Diagrama de circuito de um relógio eletrônico alimentado por bateria. Relógio no microcontrolador AVR com DS1307

12.07.2023

Este relógio é montado em um chipset conhecido - K176IE18 (contador binário para um relógio com gerador de sinal de campainha),

K176IE13 (contador para relógios com despertador) e K176ID2 (conversor de código binário para sete segmentos)

Quando a energia é ligada, zeros são automaticamente gravados no contador de horas e minutos e no registro de memória do despertador do chip U2. Para instalar

hora, pressione o botão S4 (Ajuste da hora) e, mantendo-o pressionado, pressione o botão S3 (Hora) - para definir a hora ou S2 (Min) - para definir

minutos. Neste caso, as leituras dos indicadores correspondentes começarão a mudar com uma frequência de 2 Hz de 00 a 59 e depois novamente 00. No momento da transição

de 59 a 00 o contador de horas aumentará em um. Definir a hora do alarme é o mesmo, você só precisa mantê-lo pressionado

botão S5 (Ajuste de Alarme). Após definir a hora do alarme, você precisa pressionar o botão S1 para ligar o alarme (contatos

fechado). O botão S6 (Reset) é usado para forçar os indicadores de minutos a serem redefinidos para 00 durante a configuração. Os LEDs D3 e D4 desempenham um papel

pontos divisores piscando a uma frequência de 1 Hz. Os indicadores digitais no diagrama estão localizados na ordem correta, ou seja, venha primeiro

indicadores de horas, dois pontos divisores (LEDs D3 e D4) e indicadores de minutos.

O relógio utilizou resistores R6-R12 e R14-R16 com potência de 0,25W, o restante - 0,125W. Ressonador de quartzo XTAL1 na frequência de 32 768 Hz -

um relógio comum, os transistores KT315A podem ser substituídos por qualquer silício de baixa potência da estrutura apropriada, KT815A - por transistores

potência média com coeficiente de transferência de corrente de base estática de pelo menos 40, diodos - qualquer silício de baixa potência. Tweeter BZ1

dinâmico, sem gerador embutido, resistência do enrolamento 45 Ohm. O botão S1 está naturalmente bloqueado.

Os indicadores utilizados são verdes TOS-5163AG, você pode usar qualquer outro indicador com cátodo comum sem reduzir

resistência dos resistores R6-R12. Na figura você pode ver a pinagem deste indicador as conclusões são mostradas condicionalmente, pois; apresentado

vista superior.

Depois de montar o relógio, pode ser necessário ajustar a frequência do oscilador de cristal. Isso pode ser feito com mais precisão controlando digitalmente

usando um frequencímetro, o período de oscilação é de 1 s no pino 4 do microcircuito U1. Ajustar o gerador à medida que o relógio avança exigirá despesas significativamente maiores

tempo. Também pode ser necessário ajustar o brilho dos LEDs D3 e D4 selecionando a resistência do resistor R5, para que tudo

brilhava uniformemente. A corrente consumida pelo relógio não excede 180 mA.

O relógio é alimentado por uma fonte de alimentação convencional, montada em um estabilizador de microcircuito positivo 7809 com tensão de saída de +9V e corrente de 1,5A.

Este relógio já foi revisado várias vezes, mas espero que minha análise também seja interessante para você. Adicionadas descrições e instruções do trabalho.

O estilista foi comprado no ebay.com por 1,38 libras (0,99+0,39 frete), o que equivale a US$ 2,16. No momento da compra, este é o menor preço oferecido.

A entrega demorou cerca de 3 semanas, o conjunto veio em um saco plástico comum, que por sua vez foi embalado em um pequeno saco plástico bolha. Havia um pequeno pedaço de espuma nos terminais do indicador; o restante das peças estava sem qualquer proteção.

Na documentação há apenas uma pequena folha de papel A5 com uma lista de componentes de rádio de um lado e um diagrama de circuito do outro.

1. Diagrama do circuito elétrico, peças utilizadas e princípio de funcionamento

A base ou “coração” do relógio é um microcontrolador CMOS AT89C2051-24PU de 8 bits equipado com uma ROM Flash programável e apagável de 2kb.
Nó gerador de relógio montado conforme diagrama (Fig. 1) e é composto por ressonador de quartzo Y1 de dois capacitores C2 e C3, que juntos formam um circuito oscilante paralelo.

Ao alterar a capacitância dos capacitores, você pode alterar dentro de pequenos limites a frequência do gerador de clock e, consequentemente, a precisão do clock. A Figura 2 mostra uma variante de um circuito gerador de clock com a capacidade de ajustar o erro do clock.

Nó de redefinição inicial serve para colocar os registros internos do microcontrolador no estado inicial. É utilizado para fornecer, após conectar a alimentação, a 1 pino do MK um único pulso com duração de pelo menos 1 μs (12 períodos de clock).
Consiste em um circuito RC formado pelo resistor R1 e pelo capacitor C1.

Circuito de entrada consiste nos botões S1 e S2. O software foi projetado para que, ao pressionar qualquer um dos botões uma vez, um único sinal seja ouvido no alto-falante e, ao mantê-lo pressionado, um sinal duplo seja ouvido.

Módulo de exibição compilado em quatro bits indicador de sete segmentos com um cátodo comum DS1 e um conjunto resistivo PR1.
Um conjunto resistivo é um conjunto de resistores em um invólucro:

Parte sonora O circuito é um circuito montado usando um resistor R2 de 10 kOhm, um transistor pnp Q1 SS8550 (atuando como amplificador) e um elemento piezoelétrico LS1.

Nutrição fornecido através do conector J1 com capacitor de suavização C4 conectado em paralelo. Faixa de tensão de alimentação de 3 a 6V.

2. Montagem do construtor

A montagem não causou dificuldades; estava escrito no quadro onde soldar quais peças.

Muitas fotos - a montagem do designer está escondida sob o spoiler

Comecei pelo soquete, pois é o único que não é componente de rádio:

O próximo passo foi soldar os resistores. É impossível confundi-los, ambos têm 10 kOhm:

Em seguida instalei na placa, observando a polaridade, um capacitor eletrolítico, um conjunto de resistor (prestando atenção também no primeiro pino) e elementos de um gerador de clock - 2 capacitores e um ressonador de quartzo

O próximo passo é soldar os botões e o capacitor do filtro de potência:

Depois disso, é hora do elemento piezoelétrico sonoro e do transistor. O principal em um transistor é instalá-lo no lado correto e não confundir os terminais:

Por último, soldei o indicador e o conector de alimentação:

Eu o conecto a uma fonte de 5V. Tudo funciona!!!

3. Configuração da hora atual, alarmes e sinalização horária.

Depois de ligar a energia, o display entra no modo "HORAS: MINUTOS" e exibe a hora padrão de 12:59. O sinal sonoro de hora em hora está ativado. Ambos os alarmes estão ativados. O primeiro está previsto para funcionar às 13h01 e o segundo às 13h02.

Cada vez que você pressionar brevemente o botão S2, o display alternará entre os modos (“HORAS: MINUTOS”) e (“MINUTOS: SEGUNDOS”).
Ao pressionar longamente o botão S1, você entra no menu de configurações, que consiste em 9 submenus, designados pelas letras A, B, C, D, E, F, G, H, I. Os submenus são alternados pelo Botão S1, os valores são alterados pelo botão S2. O submenu I é seguido pela saída do menu de configurações.

A: Configurando o relógio atual
Ao pressionar o botão S2, o valor do relógio muda de 0 a 23. Após acertar o relógio, deve-se pressionar S1 para ir ao submenu B.

B: Definir os minutos da hora atual

C: Habilitar de hora em hora sinal sonoro
O padrão é LIGADO – um bipe soa a cada hora, das 8h às 20h. Pressionar o botão S2 altera o valor entre ON e OFF. Após definir o valor, deve-se pressionar S1 para ir ao submenu D.

D: Ligar/desligar o primeiro alarme
Por padrão, o alarme está LIGADO. Pressionar o botão S2 altera o valor entre ON e OFF. Após definir o valor, deve-se pressionar S1 para ir para o próximo submenu. Se o alarme estiver desligado, os submenus E e F serão ignorados.

E: Acerte o relógio para o primeiro alarme
Ao pressionar o botão S2, o valor do relógio muda de 0 a 23. Após acertar o relógio, deve-se pressionar S1 para ir ao submenu F.

F: Definir os minutos do primeiro alarme
Ao pressionar o botão S2, o valor dos minutos muda de 0 a 59. Após acertar os minutos, deve-se pressionar S1 para ir ao submenu C.

G: Liga/desliga o segundo despertador
Por padrão, o alarme está LIGADO. Pressionar o botão S2 altera o valor entre ON e OFF. Após definir o valor, deve-se pressionar S1 para ir para o próximo submenu. Se o alarme estiver desligado, os submenus H e I serão ignorados e o menu de configurações será encerrado.

H: Configurando o segundo despertador
Ao pressionar o botão S2, o valor do relógio muda de 0 a 23. Após acertar o relógio, deve-se pressionar S1 para ir ao submenu I.

I: Definir os minutos do segundo alarme
Ao pressionar o botão S2, o valor dos minutos muda de 0 a 59. Após acertar os minutos, deve-se pressionar S1 para sair do menu de configurações.

Correção de segundos
No modo (“MINUTOS: SEGUNDOS”), deve-se manter pressionado o botão S2 para zerar os segundos. A seguir, pressione brevemente o botão S2 para iniciar a contagem dos segundos.

4. Impressões gerais do relógio.

Prós:
+ Preço baixo
+ Fácil montagem, peças mínimas
+ Prazer de automontagem
+ Erro bastante baixo (fiquei alguns segundos atrasado durante o dia)

Contras:
- Não mantém o tempo após desligar
- Falta de qualquer documentação além do diagrama (este artigo resolveu parcialmente esta desvantagem)
- O firmware no microcontrolador está protegido contra leitura

5. Além disso:

1) Nas infinitas extensões da Internet encontrei instruções para este relógio em Inglês e traduzi para o russo. Você pode baixá-lo

A escolha da série de microcircuitos nos quais este circuito será implementado é de extrema importância. Para relógios mais parâmetro importanteé a corrente consumida por eles, já que na maioria dos casos todo o relógio ou parte do circuito do relógio é alimentado por baterias. Portanto, ao desenvolver um circuito, escolheremos microcircuitos implementados em .

