Zegar z budzikiem i timerem na układzie TMS3450 (545KB) - Elportal

Projekty AVT<br />

<strong>Zegar</strong> z <strong>budzikiem</strong><br />

i <strong>timerem</strong><br />

2140<br />

Przedstawiany układ został<br />

opracowany pod wpływem licznych<br />

listów <strong>na</strong>desłanych przez<br />

Czytelników, upomi<strong>na</strong>jących się<br />

o prosty i tani zegar elektroniczny.<br />

Opisany dalej układ wyróżnia się<br />

spośród wszystkich możliwych<br />

rozwiązań niską ceną przy z<strong>na</strong>cznej<br />

liczbie spełnianych funkcji.<br />

Obecnie zegary elektroniczne wyko−<br />

nuje się zazwyczaj z użyciem mikropro−<br />

cesorów jednoukładowych. Zastosowa−<br />

nie mikroprocesora pozwala zrealizować<br />

dowolnie wiele różnych funkcji, między<br />

innymi kilka alarmów, timerów, czy<br />

wyjść sterujących innymi urządzenia−<br />

mi.<br />

Ale z <strong>na</strong>desłanych listów wynika, że<br />

wielu Czytelników chciałoby wyko<strong>na</strong>ć<br />

prosty zegar elektroniczny nie zawierają−<br />

cy mikroprocesora. Jedną z możliwości<br />

jest wykorzystanie z<strong>na</strong>nej od daw<strong>na</strong> kos−<br />

tki <strong>TMS3450</strong>. Zaletą takiego rozwiązania<br />

jest fakt, że układy te są bardzo tanie,<br />

a dodatkowo bez większych kłopotów<br />

moż<strong>na</strong> kupić odpowiedni, czterocyfrowy<br />

wyświetlacz LED.<br />

Funkcje układu <strong>TMS3450</strong><br />

Kostka w podstawowym trybie pełni<br />

funkcję czterocyfrowego zegara. Może<br />

pracować w cyklu 12 lub 24−godzinnym.<br />

<strong>Zegar</strong> wyświetla godzinę i minutę, a po<br />

<strong>na</strong>ciśnięciu przycisku <strong>na</strong> wyświetlaczu<br />

pojawiają się sekundy.<br />

W roli budzika, o <strong>na</strong>stawionej godzi−<br />

nie, kostka daje syg<strong>na</strong>ł dźwiękowy. Po<br />

włączeniu się syg<strong>na</strong>łu dzwonienia moż−<br />

<strong>na</strong> przyciskiem SNOOZE (drzemka) wyłą−<br />

czyć dźwięk <strong>na</strong> około 9 minut. Po tych<br />

9 minutach drzemki syg<strong>na</strong>ł budzenia po−<br />

jawi się ponownie, i znów <strong>na</strong>ciśnięciem<br />

tego przycisku moż<strong>na</strong> go odroczyć <strong>na</strong> ko−<br />

lejne 9 minut, itd... Właściwość bardzo<br />

cen<strong>na</strong> dla śpiochów.<br />

Układ ma też układ timera. Zakres <strong>na</strong>−<br />

stawianych czasów wynosi 1...119 mi−<br />

nut. Kostka może sterować przekaźni−<br />

kiem − przekaźnik trzyma przez <strong>na</strong>stawio−<br />

ny czas i puszcza po jego upływie.<br />

Opis układu scalonego<br />

<strong>TMS3450</strong><br />

Kostka <strong>TMS3450</strong> produkowa<strong>na</strong> przez<br />

Texas Instruments została opracowa<strong>na</strong><br />

przed laty, dlatego wyko<strong>na</strong><strong>na</strong> jest<br />

w technologii p−MOS. Układ wyprowa−<br />

dzeń pokazany jest <strong>na</strong> rysunku 1. Roz−<br />

staw nóżek kostki jest nietypowy − za−<br />

miast rastru 2,54mm wykorzystano ras−<br />

ter 1,8mm − dla użytkownika nie ma to<br />

większego z<strong>na</strong>czenia, tyle, że nie moż<strong>na</strong><br />

zastosować podstawki − kostkę trzeba<br />

wlutować bezporednio w płytkę.<br />

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97<br />

7

---

Projekty AVT<br />

Podstawowe parametry układu <strong>TMS3450</strong><br />

Zakres <strong>na</strong>pięć zasilania:<br />

−7,5...14V<br />

Pobór prądu przez kostkę:<br />

typ. 5mA, max 7mA<br />

Zakres temperatur pracy:<br />

−20...+70°C<br />

Wydajność prądowa wyjść wyświetlacza:<br />

min. 18mA<br />

Wydajność prądowa wyjść SLEEP, ALARM:<br />

min. 5mA<br />

Częstotliwość rezerwowego oscylatora RC:<br />

900Hz<br />

Rys. 1. Układ wyprowadzeń układu<br />

<strong>TMS3450</strong>.<br />

Układ scalony zegara zawiera liczniki,<br />

dekodery, układy sterujące itp. Z<strong>na</strong>jo−<br />

mość szczegółów budowy wewnętrznej<br />

nie jest koniecz<strong>na</strong> do wykorzystania wszys−<br />

tkich możliwości układu. W praktyce waż−<br />

niejsze jest zrozumienie ogólnej zasady<br />

działania i opanowanie bieżącej obsługi.<br />

Należy jedynie wiedzieć, że podobnie<br />

jak wiele innych układów zegarowych,<br />

kostka <strong>TMS3450</strong> wykorzystuje w roli<br />

