Часы из счетчика своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 05.10.2024

Микросхемы (ИМС) МОП-структуры отличает от других малая мощность, потребляемая от источника питания. Это-то и привлекает в них создателей электронных часов.

Ниже рассмотрены узлы электронных часов на ИМС серии К561. Микросхемы данной серии кроме микроваттной потребляемой мощности отличаются способностью работать в широком интервале изменения питающего напряжения (от 3 до 15 В), что снижает требования к источнику питания и позволяет значительно его упростить.

Рис. 1. Принципиальная схема кварцевого генератора с делителем до 1 Гц

Обычные электронные часы состоят из следующих узлов: кварцевого генератора с делителем частоты, счетчиков времени, узла индикации, будильника и блока питания. В простых конструкциях счетчики времени включают в себя счетчики минут и часов. Делитель частоты в этом случае делит частоту кварцевого генератора до

1/60 Гц. В более сложных конструкциях в счетчики времени могут также входить счетчики секунд и дней. При наличии счетчика секунд делитель частоты должен делить частоту кварцевого генератора до 1 Гц.

С вывода 11 микросхемы D3.2 снимается сигнал частотой 1 Гц, а с вывода 13 — частотой 1/4 Гц, который может использоваться для дальнейшего деления частоты до 1/60 Гц.

Кнопками S1 и S2 можно увеличить частоту выходного сигнала в 3200 и 100 раз соответственно. Это необходимо для быстрого набора значений часов и минут при начальной установке времени или при проверке правильности работы часов.

На выходе элемента D1.4 формируется сигнал будильника с частотой 1 кГц, промодулированный частотой 10 Гц. Он напоминает звук механического будильника и приятен на слух.

Для получения сигнала с частотой 1/60 Гц к делителю частоты, изображенному на рис. 1, должен быть добавлен делитель, схема которого приведена на рис. 2. Этот делитель выполнен.на основе двоичного счетчика D1, в котором за счет подачи выходных сигналов через элементы D2, D3 на вход R обеспечен коэффициент деления 15.

Рис. 2. Принципиальная схема делителя частоты до 1/60 Гц

Двоичный счетчик D3.2 в делителе частоты до 1 Гц (рис. 1) и делитель частоты на 15 (рис. 2) имеют входы установки нуля, на которые подается сигнал с кнопки установки нуля счетчиков секунд и минут. Это необходимо для того, чтобы при корректировке часов по сигналам проверки времени, передаваемым по радиовещательным станциям, первый минутный импульс (1/60 Гц) на выходе делителя частоты на 15 появился ровно через 60 с после отпускания кнопки.

Рис. 3. Принципиальная схема счетчика секунд

Счетчики времени — десятичные. По сравнению с двоичными десятичные счетчики позволяют упростить узел индикации и обеспечить установку времени будильника при помощи галетных переключателей.

Рис. 4. Принципиальная схема счетчика часов

Рис. 5. Принципиальная схема счетчика дней

Схема счетчика часов приведена на рис. 4. Он отличается от счетчика секунд (минут) тем, что имеет общий коэффициент пересчета, равный 24. Достигнуто это за счет введения элементов D4.2, D5.1 и D5.4, образующих узел совпадений, на входы которого поступают сигналы 4 ч и 20 ч, а выход подключен через элементы D5.2 и D5.3 ко входам R микросхем D1 и D2. В результате, с приходом 24-го входного импульса, счетчики-делители D1 и D2 устанавливаются в нулевые состояния. При этом на входе переноса Р микросхемы D1 вырабатывается импульс, переключающий счетчик-делитель D3, имеющий коэффициент пересчета, равный 3, также в нулевое состояние.

Рис. 6. Принципиальная схема индикатора декады на газоразрядной лампе

Рис. 7. Принципиальная схема индикатора декады на люминесцентном индикаторе

Схема индикации одной декады на газоразрядном индикаторе приведена на рис. 6. Устройство состоит из высоковольтных транзисторов (транзисторные сборки А1 — A3), коллекторы которых подключены к катодам индикатора H1, а базы — к выходам одной из декад счетчика времени. При поступлении единичного сигнала на базу одного из транзисторов происходит его открывание, что вызывает свечение катода индикатора, подключенного к данному транзистору. Схема индикации, приведенная на рис. 6, может использоваться для индикации декад единиц секунд, минут, часов и дней. Для индикации декад десятков секунд, минут, часов и дней применяются аналогичные схемы, но с меньшим числом транзисторов, так как декады десятков не полные.

Рис. 8. Принципиальная схема индикатора десятков секунд

Рис. 10. Принципиальная схема будильника

Рис. 11. Принципиальная схема блока питания для часов с газоразрядными индикаторами

Рис. 12. Принципиальная схема блока питания для часов с люминесцентными индикаторами

Монтаж выполнен на двух платах размерами 140 X X 50 мм. При конструировании этих часов необходимо изолировать общую шину питания от корпуса, так как в них применен бестрансформаторный блок питания.

Во втором варианте часов использованы люминесцентные семисегментные индикаторы, индицирующие значения секунд, минут, часов и даты, причем для индикации минут и часов применены индикаторы ИВ22, имеющие размеры цифр 18 X 12 мм, а для индикации секунд и даты — индикаторы ИВЗА с размерами цифр 8,6 X 4,5 мм. Данные часы включают в себя кварцевый генератор с делителем частоты до 1 Гц (рис, 1), счетчики секунд, минут (рис. 3), часов (рис. 4) и дней (рис.5), 8 узлов индикации (рис. 7 — 9) и будильник (рис. 10). Блок питания для этих часов собран по схеме, приведенной на рис. 12, Он выдает напряжение +15 В (+U_пит) для питания микросхем и индикаторов и напряжения ~ 2 В и ~1,6 В для питания нитей накала индикаторов (нити накала у индикаторов соединяются попарно последовательно). Следует отметить, что индикаторы ИВ22 и ИВЗА рассчитаны на напряжения на анодах и сетках, равные 27 В для ИВ22 и 20 В для ИВЗА. Однако, как показал опыт, они имеют достаточно яркое свечение и при напряжении питания, равном 15 В.

Рис. 13. Принципиальная схема узла управления счетчиками времени

На основе рассмотренных узлов могут быть также построены шахматные часы. Они должны включать в себя кварцевый генератор с делителем частоты до 1 Гц, счетчики секунд и минут для каждого из шахматистов и узлы индикации секунд и минут, узел управления счетчиками времени, узел установки времени игры, сигнализации об окончании игры и блок питания.

Узлы индикации могут быть выполнены как на газоразрядных индикаторах (рис. 6), так и на люминесцентных (рис. 7, 8). Однако предпочтительнее люминесцентные индикаторы ИВЗА или ИВ6. В зависимости от выбора индикаторов должен быть применен один из блоков питания, схемы которых приведены на рис. 11 и 12.

Рис. 14. Принципиальная схема узла установки времени игры и сигнализации

На элементах D4.1 — D4.4 (рис. 13) собран узел индикации работающих часов. На входы этого узла подаются сигналы с частотой 10 Гц с делителя (на вывод 1 элемента D4.1 и вывод 5 элемента D4.2) и сигналы управления счетчиками времени левого и правого игроков (на вывод 2 элемента D4.1 и вывод 6 элемента D4.2). При работе левых часов сигнал с частотой 10 Гц проходит на выход элемента D4.4, а правых — на выход элемента D4.3. Так как эти выходы подключены к сеткам индикаторов левых и правых часов, в индикаторах работающих часов будут мерцающие цифры.

Шахматные часы содержат 51 микросхему серии К561. В часах использованы резисторы МЛТ, конденсаторы KM, К50-6, МБГО, кварцевый резонатор В1 на 1024 кГц. Трансформатор Т1 в блоке питания (см. рис. 12) выполнен на магнитопроводе Ш12 X 17. Обмотка I содержит 6050 витков ПЭВ-2 0,08, II — 460 витков ПЭВ-2 0,22, III — 80 витков ПЭВ-2 0,33, IV — 47 витков ПЭВ-2 0,27.

Микросхемы серии К561 можно заменить на микросхемы серии 564. Динамическая головка В1 может быть от любого карманного радиоприемника. Вместо индикаторов ИН12А могут быть использованы любые газоразрядные цифровые индикаторы типа ИН. В качестве люминесцентных индикаторов могут быть применены индикаторы ИВЗ, ИВЗА, ИВ6, ИВ8, ИВ 11, ИВ 12, ИВ22.

А не нравится резервирование питания - ну, сам я не силён в микропроцессорах, но может кто-то сможет привязать её к PIC'у. Собственно, больших проблем не вижу - организовать делители для получения на выходе минутных и 2 Гц импульсов (переключатель SA1 лучше организовать программно - понадобится всего 1 выход), контроль за наличием напряжения питания силовой части, запуск программного счётчика при пропадании сетевого напряжения. После появления сетевого напряжения - запись содержимого счётчика в буфер и выдача на выход 2 Гц импульсной последовательности, опять же с подсчётом импульсов и сравнением содержимого счётчика с содержимым буфера. При совпадении содержимого - переход в нормальный режим (минутные импульсы).

ДОБАВЛЕНО 21/03/2015 10:14

Дааа. Т.е. вы уже знаете порты, куда подключен ЖК индюк? Или знаете сервис, который подключен в стеке? И знаете частоту осцилятора?

ДОБАВЛЕНО 04/01/2016 19:19

собрал по схемке всё рулило отлично.за сутки 1 сек вперёд..но это не страх..всё остановилось из-за скачков всети220 пробывал заменить и иешку и тмку ни фига, кварц тоже чё ешо можно посмотреть..в радио не силён собрал как любитель..просто очень люблю часы ремонтироровать. вот такой интерес

ДОБАВЛЕНО 04/01/2016 19:07

запитывал от 12V 1.5A сами "СТРЕЛА" часы от 24 но всё благополучно тянуло.
----------------------------------------
ага начит тут продолжение, значит вот что я попробывал сделать, ____ "мявкнулась" ТМ-ка .поставил другую(пришлось через инет выписать) не было в наличии, кароче всё заробило,
. только вот в чём загвоздка она и вперёд была у меня, когда сразу подаёшь питание светодиод просто горит (это я так для себя сделал для видимости секундного показания)
. НО ПОТОМ КОГДА ОТСОЕДИНЯЮ ПИТАНИЕ И КОГДА ДИОД НАЧИНАЕТ ПОСТЕПЕННО ГАСНУТЬ Я ТУТ ЖЕ ПОДАЮ POWER
И ТОГДА НАЧИНАЕТ ПОКАЗЫВАТЬ ИМПУЛЬС ХОДА
кто что может подсказать по этому поводу, как тут правильно подать питание ,чтоб сразу пошел ход. может я как то не так делаю запуск

ДОБАВЛЕНО 21/03/2015 10:14

ДОБАВЛЕНО 04/01/2016 19:19

ДОБАВЛЕНО 04/01/2016 19:07

Бинарные часы предназначены для представления времени в двоично-десятичном формате, то есть часы, минуты и секунды разбиваются по десятичным разрядам и представляются в двоичном виде (см. рис. ниже)

К будущим часам на этапе создания сразу были предъявлены следующие требования:

сравнительно небольшие габариты как платы, так и устройства в целом;
использование максимально доступных компонентов;
презентабельный внешний вид корпуса.

В результате была создана следующая схема:

В качестве МК используется, быть может, несколько устаревший, но не менее популярный ATmega8A-AU. В качестве микросхемы часов реального времени - доступная DS1307. Также параллельно линиям питания вблизи МК и на входе питания установлены неполярный конденсаторы 100 нФ и полярный (танталовый) на 47 мкФ. Все резисторы и конденсаторы - в SMD-корпусах типоразмера 0805. Из выводных компонентов - лишь светодиоды, колодка для батарейки и кнопки настройки. Кнопки - любые без фиксации; для корпусного варианта подойдут кнопки с длинными "пимпочками", например такие:

Резисторы R1..R6, R14..R18 могут варьироваться в достаточно широких пределах. Габариты светодиодов значения не имеют, однако корпус и плата рассчитаны на 5 мм круглые светодиоды. "Reserved port" - вывод на плате, который предусмотрен на плате для потенциального расширения функционала часов, например, добавления динамика.

Ниже представлена печатная плата устройства:

Так как число различных связей между светодиодами и МК достаточно велико, а большое число "висячих" перемычек делать не хотелось, устройство реализовано на двусторонней ПП. Толщина стеклотекстолита - 1,5 мм, габаритные размеры платы - 80 х 50 мм. Плата с органами управления (пятью кнопками) выполнена отдельно и будет представлена ниже. На плате дополнительно находятся (не указаны в схеме): разъем для подключения питания + программатора; дополнительный отверстия для подключения проводом питания; резистор в цепи сброса; пятачки для конденсаторов в цепи часового кварца (про них будет сказано ниже).

Плата изготовлена на фрезерном станке с ЧПУ, что позволило получить практически заводское качество. Фото собранной платы представлено ниже:

Так как прозрачные светодиоды обладают слишком высокой яркостью, их поверхность пришлось обработать грубой тканью типа "скотч-брайт" для придания матовости, что позволило получить более тусклый и рассеянный свет.

Плата с органами управления соединяется основной при помощи семипроводного шлейфа (2 - питание, 5 - кнопки); размер - 68 х 22 мм.

После сборки платы и прошивки МК осталось выполнить последний пункт - создать красивый корпус для устройства. Ввиду наличия фрезерного станка с ЧПУ, было принято решение вырезать стенки из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм и соединить их между собой при помощи пайки; переднюю панель - из алюминия толщиной примерно 1 мм. Общая длина корпуса - 104 мм, высота (с ножками и кнопками) - 77 мм, толщина - 25 мм. Разметка корпуса со всеми отверстиями находится в одном файле с печатной платой. Боковые, верхняя и нижняя стенки соединены друг с другом при помощи латунных стоек под винт М3:

Естественно, предварительно у стоек была удалена винтовая часть. Разные стадии результата сборки представлены ниже (последнее фото было сделано уже после окончательной сборки, поэтому явно видны следы краски):

Плата с кнопками крепится к верхней панели на две стойки (с одной стороны такой стойки - гладкая поверхность, с другой - винт М3) при помощи гаек, для этого на плате предусмотрены отверстия. Высота стоек компенсирует высоту кнопок, поэтому над корпусом последние возвышаются незначительно:

Лицевая сторона передней панели была обработана мелкозернистой наждачкой, затем пастой ГОИ. Обратная сторона, наоборот, обработана грубой наждачкой для крепления к боковым стенкам через 5 мм деревянные бруски при помощи эпоксидной смолы. В задней стенке предусмотрен micro-USB разъем для подачи питания, а также отверстие для потенциального динамика; крышка крепится на вышеупомянутые латунные шестигранники при помощи четырех винтов М3 х 15 мм.

Торцевые и задняя стенка была окрашены автомобильной краской из баллончика.

На нижней панели предусмотрены отверстия для крепления ножек, однако потом было решено использовать резиновые ножки, закрепленные на суперклей.

Собранный корпус получился достаточно прочным, неоднократные случайные падения не нарушили целостность конструкции. Основная плата крепится к стенкам корпуса за счет олова и латунных стоек. Такое решение было принято в связи с тем, что батарейка и разъем для программирования становятся доступными путем снятия задней крышки; то есть, снятие платы не имеет смысла.

Фото устройства в работе показано ниже:

Правильное собранное устройство в наладке не нуждается и начинает работать сразу. Настройка времени осуществляется следующим образом:

примерно на 2,5 с необходимо зажать кнопку "0"SEC/SET (находится над секундами). После этого счетчик секунд сбросится в ноль, часы остановят ход;
затем при помощи кнопок настройки времени необходимо установить нужное время;
затем нажать кнопку "0"SEC на 2,5 с; часы возобновят свой ход с обновленным временем.

Собранное устройство было успешно подарено другу и служит уже более года, замечаний по работе и неполадок выявлено не было.

Вопросы, критику, пожелания и предложения с удовольствием выслушаю в комментариях.

Читайте также: