Содержание
Введение
1. Анализ существующих технических решений
1.1 Описание принципа работы схем электронных часов
1.2 Выбор технического решения
2. Устройство цифровых часов
2.1 Принцип работы электронных часов
2.2Описание схемы электрической принципиальной
2.3 Описание структурной схемы
3. Расчет схемы электрической принципиальной
3.1 Расчет параметрического стабилизатора
3.2 Расчет однофазного мостового выпрямителя
3.2 Расчет надежности устройства
4. Конструирование
4.1 Изготовление макета печатной платы
4.2 Разводка печатной платы
4.3 Изготовление корпуса
5. Технико-экономическое обоснование
5.1 Расчет основных характеристик производственного процесса
5.2 Расчет себестоимости цифровых часов
6. Охрана труда
6.1 Основные требования по технике безопасности при работе на станках
6.2 Основные требования по технике безопасности при химической обработке металлов
6.3 Основные требования по технике безопасности при проведении электромонтажных работ
Заключение
Список литературы
Приложение 1 Перечень элементов
Приложение 2 Схема электрическая принципиальная
Приложение 3 Схема структурная
Приложение 4 Чертеж печатной платы
Приложение 5 Чертеж передней панели
Введение
Цифровая техника является быстро развивающейся областью импульсной технике. Она подняла на новую качественную ступень средства связи, радиолокацию, вызвала появление автоматизированных систем управления предприятиями и целыми отраслями народного хозяйства, комплексов для обработки различных видов информации.
Особенно широкое применение нашли цифровые устройства в электронно-вычислительной технике. В частности, цифровые вычислительные машины (ЦВМ) являются в настоящее время наиболее универсальными. Все узлы ЦВМ содержат элементы цифровой техники, с помощью которых осуществляется запоминание и хранение информации, управление вычислительным процессом, ввод и вывод информации в ЦВМ. Успехи в области разработки быстродействующих элементов цифровой техники позволили создать ЦВМ, выполняющие десятки миллионов арифметических операций в секунду.
Принципиально новые возможности открывает применение цифровых интегральных схем в радиовещании и радиосвязи. Обработка сигналов цифровыми методами позволяет обеспечить высокую точность, стабильность параметров и получить характеристики, не достижимые аналоговыми методами.
Цифровая схемотехника интенсивно внедряется в радиоприемную аппаратуру. Благодаря использованию цифровых устройств в радиовещательных приемниках обеспечиваются принципиально новые потребительские удобства - возможность отображения на дисплее всей информации, необходимой для контроля и эксплуатации аппаратуры
Весьма перспективно внедрение цифровой техники в телевидении. Цифровое телевидение позволяет повысить качество передачи сигналов благодаря существенному уменьшению накоплений искажений в цифровых линиях связи по сравнению с аналоговыми, а также за счет применения специальных способов кодирования, обнаруживающих и исправляющих ошибки передачи информации.
Помимо радио- и телевизионных приемников цифровая техника начинает быстро проникать в технику магнитной записи, радиоизмерительную аппаратуру, робототехнику, устройства автоматики и в игровые автоматы.
Использование цифровых методов радиоизмерений позволяет повысить точность и автоматизировать процесс измерений, обеспечить непосредственное отображение результатов измерений в цифровой форме.
На базе цифровых устройств можно реализовать простые автоматы с широкими функциональными возможностями. Промышленностью в больших количествах выпускаются дешевые цифровые микросхемы, отдельные серии которых являются чрезвычайно надежными и не выходят из строя практически при любых ошибках в монтаже радиоустройства. Это также является неоспоримым преимуществом цифровых интегральных схем (ЦИС), обуславливающим их широкое применение.
Тема выпускной квалификационной работы – “Цифровые часы” была выбрана, потому что:
1) часы являются необходимым предметом в каждом доме;
2) цифровые часы более точные, чем кварцевые и механические, они светятся в темноте, и их нет необходимости заводить;
3)было желание собрать эксклюзивные ретро часы, не уступающие по функциональности современным электронным часам;
4) темпы внедрения цифровой техники во все отрасли науки растут неудержимо быстро. Цифровые устройства обладают рядом преимуществ по сравнению с аналоговыми: более высокой надежностью; стабильностью параметров при воздействии дестабилизирующих факторов; высокой точностью обработки информации; значительным сокращением трудоемкости и упрощением операций регулировки и настройки; возможностью создания микросхем с очень высокой степенью интеграции.
1. Анализ существующих технических решений
В процессе выбора схемы электронных часов были рассмотрены три электрические принципиальные схемы, из которых необходимо было выбрать одну более простую и надежную.