częstotliwości wzorcowej częstotliwość<br />

sieci energetycznej. Syg<strong>na</strong>ł 50 lub 60 Hz<br />

podawany jest <strong>na</strong> nóżkę 25. Wejście nr<br />

26 pozwala dostosować liczniki zegara<br />

do jednej z tych częstotliwości − dla<br />

50Hz nóżka ta ma być zwarta do plusa<br />

zasilania. Przez wiele lat częstotliwość<br />

w krajowej sieci energetycznej była nie−<br />

co mniejsza niż nomi<strong>na</strong>lne 50Hz, dlatego<br />

zegary wykorzystujące sieć energetycz−<br />

ną (montowane w magnetowidach, ra−<br />

dioodbiornikach, kuchenkach mikrofalo−<br />

wych, itp.) ustawicznie się późniły.<br />

Obecnie częstotliwość sieci energetycz−<br />

nej jest zdecydowanie lepsza, dlatego<br />

w przedstawionym dalej rozwiązaniu<br />

układowym wykorzystano ten prosty<br />

sposób, nie zastosowano <strong>na</strong>tomiast od−<br />

dzielnego generatora kwarcowego.<br />

Na wypadek zaniku <strong>na</strong>pięcia sieci<br />

układ scalony wyposażony jest w prosty<br />

oscylator RC (nóżka 27), który w razie<br />

awarii sieci, przy zasilaniu bateryjnym<br />

służy jako źródło częstotliwości wzorco−<br />

wej. Oczywiście dokładność i stabilność<br />

częstotliwości takiego generatora RC<br />

jest niewielka. Przy zmia<strong>na</strong>ch tempera−<br />

tury i <strong>na</strong>pięcia rezerwowej baterii zasila−<br />

jącej odchyłka częstotliwości może sięg−<br />

nąć kilku procent. Producent nie przewi−<br />

dywał jed<strong>na</strong>k długich przerw w zasilaniu.<br />

Oscylator ten jest wystarczająco dokład−<br />

ny w przypadku krótkich, <strong>na</strong>jwyżej kilku−<br />

minutowych przerw, związanych <strong>na</strong><br />

przykład z przenoszeniem budzika z jed−<br />

nego pomieszczenia do drugiego. W ta−<br />

kim wypadku rezerwowa bateria zasilają−<br />

ca i wspomniany oscylator pozwalają<br />

uniknąć ustawiania czasu bieżącego<br />

i czasu budzenia po każdorazowym wy−<br />

jęciu wtyczki z gniazdka.<br />

Przy zaniku <strong>na</strong>pięcia sieci wyświetlacz<br />

jest wygaszany. Wynika to nie tylko<br />

z oszczędności baterii. Dla zmniejszenia<br />

ilości wyprowadzeń układu i współpra−<br />

cującego wyświetlacza, zastosowano<br />

wyświetlacz pseudomultipleksowy.<br />

Segmenty wyświetlacza LED podzielono<br />

<strong>na</strong> dwie grupy. Połączenia wewnętrzne<br />

wyświetlacza i jego wymiary pokazane<br />

są <strong>na</strong> rysunku 2. Katody, czyli elektrody<br />

ujemne każdej z grup są sterowane <strong>na</strong><br />

przemian.<br />

Do sterowania obiema tymi grupami<br />

przewidziano prosty sposób − wykorzys−<br />

tuje się mianowicie transformator siecio−<br />

wy z dzielonym uzwojeniem, czyli z od−<br />

czepem w środku. Środkowy punkt<br />

uzwojenia jest wtedy masą, a dwie gru−<br />

py segmentów wyświetlacza sterowane<br />

są <strong>na</strong> przemian ujemnymi połówkami <strong>na</strong>−<br />

pięcia, występującymi <strong>na</strong> obu uzwoje−<br />

niach transformatora.<br />

Jak z tego widać, plus zasilania jest<br />

masą zegara. Wyświetlacz jest zasilany<br />

<strong>na</strong>pięciem ujemnym, tętniącym, wy−<br />

prostowanym jednopołówkowo (oczy−<br />

wiście bez filtracji). Sam układ scalony<br />

jest zasilany <strong>na</strong>pięciem ujemnym, filtro−<br />

wanym i stabilizowanym. Napięcie to<br />

powinno wynosić −7,5...−14V, <strong>na</strong>tomiast<br />

wyświetlacz może być zasilany <strong>na</strong>pię−<br />

ciem z<strong>na</strong>cznie niższym, byleby tylko za−<br />

pewniony był prąd wystarczająco duży<br />

do uzyskania potrzebnej jasności seg−<br />

mentów.<br />

Układ ma dwa wyjścia (nóżki 16 i 17).<br />

W stanie spoczynku <strong>na</strong> obydwu tych wy−<br />

jściach występuje <strong>na</strong>pięcie równe ujem−<br />

nemu <strong>na</strong>pięciu zasilania kostki.<br />

Gdy zadziała budzik, <strong>na</strong> nóżce 16 poja−<br />

wiają się paczki impulsów o częstotli−<br />

wościach akustycznych − syg<strong>na</strong>ł ten mo−<br />

że być wykorzystany wprost do podłą−<br />

czenia głośniczka dy<strong>na</strong>micznego lub pie−<br />

zoceramicznego.<br />

Nóżka numer 17 jest wyjściem timera<br />

− w momencie uruchomienia timera po−<br />

jawia się tam stałe <strong>na</strong>pięcie dodatnie.<br />

Napięcie to spada do poziomu ujemnego<br />

<strong>na</strong>pięcia zasilania po upływie <strong>na</strong>stawio−<br />

nego czasu (1...119 minut).<br />

Nóżki 18, 19, 21, 22, 23 i 24 są we−<br />

jściami sterującymi funkcjami kostki.<br />

Wejścia reagują <strong>na</strong> podanie dodatniego<br />

<strong>na</strong>pięcia zasilającego.<br />

Wejścia sterujące oz<strong>na</strong>czone są:<br />

ALARM, DISPLAY ALARM, MIN, HOUR,<br />

SLEEP i SNOOZE.<br />

Opis zegara<br />

Rys. 2. Układ wyprowadzeń i wymiary wyświetlacza.<br />

Pełny schemat ideowy zegara z kost−<br />

ką <strong>TMS3450</strong> pokazany jest <strong>na</strong> rysunku 3.<br />

Układ scalony współpracuje ze specjal−<br />

nie dostosowanym wyświetlaczem typu<br />

8<br />

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97

---

Projekty AVT<br />

Rys. 3. Pełny schemat ideowy zegara.<br />

FTTL655. Połączenie nóżek 26 i 28 do<br />

plusa zasilania zapewnia pracę kostki<br />

w trybie 24−godzinnym przy częstotli−<br />

wości wzorcowej 50Hz.<br />

Elementy C1, R1 i PR1 pozwalają<br />

ustawić częstotliwość oscylatora przy<br />

zasilaniu z baterii rezerwowej 9V.<br />

Przyciski SNOOZE, SLEEP, HOUR,<br />

MIN i DISPLAY ALARM dołączają odpo−<br />

wiednie wejścia do plusa zasilania. We−<br />

jścia te mają wewnątrz wbudowane re−<br />

zystory dołączone do minusa zasilania.<br />

Końcówka 18 służy do włączania alar−<br />

mu. Tutaj nie moż<strong>na</strong> zastosować chwilo−<br />

wego przycisku − musi być użyty prze−<br />

łącznik dwustabilny (S6). Gdy <strong>na</strong> koń−<br />

cówkę 18 podane jest dodatnie <strong>na</strong>pięcie<br />

zasilające, alarm jest wyłączony. Pozo−<br />

stawienie tej końcówki “w powietrzu”<br />

umożliwia pracę budzika. Przy takim<br />

działaniu, drugi styk przełącznika S6 wy−<br />

korzystano do sterowania kropki syg<strong>na</strong>li−<br />

zującej włączenie budzika. Porów<strong>na</strong>nie<br />

rysunków 2 i 3 pozwala zrozumieć spo−<br />

sób połączenia dolnej lewej kropki <strong>na</strong><br />

wyświetlaczu. Rezystor R12 wyz<strong>na</strong>cza<br />

jasność świecenia tej kropki.<br />

W <strong>układzie</strong> przewidziano różnorodne<br />

sposoby syg<strong>na</strong>lizacji alarmu (budzika).<br />

Na nóżce 16 pojawia się syg<strong>na</strong>ł<br />

o częstotliwości około 900Hz bramko−<br />

wany przebiegiem 2Hz. Do nóżki tej<br />

(właściwie do punktów A i B) moż<strong>na</strong><br />

więc bezpośrednio podłączyć przetwor−<br />

nik piezo z tubą, albo przez kondensator<br />

elektrolityczny 22...100µF − głośniczek<br />

dy<strong>na</strong>miczny o rezystancji 25...300W .<br />

Zamiast zwykłego piszczącego budzi−<br />

ka moż<strong>na</strong> wykorzystać z<strong>na</strong>ny układ<br />

z melodyjką. Wtedy <strong>na</strong>leży zmontować<br />

elementy R7, U3, D1 i C8, a przetwornik<br />

piezo dołączyć do punktów C i D.<br />

Wyjście alarmu moż<strong>na</strong> też wykorzys−<br />

tać do włączenia przekaźnika REL1. Ot−<br />

wiera to szereg dodatkowych możliwoś−<br />

ci, między innymi umożliwia włączenie<br />

radia w momencie budzenia. Ponieważ<br />

<strong>na</strong> nóżce nr 16 pojawia się impulsowy<br />

przebieg prostokątny, konieczne jest za−<br />

stosowanie kondensatora uśredniające−<br />

go C3. W razie potrzeby moż<strong>na</strong> tu zasto−<br />

sować kondensator elektrolityczny o po−<br />

jemności 10µF.<br />

Po włączeniu budzenia <strong>na</strong> nóżce 16<br />

syg<strong>na</strong>ł występuje przez godzinę i 59 mi−<br />

nut, o ile wcześniej nie zostanie skaso−<br />

wany przyciskiem SNOOZE lub przełącz−<br />

nikiem ALARM (OFF). Niestety nie jest<br />

możliwe jednoczesne wykorzystanie bu−<br />

dzika i timera (do automatycznego wyłą−<br />

czenia syg<strong>na</strong>łu budzenia po czasie krót−<br />

szym niż 119 minut).<br />

W <strong>układzie</strong> połączeń jak <strong>na</strong> rysunku 3,<br />

przekaźnik jest więc włączany syg<strong>na</strong>łem<br />

budzenia z nóżki 16, oraz syg<strong>na</strong>łem time−<br />

ra z nóżki 17 (przez rezystor R4).<br />

Włączenie timera i syg<strong>na</strong>łu budzenia,<br />

czyli w sumie włączenie przekaźnika<br />

REL1) jest syg<strong>na</strong>lizowane świeceniem<br />

kropki w dolnym prawym rodu wyświet−<br />

lacza. Jasność tej kropki wyz<strong>na</strong>czo<strong>na</strong><br />

