Первичные часы. Схема, описание

Бесплатная техническая библиотека

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Первичные часы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная техническая библиотека

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки

Комментарии к статье

Предлагаемый вниманию читателей вариант первичных часов позволяет (в отличие от своих предшественников) подключить к ним большее число вторичных часов. Но главное их достоинство - возможность синхронной подгонки показаний всех часов непосредственно с "часовой станции".

Принципиальная схема первичных часов приведена на рисунке. Для упрощения на ней не показан генератор минутных импульсов. Он выполнен на микросхеме К176ИЕ12 и кварцевом резонаторе на частоту 32 768 Гц, включенных по типовой схеме [1, 2].

Первичные часы

В режиме "Ход" минутные импульсы с выхода М (выв. 10) микросхемы К176ИЕ12 через переключатель SA1 поступают на счетный вход (выв. 3) триггера DD1. Он вдвое снижает частоту следования импульсов и обеспечивает сдвиг между фронтами импульсов, поступающих с его прямого и инверсного выходов на счетные входы триггеров DD2.1 и DD2.2, равным 1 мин. Импульсы на выв. 1 микросхемы DD1 условно назовем прямыми, а на выв. 2 - инверсными. От прямого минутного импульса запускается одновибратор на элементе DD2.1, а от инверсного - на элементе DD2.2. Поясним их работу на примере одновибратора на элементе DD2.1. При его запуске на выв. 1 элемента DD2.1 появляется лог. 1 и конденсатор С4 начинает заряжаться через резистор R3. Когда напряжение на нем достигнет величины, необходимой для переключения триггера DD2.1, последний возвратится в нулевое состояние. Таким образом, на выв. 1 элемента DD2.1 будет присутствовать импульс, длительность которого зависит от номиналов резистора R3 и конденсатора С4. При указанных на схеме номиналах она составляет 2 с. После возврата триггера в нулевое состояние конденсатор С4 быстро разряжается через диод VD4 [3].

Одновибратор на элементе DD2.2 работает аналогичным образом, только от инверсных минутных импульсов.

В режиме "Подгонка" импульсы частотой 2 Гц поступают на счетный вход триггера DD1 с выв. 6 микросхемы К176ИЕ12. В этом режиме конденсатор С4 не успевает зарядиться до напряжения, необходимого для переключения триггера DD2.1 в нулевое состояние, поскольку слишком быстро на счетный вход (выв. 13) триггера DD2.2 поступит инверсный импульс. В результате он переключается и на его выводе 15 появляется уровень лог. 1. После этого, вследствие суммирования напряжений на конденсаторе С4 и на выв. 15 элемента DD2.2, напряжение на входе R элемента DD2.1 увеличивается до напряжения источника питания и он переключается в нулевое состояние. Подняться выше этого значения указанное напряжение не может из-за открывающегося защитного диода VD2. Далее через открывшийся диод VD4 конденсатор С4 заряжается до напряжения питания, но уже в другой полярности. Теперь после прихода очередного прямого импульса снова переключается в единичное состояние триггер DD2.1.

Триггер DD2.2 переключается в нулевое состояние по только что описанному принципу, но при зарядке конденсатора C3. Напряжение на обкладках конденсатора С4 изменится при этом на противоположное, так как на выводе 15 триггера DD2.2 будет присутствовать уровень лог. 0. Диод VD3 в процессе перезарядки конденсатора С4 окажется открытым. Когда на верхней по схеме обкладке конденсатора С4 появится положительное напряжение, диод VD3 закроется и весь процесс повторится сначала. Иными словами, триггеры поочередно переключаются в единичное и нулевое состояния синхронно с приходом на их счетные входы фронтов импульсов с выходов триггера DD1.

