Необычные профессии микросхем для часов
В электронных часах широко применяют специализированные микросхемы К176ИЕ5, К176ИЕ12, К176ИЕ18, которые содержат каскады для задающих генераторов (генераторную часть) и счетчики-делители частоты (соединенные внутренней связью с генераторной частью). Их схемы включения приведены в аналитической статье С. Алексеева Применение микросхем серии К176 (Радио, 1984, N 4, с. 25-28; N 5, с. 36-40; N 6, с. 32-35).
Однако на этих микросхемах можно построить еще ряд полезных устройств. Прежде всего, если отказаться от традиционной частоты, стабилизируемой часовым кварцевым резонатором (32 768 Гц), на них можно собрать прецизионный генератор прямоугольных импульсов, который сможет работать в широком диапазоне частот. Причем нужно иметь в виду, что максимальная частота повторения импульсов, при которой еще устойчиво переключаются счетчики, зависит от напряжения питания и находится в пределах от 1,5 (при +5 В) до 5 (при +15 В) МГц.
Следует отметить, что во множественных радиоэлектронных устройствах высокая стабильность частоты следования импульсов совсем не нужна. В них лишь требуется получить ее заданное значение и возможность изменения в пределах ±5...10 %. В таких случаях частоту целесообразно стабилизировать контуром, который обеспечивает долговременную стабильность не хуже 104. Если же и она оказывается чрезмерной, то на этих микросхемах можно реализовать мультивибратор с относительной стабильностью частоты 1...3 % при изменении напряжения питания от 4-5 до +12 В. Выходами устройств будут служить выходы счетчиков- делителей, соединенных с генераторной частью внутри микросхем.
В зависимости от примененной микросхемы дополнительные элементы к генераторной части подключают различно, как показано на 1 и 2. Благодаря высокому входному сопротивлению микросхем структуры МОП добротность подключенного контура ( 1) оказывается довольно высокой, позволяя получить стабильную частоту генерации в LC-генераторах, собранных по схеме емкостной трехточки. Ее определяют по параметрам элементов из выражения f = 1 /2nVL1C1C2/(C1+C2). Причем отношение емкостей конденсаторов С1 и С2 для устойчивой генерации должно находиться в пределах 2...4.
Puc.1Большой максимальный коэффициент деления счетчиков обеспечивает формирование стабильных колебаний во всем диапазоне звуковых частот при небольших габаритах катушки контура, поэтому на их основе нетрудно построить, например, прибор для настройки музыкальных инструментов.
Частота колебаний (ниже 1 МГц) мультивибраторов ( 2) при сопротивлении резистора R1 более 20 кОм обратно пропорциональна произведению R1C1, а коэффициент пропорциональности зависит от образца микросхемы. Типичное значение частоты можно определить по формуле
f=2/C1,
где f - в мегагерцах, С1 - в пикофарадах.
Puc.2Устройства, собранные по схемам на 2, представляют собой одновибраторы повышенной точности. Они формируют одиночные импульсы длительностью от 20 мс до десятков часов с точностью не хуже 1...2% при разумных габаритах времязадающих элементов. Одновибраторы имеют практически нулевое время восстановления и могут быть повторно запущены вновь даже до окончания текущего выходного импульса. В этом случае он продлевается на полное значение заданной длительности.
При запуске устройства счетчик микросхемы считает импульсы мультивибратора, служащего тактовым генератором, до тех пор, пока на выходе 15 (К176ИЕ5) или S1 (К176ИЕ12, К176ИЕ18) не появится уровень 1. Как только это происходит, мультивибратор прекращает работу из-за связи через диод VD1. Уровень 1 на выходе удерживается сколь угодно долго, пока импульс запуска (сброса) не установит весь счетчик в нулевое состояние, и счет начнется снова. Длительность формируемого импульса равна 16384 периодам колебаний мультивибратора.
