5. Конструктор К176

[VVZ]

Конструктор K176 в собранном виде представляет собой устройство подсчёта импульсов с индикацией их количества. Как вариант, Электронные часы. Полезно начинающим при изучении азов электроники, но имеющим хорошие навыки пайки. Основной вариант конструктора состоит из трёх печатных плат (модулей). На левом изображении общий вид устройства со стороны модуля индикации, на правом - модуль формирователя импульсов:



Отдельные модули конструктора могут использоваться совместно с макетными платами. Например, модуль индикации применим в заданиях по программированию или при проектировании дополнительных электронных схем на логических микросхемах:



Одноплатный вариант устройства:

[VVZ]

1. Электрические схемы модулей устройства и их печатные платы.

Конструкция устройства состоит из трёх основных модулей: модулей питания, формирователя импульсов и индикации. VCC - 4,5 - 9 вольт.

1-1. Электрическая схема модуля индикации и его печатная плата K805.

Электрическая схема и её описание:

D1, D3 – К176ИЕ4; D2, D4 – К176ИЕ3 или К176ИЕ4 (зависит от задачи; в часах - К176ИЕ3, если счёт до 99:99, то К176ИЕ4); R1-R28 – 1 кОм; R29 – 100 кОм; R30*, R31* - 1 кОм (подбирается под яркость и величину тока светодиодов); C1-C4 – 0,1 мкФ; HL1-HL4 – индикаторы по размеру и расположению выводов типа FYS-5611AS (общий катод, красного цвета свечения при VCC=5 вольт или любого цвета при VCC=9 вольт); XP1- PLS8R.



Основой электрической схемы модуля индикации являются последовательно включённые четыре счётчика D1-D4 (мс К176ИЕ4/3), к выводам которых через токоограничивающие резисторы R1-R28 подключены семисегментные индикаторы HL1-HL4. Сигнал C60 тактовых минутных импульсов поступает на вход 4 счётчика D1 (он считает единицы минут). Выход 2 счётчика D1 соединён с тактовым входом 4 счётчика D2 (считает десятки минут) и так далее (D3 - единицы часов; D4 - десятки часов).

Состояние сигнала С1 тактовых секундных импульсов показывают светодиоды HL6 и HL7.

При нажатии кнопки SA1 происходит сброс в нулевое состояние счётчиков D1 и D2. Сигнал сброса счётчиков D3 и D4 подведён к контакту 6 разъёма XP1. При автономном использовании модуля индикации и необходимости выполнять общий сброс счётчиков D1-D4 контакты 6, 7 разъёма XP1 следует соединить между собой.

Резистор R30 и светодиод HL5 являются элементами индикатора питания модуля.

Изображение модуля в собранном виде:



Вид топологии печатной платы модуля:



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. Зелёным цветом показаны перемычки.

Вариант модуля индикации на два знака.

K805.zip

Архив с файлом печатной платы (lay6)

(22.11 KiB) Скачиваний: 610

[VVZ]

1-2. Электрическая схема модуля формирователя импульсов и его печатная плата K818.

Электрическая схема и её описание:

D5 – К561ЛА7; D6 – К561ИЕ16; D7 – К176ИЕ4; D8 – К176ИЕ3; R32,33,40 - 10 кОм; R34*; 35* - 3,3 кОм (зависит от выбора пределов регулировки частоты); R37,38,41 – 100 кОм; R36*, R39* - 1-10 кОм (зависит от выбора светодиодов, при токе не более 1 мА); C5 – 2200 пФ (для настройки на частоту 16384 Гц); C6* - ? (резерв, зависит от задач), C7-C10 – 0,1 мкФ; VD1-VD4 – 1N4148; XP2 - PLS8R.



Модуль формирователя импульсов состоит из четырёх частей: генератора тактовых импульсов; RS-триггера; делителя частоты и схемы формирователя импульсов сброса (сигнал R34).

Генератор тактовых импульсов выполнен на двух элементах мс D5 (К561ЛА7). С помощью элементов R34, R35, C5, C6, переключателей SB-C и SB-F можно выполнять разные исследования по настройке частоты, например, от установки грубых её пределов к более узким и точным. При меньшей величине резистора R34 (например, 300 Ом) и более точно подобранном резисторе R35 можно добиться более точной настройки необходимой частоты генератора. Для электронных часов на выходе 10 мс D5 частота должна быть очень близкой к значению 16384 Гц.

