Рисунок 2. Уточнённая структурная схема устройства измерения времени.
Теперь займёмся схемой счётчика временных интервалов. Он будет состоять из счетчика секнуд и счётчика минут. Мы знаем, что часы предназначен для отсчета периода времени не превышающего 90 минут, то счётчик минут должен работать по основанию 90. В то же самое время мы привыкли воспринимать числа в десятичной системе счисления. Поэтому будет удобно разбить счётчик минут на два счётчика: на десятичный счётчик и счётчик, считающий до девяти.
Следующий блок, который обязательно должен входить в состав часов – это устройство индикации.
Ведь никого не устроят часы, которые будут точно отсчитывать время, но при этом мы не сможем увидеть результат! Выберем в качестве устройства отображения времени светодиодные семисегментные индикаторы. В этом случае мы получим устройство, способное работать при отрицательной температуре и обладающее при этом наиболее простой схемой.
Для преобразования кода, в котором работает счётчик минутных импульсов, в семисегментный код нам потребуется дешифратор. То есть, блок индикации будет состоять из дешифраторов и собственно индикаторов. Уточнённая структурная схема часов приведена на рисунке 3.
|
Рисунок 3. Структурная схема часов.
1.3 Описание принципиальной схемы узла
В целях упрощения конструкции тактовые импульсы с периодом следования 1 с формируются из импульсов двухполупериодного выпрямителя VD 1 триггером Шмитта на элементе DD1.1 и делителем частоты на 100, образованным счетчиками DD6 и DD7. Запускают таймер (переключатель SA1 в положении «Таймер») кратковременным нажатием на кнопку SB1 «Пуск». При этом сигнал уровня 0 с прямого выхода D-триггера DD2-1 разрешает работу делителя частоты, а через элементы DD3.1 и DD3.2 запускает узел предварительной записи.
Секундные импульсы через элементы DD8.1 и DD3.4 поступают на вход обратного счета последовательно включенных реверсивных счетчиков DD9, DD10, DD12, DD13, состояние которых отображают светодиодные индикаторы HL1—HL4 с встроенными дешифраторами двоичного кода.
Работа счетчиков DD9, DD12 и DD13 особенностей не имеет, счетчик же DD10 — его коэффициент пересчета как при прямом, так и при обратном счете равен 6. С этой целью узел предварительной установки поддерживает на его входах состояние 0101 = 5.
Когда все счетчики установятся в состояние 0000, на выходном выводе 13 счетчика DD13 появится уровень 0, который запустит одновибратор DD14.
При необходимости сигнал на входе триггера Шмитта можно усилить транзисторным ключом. Сетевой блок питания данного устройства должен быть рассчитан на постоянное напряжение 5 В при токе нагрузки до 0,6 А. На сетевом трансформаторе желательно предусмотреть отдельную обмотку на напряжение около 4 В.
Все детали смонтированы на четырех платах, которые собраны в этажерочный модуль и размещены в корпусе размерами 95x90x35 мм.
Рисунок 4. Принципиальная схема узла формирования секундных импульсов.
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Перечень операций по ремонту и регулировке
Первоочередной задачей при ремонте электронных часов, как и при ремонте любой другой радиоэлектронной техники, является внешний осмотр устройства и проверка правильности монтажа и качества механических креплений. На этой стадии можно обнаружить наиболее заметные причины неисправности, такие как попадание воды, трещины на печатной плате, сгорание элементов, обрыв или перегорание дорожек на печатной плате и так далее. Если в ходе визуального осмотра никаких исправностей обнаружено не будет, то следует перейти к следующему шагу – проверка питания и режимов работы микросхем.
В данном случае поиск неисправности необходимо начать с проверки правильности работы диодного выпрямителя VD1, на выходе которого должно быть ±4 В. Затем, следует проверить питание микросхем и убедиться в их правильном функционировании и если это не так перейти к этапу устранения неисправности. Следующим шагом при поиске неисправности будет проверка сигнала на двенадцатом выводе микросхемы DD7, в случае правильного функционирования микросхемы, на этом выводе должен присутствовать сигнал в виде прямоугольных импульсов с периодом в одну секунду.
Также необходимо отдельно проверить работоспособность микросхемы DD2.1, которая разрешает работу делителя частоты на элементах DD6 и DD7, чтобы в случае отсутствия сигнала на двенадцатом выводе DD7 можно было с уверенность полагать, что неисправен именно делитель частоты.