Vamos começar a desenvolver o circuito de relógio com um oscilador de quartzo. Como já discutido durante o desenvolvimento diagrama de blocos, um ressonador de relógio de quartzo será usado como parte do gerador. Para reduzir o custo de todo o dispositivo como um todo, usaremos o circuito gerador mais simples - um capacitivo de três pontos, e como o gerador é projetado para sincronizar um dispositivo digital, o gerador será implementado em um inversor lógico. Diagrama esquemático tal oscilador de cristal é mostrado na Figura 1.

Figura 1. Circuito oscilador de cristal baseado em inversor lógico

Deixe-me lembrá-lo de que o resistor R1 se destina a início automático gerador quando a energia está ligada. O mesmo elemento determina o ganho do inversor, e quanto maior for esse ganho, mais oscilações retangulares serão formadas em sua saída, o que, por sua vez, levará a uma diminuição na corrente consumida pelo oscilador de quartzo. Vamos escolher R1 igual a 10 Mohm.

R2 é projetado para evitar a autoexcitação do gerador em uma frequência determinada pela capacitância do porta-cristal. Vamos escolher o valor da resistência deste resistor de 510 kOhm.

O segundo no circuito gerador é projetado para reduzir a duração das frentes de oscilação retangular gerada. Isso é necessário para reduzir a influência do circuito subsequente na estabilidade das oscilações do oscilador mestre, bem como para uma operação mais confiável dos contadores digitais do divisor de frequência.

Como microcircuito contendo inversores, escolheremos o microcircuito SN74LVC2G04DRL. Este chip, construído com tecnologia CMOS, contém dois inversores. O fato de o microcircuito conter dois elementos é indicado pela designação 2G. O fato de se tratarem de inversores é indicado pelo número 04, e o fato de o microcircuito utilizar uma embalagem com passo de chumbo de 0,5 mm é indicado pelas letras DRL. As dimensões da caixa deste microcircuito não excedem 1,6 * 1,6 mm (a caixa possui apenas seis pinos). O microcircuito é capaz de operar na faixa de tensão de 1,5 a 5,5 V.

A seguir implementamos um circuito divisor de frequência até um valor de 1 Hz. Deixe-me lembrá-lo que o período de oscilações com frequência de 1 Hz é igual a 1 segundo. Como já determinamos ao desenvolver o diagrama de blocos, seu coeficiente de divisão deverá ser igual a 32768. Ou seja, para implementar o divisor serão necessários 15 gatilhos de contagem. Claro, você pode pegar o chip K176IE12, especialmente projetado para esse fim, mas não estamos procurando caminhos fáceis, então usamos o chip universal SN74HC393PW. Possui dois contadores binários independentes de quatro bits. Isso significa que apenas dois microcircuitos serão suficientes para implementar nosso divisor.

As dimensões da caixa do microcircuito selecionado não excedem 5´6,4mm. O corpo deste microcircuito possui 14 pinos. Se não houver requisitos especiais para as dimensões do relógio, você poderá usar o microcircuito doméstico K1564IE19. Seu case é duas vezes maior que o case do microcircuito selecionado. No entanto, até os números dos pinos dos microcircuitos serão os mesmos. O diagrama de circuito resultante do segundo gerador de pulso relógio eletrônicoé mostrado na Figura 2.

Figura 2. Circuito divisor para gerador de pulso de 32768 segundos

Agora lembre-se que o gerador de intervalo de tempo requer outro divisor de frequência. O período de pulso em sua saída será igual a 1 minuto. O divisor por sessenta pode ser implementado exatamente no mesmo chip que usamos anteriormente para construir um divisor por 32768.

O divisor por sessenta não é um múltiplo de uma potência de dois, portanto, sua implementação exigirá feedback. Para simplificar o diagrama, observemos que o número 60 é dividido nos números 10 e 6. Ambos os números contêm apenas duas unidades. Os pinos dos contadores de 4 bits vão para lados diferentes do corpo do microcircuito. Portanto, será conveniente utilizar dois elementos lógicos independentes “2I”. Isso simplificará significativamente o layout da placa de circuito impresso e reduzirá o comprimento dos fios de conexão, reduzindo assim a área da placa de circuito impresso e possíveis interferências do circuito operacional.

Usamos dois microcircuitos SN74LVC1G08DRLR como elementos lógicos “2I”. Determinamos que o microcircuito contém apenas um elemento lógico pelos símbolos 1G, e que é um elemento lógico “2I” pelos números 08. As dimensões da caixa do microcircuito selecionado não excedem 1,6 × 1,6 mm. Versões domésticas de tal microcircuito, por exemplo K1554LI1, contêm quatro elementos lógicos em um pacote, a distância entre os pinos é de pelo menos 1,25 mm. Como resultado, um circuito montado em tais microcircuitos será idêntico em parâmetros elétricos, mas será menor em tamanho.