Счетчики микросхем К176ИЕ12 и К176ИЕ18 можно использовать и в качестве распределителей стабильных по частоте импульсов, например, в устройствах управления шаговыми и синхронными электродвигателями. Такие двигатели все более широко применяют в промышленной автоматике и бытовой радиоаппаратуре, в частности в высококачественных электропроигрывателях.
Устройство, схема которого показана на 3, обеспечивает необходимую коммутацию тока в обмотках трехфазного шагового электродвигателя ШД-300/300 с шагом 3°. Оно содержит генератор-распределитель на микросхеме DD1 и двухкаскадные транзисторные ключи VT1VT4, VT2VT5 и VT3VT6. Остановить двигатель можно в любом положении, включив выключатель SA1.
Puc.3Параметры элементов L1, C1 и C2 определяются требуемой частотой шагов и указаны для частоты 100 Гц. Максимальная частота шагов этого электродвигателя - 250...300 Гц.
Это же устройство может быть с успехом применено для управления электродвигателем 0-ЭПУ-82СК электропроигрывателя Радиотехника-001 вместо шести микросхем и всех остальных элементов платы управления двигателем. При этом повышается стабильность частоты его вращения. Для питания устройства можно использовать имеющийся в электропроигрывателе стабилизатор напряжения +15 В.
В случае регулирования частоты вращения синхронных электродвигателей изменением частоты питающих обмотки напряжений сложнее всего получить неизменный сдвиг фаз между ними (обычно 90°). При использовании для этой цели цифрового формирователя тока обеспечивается сдвиг фаз, не зависящий от частоты, и не требуется применение крупногабаритных фазосдвигающих конденсаторов.
Puc.4Такое устройство реализовано по схеме, изображенной на 4, и предназначено для замены генератора питания электродвигателя ТСК-1 в электропроигрывателе Электроника Б1-01. Оно состоит из генератора-распределителя импульсов на микросхеме DD1 и двух одинаковых двухтактных ключевых усилителей мощности на транзисторах VT1- VT4, VT5-VT8. Форма напряжения на обмотках двигателя, показанная на 5, заметно отличается от синусоидальной.
Puc.5Однако благодаря индуктивному характеру обмоток двигателя ток через них изменяется плавно и содержит в основном первую гармонику, создающую вращающий момент. Частоту вращения диска проигрывателя можно изменять подстроечником катушки L1. Так как усилители мощности работают в ключевом режиме, устройство имеет высокий КПД. Выходные транзисторы усилителей нужно установить на теплоотводе с эффективной площадью поверхности всего 20... 40 см2.
Следует иметь в виду, что в устройствах, собранных по схемам на 3 и 4, выводы 7 и 9 микросхем DD1 нужно соединить с общим проводом.
Читайте далее: Склеенные вместе ячейки заполненные нематиком с суперзакручиванием DSTN, Пояснения к "Углу обзора" LCD, Современное состояние рынка LCD и перспективы его развития до 2006 года, Аналоговые компоненты фирмы Microchip Technology, Введение в LVDS, Выбор микроконтроллера, Датчики положения фирмы Honeywell на основе эффекта Холла, Об эмуляторе таксофонных карт для начинающих. Часть 1, Как обеспечить взаимодействие микроконтроллера TSC80251 и символьного ЖКИ, Матричный сенсорный экран, Микроконтроллер ATmega169 и кит AVR-Baterfly, Микроконтроллеры фирмы Intel с портом USB, Мониторы контроля заряда батарей от Dallas Semiconductor, Новейшие светодиодные лампы для замены ламп накаливания на автомобиле, Обеспечение защиты от перегрузки в MOSFET драйверах, Одна голова хорошо, а три - уже свобода выбора!, Оптопары фирмы HEWLETT-PACKARD с использованием транзисторного выходного каскада, Оптроны и их применение, Технические характеристики регулируемого линейного стабилизатора 142ЕН22,
|
