ЧАСЫ-БУДИЛЬНИК ИЗ НАБОРА «СТАРТ 7176»
«Старт 7176»—условное название набора деталей, предназначенного для самостоятельной сборки электронных часов в домашних условиях. В торговле такой набор называют еще «Радиоконструктором «Старт». Для радиолюбителей-конструкторов он представляет особый интерес, так как позволяет на практике познакомиться с большой интегральной микросхемой (БИС) и ее возможностями.
Основой часов-будильника служит БИС К145ИК1901, представляющая собой так называемый микроконтроллер, обладающий широкими функциональными возможностями. Ее можно использовать не только в качестве часов или секундомера, но и как электронное реле выдержки времени, то есть как таймер с максимальным временем счета 59 мин 59 с В этом режиме устройство не прекращает счета текущего времени, так как информация о нем сохраняется в памяти БИС. При возврате же его в режим «Часы» на индикаторе вновь появляется текущее время в часах и минутах. Режим «Будильник» позволяет в заранее установленное время включать сигнальное устройство и даже отключать какое-либо исполнительное устройство.
Электронные часы, собранные из радиоконструктора «Старт 7176», имеют точность хода не хуже ±0,5 с в сутки.
Принципиальная схема электронных часов «Старт 7176» с некоторыми изменениями и дополнениями, внесенными с учетом возможностей используемой в них БИС, показана на рис. 100. Индикатор часов HG1—пятиразрядный вакуумный люминесцентный ИВЛ1-7/5 (такой же, как в часах «Электроника 6.15») Пульт управления часами (клавиатуру) образуют кнопки SB 1—SB8. Кнопками SB1«М» и SB2 «Ч» пользуются для установки минут и часов в режиме отсчета текущего времени, времени срабатывания будильника и установки минут и секунд в режиме таймера. Кнопкой SB3 «К» кор* ректируют показания часов по радиосигналам точного времени. Кнопкой SB4 «С» вызывают на индикатор показания минут и секунд текущего времени — для использования часов в качестве секундомера, а кнопкой SB5 «0» фиксируют показания индикатора
(во всех режимах работы устройства). Кнопкой SB6 «Т» запускают таймер, кнопкой SB7 «Б» вызывают на индикатор время срабатывания будильника. Кнопкой SB8 «В» восстанавливают на индикаторе показания часов и минут текущего времени (прекращение подачи управляющих сигналов будильника и таймера).
Часы-будильник питаются от сети переменного тока напряжением 220 В через трансформатор Т1. Обмотка III трансформатора, понижающая напряжение сети до 5 В, предназначена для накала нити катода индикатора HG1. Вывод от середины этой обмотки соединен с обмоткой II, образующей с диодом VD6 однополупериодный выпрямитель. Выпрямленное напряжение сглаживает оксидный конденсатор С9 и стабилизирует три стабилитрона VD3—VD5, включенные последовательно. Стабилизированное напряжение подается на выводы I и 48 питания микросхемы DD1 (ипит) и ее устройства динамической индикации (иНнд).
Элементы J3D2.1—DD2.4 и транзистор VT1 с излучателем НА1 в коллекторной цепи образуют сигнальное устройство будильника. Питается оно напряжением 9 В, снимаемым со стабилитрона VD5.
Принципиально этот вариант часов работает так же, как «Электроника 6.15» и многие другие подобные электронные часы промышленного производства. Но здесь задающий генератор, делители частоты, счетчики секундных, минутных и часовых импульсов, преобразователи кода, регистры памяти текущего времени и некоторые другие элементы цифровой техники сосредоточены в БИС DD1. Генератор, как в часах «Электроника 6.15», работает совместно с внешним резонатором ZQ1. Эту исходную частоту генератора, определяющую точность хода часов, устанавливают (в случае необходимости) подборкой конденсаторов^ СЗ, С4 и под-строечным конденсатором С5. На выходах J1—J7 (выводы 13, 14, 16—20) микросхемы формируются сигналы, управляющие элемен-тами знаков 1, 2, 4 и 5-го разрядов, а на выходах Dl—D4 (выводы 44—47) —сетками знаковых разрядов индикатора. На разделительные _точки К и Л третьего разряда индикатора поступают с выхода Y4 (вывод 26) импульсы частотой 1 Гц, в результате чего они мигают один раз в секунду, сигнализируя о работе часов.
При совпадении текущего времени с установленным временем срабатывания будильника на выходах Y5 и Y6 (выводы 27 и 28), соединенных вместе, появляется напряжение высокого уровня, которое запускает двутональный генератор, образованный взаимосвязанными генераторами на элементах 2И-НЕ микросхемы DD2. Транзистор VT1 усиливает сигнал генераторов, а излучатель НА1 преобразует его в звуковой сигнал. Спустя 1 мин на выводах 27 и 28 микросхемы вновь появляется сигнал низкого уровня, который останавливает работу сигнального устройства будильника. Принудительно остановить его работу можно нажатием на кнопку SB8 «В».
Для перевода часов в режим секундомера надо нажать на кнопку SB4 «С» и тем__самым подать на вход К4 (вывод 42) БИС сигнал с выхода D2. С этого момента на индикаторе начинают индицироваться секунды и минуты текущего времени, значения которых и используют для отсчета измеряемого времени. К сожалению, их начальные значения будут не нулевыми.
Таймер запускают кратковременным нажатием на кнопку SB6
«Т». С этого момента начинается обратный отсчет заранее установленного времени с выдачей управляющего сигнала по его истечению с максимальной выдержкой 59 мин 59 с.
В набор «Старт 7176» входят: БИС КР145ИК1901, индикатор ИВЛ1-7/5, резонатор РВ-72 (или РК-724А), диоды и стабилитроны блока питания, два микропереключателя МПЗ-1, используемых в качестве кнопок, конденсаторы, резисторы и печатная плата, рассчитанная на монтаж деталей электронных часов. Сетевой трансформатор Т1, также входящий в набор, заключен в пластмассовую коробку с штепсельской вилкой для подключения к электроосветительной сети и трехпроводным кабелем, соединяющим вторичные обмотки трансформатора с монтажной платой. Для использования часов в качестве секундомера, таймера и будильника потребуются дополнительные микропереключатели МПЗ-1 (или МП1-1, МП5, МП9), микросхема К176ЛА7 (DD2), резисторы и конденсаторы двутонального генератора, транзистор из серии КТ315 и звукоизлу-чатель НА1 от высокоомных головных телефонов или телефонный капсюль ДЭМ-4м.
Целесообразно, считаем, сначала смонтировать часы в том виде, в каком они рекомендованы в инструкции, прилагаемой к радиоконструктору. Для этого набор деталей придется дотюлнчть лишь одним микропереключателем МПЗ-1 (его надо использовать для коррекции — на схеме кнопка SB3 «К»). Печатная плата этого варианта электронных часов и монтаж деталей на ней показаны на рис. 101. Штриховыми линиями обозначены дополнительные проволочные перемычки монтажа. Показаны и проводники, которые должны быть соединены с кнопками SB4—SB8 для использования часов в качестве секундомера, таймера, будильника.
При монтаже кварцевого резонатора надо иметь в виду, что его выводы изготовлены из металла, плохо поддающегося лужению с использованием канифоли и не обеспечивающего надежного электрического контакта с печатными проводниками платы, и, кроме того, легко ломаются. Для начального обслуживания выводов резонатора можно использовать в качестве флюса лимонную кислоту в порошке, после чего их следует облудить еще раз в канифольном флюсе, чтобы удалить остатки кислоты. А чтобы предохранить выводы от обламывания, под резонатор следует установить прокладку из толстого гетинакса или текстолита, выпиленную по периметру его корпуса.
Особой осторожности требуют установка и монтаж БИС на плате. Дело в том, что ее основой служат полевые транзисторы, которые могут выйти из строя прч воздействии на ее выводы электрического заряда напряжением более 30 В. А ведь даже в обычных условиях на одежде и теле человека накапливается электрический заряд, в несколько раз превышающий это предельно допустимое напряжение. Поэтому при монтаже БИС необходимо соблюдать правила, о которых мы говорили выше, применительно к микросхемам серии К176 (см. с. 73).
В наборе «Старт 7176» БИС КР145ИК1901 завернута в металлическую фольгу, обеспечивающую замыкание между всеми выводами и защиту их от воздействия электростатических зарядов. В развернутом виде ее надо брать за корпус, не касаясь выводов. Чтобы не перегреть БИС при лужении и пайке, время касания паяльником каждого ее вывода не должно превышать 3 с.
Выводы индикатора припаивают непосредственно к соответ-
ствующим им контактным площадкам платы, после чего верхнюю часть корпуса индикатора фиксируют к плате двумя согнутыми буквой Г отрезками монтажного провода длиной 20... 25 мы, как показано на рис. 102.
После окончания сборки часов необходимо внимательно проверить монтаж по принципиальной схеме, качество паек и отсутствие случайных перемычек припоя между печатными проводниками платы.
Только после этого можно подключить к плате соединительные проводники сетевого трансформатора и приступить к испытанию часов.
При подключении трансформатора Т1 часов к сети аа индикаторе должно высветиться показание «00 00», что укажет на исправную работу блока питания. Затем надо кратковременно нажать на кнопку SB1 или SB2. Теперь на индикаторе должны в такт секундным импульсам включаться разделительные точки К и Л, значит, часы заработали — начался счет времени. После этого можно нажать на кнопку SB1, чтобы проследить за показанием минут от 00 до 50, затем на кнопку SB2, чтобы проследить за показаниями минут от 00 до 59. Этими же кнопками по контрольным часам устанавливают текущее время, которое кнопкой SB3 корректируют по радиосигналам точного времени.
Если на индикаторе светят случайные цифры — это признак значительного разброса параметров стабилитронов VD3—VD5. Устраняют эту ненормальность в работе часов подборкой резистора R8, в пределах 910 Ом ... 1,1 кОм.
Если знаки на индикаторе светят с малой яркостью, мигают и даже гаснут, это указывает на то, что оксидный конденсатор С9 выпрямителя имеет значительный ток утечки. Устраняют это явление тренировкой конденсатора непрерывной работой часов не менее суток, а, если не помогает, то и заменой конденсатора.
Точность хода часов регулируют подстроечньш конденсатором С5 после каждой корректировки текущего времени по радиосигналам точного времени. При отставании показаний часов емкость этого конденсатора уменьшают, а при опережении, наоборот, увеличивают. Если, однако, точность хода не устанавливается, то постоянный конденсатор С4 удаляют и регулировку периодически продолжают подстроечным конденсатором С5.
В таком виде часы можно подвесить над рабочим столом их конструктора и заняться подбором деталей для сигнального устройства, продумыванием их будущей конструкции. Целесообразно, считаем, сигнальное устройство будильника и сетевой трансформатор блока питания смонтировать на одной общей плате и разместить ее в корпусе сзади основной платы. Дополнительные микропереключатели SB4—SB8, пользуясь которыми часы переводят в режим секундомера, таймера, устанавливают время срабатывания будильника, можно разместить на верхней или на однойиз боковых стенок корпуса. Сам же корпус, подобный, например, корпусу часов «Электроника 6.15», может быть фанерным или склеенным из пластин листового оргалита. Уверены: вам, уже теперь не начинающим радиолюбителям-конструкторам устройств цифровой техники, решение подобных практических задач — дело вполне посильное.