O circuito divisor de frequência resultante por 60, gerando pulsos com período de 1 minuto e consistindo de divisores conectados em série por 10 e por 6, é mostrado na Figura 3. O circuito é implementado em apenas três microcircuitos. Usar o feedback dos pinos Q1 e Q3 transforma o contador binário D1.1 em decimal, e usar o feedback dos pinos Q1 e Q2 do chip D1.2 implementa um contador de módulo 6.

Figura 3. Circuito divisor para gerador de pulso de 60 minutos

Assim, concluímos o desenvolvimento de um gerador de pulsos de minutos. No total, precisávamos de seis microcircuitos, sendo que três deles pertencem a pequenos microcircuitos lógicos e ocupam um espaço mínimo em placa de circuito impresso dispositivo digital.

Agora podemos começar a desenvolver o diagrama de circuito do contador de intervalo de tempo. Como já descobrimos ao desenvolver o diagrama de blocos do relógio, este contador inclui exatamente o mesmo divisor por 60 que no gerador de pulsos de minutos, portanto você pode usar o mesmo circuito. A única diferença é que desta vez precisaremos de todas as saídas do contador. Suprimiremos os sinais desses pinos para a entrada da unidade de exibição.

O último contador que precisamos para implementar o bloco de contador de intervalo de tempo é um contador para 24. Seria conveniente implementar este contador em um chip contador decimal, mas chips contadores decimais assíncronos duplos não são produzidos, então implementamos o contador de relógio em o mesmo chip dos demais blocos de clock - SN74HC393PW.

A dificuldade na implementação deste esquema é que o coeficiente de contagem não é múltiplo de dez, portanto o sinal de feedback deve ser aplicado a ambos os contadores simultaneamente. Seria possível implementar este contador em formato binário, mas haveria dificuldades em exibir o conteúdo deste contador. Para implementar um contador decimal no primeiro contador de 4 bits e ao mesmo tempo poder zerar todo o contador de horas no início do dia, utilizamos um elemento lógico adicional “2OR”. Um sinal de reset na saída deste microcircuito aparecerá quando o primeiro contador atingir o número 10 ou quando todo o contador atingir o valor 24.

Como elemento lógico “2OR” utilizamos um pequeno microcircuito lógico, semelhante ao já utilizado microcircuito “2I”. Este é o chip SN74LVC1G32DRLR. O número 32 no nome do microcircuito designa o elemento lógico “2OR”. As dimensões da caixa deste microcircuito não excedem 1,6´1,6mm. Como resultado, apesar do diagrama de circuito um pouco mais complexo, a área ocupada pelo contador de horas é significativamente reduzida.

O diagrama de circuito completo de um contador de pulsos de clock implementado no chip SN74HC393PW é mostrado na Figura 4. Usar o feedback dos pinos Q1 e Q3 do primeiro chip o transforma em um contador decimal. Para implementar um contador de módulo 24 usamos opinião da saída Q1 do dígito alto do contador (dois) e da saída Q2 do dígito baixo do contador do relógio (quatro).

Figura 4. Circuito do contador de pulsos horário

Assim, implementamos a parte principal do circuito de clock, mas como já discutido no desenvolvimento do diagrama de blocos, isso não é suficiente. É necessário poder exibir as informações digitais recebidas. Vamos prosseguir com o desenvolvimento da unidade de exibição do relógio.

Literatura:

Junto com o artigo “Desenvolvimento de um diagrama de circuito de relógio” leia-se:

Atualmente, a indústria eletrônica produz um número significativo de relógios de mesa e de carro, variando em circuitos, indicadores utilizados e design. A Tabela 1 dá uma ideia dos relógios produzidos em massa. 2. Consideremos os recursos das soluções seriais de alguns desses relógios.

"Eletrônica 2-05" - relógio de mesa, mostrando horas e minutos com capacidade de emitir sinal sonoro. O diagrama esquemático do relógio é mostrado na Fig. 47. Contém 11 microcircuitos da série K176 e quatro microcircuitos da série K161, um transistor e 38 outros elementos discretos. O indicador usa quatro lâmpadas IV-12 e uma lâmpada IV-1 (para o painel piscante).

Tabela 2

Designação	Tipo de indicador	Fonte de energia	Funções desempenhadas
"Eletrônica 3/1" (desktop)	Izhkts-6/7	Autônomo 6 V	Horas, minutos, segundos com luz de fundo
"Eletrônica 16/7" (desktop)	IZhKTs-6/7	3V autônomo	Horas, minutos, dia da semana, def. dividindo o dia do mês
"Eletrônica 6/11" (desktop)	IVL1-7/5	Rede 220 V	Horas, minutos, com emissão de sinal de áudio em hora especificada(função de alarme). Pode funcionar como cronômetro ou cronômetro
"Eletrônica 6/14" (desktop)	IV-6	Rede 220 V	Horas, minutos com sinal sonoro em determinado horário (função de alarme)
"Eletrônica 2-05	IV-12	Rede 220 V	Horas, minutos com sinal sonoro em determinado horário (função de alarme). Possibilidade de alterar o brilho do indicador
"Eletrônica 2-06" (desktop)	IVL 1-7/5	Rede 220 V	Horas, minutos com sinal sonoro em determinado horário (função de alarme). Possibilidade de alterar o brilho do indicador
"Electronics 2-07" (desktop com rádio embutido)	IVL 1-7/5	Rede 220 V	Horas, minutos com sinal sonoro em determinado horário (função de alarme). Ligue o rádio em um horário específico. Recepção de programas de rádio na faixa VHF em cinco frequências fixas em modo de operação contínuo ou programável
"Eletrônica-12" (automotivo)	ALS-324B	Rede on-board de 12 V	Horas, minutos. Capacidade de alterar o brilho e desligar o indicador

