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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Relógio eletrônico feito com peças de designer de rádio. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Relógios, temporizadores, relés, interruptores de carga Para os rádios amadores que se interessam pela tecnologia digital e desejam conhecer na prática grandes circuitos integrados, algumas empresas industriais do país produzem kits de peças para automontagem de relógios eletrônicos - por exemplo, “Eletrônica-1”. O diagrama funcional de um relógio eletrônico, que pode ser montado a partir de tal aparelho de rádio mesmo em casa, com apenas um ferro de solda e alguma experiência em instalação, teste e configuração de projetos de rádio amador de média complexidade, é mostrado na Fig. 1.
A base do relógio é um grande circuito integrado DD (indicado por linhas pontilhadas), contendo um bloco de frequência de referência de um oscilador de quartzo G e um dispositivo operacional amplificador operacional, ao qual são anexados indicadores digitais HG1 - HG4, um controle de relógio a unidade BU e um transdutor acústico NA estão conectados. O conversor de tensão PN fornece energia para todos os circuitos e componentes do relógio a partir de uma fonte DC comum com tensão de 12 V. O bloco oscilador de quartzo em sua finalidade funcional é semelhante aos blocos de frequência padrão de relógios eletrônicos amadores montados em microcircuitos com um grau médio de integração. E o dispositivo operacional que controla os indicadores sintetizadores de sinais proporciona operação como cronômetro e despertador. O kit de design "Electronics-1" inclui: microcircuito multifuncional KA1016HL1 (ou ChB-32), ressonador de quartzo RK-72CHA-17BU, campainha piezocerâmica tipo ZP-1, indicadores de símbolo IV-ZA (ou IV-6), placa de circuito impresso e outras peças e materiais necessários. O dono do conjunto só precisa entender a finalidade dos componentes e elementos do relógio, montar as peças no quadro e fazer uma caixa para elas de acordo com seu gosto. A fonte de alimentação pode ser uma bateria de 12 V (se o relógio for instalado em um carro) ou um retificador com a mesma tensão de saída CC. O consumo de corrente de uma fonte de 12 V não excede 200 mA. A precisão do relógio não é pior que ± 1 s por dia. Diagrama esquemático do relógio Mostrado na fig. 2.
A fonte de alimentação do microcircuito DD1 é um estabilizador de tensão no diodo zener VD1 e no transistor VT1. Uma tensão estabilizada de 15 V é aplicada aos pinos 15 e 12 do microcircuito. O circuito de alimentação comum é o pino 12. A frequência natural do ressonador de quartzo ZQ1 e, portanto, do gerador de frequência de referência, é 32 Hz. Os elementos do divisor de frequência incluídos no microcircuito dividem-no em até 768 Hz, o que corresponde a 1 s de tempo. Os botões de pressão SB1 - SB1 formam uma unidade de controle do dispositivo operacional do microcircuito, que fornece controle dos indicadores digitais HG2 - HG1. O indicador de síntese de sinal IV-ZA é um tubo eletrônico com cátodo aquecido diretamente (pinos 7, 8), oito ânodos com pinos separados (1-6, 10 e 11) e uma grade de controle comum (pino 9). Sete ânodos são feitos em forma de tiras estreitas formando um número estilizado 8, e o oitavo tem a forma de um ponto. Os ânodos são revestidos com uma fina camada de fósforo. Quando uma tensão positiva é aplicada aos elementos da grade e do ânodo do indicador, ocorre um fluxo de elétrons entre o cátodo e os ânodos, fazendo com que o fósforo brilhe. No relógio, os ânodos de mesmo nome - elementos dos sinais digitais de todos os indicadores - são interligados e conectados aos pinos correspondentes do microcircuito. Em determinados momentos, um sinal codificado é enviado a eles do dispositivo operacional, sintetizando um dos elementos dos números. Ao mesmo tempo, um sinal de controle é fornecido às grades indicadoras. Como resultado da influência simultânea dos sinais de código e controle, os indicadores exibem números de 0 a 9. Os indicadores HG1 e HG2 exibem as horas e HG3 e HQ4 exibem os minutos da hora atual. O sinal de ponto no segundo indicador, que separa as horas dos minutos, está constantemente aceso. Sinais semelhantes não são utilizados em outros indicadores. Ao pressionar o botão SB1 “K” da central, são corrigidas as leituras do indicador da hora atual e do horário de acionamento automático do som do despertador. Use o botão SB5 “H” para acertar a hora e o botão SB4 “M” para acertar os minutos da hora atual. O botão SB2 “C” é utilizado para passar o relógio para o modo de contagem dos segundos da hora atual e para funcionar como cronômetro a partir dos valores de hora zero. O botão SB3 “B” ativa o modo standby do despertador; quando o tempo predefinido e o atual coincidem, o sino piezocerâmico HA1, conectado ao pino 10 do microcircuito, emite um sinal sonoro com frequência de cerca de 2 kHz. Ao ajustar o capacitor C1, que está incluído no oscilador de quartzo da frequência de referência, você pode corrigir a precisão do “funcionamento” do relógio. Os filamentos dos indicadores de sinalização são projetados para tensão de alimentação de 0,85...1,15 V a uma corrente de 45...55 mA. No relógio eles são conectados em paralelo e alimentados por uma fonte comum de 12 V através de um resistor de extinção R18. O divisor de tensão R16R17 e o diodo zener de dois ânodos (simétrico) VD2 formam o ponto médio dos filamentos, em relação ao qual a tensão negativa é fornecida aos elementos indicadores através dos resistores R4-R15, retirados da saída do retificador do conversor de tensão, para elimine a cintilação dos elementos comutados dos dígitos indicadores. O transformador TS1 e os transistores VT2, VT3 formam um conversor push-pull de tensão contínua de uma fonte de alimentação externa para tensão alternada com uma frequência de cerca de 2 kHz. A tensão negativa da fonte externa é fornecida diretamente aos emissores dos transistores, e a tensão positiva é fornecida aos seus coletores através dos enrolamentos III e IV do transformador TS1. A tensão retirada do resistor R20 do divisor R19R20 é fornecida através dos enrolamentos I e II às bases dos transistores e cria uma polarização positiva sobre eles (em relação aos emissores) e assim garante a partida do conversor. Como resultado do feedback positivo entre os circuitos coletor e base dos transistores, o dispositivo é excitado. Neste caso, uma tensão alternada retangular é induzida no enrolamento V do transformador, que é retificada pelos diodos VD2 - VD5 conectados em um circuito ponte, e ainda estabilizada pelo diodo zener VD1 e pelo transistor VT1. A aparência de um relógio montado em uma placa de circuito impresso, um esboço da placa e um diagrama da colocação das peças nela são mostrados na Fig. 3 - Figura 4.
Linhas sólidas indicam jumpers de fio adicionais (12 peças) instalados na placa pelo lado das peças. Os resistores R4 - R15 são montados na posição vertical. Seus terminais superiores são conectados por um pedaço de fio de montagem, que é soldado à almofada de contato do condutor impresso que vai para os ânodos dos diodos VD3 e VD4, do diodo zener de dois ânodos VD2 e (através de um fio jumper) para o coletor do transistor de controle do estabilizador de tensão VT1. Para evitar que os terminais indicadores se conectem entre si, são colocados pedaços de tubo isolante sobre eles. Uma arruela textolite é colocada sob o ressonador de quartzo. O núcleo magnético do transformador TS1 do conversor de tensão é um anel de ferrite M2000NM de tamanho padrão K1bX10X4,5 (incluído no kit). Os enrolamentos I e II contêm 20 voltas cada, III e IV - 65 voltas cada, enrolando V-225 voltas do fio PEV-2 0,14. No diagrama, os inícios dos enrolamentos são indicados por pontos. Os fios dos enrolamentos I-IV são enrolados no corpo do anel em uma direção, enquanto o enrolamento II deve ser uma continuação do enrolamento I e o enrolamento IV deve ser uma continuação do enrolamento III. Para evitar enrolamentos costas com costas, recomenda-se enrolar cada par de enrolamentos (I e II, III e IV) com um pedaço de fio de comprimento adequado, dobrado ao meio, depois cortar e conectar suas partes de modo que um deles é uma continuação do segundo. O ponto de conexão será uma derivação do meio de um par de enrolamentos conectados em série (para enrolamentos I e II - derivação 4, para enrolamentos III e IV - derivação 7). Primeiramente, o anel de ferrite deve ser enrolado em todo o seu diâmetro com uma tira de tecido envernizado de 5 mm de largura, sua extremidade fixada com cola BF-2 e, por meio de uma lançadeira de arame, deve ser enrolado o fio dos enrolamentos I e II. Em seguida, envolvendo-os com uma tira de pano envernizado, são enrolados os enrolamentos III e IV. O fio do enrolamento V é enrolado por último, tendo previamente enrolado os enrolamentos anteriores com pano envernizado, e a seguir o enrolamento V. O transformador acabado é fixado à placa com cola BF-2 (não é recomendado o uso de suportes metálicos, grampos ou pinos para fixação) e os terminais de seus enrolamentos são soldados às placas de contato condutoras de corrente correspondentes da placa de circuito impresso . O microcircuito é montado por último na placa, tomando medidas para evitar sua possível falha por carga eletrostática nos terminais ou superaquecimento durante a soldagem. Para evitar a quebra acidental do microcircuito por eletricidade estática, é necessário que os potenciais elétricos da placa de circuito, do ferro de soldar e do próprio corpo do instalador sejam iguais. Para fazer isso, enrole várias voltas de fio desencapado em torno de um cabo de ferro de solda de plástico (ou madeira) ou prenda uma placa de flandres nele e conecte (o fio ou placa) à ponta e todas as outras partes metálicas do ferro de solda através de um resistor com uma resistência de 100...200 kOhm. Ao instalar, use a mão livre para segurar o condutor de energia que transporta corrente da placa de circuito. Durante a soldagem, a duração do contato com o ferro de solda em cada pino do microcircuito não deve ultrapassar 3 s, sendo que o próprio ferro de solda é desconectado da rede neste momento. O não cumprimento desses requisitos geralmente simples pode ter um efeito prejudicial no microcircuito. Depois de concluída a instalação, verifique cuidadosamente com o diagrama de circuito do relógio, use uma agulha de metal ou um pano limpo e sem fiapos para remover sujeira, resíduos de fluxo e gotas de solda da placa de circuito impresso entre os condutores impressos que transportam corrente e pads, e só depois conecte a fonte de alimentação ao relógio. A fonte de alimentação externa pode ser quase qualquer retificador de onda completa com uma tensão de saída de cerca de 12 V e uma corrente de carga de pelo menos 200 mA. Imediatamente após conectar a fonte de alimentação, números aleatórios deverão aparecer nos indicadores, o que é um sinal de que o relógio está funcionando. Para zerar e iniciar o relógio, você deve pressionar simultaneamente os botões SB1 “K” e SB2 “C” e, em seguida, pressionar o botão “K”. A partir deste momento os segundos começam a contar - o relógio funciona como um cronômetro. A seguir, é necessário soltar o botão SB2 “C” e, pressionando simultânea ou separadamente os botões SB5 “H” e SB4 “M”, acertar as horas e minutos da hora atual nos indicadores. Se você pressionar novamente o botão SB2 “C”, os indicadores mostrarão os segundos da hora atual. Para acertar a hora do sinal sonoro (despertador), é necessário pressionar o botão SB3 “B”, pressionando alternadamente os botões “H” e “M” para acertar a hora desejada no bloco indicador e pressionar o botão “B” botão. Se a hora atual coincidir com o valor configurado, deverá aparecer um sinal de alarme intermitente, que pode ser desligado pressionando o botão “B”. Para usar o relógio como cronômetro, enquanto pressiona o botão “C”, pressione e solte imediatamente o botão “K”. Mas, ao mesmo tempo, é zerada a hora atual, cujo valor é restaurado através dos botões “H” e “M”. Se durante a operação o relógio se atrasar ou, pelo contrário, ficar atrasado, seu progresso pode ser corrigido ajustando a frequência do gerador com o capacitor C1. O design da caixa do relógio é arbitrário. É aconselhável cobrir o orifício retangular na sua parede frontal, através do qual os indicadores são visíveis, com vidro orgânico ou película azul ou verde. Pode acontecer que os elementos luminosos dos numerais dos indicadores do relógio montado pisquem e a campainha piezocerâmica emita sons aleatórios contínuos. A razão para isso é a excitação do microcircuito. Para eliminar este fenômeno, é necessário bloquear o circuito de alimentação do microcircuito com um capacitor cerâmico com capacidade de 0,047 ou 0,068 μF, conectando-o entre seus terminais 12 e 15 ou paralelo à saída do estabilizador de tensão (na Fig. .2 - capacitor C7 mostrado em linhas tracejadas). A segunda pequena desvantagem encontrada na operação do relógio é o som audivelmente perceptível da campainha piezocerâmica não ligada. Seu motivo é a suavização insuficiente da ondulação de corrente na saída do retificador de onda completa VD3 - VD6. Para eliminar este fenômeno, é necessário substituir o capacitor eletrolítico C3 ou conectar um capacitor com capacidade de 5...10 μF em paralelo a ele para uma tensão de pelo menos 50 V. A desvantagem mais significativa dos relógios montados a partir de peças do projetista do rádio Elektronika-1 deve ser considerada as grandes perdas improdutivas de energia da fonte de energia. O fato é que o conversor transistor, juntamente com o estabilizador de tensão que alimenta o microcircuito e os circuitos anódicos dos indicadores de sinal, consome uma corrente de uma fonte de 12 V que não ultrapassa 15 mA, e os filamentos de todos os indicadores não consomem mais superior a 190 mA. . Total arredondado de 200 mA ou, em termos de potência, 2,4 W. Mas para que a tensão nos filamentos dos indicadores fique na faixa de 0,85...1 V, a energia é fornecida a eles através do resistor R18, que amortece o excesso de tensão de cerca de 11 V. Acontece que a maior parte da energia consumido pelo relógio da fonte de alimentação é inútil e é desperdiçado no aquecimento deste resistor. Como evitar essas perdas desnecessárias de energia na fonte de alimentação? Se o relógio for usado em um carro e alimentado por sua bateria, um enrolamento secundário adicional pode ser fornecido no transformador TS1 do conversor, projetado para alimentar diretamente os filamentos dos indicadores de sinal dele. O resistor R18 acaba sendo uma peça extra que é removida.
Para alimentar o relógio em casa, é necessário, é claro, usar uma fonte de alimentação projetada para alimentar separadamente os circuitos dos microcircuitos e os filamentos indicadores, o que também eliminará o resistor R18. O cálculo das fontes de alimentação da rede tem sido repetidamente discutido na revista Radio e nas coleções VRL (ver, por exemplo, o artigo de B. Ivanov “Fonte de alimentação caseira” na coleção VRL, nº 84).
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