jest przez rezystor R11. Porów<strong>na</strong>nie ry−<br />

sunków 2 i 3 wskazuje, że kropka ta bę−<br />

dzie świecić także podczas zaniku zasila−<br />

nia sieciowego, przy zasilaniu z bateri re−<br />

zerwowej.<br />

O ile cenną zaletą jest fakt, że syg<strong>na</strong>ł<br />

dźwiękowy alarmu pojawi się także przy<br />

zasilaniu rezerwowym, o tyle włączanie<br />

przekaźnika i zaświecanie wspomnianej<br />

kropki przy zasilaniu bateryjnym może<br />

być traktowane jako marnowanie energii<br />

baterii. Dlatego w <strong>na</strong>jprostszych zasto−<br />

sowaniach raczej nie <strong>na</strong>leży stosować<br />

elementów R5, R6 i C3. Wtedy ani prze−<br />

kaźnik, ani dioda nie będą włączane po<br />

pojawieniu się syg<strong>na</strong>łu budzika, a tylko<br />

wtedy, gdy włączany będzie timer.<br />

W <strong>układzie</strong> zastosowano niecodzien−<br />

ny sposób zasilania. Masą jest plus zasi−<br />

lania (dołączony do środkowego odcze−<br />

pu transformatora).<br />

Konieczne jest zastosowanie transfor−<br />

matora z dzielonym uzwojeniem, ponie−<br />

waż wyświetlacz wymaga przemienne−<br />

go sterowania dwóch grup segmentów<br />

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97<br />

9

---

Projekty AVT<br />

wyświetlacza. Grupy te są zasilane przez<br />

diody D7, D8 i rezystory ograniczające<br />

prąd R8 i R9. Do zasilania wyświetlacza<br />

wystarczy niewielkie <strong>na</strong>pięcie rzędu kil−<br />

ku woltów. Koniecznie <strong>na</strong>leży też pamię−<br />

tać, że kostka musi skądś otrzymać in−<br />

formację, która grupa segmentów ma<br />

być zaświeco<strong>na</strong>. Informacja ta dostar−<br />

cza<strong>na</strong> jest przez nóżkę 25. Nie wystarczy<br />

podać <strong>na</strong> tę nóżkę jakikolwiek syg<strong>na</strong>ł<br />

o częstotliwości 50Hz − syg<strong>na</strong>ł ten musi<br />

mieć odpowiednią fazę w stosunku do<br />

przebiegów zasilających wyświetlacz.<br />

Podanie <strong>na</strong> nóżkę 25 syg<strong>na</strong>łu przesunię−<br />

tego w fazie w stosunku do przebiegów<br />

zasilających wyświetlacz, spowoduje<br />

lekkie świecenie “pokrewnych” seg−<br />

mentów drugiej grupy. W efekcie op−<br />

rócz właściwych segmentów, słabo,<br />

ale jed<strong>na</strong>k, świecić będą niektóre<br />

segmenty, które powinny być wyga−<br />

szone.<br />

Obwód dołączony do nóżki 25 może<br />

wydawać się trochę dziwny. W typowej<br />

fabrycznej aplikacji syg<strong>na</strong>ł z transforma−<br />

tora podany jest <strong>na</strong> nóżkę 25 bezpośred−<br />

nio przez rezystor R13, nie występują<br />

elementy R2, R2, C2, C9. Pokazaną <strong>na</strong><br />

schemacie konfigurację zastosowano ze<br />

względu <strong>na</strong> możliwość wykorzystania<br />

różnych transformatorów o różnych <strong>na</strong>−<br />

pięciach. Kondensator C9 dodatkowo fil−<br />

truje zasilanie i zapobiega zliczaniu<br />

ewentualnych impulsowych “śmieci”,<br />

czyli szpilkowych zakłóceń, jakie mogły−<br />

by przedostawać się z sieci energetycz−<br />

nej i powodować spieszenie się zegara.<br />

Przesunięcie fazy wprowadzane przez<br />

obwód R2, R3, R13, C2 i C9 może spo−<br />

wodować takie lekkie świecenie niepo−<br />

trzebnych segmentów wyświetlacza.<br />

Przy podanych wartościach tych ele−<br />

mentów wspomniane zjawisko nie wy−<br />

stępuje. Trzeba jed<strong>na</strong>k o tym wiedzieć,<br />

bowiem przy zmianie wartości wymie−<br />

nionych elementów może wystąpić lek−<br />

kie świecenie niepotrzebnych segmen−<br />

tów. Nieświadomy konstruktor byłby<br />

skłonny przypisywać to świecenie<br />

uszkodzeniom w obwodach wyjść steru−<br />

jących wyświetlaczem.<br />

Wykorzystanie takiego sposobu ste−<br />

rowania wyświetlaczem uniemożliwia<br />

też zastosowanie zewnętrznego genera−<br />

tora kwarcowego z dzielnikiem, dające−<br />

go syg<strong>na</strong>ł wzorcowy 50Hz. Jeśli takowy<br />

generator miałby być zastosowany, <strong>na</strong>le−<br />

żałoby gruntownie przebudować obwo−<br />

dy zasilania wyświetlacza, by uzyskać<br />

potrzebną synchronizację zaświecania<br />

obu grup segmentów.<br />

Jak wspomniano, wyświetlacz może<br />

być zasilany <strong>na</strong>pięciem tętniącym wy−<br />

prostowanym jednopołówkowo, o war−<br />

tości kilku woltów. Natomiast układ sca−<br />

lony musi być zasilany <strong>na</strong>pięciem rzędu<br />

10...12V. Normalnie kostka zasila<strong>na</strong> jest<br />

<strong>na</strong>pięciem ze stabilizatora z tranzysto−<br />

rem T2. Przy zaniku <strong>na</strong>pięcia sieci auto−<br />

matycznie włącza się bateria rezerwo−<br />

wa. Napięcie zasilania kostki może wy−<br />

nosić <strong>na</strong>wet 7,5V, ale przy zastosowaniu<br />

baterii rezerwowej o <strong>na</strong>pięciu 9V, aby<br />

niepotrzebnie nie rozładowywać tej ba−<br />

terii, <strong>na</strong>pięcie stabilizatora musi być wy−<br />

ższe niż 10,5V (takie <strong>na</strong>pięcie ma dobra,<br />

świeża bateria 9−woltowa).<br />

Ponieważ <strong>na</strong>pięcie nomi<strong>na</strong>lne zasto−<br />

sowanego transformatora jest niewiel−<br />

kie, przewidziano nietypowy układ pros−<br />

townika z podwajaczem <strong>na</strong>pięcia, zawie−<br />

rający elementy D3...D6 i C4...C6. Dzięki<br />

temu do zasilania zegara, z powodze−<br />

niem moż<strong>na</strong> wykorzystać maleńki, dwu−<br />

watowy transformatorek TS2/18 o <strong>na</strong>−<br />

pięciu nomi<strong>na</strong>lnym 2x5,5V.<br />

Załóżmy, że w pewnej chwili ujem<strong>na</strong><br />

połówka <strong>na</strong>pięcia (ujem<strong>na</strong> w stosunku<br />

do masy) występuje <strong>na</strong> dolnej części<br />

uzwojenia, czyli <strong>na</strong> katodach diod D6<br />

i D8. W tym samym czasie <strong>na</strong> górnej<br />

części uzwojenia występuje dodatnia po−<br />

łówka <strong>na</strong>pięcia. Ujem<strong>na</strong> połówka prze−<br />

biegu, przez diodę D8 i rezystor ograni−<br />

czający R9, zasila jedną z grup wyświet−<br />

lacza (nóżki 2 i 3 wyświetlacza). Jedno−<br />

cześnie przez diodę D6 ładowany jest<br />

kondensator C4. W uproszczeniu moż<strong>na</strong><br />

powiedzieć, że ładuje się do między−<br />

szczytowego <strong>na</strong>pięcia występującego<br />

między skrajnymi wyprowadzeniami<br />

transformatora. Trzeba pamiętać, że<br />

w tym czasie gór<strong>na</strong> część uzwojenia nie<br />

jest obciążo<strong>na</strong> (prąd przez diody D3 i D7<br />

nie płynie. A więc gór<strong>na</strong> część uzwojenia<br />

nie jest obciążo<strong>na</strong> i <strong>na</strong>pięcie szczytowe<br />

jest z<strong>na</strong>cznie większe od nomi<strong>na</strong>lnego<br />

(5,5V x 1,41).Kondensator C4 ładuje się<br />

więc do <strong>na</strong>pięcia po<strong>na</strong>d 20V.<br />

W <strong>na</strong>stępnym półokresie <strong>na</strong> górnej<br />

części uzwojenia transformatora pojawia<br />

się połówka ujem<strong>na</strong>. Prąd płynie przez<br />

D7, R8 do wyświetlacza. Jednocześnie<br />

kondensator C4 rozładowuje się przez<br />

diodę D5 i przekazuje swą energię do<br />

kondensatora C6. W tym samym czasie<br />

przez diodę D3 ładuje się kondensator<br />

C5, który w <strong>na</strong>stępnym półokresie odda<br />

swą energię do kondensatora C6 przez<br />

diodę D4.<br />

Kto jeszcze nie do końca rozumie, jak<br />

z transformatora o <strong>na</strong>pięciu nomi<strong>na</strong>lnym<br />

(zmiennym) 2x5,5V uzyskuje się <strong>na</strong>pię−<br />

cie przekraczające 20V powinien prze−<br />

prowadzić szereg prób z takim zasila−<br />

czem, obejrzeć <strong>na</strong> oscyloskopie wystę−<br />

pujące przebiegi, zmierzyć <strong>na</strong>pięcia i do−<br />

kładnie przemyśleć zasadę działania. Ta−<br />

ki układ jest bardzo często przydatny<br />

w praktyce do uzyskiwania <strong>na</strong>pięć wy−<br />

ższych, niż wynikałoby to z <strong>na</strong>pięcia no−<br />

mi<strong>na</strong>lnego transformatora.<br />

W opisywanym <strong>układzie</strong> dzięki zasto−<br />

sowaniu podwajacza, do zasilania zegara<br />

wystarczy mały, dwuwatowy transfor−<br />

mator. Jeśli jed<strong>na</strong>k miałby być zasto−<br />

sowny transformator o wyższym <strong>na</strong>pię−<br />

ciu wyjściowym (ale koniecznie z dzielo−<br />

nym uzwojeniem), to nie trzeba stoso−<br />

wać podwajacza. Wystarczy wlutować<br />

dwie diody D4 i D5, nie montować C4<br />

i C5, a zamiast D3 i D6 wlutować zwory.<br />

Rezystory R8 i R9 <strong>na</strong>leży dobrać, aby<br />

uzyskać potrzebną jasność wyświetla−<br />

cza.<br />

Nie zawsze konieczne jest montowa−<br />

nie stabilizatora. Jeśli <strong>na</strong>pięcie <strong>na</strong> kon−<br />

densatorze C6 będzie wynosić 11...15V,<br />

wtedy nie trzeba montować elementów<br />

stabilizatora (R10, T2 i D2, D9, C7). Nale−<br />

ży wlutować zwory zamiast diody D9<br />

i w otwory emiter−kolektor tranzystora<br />

T2. Diodę D10 <strong>na</strong>leży pozostawić, bo<br />

jest potrzeb<strong>na</strong> w obwodzie baterii rezer−<br />

wowej.<br />

W <strong>układzie</strong> przewidziano bezpiecznik<br />

włączony w obwód uzwojenia sieciowe−<br />

10<br />

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97

---

Rys. 4. Schemat montażowy.<br />

go transformatora. W zasadzie nie jest<br />

on konieczny, bowiem zastosowany<br />

transformator nie wymaga bezpiecznika.<br />

Bezpiecznik dodany jest <strong>na</strong> wypadek po−<br />

ważnej awarii i ma zabezpieczyć przed<br />

ewentualnym pożarem. Ponieważ bez−<br />

pieczniki <strong>na</strong> bardzo małe prądy są tudniej<br />

osiągalne, moż<strong>na</strong> tu zastosować bez−<br />

piecznik o jak <strong>na</strong>jmniejszym prądzie, <strong>na</strong><br />

przykład 100mA.<br />

Montaż i uruchomienie<br />

Płytka drukowa<strong>na</strong>, przewidzia<strong>na</strong> do<br />

układu zegara, pokaza<strong>na</strong> jest <strong>na</strong> rysunku<br />

4. Część płytki <strong>na</strong>leży odłamać − posłuży<br />

o<strong>na</strong> do zamontowania przycisków steru−<br />

jących. Elementy <strong>na</strong>leży zmontować we−<br />

dług ogólnych zasad, zaczy<strong>na</strong>jąc od <strong>na</strong>j−<br />

mniejszych. Układ <strong>TMS3450</strong> wyko<strong>na</strong>ny<br />

jest w technologii p−MOS i jest rzeczy−<br />

wiście wrażliwy <strong>na</strong> ładunki statyczne.<br />

Należy go wlutować jak <strong>na</strong>jpóźniej, <strong>na</strong>jle−<br />

piej <strong>na</strong> samym końcu, tuż przed monto−<br />

waniem całości w obudowie. Przed luto−<br />

waniem tej kostki warto rozładować sie−<br />

bie samego, grot lutownicy i przewodzą−<br />

cą gąbkę z kostką, dotykając jakiegoś<br />

uziemionego punktu (np. rury wodocią−<br />

gowej).<br />

Przewidziano umieszczenie zegara<br />

w estetycznej, niewielkiej obudowie<br />

KM−48N. Związane to jest ze z<strong>na</strong>cznym<br />

upakowaniem elementów <strong>na</strong> płytce.<br />

Dlatego przed wlutowaniem elementów<br />

warto wstępnie przymierzyć “<strong>na</strong> sucho”<br />

kluczowe elementy, zaplanować moco−<br />

wanie wyświetlacza, płytki przycisków,<br />

przetwornika piezo, przewodu sieciowe−<br />

go, aby potem uniknąć kłopotów przy<br />

końcowym montażu. Dotyczy to zwłasz−<br />

cza kolejności montażu płytki przycis−<br />

ków, mocowania jej do obudowy i <strong>na</strong>kle−<br />

jania opisu.<br />

Zamieszczone fotografie będą pomo−<br />

cą w montażu. Pokazują one, że zmonto−<br />

wanie całości w tak małej obudowie nie<br />

sprawi kłopotów.<br />

Na fotografiach pokazano model<br />

z wlutowanym przekaźnikiem. W mode−<br />

lu przekaźnik nie jest wykorzystany. Aby<br />

wykorzystać przekaźnik do sterowania,<br />

<strong>na</strong>leżałoby dodatkowo zastosować <strong>na</strong>−<br />

sadkę sieciową i kawałek kabla. Innym<br />

dobrym rozwiązaniem jest użycie więk−<br />

szej obudowy KM−60 z czerwonym filt−<br />

rem i zamontowanie gniazda sieciowego<br />

<strong>na</strong> tylnej ściance obudowy. Wypróbowa−<br />

no działanie układu z transformatorem<br />

Projekty AVT<br />

TS2/18 i podanymi wartościami elemen−<br />

tów w wersji zawierającej przekaźnik.<br />

Układ pracuje poprawnie z nowoczes−<br />

nym, miniaturowym przekaźnikiem <strong>na</strong><br />

12V, odpowiednikiem krajowego RM96.<br />

Nie sprawdzono, czy mały transformator<br />

i podwajacz <strong>na</strong>pięcia poradzą sobie<br />

z przekaźnikiem RM81 12V, który pod−<br />

czas pracy pobiera około 50mA.<br />

Zestaw AVT−2140B zawiera elementy<br />

umożliwiające złożenie wersji bez prze−<br />

kaźnika. Schemat tej uproszczonej wers−<br />

ji pokazany jest <strong>na</strong> rysunku 5. W razie po−<br />

trzeby przekaźnik RM96 12V <strong>na</strong>leży za−<br />

mówić oddzielnie. Próby pokazały, że<br />

w prostowniku wystarczy tylko jed<strong>na</strong><br />

sekcja, dlatego zrezygnowano z elemen−<br />

tów D5, D6 i C4. Rezystory ograniczają−<br />

ce prąd wyświetlacza mają rezystancję<br />

po 10W , jed<strong>na</strong>k głównym ograniczeniem<br />

jest rezystancja wewnętrz<strong>na</strong> transforma−<br />

tora. Rezystory te mogą mieć mniejszą<br />

wartość, moż<strong>na</strong> je <strong>na</strong>wet zastąpić zwo−<br />

rami.<br />

Po zmontowaniu obu części płytki <strong>na</strong>−<br />

leży wyko<strong>na</strong>ć połączenia przewodowe.<br />

Pomocą będzie rysunek 6. Układ nie wy−<br />

maga uruchomiania − prawidłowo zmon−<br />

towany ze sprawnych elementów bę−<br />

dzie działał od razu.<br />

Jedyną ewentualną regulacją będzie<br />

<strong>na</strong>stawienie częstotliwości oscylatora<br />

rezerwowego (900Hz) za pomocą poten−<br />

cjometru PR1. Nie trzeba do tego częs−<br />

tościomierza, wystarczy ustawić czas<br />

(sekundy) według jakiegokolwiek zegar−<br />

ka z sekundnikiem, potem wyłączyć za−<br />

silanie sieciowe <strong>na</strong> kilka minut, <strong>na</strong>step−<br />

nie włączyć zasilanie sieciowe, przełą−<br />

czyć układ <strong>na</strong> wyświetlanie sekund<br />

i sprawdzić jaka jest odchyłka wskazań<br />

obu zegarów. Nie trzeba trudzić się<br />

i ustawiać częstotliwości z bardzo dużą<br />

dokładnością, ponieważ częstotliwość<br />

generatora RC będzie się nieco zmieniać<br />

wraz z temperaturą i wartością <strong>na</strong>pięcia<br />

baterii rezerwowej.<br />

W roli zasilania rezerwowego <strong>na</strong>leży<br />

raczej stosować baterię alkaliczną, a nie<br />

Rys. 6. Połączenia przewodowe.<br />

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97<br />

11

---

Projekty AVT<br />

Rys. 5. Schemat uproszczony.<br />

zwykłą. Pobór prądu z baterii rezerwo−<br />

wej wynosi 4...5mA, a więc bateria alka−<br />

licz<strong>na</strong> powin<strong>na</strong> starczyć <strong>na</strong> po<strong>na</strong>d 100<br />

godzin pracy rezerwowej.<br />

W pełni funkcjo<strong>na</strong>lny zegar z budzi−<br />

kiem i <strong>timerem</strong> może wyglądać tak, jak<br />

pokazano <strong>na</strong> fotografiach.<br />

Na rysunku 7 pokazano proponowany<br />

wygląd <strong>na</strong>klejki z opisem. Rysunek ten<br />

<strong>na</strong>leży skserować <strong>na</strong> papierze samprzy−<br />

lepnym i polakierować lakierem<br />

w sprayu lub zafoliować <strong>na</strong> gorąco.<br />

Dla zwiększenia głośności budzika<br />

warto w obudowie wyko<strong>na</strong>ć kilka otwo−<br />

rów. Zamiast dołączać płytkę piezo<br />

z membraną do punktów A i B, moż<strong>na</strong><br />

wykorzystać dowolny przetwornik piezo<br />

z wbudowanym generatorem. Taki prze−<br />

twornik <strong>na</strong>leży wlutować w miejsce<br />

przekaźnika. Wtedy funkcja timera nie<br />

będzie wykorzystywa<strong>na</strong>, nie <strong>na</strong>leży więc<br />

montować rezystora R4, <strong>na</strong>tomiast wlu−<br />

tować R5 i R6 oraz C3, ale o z<strong>na</strong>cznie<br />

mniejszej pojemności.<br />

Wykorzystanie<br />

dostępnych funkcji<br />

Tryb podstawowy<br />

W trybie podstawowym <strong>na</strong> wyświet−<br />

laczu pokaza<strong>na</strong> jest bieżący czas: godzi−<br />

<strong>na</strong> i minuta.<br />

Naciśnięcie przycisku MIN lub HOUR<br />

pozwala ustawić bieżący czas: minuty<br />

i godziny. Każde <strong>na</strong>ciśnięcie przycisku<br />

MIN zeruje licznik sekund.<br />

Budzik<br />

Naciśnięcie przycisku DISPLAY<br />

ALARM pokazuje <strong>na</strong> wyświetlaczu czas<br />

budzenia. Dodatkowe <strong>na</strong>ciśnięcie MIN<br />

lub HOUR pozwala ustawić czas budze−<br />

nia.<br />

Przełącznik ALARM (ON/OFF) umożli−<br />

wia włączenie budzika. Przy włączonym<br />

budziku, <strong>na</strong> wyświetlaczu zapala się<br />

kropka w lewym dolnym rogu wyświet−<br />

lacza. Budzik zadziała o ustawionej po−<br />

rze: pojawi się syg<strong>na</strong>ł dźwiękowy.<br />

Po zadziałaniu budzika moż<strong>na</strong> wyłą−<br />

czyć syg<strong>na</strong>ł dźwiękowy przełączając<br />

Rys. 7. Naklejka z opisem przycisków.<br />

przełącznik S6 w pozycję ALARM OFF.<br />

Zamiast całkowitego wyłączenia moż−<br />

<strong>na</strong> odroczyć budzenie o 8...9 minut. Wy−<br />

starczy w tym celu <strong>na</strong>cisnąć przycisk<br />

SNOOZE (drzemka). Odraczanie budze−<br />

nia przez <strong>na</strong>ciskanie SNOOZE może być<br />

wyko<strong>na</strong>ne wielokrotnie w czasie do<br />

dwóch godzin. Funkcja SNOOZE pozwo−<br />

li zatwardziałym śpiochom rozkoszować<br />

się dodatkowymi minutami snu bez oba−<br />

wy zaspania.<br />

Timer<br />

<strong>Zegar</strong> działa także jako timer. Kostka<br />

zegara, przewidzianego do wbudowania<br />

w różne urządzenia, szczególnie w radio−<br />

odbiorniki, wyposażo<strong>na</strong> jest w układ au−<br />

tomatycznego wyłączania po upływie <strong>na</strong>−<br />

stawionego czasu. Użytkownik włącza<br />

12<br />

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97

---

adio wieczorem, <strong>na</strong>stawia timer i może<br />

spokojnie zasypiać − radio wyłączy się<br />

automatycznie. W innych zastosowa−<br />

niach timer może być wykorzystany do<br />

sterowania urządzeniami zewnętrznymi,<br />

<strong>na</strong> przykład prodiżem do pieczenia cias−<br />

ta.<br />

Funkcja timera jest dostęp<strong>na</strong> po <strong>na</strong>−<br />

ciśnięciu przycisku SLEEP. W momencie<br />

<strong>na</strong>ciśnięcia tego przycisku, <strong>na</strong> wyświet−<br />

laczu pojawia się wskazanie 0:59 jedno−<br />

cześnie <strong>na</strong> nóżce 17 kostki pojawia się<br />

<strong>na</strong>pięcie dodatnie. Zaświeca się kropka<br />

w prawym dolnym rogu wyświetlacza.<br />

Włącza się przekaźnik (jeśli został za−<br />

montowany).<br />

Jednoczesne <strong>na</strong>ciśnięcie przycisku<br />

SLEEP i HOUR zmienia wskazanie wy−<br />

świetlacza <strong>na</strong> 1:59. Naciskanie przycisku<br />

MIN zmniejsza <strong>na</strong>stawiony czas. Moż<strong>na</strong><br />

w ten sposób ustawić czas od 1...119<br />

minut. Po <strong>na</strong>stawieniu potrzebnego<br />

opóźnienia <strong>na</strong>leży zwolnić przysisk SLE−<br />

EP.<br />

Po upływie <strong>na</strong>stawionego czasu zgaś−<br />

nie dioda w prawym rogu wyświetlacza<br />

i wyłączy się przekaźnik.<br />

Diodę i przekaźnik moż<strong>na</strong> wyłączyć<br />

w dowolnym momencie (czyli wyzero−<br />

wać timer) przez <strong>na</strong>ciśnięcie przycisku<br />

SNOOZE.<br />

Sekundy<br />

Jednoczesne <strong>na</strong>ciśnięcie przycisków<br />

DISPLAY ALARM i SLEEP (<strong>na</strong>jpierw DIS−<br />

PLAY ALARM, potem SLEEP, żeby nie<br />

włączyć timera) pokazuje <strong>na</strong> wyświetla−<br />

czu jednostki minut i sekundy. Sekundy<br />

są wyświetlane podczas <strong>na</strong>ciskania tych<br />

przycisków, nie moż<strong>na</strong> ich wyświetlać<br />

ciągle. Funkcja ta służy więc tylko do do−<br />

kładnego ustawiania bieżącego czasu:<br />

jednoczesne <strong>na</strong>ciśnięcie (jako trzeciego)<br />

klawisza HOUR zeruje licznik sekund.<br />

Natomiast <strong>na</strong>ciśnięcie jako trzeciego kla−<br />

wisza MIN zatrzymuje zliczanie czasu.<br />

WYKAZ ELEMENTÓW<br />

Rezystory<br />

PR1: 100kW helitrim<br />

R1: 200kW<br />

R2: 1MW<br />

R3: 470kW<br />

R4: 10kW<br />

R5, R6: 5,1kW<br />

R7: 1kW *<br />

R9, R8: 10W<br />

R10, R11: 3,3kW<br />

R12: 220W<br />

R13: 100kW<br />

Kondensatory<br />

C1: 10nF foliowy MKT lub MKSE<br />

C2: 100nF<br />

C3: 470nF<br />

C4: 220µF/25V *<br />

C5, C6: 220µF/25V<br />

C7: 100µF/16V<br />

C8: 100µF/16V *<br />

C9: 22nF<br />

Półprzewodniki<br />

D2: dioda Zenera 12V lub 13V<br />

D3, D4, D9, D10: 1N4148<br />

Naciśnięcie wszystkich czterech przycis−<br />

ków (DISPLAY ALARM, SLEEP, HOUR<br />

i MIN) zeruje licznik godzin, minut i se−<br />

kund do zera.<br />

Wskaźnik zaniku zasilania<br />

Po zaniku <strong>na</strong>pięcia zasilającego wy−<br />

świetlacz zostaje wygaszony, a liczniki<br />

zegara − wyzerowane. Po przywróceniu<br />

<strong>na</strong>pięcia sieci (jeśli nie wykorzystano ba−<br />

terii rezerwowej) zegar zaczy<strong>na</strong> zliczać<br />

od zera. Wskazanie mogłoby być mylą−<br />

ce, dlatego zawsze po zaniku <strong>na</strong>pięcia<br />

zasilającego poniżej 5...6V i jego ponow−<br />

nym włączeniu, cyfry <strong>na</strong> wyświetlaczu<br />

Projekty AVT<br />

D5, D6: 1N4001...7 *<br />

D7, D8: 1N4001...7<br />

TR1: TS2/18<br />

T1: BC547...9 *<br />

T2: BC557...9<br />

U1: <strong>TMS3450</strong><br />

U2: FTTL655<br />

U3: UM66 *<br />

Różne<br />

B1: 63mA<br />

S1−S5: microswitch<br />

S6: przełącznik jednoobwodowy<br />

dwupozozycyjny<br />

Y1: brzęczyk piezo PCA−100 lub<br />

PCA−102<br />

złączka baterii 9V<br />

obudowa KM−48N<br />

czerwo<strong>na</strong> szybka do KM−48N<br />

* Uwaga: elementy R7, C4, C8,<br />

D1, D5, D6, D11, T1, REL1, U3<br />

nie wchodzą w skład kitu AVT−<br />

2140.<br />

migają. Miganie wyświetlacza oz<strong>na</strong>cza<br />

więc, że zegar błędnie pokazuje czas<br />

i <strong>na</strong>leży go ustawić przyciskami HOUR<br />

i MIN.<br />

W sumie obsługa zegara jest bardzo<br />

prosta. Zamiast czytać i a<strong>na</strong>lizować ko−<br />

lejność wciskania klawiszy sterujących,<br />

wystarczy wziąć zegar do ręki i wypróbo−<br />

wać działanie poszczególnych klawiszy.<br />

Po krótkim czasie funkcje wszystkich<br />

przycisków staną się oczywiste i z<strong>na</strong>jo−<br />

me.<br />

Piotr Górecki<br />

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/97<br />

13