O circuito do relógio é feito em microcircuitos IMS4, IMS8, IMS11 e difere do esquema usual em dois recursos. A primeira é que as saídas dos chips decodificadores K176IEZ, K176IE4 são conectadas aos segmentos indicadores por meio de chaves transistorizadas (chips K161KN1). Isso permite alimentar indicadores digitais com tensão de 25 V, o que garante maior brilho de seu brilho. Cada microcircuito K161KN1 possui sete chaves. O relógio usa quatro desses microcircuitos: 23 teclas comutam os sinais do decodificador, uma tecla - um sinal com frequência de 1 Hz (traço piscando), uma - uma grade indicadora de dezenas de horas (para desligar quando a indicação for o dígito 0), um - para amplificar o sinal de 1024 Hz fornecido ao cabeçote dinâmico do despertador, um - para isolar o sinal com taxa de repetição de 1 minuto, fornecido aos terminais de controle, uma chave - reserva.

A segunda característica é o sistema de ajuste inicial da hora do relógio. Para acertar a hora, é utilizado um circuito de dispositivo de sinalização. Interruptores 1 S2 - S5 são colocados em posições correspondentes ao tempo requerido, por exemplo - 1200. Quando a hora exata é sinalizada, o botão é pressionado S7"Registro". Ao mesmo tempo. todos os contadores, incluindo o dispositivo de sinalização, são colocados no estado zero usando elementos lógicos 2I-NOT IMS7.1, IMS7.2. Depois disso, em vez de um sinal com frequência de 1/60 Hz, um sinal com frequência de 32768 Hz é fornecido ao circuito de clock. Mesmo ao pressionar o botão brevemente S7 contadores; conseguir “anotar” o número necessário, após o qual o circuito correspondente do dispositivo de sinal (diodos VD7 - VD10 e uma porta 2OR-NOT. IMS5.2), que interrompe o fluxo de um sinal com frequência de 32768 Hz através do elemento lógico 2I-NOT IMS6.4. Os contadores de relógio e o dispositivo de sinalização receberão posteriormente um sinal com frequência de 1/60 Hz (através do elemento 2OR-NOT IMS6.1).

Quando a energia é ligada, todos os contadores de relógio e alarme são zerados usando um circuito de transistor VT1. Quando a tensão aparece no coletor do transistor e não há tensão no capacitor NO o transistor será desligado. Na saída do elemento lógico 2I-NOT IMS7.2 aparecerá um potencial positivo, que definirá os divisores do microcircuito K176IE12 para 0. Simultaneamente através do elemento 2I-NOT IMS7.1 Os contadores do relógio e do alarme serão definidos como 0. Ao carregar o capacitor SZ através de um resistor R7 o transistor abrirá, em ambas as entradas do elemento - IMS7.2 um potencial positivo aparecerá e o sinal de saída será lógico 0. Os contadores começarão a funcionar.

O dispositivo de sinalização consiste em contadores de horas e minutos, interruptores de ajuste de hora 52- - S5, circuitos correspondentes e alarmes sonoros. A operação de todos os elementos do dispositivo de alarme deste relógio é discutida no § 7.

A fonte de alimentação consiste em um transformador de rede T, fornecendo uma tensão alternada de 1,2 V para alimentar os circuitos de filamentos dos cátodos das lâmpadas, bem como uma tensão de 30 V para alimentar os demais elementos do relógio. Após retificação do diodo VD3 Acontece tensão constante- 25 V, fornecido aos cátodos das lâmpadas. Usando a chave “Brilho”, você pode alterar o brilho dos indicadores.

Da tensão de +25 V usando um resistor R4 e diodo zener VD5 uma tensão de +9 V é criada para alimentar os microcircuitos. Para garantir o funcionamento do circuito do relógio principal em caso de queda de energia, está incluída uma bateria G com tensão de 6 a 9 V. A potência consumida pelo relógio é de cerca de 6 W.

“Electronics 2-06” é um relógio tipo mesa com dispositivo de alarme.

Arroz. 48. Diagrama esquemático do relógio “Eletrônica 2-06”

O diagrama esquemático do relógio é mostrado na Fig. 48. Contém três microcircuitos nível superior integração da série K176, dois transistores e outros 36 elementos discretos. Indicador - - plano multidígitos, catodo-mnescente, com indicação dinâmica IV L1-7/5. Possui quatro numerais de 21 mm de altura e dois pontos divisores verticais.

O gerador de pulsos de segundos e minutos é feito em um microcircuito -IMS1 K176IE18. Além disso, este chip cria pulsos com taxa de repetição de 1024 Hz (pino 11), usado para operar o dispositivo de sinalização. Para criar um sinal intermitente, são utilizados pulsos com taxa de repetição de 2 Hz (saída 6). Frequência 1 Hz (saída 4) cria o efeito de pontos divisores “piscandos”.

Pulsos com taxa de repetição de 128 Hz, deslocados entre si em fase em 4 ms (terminais 1, 2, 3, 15) são alimentados nas grades dos quatro dígitos do indicador, garantindo seu acendimento sequencial. A comutação dos contadores de minutos e horas correspondentes é realizada a uma frequência de 1024 Hz (saída 11). Cada pulso fornecido às grades do indicador tem duração igual a dois períodos de frequência de 1024 Hz, ou seja, o sinal fornecido à grade pelos contadores será ligado e desligado duas vezes. Esta seleção da frequência dos pulsos de modo comum fornece dois efeitos: indicação dinâmica e operação pulsada do decodificador e indicador. Princípio exibição dinâmica discutido com mais detalhes no § 1.

Circuito integrado IMS2 K176IE13 contém contadores de minutos e. horas do relógio principal, contadores de minutos e horas para ajuste da hora do dispositivo de alarme, bem como interruptores para comutação das entradas e saídas desses contadores. As saídas dos contadores são conectadas através de uma chave a um decodificador de código binário em um código indicador de sete elementos. Este decodificador é feito em um microcircuito IMSZ K176IDZ. As saídas do decodificador são conectadas aos segmentos correspondentes de todos os quatro dígitos em paralelo.

Quando o botão é pressionado S2 O indicador “campainha” está conectado aos contadores de horas (para identificar este modo, o ponto pisca na frequência de 1 Hz). Ao pressionar o botão S6“Corr.”, os contadores de horas (chip K176IE13) e os divisores do gerador de sequência de pulsos de minutos (chip K176IE18) são zerados. Depois de soltar o botão S6 o relógio funcionará normalmente. Em seguida, pressionando os botões S3"Mínimo" e S4“Hora” define os minutos e horas da hora atual. Neste modo, um sinal sonoro pode ser ativado.

Quando o botão é pressionado S2“Toque” os contadores do dispositivo de sinalização estão conectados ao decodificador e ao indicador. Neste modo, quatro dígitos também são exibidos, mas os pontos piscantes apagam-se. Ao pressionar o botão S5“Bud” e segurando-o, pressione sequencialmente os botões S3 “Min” e S4“Hora”, defina o tempo de resposta necessário do dispositivo de alarme observando as leituras do indicador.

O circuito do relógio permite definir o brilho reduzido dos indicadores usando o botão S1"Brilho". Porém, deve-se lembrar que com brilho reduzido (botão S1 premido), não é possível activar o sinal sonoro, bem como acertar a hora do relógio e do dispositivo de alarme.

A fonte de alimentação BP6-1-1 contém um transformador de rede T, criando uma tensão de 5 V (com ponto médio) para alimentar o filamento do cátodo indicador e uma tensão de 30 V para alimentar os demais circuitos e microcircuitos indicadores. A tensão de 30 V é retificada por um circuito em anel usando quatro diodos (UD 10- VD13), e então usando um estabilizador em um diodo zener VD16 em relação à caixa, é criada uma tensão de +9 V para alimentar os microcircuitos, e com a ajuda de um estabilizador em diodos zener VD14, VD15 e transistor VT2- tensão +25 V (em relação ao cátodo) para alimentar as grades e ânodos dos indicadores. A energia consumida pelo relógio não é superior a 5 W. Uma conexão de energia reserva é fornecida para economizar a hora do relógio quando a rede é desligada. Qualquer bateria de 6 V pode ser usada.

Relógio de carro "Eletrônica-12". O relógio permite determinar a hora com precisão de 1 minuto, alterar o brilho dos indicadores e também desligar a indicação durante o estacionamento de longa duração. O circuito do relógio é composto por oito microcircuitos e 29 transistores (Fig. 49).

Arroz. 49. Diagrama esquemático do relógio do carro “Electronics-12”

O segundo gerador de pulsos é feito em um circuito integrado - IMS1 e quartzo na frequência de 32.768 Hz. Pulsos com taxa de repetição de 1 Hz são utilizados para receber pulsos de minutos, garantir o funcionamento do ponto “piscando” e também para acertar o tempo.

Microcircuitos são usados para obter pulsos minúsculos IMS2„ IMSZ. A seguir, usando microcircuitos IMS4-IMS7 minutos e horas são contados. As saídas do decodificador desses microcircuitos através de transistores VT1 - VT25 alimentado para LEDs indicadores digitais. Os transistores são necessários para corresponder às saídas de baixa corrente dos chips decodificadores K176IEZ. K176IE4 com LEDs que requerem uma corrente de cerca de 20 mA para obter brilho normal.