Усилители импульсов выполнены на транзисторах VT2-VT7. В режиме "Ход" при нулевых состояниях триггеров DD2.1 и DD2.2 транзисторы VT2, VT5 закрыты, VT3, VT6 - открыты, а VT4, VT7 - закрыты. На выходах "часовой станции" (Вых. 1 и Вых. 2) присутствует одинаковое напряжение около +27 В. Ток через катушки шаговых двигателей вторичных часов в это время не течет. После прихода на счетный вход триггера DD2.1 прямого минутного импульса на 2 с на его выв. 1 появляется уровень лог. 1. На это же время открывается транзистор VT2, закрывается VT3 и открывается VT4. На Вых. 1 "часовой станции" появляется напряжение, близкое к нулю, а на Вых. 2 - остается около 27 В. В таком режиме двухсекундный импульс поступит на катушки шаговых двигателей вторичных часов и они передвинут стрелки последних на 1 мин. Чтобы стрелки часов передвинулись еще на 1 мин, необходимо, чтобы на Вых. 2 появилось нулевое напряжение, а на Вых. 1 - напряжение +27 В. Это произойдет, когда на счетный вход триггера DD2.2 поступит инверсный минутный импульс и на 2 с на его выв. 15 появится уровень лог. 1.

В режиме "Подгонка" в цепи вторичных часов разнополярные импульсы длительностью 0,5 с следуют один за другим (Вых. 1 и Вых. 2 "часовой станции"). При подгонке показаний вторичных часов этот режим наиболее предпочтителен, поскольку часовые механизмы будут удерживаться магнитным полем катушек шаговых двигателей, препятствуя возникновению механических колебательных процессов и не допуская таким образом возможности сбоев. Стрелки часов будут перемещаться в этом режиме хотя и быстро, но синхронно друг с другом.

В среднем положении переключателя SA1 импульсы генератора на счетный вход триггера DD1 не поступают, и на нем будет присутствовать положительное напряжение, создаваемое резистором R1, включенным в цепь питания "часовой станции".

Стрелки часов можно также переводить, нажимая поочередно на кнопки SB1 и SB2. Это делают как при нейтральном положении переключателя SA1, так и в режиме "Ход". Следует лишь помнить, что при отставании стрелки часов передвигают только на четное число шагов - 2, 4, 6 и т. д. Когда нужно передвинуть стрелки назад, часы лучше остановить, переведя переключатель SA1 в нейтральное положение и пропустив необходимое, но обязательно кратное двум, число импульсов.

В период перехода на зимнее время часы лучше останавливать на 1 ч. Если стрелки нужно передвинуть в ту или иную сторону на 1, 3, 5 и т. д. мин, то следует поменять местами Вых. 1 и Вых. 2. Удобнее всего это сделать, введя дополнительный переключатель.

Описанная "часовая станция" питается от аккумуляторной батареи из двадцати элементов Д-0,55. В авторском варианте за ее зарядкой следит пороговое устройство на компараторе К554СА3. Его можно построить, воспользовавшись рекомендациями, содержащимися в [4], но приняв во внимание, что в нашем случае речь идет о батарее напряжением 24 В с зарядным током 80 мА. Стопроцентной зарядке такой батареи соответствует напряжение 28 В. На такую его величину должно реагировать пороговое устройство. В зависимости от сопротивления катушек шаговых двигателей (1 или 2,5 кОм) к "часовой станции" допустимо подключить от 30 до 70 вторичных часов.

Литература

Бирюков С. Цифровые устройства на МОП интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1990, с. 27.
Масляев Л. Простые первичные часы. - Радио, 1998, № 1, с. 42.
Алексеев С. Формирователи и генераторы на микросхемах структуры КМОП. - Радио, 1985, № 8, с. 31.
Скриндевский Н. Автоматическое зарядное устройство аккумуляторной батареи. - Радио, 1991, № 12, с. 28.