RS-триггер также выполнен на двух элементах мс D5 (К561ЛА7). С помощью кнопок SA-S и SA-R запускается или останавливается генератор тактовый импульсов.

Делитель частоты состоит из двух частей: 14-ти разрядного делителя частоты на мс D6 (К561ИЕ16) и делителя на 60, выполненного на мс D7 (К176ИЕ4, делитель на 10) и D8 (К176ИЕ3, делитель на 6). Если на входе 10 мс D6 частота 16384 Гц, то на её выходе 3 частота равна 1 Гц. А на выходе 2 мс D8 будут наблюдаться импульсы с периодом 1 минута. Переключатель SB-60 определяет какие импульсы (секундные или минутные) поступают на тактовый вход 4 первого счётчика модуля индикации (мс D1).

Формирователь импульсов сброса с помощью схемы 2И (элементы VD1, VD2, R40) и в соответствии с состоянием сигналов N2, N4 формирует сигнал сброса при достижении часовыми счётчиками значения 24 (мс D3, D4). Состояние переключателя SB24 определяет его активное состояние. С помощью схемы 2ИЛИ (элементы VD3, VD4, R41) импульс сброса для мс D3, D4 (сигнал R34) проходит или через диод VD3 при достижении часовыми счётчиками значения 24 или через диод VD4 проходит положительный импульс сброса от кратковременного нажатия кнопки SA1 в модуле индикации (сигнал R12).

Изображение собранного модуля:



Вид топологии печатной платы:



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. Зелёным цветом показаны перемычки.

K818.zip

Архив с файлом печатной платы (lay6)

(18.8 KiB) Скачиваний: 593

[VVZ]

1-3. Электрическая схема модуля питания и его печатная плата K812.

Электрическая схема и краткое описание:

D9 - 7809; R42* – 1 кОм (подбирается под яркость и силу тока светодиода); C12, C13 – 0,1 мкФ; C11- 470,0 мкФ x 25 вольт; C14 – 100,0 x 16 вольт; XS – DJK-02A; XS1,2 - PBS8 (на плате есть места для установки дополнительных разъёмов, зависит от варианта использования модуля).



Напряжение VCC зависит от положения переключателя SB2. В его верхнем положении по изображению напряжение поступает через переключатель SB1 с входного разъёма XS. В этом положении переключателя SB2 величина внешнего напряжения на разъёме XS не должна превышать 9 вольт!

Если переключатель SB2 находится в нижнем состоянии по изображению, то напряжение VCC определяется мс D9 (стабилизатор напряжения 7809) и равно величине 9 вольт. В этой ситуации к разъёму XS необходимо подключить внешний источник питания с величиной постоянного напряжения 12 вольт.

Будьте внимательны! Положение переключателя SB2 необходимо устанавливать до подключения внешнего источника питания к разъёму XS. При подаче напряжения 12 вольт на разъём XS и верхнем положении переключателя SB2, устройство может выйти из строя! В этой ситуации потребуется выявить неисправности и провести ремонтные работы.

Изображение собранного модуля (вариант):



Вид топологии печатной платы:



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов.

K812.zip

Архив с файлом печатной платы (lay6)

(11.23 KiB) Скачиваний: 583

[VVZ]

2. Задания по проектированию.

На основе конструктора можно формировать различные задания по проектированию электрических схем и их печатных плат. Например, в модуле формирователя импульсов могут быть другие варианты схем тактового генератора или (и) делителя частоты. На изображении вариант печатной платы с делителем частоты на других логических микросхемах.



Вариант реализации на общей печатной плате:



2-1. Проектирование электрических схем с использованием макетной платы.

Вариант подключения:



Печатная плата:



Плата односторонняя, вид со стороны установки элементов. По длине платы возможно установить дополнительные разъёмы PBS8.

k176m.zip

Архив с файлом печатной платы (lay6)

(4.54 KiB) Скачиваний: 599