Os minutos são definidos enviando pulsos de segundos para a entrada 4 microcircuitos IMS4 através dos contatos do botão S3, acertando o relógio - aplicando segundos pulsos à entrada 4 microcircuitos IMS6 através do botão S2. Configurando o estado de 0 divisores e contadores de chips IMS1 - IMS5 realizado através de um botão S4. Neste caso, o contato móvel do botão é conectado ao corpo, que corresponde à alimentação da entrada 8 elemento lógico-ZI-NOT (microcircuito IMS8 K176LA9) lógico 0. Já as outras duas entradas 1 e 2 através de um resistor R62 Quando a tensão positiva da fonte de alimentação é aplicada, a saída 9 elemento lógico, aparecerá uma borda positiva, que colocará os divisores e contadores em 0. No restante do tempo, a saída do elemento lógico terá uma tensão próxima a 0 V, o que garantirá trabalho normal microcircuitos

Para definir os contadores do relógio para o estado 0 quando o número 24 é atingido, são usados dois outros circuitos lógicos do microcircuito ZI-NOT IC8. Conclusões 3 fichas IMS6 E IMS7 fornecido às entradas 3 E 5 elemento lógico. Para a terceira entrada 4 Os pulsos são recebidos constantemente com uma taxa de repetição de 1 Hz. Como o elemento lógico inverte os sinais de entrada, o segundo elemento lógico ZI-NOT é utilizado para obter um pulso de controle positivo. Para uma de suas entradas (11) impulsos são enviados da saída & o primeiro elemento lógico e os outros dois (12 E 13) - tensão positiva através de um resistor R61. Portanto, na saída 9 os segundos pulsos aparecerão somente se houver 3 microcircuitos nas saídas IMS6, IMST haverá uma tensão positiva, que corresponde ao número 24.

Os LEDs, e através deles as chaves do transistor, são alimentados: através de um transistor VT29. Há um switch incluído em sua base S5"Brilho". Se o contato móvel 2 interruptor está fechado com contato 1, então uma tensão de +8,5 V é aplicada na base do transistor, o transistor ficará aberto, e no seu emissor em relação ao corpo haverá uma tensão de +7,9 V, o que garantirá o brilho máximo do LED. Para reduzir o brilho (o que aumenta a vida útil dos indicadores), a chave é colocada em uma posição diferente. Para a base do transistor VT29 através de um resistor R65é fornecida uma tensão de cerca de 7 V, o que levará a uma diminuição da tensão de saída para 6,5 V e a uma diminuição do brilho dos indicadores.

Para desligar a indicação com o interruptor S1 para os emissores do transistor" VT1 - VT27 a caixa é fornecida em vez da tensão positiva fornecida através do resistor R64. Isso desligará todos os transistores e desligará o indicador.

O relógio é alimentado pela rede de bordo do carro, cuja tensão pode variar de 12,6 a 14,2 V. Portanto, os microcircuitos são alimentados através de um estabilizador de tensão feito em um diodo zener. VD1 e transistor VT28. A tensão de saída é +8,5 V. A energia consumida pelo relógio com brilho máximo dos indicadores é de cerca de 10 W.

3.1.1. Diagrama elétrico relógio eletrônico no LCD

O indicador de cristal líquido consiste em duas placas de vidro planas coladas em todo o perímetro para que haja um espaço entre os vidros e seja preenchido com cristais líquidos especiais;

Em ambas as placas com uma substância especial transparente e condutora corrente elétrica, os segmentos reais do indicador são desenhados. Normalmente uma das placas atua como um fio comum.

Os indicadores de cristal líquido funcionam com luz polarizada - para isso, polarizadores de filme especiais são colados em ambos os lados do indicador. Dependendo da posição relativa dos polarizadores, o LCD pode ser positivo(símbolos escuros sobre fundo claro - como em relógios, microcalculadoras) e negativo(símbolos transparentes sobre fundo preto - usados em auto-rádios). Os cristais líquidos, na ausência de corrente fluindo por eles, ficam localizados dentro do indicador de forma caótica e praticamente não bloqueiam a luz, ou seja, todos os segmentos são transparentes. Quando ocorre uma diferença de potencial entre alguns segmentos em ambos os lados do vidro, os cristais líquidos neste local são alinhados ordenadamente ao longo do fluxo de luz, bloqueando-o, e o segmento correspondente torna-se opaco. Além disso, alterando a magnitude da tensão aplicada, você pode alterar o grau de opacidade do indicador.

Cristais líquidos- dielétricos, ou seja, não conduzem corrente elétrica. Portanto, eles só podem ser controlados por tensão alternada: afinal, duas placas de vidro LCD são praticamente um capacitor, e quando uma tensão alternada é aplicada aos terminais do capacitor, a corrente flui por ele. Os cristais líquidos requerem corrente insignificante, portanto a frequência da tensão de controle pode ser bastante baixa (50...100 Hz). No topo da faixa, esta frequência é praticamente ilimitada, mas não é recomendado torná-la superior a 1 kHz - os condutores com os quais os segmentos são traçados têm uma resistência finita (geralmente 1...10 kOhm), então como a frequência aumenta, o contraste do indicador irá deteriorar-se. Ao mesmo tempo, graças a esta resistência, o indicador é insensível a sobrecargas de tensão - pode suportar tensões de até 30...50 V (neste caso, os segmentos, às vezes junto com os trilhos, ficam pretos, e após a remoção a tensão fica transparente por vários minutos, enquanto todos os outros indicadores falham mesmo com sobrecargas duplas. Mas ainda assim, apesar da ausência de danos visíveis, você não deve se deixar levar pela sobrecarga do LCD - isso reduz drasticamente sua vida útil, em particular. , reduz o contraste.