1.1 Описание принципа работы схем электронных часов
Так, в журнале “В помощь радиолюбителю” выпуск 106 приведена схема электронных часов из деталей радиоконструктора. На структурной схеме показано, что основой часов служит большая интегральная микросхема DD, содержащая блок образцовой частоты кварцевого генератора G и оперативное устройство ОУ, к которой подключают цифровые индикаторы HG1 – HG4, блок управления часами БУ и акустический преобразователь HA. Преобразователь напряжения ПН обеспечивает питанием все цепи и узлы часов от одного общего источника постоянного тока напряжением 12 В. А оперативное устройство, управляющее знакосинтезирующими индикаторами, обеспечивает работу в качестве секундомера и будильника.
Источником питания может служить аккумуляторная батарея напряжением 12 В (если часы предполагается установить в автомобиле) или выпрямитель с таким же выходным напряжением постоянного тока. Потребляемый ток от источника напряжением 12 В не превышает 200 мА. Точность хода часов не хуже ± 1 секунда в сутки.
На электрической принципиальной схеме часов показано, что источником питания микросхемы DD1 служит стабилизатор напряжения на стабилитроне VD1 и транзисторе VT1. Стабилизированное напряжение 15 В подается на выводы 15 и 12 микросхемы. Общим цепи питания ее является вывод 12. Собственная частота кварцевого резонатора ZQ1 равна 32 768 Гц. Кнопочные выключатели SB1 – SB2 образуют блок управления оперативным устройством микросхемы, которое обеспечивает управление цифровыми индикаторами HG1 – HG4.
Знакосинтезирующий индикатор ИВ – 3А представляет собой электронную лампу с катодом прямого накала (выводы 7, 8), восьмью анодами с отдельными выводами (1 – 6, 10 и 11) и общей управляющей сеткой (вывод 9). Семь анодов выполнены в виде узких полосок, образующих стилизованную цифру 8, а восьмой – в виде точки.
В часах одноименные аноды - элементы цифровых знаков всех индикаторов соединены между собой и подключены к соответствующим выводам микросхемы. На них в определенные моменты времени с оперативного устройства подается закодированный сигнал, синтезирующий один из элементов цифр. Одновременно на сетки индикаторов подается управляющий сигнал. В результате одновременного воздействия сигналов кода и управляющего на индикаторах высвечиваются цифры от ноля до девяти. Индикаторы HG1 и HG2 высвечивают часы, а HG3 и HG4 – минуты текущего времени. Знак точки во втором индикаторе, отделяющий значения часов от минут, горит постоянно.
Нажатием на кнопку SB1 <<К>> блока управления корректируют показание индикаторами текущего времени и времени автоматического включения звукового сигнала будильника. Кнопкой SB5 <<Ч>> устанавливают часы, а кнопкой SB4 <<М>> - минуты текущего времени. Кнопка SB2 <<С>> служит для перевода часов в режим счета секунд текущего времени и на работу как секундомера с нулевых значений времени. Кнопкой SB3 <<Б>> включают ждущий режим будильника; при совпадении предварительно установленного и текущего времени пьезокерамический звонок HA1, подключенный к выводу 10 микросхемы, издает звуковой сигнал частотой около 2 кГц.
Подстроечным конденсатором C1, входящим в кварцевый генератор образцовой частоты, можно корректировать точность <<хода>> часов.
Нити накала знаковых индикаторов соединены параллельно и питаютсяот общего источника напряжением 12 вольт через гасящий резистор R18. Делитель напряжения R16R17 и двуханодный стабилитрон VD2 образуют среднюю точку нитей накала, относительно которой на элементы индикаторов подается через резисторы R4 – R15 отрицательное напряжение для устранения мерцания выключаемых элементов индицируемых цифр.
Трансформатор TS1 и транзисторы VT2, VT3 образуют двухтактный преобразователь постоянного напряжения внешнего источника питания в переменное напряжение частотой около 2 кГц. Отрицательное напряжение внешнего источника подается непосредственно на эмиттеры транзисторов, а положительное – на их коллекторы – через обмотки III и IV трансформатора TS1. Напряжение, снимаемое с резистора R20 делителя R19R20, через обмотки I и II подается на базы транзисторов и создает на них положительное смещение и тем самым обеспечивает запуск преобразователя. В результате действия положительной обратной связи между коллекторной и базовой цепями транзисторов устройство возбуждается. При этом в обмотке V трансформатора наводится переменное напряжение прямоугольной формы, которое выпрямляется диодами VD3 – VD6, включенными по мостовой схеме, и далее стабилизируется стабилитроном VD1 и транзистором VT1.
Вторая схема электронных часов приведена в журнале “В помощь радиолюбителю” выпуск 112. Это схема электронных часов с календарем.
В таких часах введена индикация дней недели в буквенном виде на семисегментных индикаторах и схема автоматической смены информации на индикаторах, которые две секунды высвечивают время суток, а следующие две секунды – состояние календаря.