Автор: Л.Масляев, г.Санкт-Петербург

Смотрите другие статьи раздела Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Машина для прореживания цветов в садах 02.05.2024

В современном сельском хозяйстве развивается технологический прогресс, направленный на повышение эффективности процессов ухода за растениями. В Италии была представлена инновационная машина для прореживания цветов Florix, созданная с целью оптимизации этапа уборки урожая. Этот инструмент оснащен мобильными рычагами, позволяющими его легко адаптировать к особенностям сада. Оператор может регулировать скорость тонких проводов, управляя им из кабины трактора с помощью джойстика. Такой подход значительно повышает эффективность процесса прореживания цветов, обеспечивая возможность индивидуальной настройки под конкретные условия сада, а также сорт и вид фруктов, выращиваемых на нем. После двухлетних испытаний машины Florix на различных типах плодов результаты оказались весьма обнадеживающими. Фермеры, такие как Филиберто Монтанари, который использовал машину Florix в течение нескольких лет, отмечают значительное сокращение времени и трудозатрат, необходимых для прореживания цветов. ...>>

Усовершенствованный микроскоп инфракрасного диапазона 02.05.2024

Микроскопы играют важную роль в научных исследованиях, позволяя ученым погружаться в мир невидимых глазу структур и процессов. Однако различные методы микроскопии имеют свои ограничения, и среди них было ограничение разрешения при использовании инфракрасного диапазона. Но последние достижения японских исследователей из Токийского университета открывают новые перспективы для изучения микромира. Ученые из Токийского университета представили новый микроскоп, который революционизирует возможности микроскопии в инфракрасном диапазоне. Этот усовершенствованный прибор позволяет увидеть внутренние структуры живых бактерий с удивительной четкостью в нанометровом масштабе. Обычно микроскопы в среднем инфракрасном диапазоне ограничены низким разрешением, но новейшая разработка японских исследователей позволяет преодолеть эти ограничения. По словам ученых, разработанный микроскоп позволяет создавать изображения с разрешением до 120 нанометров, что в 30 раз превышает разрешение традиционных м ...>>

Воздушная ловушка для насекомых 01.05.2024

Сельское хозяйство – одна из ключевых отраслей экономики, и борьба с вредителями является неотъемлемой частью этого процесса. Команда ученых из Индийского совета сельскохозяйственных исследований – Центрального научно-исследовательского института картофеля (ICAR-CPRI) в Шимле представила инновационное решение этой проблемы – воздушную ловушку для насекомых, работающую от ветра. Это устройство адресует недостатки традиционных методов борьбы с вредителями, предоставляя данные о популяции насекомых в реальном времени. Ловушка полностью работает за счет энергии ветра, что делает ее экологически чистым решением, не требующим электропитания. Ее уникальная конструкция позволяет отслеживать как вредных, так и полезных насекомых, обеспечивая полный обзор популяции в любой сельскохозяйственной зоне. "Оценивая целевых вредителей в нужное время, мы можем принимать необходимые меры для контроля как насекомых-вредителей, так и болезней", – отмечает Капил ...>>

Случайная новость из Архива

Нейроны меняют собственную ДНК 06.05.2015

Стабильность ДНК - залог долгой и счастливой жизни, поэтому всякие мутации клетка старается ликвидировать с помощью специальных молекулярных машин. Конечно, здесь можно вспомнить про явление кроссинговера, который происходит, например, во время созревания половых клеток (и вообще у делящихся клеток) - при кроссинговере происходит масштабный обмен ДНК-фрагментами между гомологичными хромосомами.

Однако этот процесс находится под тщательным контролем, и привязан он все-таки к клеточному делению. Что же до остальных случаев нестабильности генома, то они возникают либо по внешним причинам (вроде мутагенного излучения), либо из-за не слишком точной работы молекулярных машин, занимающихся удвоением и ремонтом ДНК. Нормальная, здоровая клетка старается как можно тщательнее следить за изменениями в хромосомах и по возможности восстанавливать все, как было.

