Смекни!
smekni.com

Опис принципу роботи схем цифрового годинника (стр. 3 из 5)

Електронний годинник може працювати в наступних режимах:

– відлік і видача на індикатор значення поточного часу з можливістю його корекції і обнулення (в годиннику і хвилинах, а по спеціальній команді – в хвилинахі секундах);

– зворотний відлік наперед встановленого часу з видачею управляючого сигналу по його закінченні з максимальною витримкою 59мин. 59 сік.;

– выдача управляючих сигналів при збігу поточного часу з наперед встановленими значеннями в двох незалежних регістрах (режим «Будильник 1» і «Будильник 2»);

– остановка індикації поточного часу з продовженням його відліку.

Клавіатура управління забезпечують подачу необхідних команд за допомогою кнопок SB1.SB9. Управління здійснюється таким чином:

– SB1 (Ч) встановлює годинник в режимі відліку поточного часу, а також будильників 1, 2 і установка хвилин в режимі таймера

– SB2 (М) відповідає за установку хвилин в режимі відліку, будильників 1 і 2; установка секунд в режимі таймера

– SB3 (Б1) виклик на індикатор часу спрацьовування будильника 1 або часу відліку таймера

– SB4 (Т) запускає таймер

– SB5 (С) виклик на індикатор хвилин і секунд поточного часу

– SB6 (О) фіксація свідчень індикатора у всіх режимах

– SB7 (В) виклик на індикатор годинника і хвилин поточного часу

– SB8 (К) корекція свідчень годинника в режимі відліку поточного часу і обнулення розрядів хвилин і секунд

– SB9 (Б2) виклик на індикатор часу спрацьовування будильника 2.

2.3 Опис структурної схеми

Структурна схема годинника представлена на кресленні, по ній можна визначити принцип роботи годинника.

Почну опис з блоку живлення (БП). В цьому курсовому проекті блок живлення призначений для перетворення напруги в сіті (яке дуже високе) в потрібне для роботи індикатора. Для правильної роботи АЛЛИ коштує випрямляч і стабілізатор напруги.

Частотозадователь потрібен для забезпечення потрібної частоти імпульсів для АЛЛУ, де імпульси, наступні з періодом в одну хвилину, поступають на перший лічильник хвилинних імпульсів (<<единицы минут>>). Кожний імпульс його переповнювання збільшує вміст другого лічильника (<<десятки минут>>). Максимальне число в цих лічильниках складає <<59>>. З надходженням наступного хвилинного імпульсу ці лічильники обнуляються, і імпульс перенесення з другого лічильника записується в третій лічильник (<<единицы часов>>). Наступна одиниця буде записана в третій лічильник через годину. З третього лічильника кожні 10 годин імпульси перенесення заповнюють четвертий лічильник (<<десятки часов>>). Максимальне число в чотирьох лічильниках відповідає часу 23 години 59 хвилин. Що поступає після цього хвилинний імпульс викликає переповнювання всіх лічильників – встановлює їх в нуль, починається рахунок часу наступних діб.

Для управління АЛЛУ, в цьому годиннику є блок управління (БУ) за допомогою якого ведеться настройка і управління часом, будильниками і дозволяє використовувати годинник як таймер.

Для роботи генератора звуку зібраний помножувач напруги, який харчується від напруги індикатора і умножає його трохи більш ніж в 2 рази. Для роботи перетворювача стоїть випрямляч, який переводить із змінної напруги в постійну. Перетворювач напруги переводить з позитивної напруги в негативну від якого харчується генератор звуку. Для збудження ГЗ мікросхема передає імпульс.

Всі команди під час настройки, управління і взагалі робота годинника виводиться на электроннолучевой індикатор який є звичайним табло що складаються з чотирьох вісімок розділяючих на дві групи чисел двома миготливими крапками.


3. Розрахунок схеми електричної принципової

3.1 Розрахунок параметричного стабілізатора

Для розрахунку схеми параметричного стабілізатора нам необхідні наступніпараметри:

· вихідна напруга Uвых= Uст= 27 В.

· вихідний струм Iвых = Iст =5 мА.

· не стабільність вихідної напруги (Uвх2 - Uв1)/ Uвх = ±10%.

· опір навантаження Rн = Uст / Iст =27/ 5? 10-3 =5400 Ом.

1. По напрузі стабілізації вибираємо три стабілітрони типу Д814Б з диференціальним опором rст= 10 Ом.

2. Опір резистора R0= 1 кОм.

3. Визначаємо необхідну вхідну напругу

Uвх= Uвых+ R0(Iст+ Iвых) = 27+ 1000 (0,005 +0,005)= 32 В

4. Визначаємо коефіцієнт стабілізації

kст=(1 – IвхR0/ Uвх)(Rо+ rст)/ rст = (1 – 0,01? 1000/32) (1000 + 10)/10 = 69

5. Знаходимо нестабільність вихідної напруги

(Uст1 – Uст2)/ Uвых= (Uвх2 – Uвх1)/ kстUвх= 10/ kст= ± 0,15%

3.2 Розрахунок однофазного мостового випрямляча

Випрямляч містить чотири діоди сполучених по схемі моста. В одну діагональ моста приходить напруга з помножувача, а від іншої діагоналійде живлення перетворювача.

Для розрахунку відомі параметри:

. = 12 В; Rн= 20 Ом.

Розрахуємо струм навантаження:

. = Uн / Rн=12 / 20 = 0,6 А

Середнє значення випрямленого струму кожного діода:

.VD= 0,5? Iн= 0,5? 0,6 = 0,3 А

Діюче значення напруги виході помножувача:

Uумн. = 1,11? Uн. = 1,11? 12 = 13,32

Максимальне значення зворотної напруги на діоді:

U обр. = 1,414? Uумн. = 1,414? 13,32 = 18,8 В

3.3 Розрахунок надійності пристрою

Розрахунок надійності полягає у визначенні показників надійностіпристрою по відомих характеристиках компонентів, що становлятьсхему.

Інтенсивність відмов всього пристрою L розраховується по формулі:

m

L= li

i=1

m – число компонентів

li- номінальна інтенсивність відмов одного компоненту (з довідника)

Розраховуємо lIдля кожної групи компонентів:

· Резистори плівкові: l1 = l01 · n= 0,03 · 10–6 ·5 = 0,15 · 10–61/ч

· Конденсатори керамічні: l2 = l02 n= 0,15 · 10-6 ·6 = 0,9 ·10-6 1/ч

· Конденсатори електролітичні: l3 = l03 · n= 0,35 · 10-6 ·1 =

=0,35 · 10–61/ч

· Мікросхеми: l4 = l04 · n= 0, 13 · 10–6 · = 0,13 · 10–61/ч

· Індикатори: l5= l05 · n= 0,9 · 10-6 ·1 = 0,9 · 10-6 1/ч

· Діоди кремнієві: l6= l06 · n= 0,6 · 10-6 ·3 = 1,8 · 10-6 1/ч

· Стабілітрони: l7= l07 · n= 1,6 · 10-6 ·3 = 4,8 · 10-6 1/ч

· Платня друкарська: l8 = l08 · n= 0,7 · 10-6 ·1 = 0,7 · 10-6 1/ч

· Дроти сполучні: l9 = l09 · n= 0,015 · 10-6 ·38 = 0,57 · 10-6 1/ч

· Паяння монтажу: l10= l010 · n= 0,01 · 10-6 ·97= 0,97 · 10-6 1/ч

· Резонатори: l11= l011 · n= 0,1 · 10-6 ·1 = 0,1 · 10-6 1/ч

· Трансформатор: l12= l012 · n= 2,4 · 10-6 ·1 = 2,4 · 10-6 1/ч

· Кнопки: l13= l013 · n= 0,07 · 10-6 ·9 = 0,63 · 10-6 1/ч

· Транзистори: l1 = l1=014 · n= 0,30 · 10-6 ·2 = 0, 6 · 10-6 1/ч

Для всього пристрою інтенсивність відмов складе:

L = l1 + l2 +l3 +l4 +l5 +l6 +l7 +l7 +l8 +l9 +l10 +l11 +l12 +l13 +l14 = (0,15+ 0,9+ 0,35+ 0,13+ 0,9+ 1,8+ 4,8 + 0,7+ 0,57 + 0,97 + 0,1 + 2,4+ 0,63+ 0,6) · 10–6=14,85 · 10–61/ч

Середній час напрацювання на відмову визначається по формулі:

Тср = 1/L ч

Для пристрою в цілому середній час напрацювання на відмову складе:

Тср = 1/L = 1/(14,25 · 10–6) ч = 70175,4 ч


4. Конструювання

Конструювання апаратури на цифрових мікросхемах включає наступні основні етапи: створення макета друкарської платні, розробку топології виготовлення друкарської платні, конструювання корпусу приладу, в якому повинна бути розміщений друкарська платня. Значення етапу конструювання при побудові апаратури на мікросхемах дуже велике, тому що саме такі елементи конструкції як друкарська платня, елементи кріплення і інші, значною мірою визначають об'єм, масу і надійність апаратури.

4.1 Виготовлення макета друкарської платні

Платню з провідниками і контактними майданчиками використовують тоді, колипристрій заздалегідь добре відпрацьований. В процесі настройки доводитьсякілька разів демонтувати окремі деталі і встановлювати інші, а друкарські контактні майданчики під дією багатократних тепловихі механічних навантажень, як правило, відшаровуються. Тому на етапі відладки схеми краще застосовувати монтажну платню, яка є макетоммайбутньої друкарської платні.

Для виготовлення монтажної платні використовують пластину ізоляційногоматеріалу (гетинакса, текстоліту і стеклотекстолита) з безліччю отворів, в які вставляються висновки навісних електрорадіоелементів. З лудженого одножильного дроту виготовляють провідники платні, якісполучають між собою висновки елементів відповідно до електричноїпринциповоїсхеми.

Перевірка працездатності монтажної платні цифрового годинника і її збірка проводяться не в цілому, а по блоково, оскільки електрична принципова схема складається з декількох блоків – блоку генератора імпульсів, блоку, що складається з ланцюжка послідовно включених лічильників і блоку на транзисторних ключах, призначеного для гасіння нуля в розряді десятків годинника. Це робиться для того, щоб легше можна було знайти несправність і скоротити час на її усунення.

Після виготовлення монтажної платні приступають до розводки друкарської платні.

4.2 Трасування друкарської платні

Основними особливостями виготовлення друкарської платні, призначеноїдля цифрових пристроїв, є – мала товщина друкарських ліній, малівідстані між сполучними контактними майданчиками, а також значна складність платні, викликана великим числом з'єднань між мікросхемами.

Виготовлення фотошаблону, через який згодом робиться експонуваннянашої майбутньої друкарської платні, конструюється в програмі Sprint-Layout 4.0. Після зарисовки і перевірки правильності шаблона проводитьсядрук на спеціальній плівки для принтерів.

Після цього поверхня фольгированногостеклотекстолит полірується до блиску, а потім протирається звичайною чистою ганчіркою для кращого нанесення фоторезиса. Потім відрізується потрібний розмір фоторезиста і наноситься на стеклотекстолит рівним шаром. Накладаємо на фольгированныйстеклотекстолит покритий плівковим фоторезистом, шаблон виготовлений на плівки і накладаємо скло. Потім над цією конструкцією підвішується ультрафіолетова лампа на певний час. Після закінчення часу засвічення фоторезиса видаляємо плівку з нього і опускаємо у ванну з розчином води і кальцинованої соди і чекаємо прояву малюнка на стеклотекстолите. По закінченню прояву перевіряється якість і правильність нанесеного малюнка. Далі йде той, що труїть платні.