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:
Uн. = 12 В; Rн= 20 Ом.
Розрахуємо струм навантаження:
Iн. = Uн / Rн=12 / 20 = 0,6 А
Середнє значення випрямленого струму кожного діода:
Iн.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.