Тем удивительнее выглядят результаты исследовательской группы Хунцзюнь Суна (Hongjun Song) из Университета Джонса Хопкинса . Он и его сотрудники обнаружили, что обычные, зрелые нейроны мозга постоянно вносят исправления в собственную ДНК, пользуясь эпигенетическими метками. Как известно, чтобы изменить активность того или иного гена, клетке не нужно вмешиваться в последовательность нуклеотидов, достаточно снабдить ген специальными маркерами, которые сделают его менее привлекательным для белков, синтезирующих РНК. Такими маркерами выступают метильные группы, которые пришиваются к азотистому основанию цитозину, одному из четырех "букв" генетического кода. (В скобках заметим на всякий случай, что метильные метки и вообще эпигенетическая регуляция далеко не единственный способ управления активностью генов.)

Прометилировать ДНК легко, но бывает, что метку нужно с цитозина снять. Это сделать уже не так просто, и тут запускается целая цепь реакций, причем по ходу дела меченая "буква" вырезается и на ее место вставляется обычный, неметилированный цитозин. То есть в одной из цепей ДНК образуется дыра, которая представляет собой сильный элемент нестабильности - ведь сюда может по ошибке попасть какая-то другая "буква", и у нас получится настоящая мутация. Тем не менее, процессы метилирования и деметилирования ДНК идут в клетках млекопитающих довольно активно, причем даже в таком "нежном" органе, как мозг, который вообще по максимуму защищен от непредсказуемой внешней среды и от остального тела.

В своей статье в Nature Neuroscience авторы работы пишут, что в нейронах мозга мыши деметилирующая активность была четко связана с синаптической пластичностью клеток. Под синаптической пластичностью понимают способность нейрона регулировать силу межнейронного соединения с соседями - благодаря ей импульс в цепочке может слабеть или усиливаться. На молекулярном уровне это можно увидеть по тому, как меняется количество нейромедиаторов, передающих сигнал от одного нейрона к другому, и как меняется количество нейромедиаторных рецепторов у "принимающей стороны" - чем в более широком диапазоне происходят изменения, тем большей пластичностью обладает нейрон. Так вот, когда в клетках мозга отключали ген Tet3, который подавляет деметилирование, синаптическая пластичность повышалась; и наоборот, когда активность Tet3 стимулировали, пластичность снижалась.

Дальнейшие эксперименты показали, что ген Tet3 влияет на уровень синаптического белка GluR1, который как раз служит рецептором для нейромедиаторов. Если нейроны начинали реагировать на самый ничтожный раздражитель, активность Tet3 возрастала, и как следствие, снижался уровень рецептора GluR1 - то есть клетки переставали реагировать на малейшие изменения в импульсах, синапсы возвращались к стандартному режиму работы. Но могло быть и обратное: если активность синапсов сильно уменьшалась, у Tet3 она уменьшалась тоже, так что уровень GluR1 повышался - что, в свою очередь, отражалось на работе синапсов. Активность же гена, отвечающего за деметилирование, можно было увидеть по состоянию ДНК, по тому, насколько часто в ней происходило вырезание нуклеотида.

Синаптическая пластичность связана со способностью к обучению - считается, что чем она больше, тем лучше для мозга. Но у нее, очевидно, должны быть какие-то регуляторы, одним из которых неожиданно оказался ген Tet3, реагирующий на изменения активности межнейронных контактов. Конечно, возникает вопрос, как именно такая "микрохирургия" ДНК, то есть постоянное вырезание букв из последовательности нуклеотидов, влияет на способность синапсов реагировать на разные сигналы. Возможно, что бреши в ДНК-цепочках приходятся как раз на те гены, что непосредственно влияют на силу и чувствительность синапсов, но что именно там происходит, можно будет узнать лишь из дальнейших исследований.

Другие интересные новости:

▪ Звериный ген поможет растениям очищать воздух

▪ OQO model 02

▪ Голографические кнопки для бесконтактного управления техникой

▪ Миниатюрный инфракрасный спектрометр

▪ Новые технологии для коммутируемых сетей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электроснабжение. Подборка статей

▪ статья Джеймс Джойс. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какие скорости развивают спортсмены? Подробный ответ

▪ статья Чернушка посевная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Определение сечения жил проводов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Уменьшающийся карточный веер. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

All languages of this page

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте