СКОРО ЗВОНОК НА УРОК

В основе предлагаемых школьных кварцевых часов лежат три интегральные микросхемы (ИМС) популярной серии К176. В качестве табло-индикатора используются светодиоды АЛ307БМ красного цвета, собранные на отдельных платах в виде цифровых матриц высотою 100 мм. Часы имеют блок автоматической коррекции по сигналам точного времени от радиосети и аккумуляторное резервное питание, рассчитанное на 100 ч автономной работы. Выглядит такая самоделка не хуже промышленной, а по экономичности даже превосходит известные аналоги, потребляя не более 5 Вт электроэнергии. К тому же она имеет и сетевой фильтр для подавления радиопомех.

Как видно из принципиальной электрической схемы, на DD1 выполнены генератор импульсов, делитель частоты с коэффициентом деления 2/15 и счетчик 60 импульсов. Здесь же собран и кварцевый генератор с резонатором BQ1 на 32 768 Гц. С помощью «подстроечника» С3, а также конденсаторов С1 и С2, емкость которых подбирается экспериментально, можно изменять частоту в пределах ±2 Гц от номинального значения. С вывода 11 микросхемы DD1 снимаются импульсы с частотой следования 1024 Гц, необходимые для синхронизации ИМС DD2, с вывода 6 DD1 — сигналы 2 Гц для установки требуемого времени суток, а с выводов 1,2,3,15 — управляющие Т1—Т4, сдвинутые относительно друг друга по фазе и осуществляющие динамический режим работы индикаторов.

Секундные импульсы с вывода 4 DD1 поступают на транзисторный ключ VT9, который периодически зажигает две разделительные точки на табло. Минутные же импульсы снимаются с 10-го вывода DD1 и подаются на ИМС DD2, включающую в себя счетчик «мин и ч». На выходах А,В,С,D микросхемы DD2 появляется поочередно (и синхронно с сигналами Т1—Т4) в двоичном коде 1-2-4-8 информация, соответствующая текущим часам и минутам. Дешифратор DD3 преобразует этот двоичный код в соответствующий семисегментный, который и высвечивается на светодиодных индикаторах с общим катодом.

Компоновка блоков часов в корпусе.

Школьные часы-табло показывают точное время.

Эмиттерные повторители, собранные на транзисторах VT1 — VT7, усиливают по току сигналы динамической индикации, «поджигающие» сегменты индикаторов. Резисторы R22—R28 ограничивают ток через светодиоды и определяют яркость свечения цифр.

Катодные ключи выполнены на полупроводниковых триодах VT10— VT17. Каждую из пар транзисторов КТ315Г и КТ817Г можно заменить составным КТ972А (или КТ972Б), закоротив на печатной плате переход «база — эмиттер» прежнего КТ315Г и убрав резистор из его эмиттерной цепи.

Управляются часы кнопками SB1, SBЗ, SB3. Первая отвечает за коррекцию, обнуляя при нажатии на нее показания минут и секунд. Причем схема работает так, что при каждом включении часов в сеть необходимо кратковременное нажатие на SB1 для приведения всех ИМС в исходное состояние с последующим выставлением (кнопками SB2 и SB3) реального времени. Провода, идущие к SB1—SB3, должны иметь по возможности минимальную длину. В качестве кнопок используются переключатели КМ2-1 (КМ1-1).

Принципиальная электрическая схема школьных часов.

С помощью устройства, выполненного на транзисторе VT8, диоде VD3, резисторах R5 и R6, происходит гашение «незначащего нуля», так как загорание сегмента «6» определяет нуль в старшем разряде часов. Упомянутый блок автоматической коррекции хода часов условно не показан потому, что принципиальная электрическая схема и подробное описание аналога такого автокорректора уже публиковались на страницах «Моделиста-конструктора» (см. № 3 за 1998 г.).

Индикация времени в электронных школьных часах осуществляется на табло, состоящем из четырех цифровых матриц (в каждой — по 32 красных АЛ307БМ) и двухточечного светодиодного разделителя. В качестве соединительных элементов используются 8-жильные шлейфы (гибкие ленточные проводники) длиной 350 мм и электроразъемы типа ОНП-КГ.

Блок питания выполнен на одной плате с часами. В сетевой его части имеются предохранитель FU1 и помехозащитный фильтр L1L2C6C7C8 с понижающим трансформатором Т1, вторичная обмотка которого рассчитана на напряжение 17 В и ток не менее 0,5 А. Диодный мост VD4 выпрямляет, конденсатор С9 сглаживает, а резистор R29 гасит напряжение до величины, обеспечивающей на входе стабилизатора DA1 требуемые 15 ±1 В.

Диод VD5 (один или несколько) задает требуемый уровень стабилизированного напряжения (до 10 В относительно силовой «земли») для обеспечения оптимальности зарядки аккумуляторной батареи GB1. Диод VD6 служит для развязки силовой и цифровой «земли». Именно благодаря ему часы автоматически переводятся на резервное электропитание, при котором цифровая часть схемы экономно работает (без табло) от аккумуляторной батареи. Так что через резистор R30 происходит зарядка GB1, а через диод VD7 — ее разрядка на основную (исключая индикаторы) нагрузку. Конденсаторы C10 и С11 в обоих случаях играют роль типового емкостного фильтра.

Печатные платы цифр (а) и точек (б).

Топология печатной платы.

Передняя панель табло:

1 — основание (оргстекло s3); 2 — плата цифровая (панель-светодиодная матрица, 4 шт.) или двухточечно-разделительная; 3 — болт М4 с тремя гайками (расположение и число комплектов — по месту установки); 4 — светофильтр (темно-коричневый пластик); 5 — пленка декоративная, самоклеющаяся.

Вместо рекомендуемых аккумуляторов 7Д-0.125Д можно в качестве резервного электропитания GB1 использовать любую (в том числе и гальваническую) 9,5-вольтную батарею. Правда, в последнем варианте из часов придется исключить резистор R30.

Из остальных особенностей конструкции нельзя не отметить, что помимо указанных на принципиальной электрической схеме радиодеталей вполне приемлемы недефицитные резисторы МЛТ, конденсаторы К50-18 (С9), К10-7В (С1,С2), КМ6 (С4,С5,С11), К53-19 (СЮ), К73-17 (С6), КТ4-20Б (С3), К78-2 (С7,С8). Монтаж часов, а также табло цифр и разделительных точек-индикаторов выполнен на печатных платах из односторонне фольгированного гетинакса или стеклотекстолита. Для корпуса использована пластмассовая коробка размерами 400x210x100 мм. В качестве светофильтра применен темно-коричневый прозрачный пластик (от пивной бутылки).

Все органы управления располагаются с правой стороны корпуса. Там же крепится колодка подключения корректора хода часов к радиосети. Настраивается он частотомером в режиме измерения секундных импульсов, подаваемых с вывода 4 DD1. С помощью конденсаторов С1—СЗ устанавливается длительность односекундного периода с точностью ± 0,5 мкс.

Сами же часы размещены в таком месте, чтобы на них не падал яркий свет. Это исключает засветку индикатора, повышает контрастность и дальность считывания цифр.

Д. КАШИРСКИХ, г. Киров