2.2 Обоснование выбора контрольно-измерительной аппаратуры
Так как электронные часы, рассматриваемые в данном курсовом проекте, не обладают высокими характеристиками точности, чего от них и не требуется, так как непрерывно работать они будут ограниченное количество времени, а «отставание» или «убегание» на 2-3 секунды за 2 часа непрерывной работы не является в данном случае критическим. Для проверки работоспособности и правильности функционирования данных часов, не потребуется измерять сигналы высокой частоты или напряжения, и для этой цели подойдет любой мультиметр, даже четвертого класса точности. Но в связи с тем, что мультиметры от неизвестных китайских производителей отличаются слабой надежность, а порой и огромными погрешностями было принято решение найти прибор который бы более соответствовал для выполнения поставленной задачи. И такой прибор был найден в интернет-магазине #"1.files/image019.png">Второй прибор, который может понадобиться при поиске неисправности в работе электронных часов, это осциллограф. Опять же, в связи с тем, что электронных часах отсутствуют сигналы высокой частоты, можно применять любой исправный осциллограф. Для примера, в данном случае в магазине «Техника-М» был найден осциллограф MOS-620CH, который обладает следующими характеристиками:
§ Полоса пропускания осциллографа: 20 МГц
§ 2 канала, возможность отображения некогерентных сигналов
§ Чувствительность осциллографа 20В/ деление - 5 мВ/деление
§ Высокочувствительная синхронизация
§ Режимы попеременной развертки ALT и CHOP
§ Отображение CH1, CH2, CH1+CH2
§ Инверсия сигнала канала CH2
§ Лупа времени (20 нсек/деление)
§ Режим X-Y (фигуры Лиссажу) до 50КГц
§ Синхронизация кадров и строк ТВ сигналов
§ Ослабление синфазного сигнала: 50:1 при синусоидальном сигнале частотой 50KHz
Стоимость прибора 10100 рублей.
Как видно из приведенных характеристик, оба прибора более чем подходят для поиска неисправностей в данных электронных часах, для проверки которых требуется проверка напряжения до ±7 В по постоянному напряжения и 4 В по переменному с частотой 50 Гц, а также к осциллографу предъявляется требование – умение отображать сигналы с частотой до 100 Гц и напряжение до 4 В. Данные приборы являются наиболее дешевыми, и качественными из имеющихся в продаже.
2.3 Инструкция по ремонту и регулировке
Сначала необходимо провести внешний осмотр ремонтируемого устройства, а затем в зависимости от результатов осмотра следует выполнить мероприятия для ликвидации неисправности, либо перейти к дальнейшему поиску неисправности с помощью измерительных приборов. Если в ходе внешнего осмотра был обнаружен обрыв дорожки на печатной плате, то следует удалить с поверхности дорожки лак, если он есть, а затем пропаять место разрыва, восстановив тем самым контакт. В случае если был найден сгоревший элемент, то его следует выпаять и попытаться установить причину сгорания этого элемента. Это можно сделать, проверив приходящие к элементу сигналы от элементов, через которые проходит сигнал, прежде чем достигнет неисправного элемента. Если сигнал отличается от нормального, то следует установить причину его изменения, проверив режимы работы транзисторов и микросхем, емкости конденсаторов, сопротивления резисторов, на предмет их отличия от номинальных. В случае установления неисправного элемента его следует заменить и если сигнал на выходе будет в норме то можно заменить сгоревший элемент и не беспокоиться о его повторном сгорании из-за той же самой неисправности, в противном случае поиск неисправного элемента необходимо продолжить. Но возможна такая ситуация, когда элемент сгорает из-за перегрузок в сети, повышенного напряжения, но остальные элементы остаются целы, в этом случае необходимо просто заменить сгоревший элемент.
Если визуальный осмотр не дал результатов, то поиск неисправности следует начинать с проверки диодного моста VD1. В нормальном состоянии на мост должно подаваться переменное напряжение ±4В, если это не так то следует проверить блок питания устройства, либо дополнительно сетевой провод на предмет обрыва.
На выходе диодного моста должно быть «постоянное» напряжение с частотой 100 Гц, если частота будет 50 Гц, то следует заменить диодный мост, либо сгоревший в нем диод. Затем следует проверить сигнал на выходе триггера Шмитта на элементе DD1.1 на выходе которого должен присутствовать сигнал прямоугольной формы с частотой 100 Гц.
Следующим элементом проверки будет двенадцатый вывод элемента DD7, где должен присутствовать сигнал прямоугольной формы с частотой следования импульсов равной одной секунде, если сигнал отсутствует, то следует проверить правильность питания микросхемы и наличие сигнала на двенадцатом выводе элемента DD6, если сигнала на этом выводе нет, то также следует проверить правильность питания микросхемы. Если питание микросхем в норме, то их следует заменить.
Последним этапом поиска неисправности в узле формирования секундных импульсов будет проверка наличия сигнала на пятом выводе элемента DD9, в противном случае проверяется питание микросхемы и исправность элементов DD8.1 и DD3.3, а так же правильность из питания, в случае неисправности микросхемы заменяются.
