します。 1.
クロックの基礎となるのは、水晶発振器 G の基準周波数ブロックとオペアンプの動作デバイスを含む大型集積回路 DD (一点鎖線で示す) であり、デジタル インジケータ HG1 ～ HG4 が接続されています。 、クロック制御ユニットＢＵおよび音響トランスデューサＨＡである。 PN 電圧コンバータは、12 つの共通の XNUMX V DC 電源からすべての回路とクロック コンポーネントに電力を供給します。水晶発振器ユニットは、その機能的目的において、平均的な集積度の超小型回路で組み立てられたアマチュア電子時計の基準周波数ユニットと同様です。 また、記号合成インジケーターを制御する操作装置は、ストップウォッチや目覚まし時計として機能します。 設計キット「Electronics-1」には、多機能マイクロ回路 KA1016HL1 (または ChB-32)、水晶振動子 RK-72CHA-17BU、ZP-1 タイプの圧電セラミック ベル、IV-ZA (または IV-6) サインが含まれています。インジケーター、プリント基板、その他の必要な詳細と材料。 キットの所有者は、時計のコンポーネントと要素の目的を理解し、基板に部品を取り付け、好みに合わせてケースを作成するだけで済みます。 電源には、12V バッテリー (時計を車に取り付ける場合) または同じ DC 出力電圧を持つ整流器を使用できます。 12 V 電源からの消費電流は 200 mA を超えません。 時計の精度は1日あたり±XNUMX秒以内です。 時計の模式図 図に示す。 2.
DD1 マイクロ回路の電源は、ツェナー ダイオード VD1 とトランジスタ VT1 の電圧レギュレータです。 15 V の安定した電圧がマイクロ回路のピン 15 と 12 に印加されます。 共通の電源回路はピン 12 です。ZQ1 水晶振動子の固有周波数、したがって基準周波数発生器は 32 Hz です。 これは、マイクロ回路の一部である分周器の要素によって最大 768 Hz まで分周され、これは時間の 1 秒に相当します。 押しボタン スイッチ SB1 ～ SB1 は、デジタル インジケータ HG2 ～ HG1 の制御を提供する超小型回路の操作装置の制御ユニットを形成します。 符号合成インジケーター IV-ZA は、直熱陰極 (ピン 7、8)、別個のピン (1 ～ 6、10、11) を備えた 9 つの陽極、および共通の制御グリッド (ピン 8) を備えた電子ランプです。 XNUMX つのアノードは様式化された数字の XNUMX を形成する細いストリップの形で作られ、XNUMX 番目のアノードはドットの形です。 アノードは蛍光体の薄い層でコーティングされています。 正の電圧がインジケーターのグリッドとアノード要素に印加されると、カソードとアノードの間に電子の流れが発生し、蛍光体が発光します。 時計では、すべてのインジケーターのデジタル記号の同じ名前の要素のアノードが相互接続され、マイクロ回路の対応するピンに接続されます。 特定の瞬間に、符号化された信号が操作装置からそれらに供給され、数字の要素の 0 つが合成されます。 同時に、制御信号がインジケーターグリッドに適用されます。 コードと制御信号の同時動作の結果、インジケーターには 9 から 1 までの数字が表示されます。インジケーター HG2 と HG3 は時間を強調表示し、HG4 と HQXNUMX は現在時刻の分を強調表示します。 時間と分を区切る秒表示器のドット記号は常時点灯します。 同様の記号は他のインジケーターでは使用されません。 コントロールユニットのボタンSB1「K」を押すと、現在時刻と警報音信号の自動鳴動時刻の表示が修正されます。 SB5「H」ボタンは現在時刻の時を設定し、SB4「M」ボタンは分を設定します。 SB2 の「C」ボタンは、時計を現在時刻の秒をカウントするモードに切り替え、時間値がゼロからストップウォッチとして機能するために使用します。 ボタンSB3「B」は目覚まし時計のスタンバイモードをオンにします。 プリセット時刻と現在時刻が一致すると、超小型回路のピン 1 に接続された圧電セラミック ベル HA10 が、周波数約 2 kHz の音声信号を発します。 基準周波数水晶発振器に含まれる同調コンデンサ C1 を使用すると、クロックの「動き」の精度を補正することができます。 サインインジケーターのフィラメントは、0,85 ～ 1,15 mA の電流で 45 ～ 55 V の電圧供給用に設計されています。 クロックでは、これらは並列に接続され、クエンチング抵抗 R12 を介して共通の 18 V 電源から電力が供給されます。 分圧器 R16R17 と 2 アノード (対称) ツェナー ダイオード VD4 はフィラメントの中点を形成し、これに対して整流器の出力から得られた負の電圧が抵抗器 R15 ～ RXNUMX を介してインジケーター要素に印加されます。電圧コンバータを使用して、表示桁のスイッチがオフになった要素のちらつきを排除します。 変圧器 TS1 とトランジスタ VT2、VT3 は、外部電源からの直流電圧を周波数約 2 kHz の交流電圧に変換するプッシュプル コンバータを形成します。 外部電源の負の電圧はトランジスタのエミッタに直接供給され、正の電圧は TS1 トランスの巻線 III および IV を介してトランジスタのコレクタに供給されます。 分圧器 R20R19 の抵抗 R20 から取られた電圧は、巻線 I および II を介してトランジスタのベースに供給され、それらに正の (エミッタに対して) バイアスを生成し、それによってコンバータの起動が保証されます。 トランジスタのコレクタ回路とベース回路の間の正帰還の作用の結果、デバイスは励起されます。 この場合、トランスの巻線 V には矩形波状の交流電圧が誘起され、ブリッジ回路に接続されたダイオード VD2 ～ VD5 で整流され、ツェナーダイオード VD1 とトランジスタ VT1 で安定化されます。 時計をプリント基板に実装した外観と基板のスケッチ、部品配置図を図に示します。 3 - 図 4。
実線は部品側面から基板に取り付けられた追加のワイヤージャンパー (12 個) を示します。 抵抗器 R4 ～ R15 は垂直位置に取り付けられています。 それらの上部端子は取り付けワイヤによって接続されており、ダイオード VD3 と VD4、2 アノード ツェナー ダイオード VD1 のアノード、および (ワイヤ ジャンパを介して) ダイオードに接続されているプリント導体のコンタクト パッドにはんだ付けされています。電圧安定化装置の調整トランジスタ VTXNUMX のコレクタ。 指示計のリード線同士が接続しないように絶縁チューブを被せます。 Textolite ワッシャーは水晶振動子の下に配置されます。 電圧コンバータのトランス TS1 の磁気回路は、サイズ K2000bX1X10 の M4,5NM フェライト リングです (キットに含まれています)。 巻線 I と II にはそれぞれ 20 ターン、III と IV - それぞれ 65 ターン、ワイヤ PEV-225 2 の巻線 V-0,14 ターンが含まれます。 図では、巻き始めが点で示されています。 巻線 I ～ IV のワイヤはリング本体に一方向に巻かれますが、巻線 II は巻線 I の続きであり、巻線 IV は巻線 III の続きである必要があります。 巻線がオンになるのを避けるために、巻線の各ペア (I と II、III と IV) を適切な長さの 4 本のワイヤで巻き、半分に折り、その部分を切断して接続することをお勧めします。 ２回目の続きです。 ジャンクションは、直列接続された一対の巻線の中央からのタップになります (巻線 I と II の場合はタップ 7、巻線 III と IV の場合はタップ XNUMX)。 まず、フェライトリングを幅 5 mm のワニスを塗った布で直径全体に巻き付け、その端を BF-2 接着剤で固定し、ワイヤシャトルを使用して巻線 I と II のワイヤを巻きます。 次に、ニスを塗った布でそれらを包み、巻線IIIとIVを巻きます。 巻線 V は最後に巻かれ、前の巻線をワニスを塗った布で包み、次に V 巻線を巻きます。 完成した変圧器はBF-2接着剤で基板に固定され（固定に金属ブラケット、クランプ、またはスタッドを使用することはお勧めできません）、その巻線のリード線はプリント基板の対応する通電パッドにはんだ付けされます。 超小型回路は、端子の静電気やはんだ付け時の過熱による故障の可能性を排除するための措置を講じながら、最後に基板に実装されます。 静電気による超小型回路の偶発的な破壊を防ぐために、回路基板、はんだごて、および設置者自身の体の電位が同じである必要があります。 これを行うには、はんだごてのプラスチック（または木製）ハンドルに裸線を数回巻くか、ブリキ板をその上に固定し、抵抗値100 ... 200の抵抗器を介して接続します（ワイヤまたはプレート）。はんだごての先端およびその他すべての金属部分まで kΩ。 空いている手で取り付けるときは、回路基板の電流が流れている電源導体を持ってください。 はんだ付け中、はんだごてが超小型回路の各出力に触れている時間は3秒を超えてはなりません。この時点では、はんだごて自体は電源から切り離されています。 これらの一般的に単純な要件に従わないと、マイクロ回路に悪影響を及ぼす可能性があります。 取り付けが完了したら、時計の回路図と注意深く比較し、金属針または糸くずの出ない清潔な布で、電流が流れているプリント導体とパッドの間のプリント基板から汚れ、フラックス残留物、はんだ液滴を取り除きます。その後、電源を時計に接続します。 外部電源には、少なくとも 12 mA の負荷電流で出力電圧が約 200 V のほぼすべての全波整流器を使用できます。 電源を接続した直後に、インジケーターに乱数が表示されます。これは、時計が動作していることを示しています。 時計をリセットしてスタートするには、SB1 の「K」ボタンと SB2 の「C」ボタンを同時に押して、「K」ボタンを放す必要があります。 この瞬間から秒のカウントダウンが始まり、時計はストップウォッチのように機能します。 次に、ボタンSB2「C」を押し、同時にまたは別々にボタンSB5「H」、SB4「M」を押して、インジケーターの現在時刻の時と分を設定する必要があります。 SB2 の「C」ボタンをもう一度押すと、インジケーターに現在時刻の秒が表示されます。 音声信号（目覚まし時計）の時間を設定するには、SB3の「B」ボタンを押し、「H」と「M」ボタンを交互に押し、インジケーターブロックで希望の時間を設定し、「B」ボタンを放す必要があります。 。 現在時刻が設定値と一致すると、アラーム信号が断続的に表示されますが、「B」ボタンを押すとアラーム信号を消すことができます。 時計をストップウォッチとして使用するには、「C」ボタンを押しながら「K」ボタンを押してすぐに放します。 ただし、同時に現在時刻もリセットされ、その値は「H」と「M」ボタンで復元されます。 動作中にクロックが暴走したり、逆に遅れたりした場合は、コンデンサ C1 でジェネレータの周波数を調整することで、その軌道を修正できます。 時計ケースのデザインは任意です。 インジケーターが見える前壁の長方形の穴を有機ガラスまたは青または緑のフィルムで覆うことをお勧めします。 取り付けられた時計の表示桁の発光素子がちらついたり、圧電セラミックベルが絶え間なく不規則な音を発したりする場合があります。 この理由は、マイクロ回路の励起です。 この現象を排除するには、0,047 または 0,068 μF の容量を持つセラミック コンデンサで超小型回路の電源回路をブロックし、端子 12 と 15 の間に接続するか、電圧レギュレータの出力と並列に接続する必要があります。図2 - コンデンサC7は破線で示されています）。 時計の動作上で見つかった 3 番目の小さな欠点は、プラグが抜かれた圧電セラミック ベルの音が聞こえることです。 その原因は、全波整流器 VD6 ～ VD3 の出力における電流リップルの平滑化が不十分であることです。 この現象を解消するには、電解コンデンサ C5 を交換するか、少なくとも 10 V の電圧に対して 50 ... XNUMX μF の容量のコンデンサを並列に接続する必要があります。 Elektronika-1 無線設計者の部品から組み立てられた時計の最も重大な欠点は、電源の非生産的なエネルギー損失が大きいことです。 実際のところ、トランジスタコンバータは、マイクロ回路とサインインジケータのアノード回路に電力を供給する電圧安定装置とともに、12 V電源から15 mAを超えない電流を消費し、すべてのインジケータのフィラメントは190 mAを超えません。 。 。 合計は 200 mA で四捨五入され、電力に換算すると 2,4 ワットになります。 しかし、インジケーターのフィラメントの電圧を 0,85 ... 1 V 以内にするために、インジケーターには抵抗 R18 を介して電力が供給され、約 11 V の過剰電圧が消失します。 したがって、消費電力のほとんどは、インジケーターによって消費されることがわかります。電源からのクロックは役に立たず、この抵抗器の加熱に費やされます。 このような電源エネルギーの非生産的な損失を回避するにはどうすればよいでしょうか? 時計が自動車内で動作し、バッテリーから電力供給されることが想定されている場合は、コンバーターの変圧器 TS1 に追加の二次巻線を設けて、そこから標識インジケーターのフィラメントに直接電力を供給するように設計できます。 抵抗R18は取り外した余分な部品であることがわかります。
家庭で時計に電力を供給するには、もちろん、マイクロ回路の回路とインジケーターのフィラメントに個別の電源を供給するように設計された電源ユニットを使用する必要があります。これにより、抵抗R18も不要になります。 ネットワーク電源の計算については、Radio マガジンと VRL コレクションで繰り返し説明されています (たとえば、VRL コレクション、No. 84 の B. Ivanov の記事「Homemade Power Supply」を参照)。
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