Para controlar o LCD, normalmente são utilizados elementos lógicos “OR Exclusivo”; uma das entradas de todos os elementos é conectada entre si e conectada ao gerador e; conclusão geral LCD e sinais de controle são fornecidos para a segunda entrada do elemento. Como se sabe, esses elementos, em nível “zero lógico” em uma das entradas, funcionam como repetidores do nível da outra entrada (ou seja, a diferença de tensão entre a saída do elemento e indicador geral igual a zero - o segmento não é visível), e quando “um” - como inversores, e o segmento correspondente do indicador torna-se visível. Assim, para “iluminar” um segmento, um “um” deve ser fornecido à entrada do elemento.

Além disso, para trabalhar com o LCD é conveniente utilizar microcircuitos da série K176: K176IE3 (contador-divisor por 2 e 6), K176IE4 (contador-divisor por 4 e 10) e K176ID2 ou K176ID3 (decodificadores binários decimais, apenas K176ID3 possui saídas mais potentes). Todos esses microcircuitos já possuem elementos “OU Exclusivo” em suas saídas, o que simplifica bastante o circuito do dispositivo.

Na Fig. A Figura 3.1 mostra um diagrama de um relógio eletrônico simples composto por um mínimo de peças. Para maior comodidade, foi adicionada ao circuito uma unidade de extinção zero na categoria de dezenas de horas.

Um oscilador de quartzo é montado em um microcircuito K176IE12 especializado; qualquer quartzo “relógio” pode ser usado como ressonador de quartzo ZQ1. A frequência do gerador pode ser ajustada alterando a capacitância do capacitor C1. No pino 4 do microcircuito são formados segundos pulsos - eles servem para piscar o ponto divisor, no pino 10 os pulsos de segundos já estão divididos por 60. Assim, são obtidos pulsos minuto. Eles vão para a linha de contadores DD2...DD5: DD2 conta unidades de minutos, DD3 - dezenas de minutos, etc. Um circuito de redefinição do relógio é montado no diodo VD2 e no resistor R8 - assim que o relógio conta até 24, níveis aparecerá nas saídas 4 DD4 e 2 DD5 lógico “1”, que zerará todos os contadores. Embora o número de clocks seja inferior a 24, pelo menos um desses pinos possui nível lógico “0”, que proíbe reset.

Como o chip DD1 não possui uma saída de frequência relativamente baixa, tivemos que usar as saídas de clock T1...T4. Nos elementos R3 e VD1 é montado um somador simples, graças ao qual no ponto de conexão desses elementos existe uma onda quadrada correta com frequência de 256 Hz. É usado para operar o LCD.

O circuito de controle de ponto decimal é montado nos elementos DD6.1, DD6.2 (todos os outros pontos e segmentos adicionais devem ser conectados a fio comum indicador). O elemento DD6.2 desempenha a função de um inversor (no nível lógico “1” na entrada de controle é fechado e fornece nível “0” para DD6.1, em “0” é aberto e “1” é enviado para entrada DD6.1 através do resistor R4), o elemento DD6.1, dependendo do nível na saída “1 Hz”, fornece um sinal de gerador direto ou invertido para o segmento “ponto”, ou seja, o ponto ficará visível por 0,5 segundos e os próximos 0,5 segundos - não.

Claro, seria mais fácil montar este nó em um elemento “OU Exclusivo”, mas seria impossível montar um circuito para extinguir o zero extra usando os elementos restantes, e introduzir um microcircuito extra no circuito é logicamente irracional.

Esta unidade de cancelamento zero é montada nos elementos DD6.3 e DD6.4. É fácil perceber que no dígito mais significativo o segmento f será visível apenas com o código do dígito 0, e com os códigos dos dígitos 1 e 2 este segmento não fica iluminado. Portanto, seria bastante lógico usar esta saída do decodificador para o nosso analisador. Quando o nível lógico é “1” na saída do gerador, o elemento DD6.4 é conectado à saída f do decodificador e carrega ou descarrega o capacitor C3. Neste momento, no pino 6 do microcircuito DD5, o nível lógico é “1”. Assim, quando o código dos dígitos for “0”, a saída do segmento f será um nível lógico “0”, e quando os códigos dos dígitos forem 1 ou 2 haverá um nível lógico “1”. O nível correspondente está no capacitor C3. No nível lógico “1” deste capacitor, o elemento DD6.3 é fechado, e o microcircuito DD5 funciona da mesma forma que outros contadores - o dígito das dezenas de horas é visível, no nível lógico “0” no capacitor C3, o elemento DD6.3 está aberto e as saídas do contador não comutam.

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