Схема управления шаговым двигателем часов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

 Комментарии к статье

В связи с проводимыми в настоящее время евроремонтами и реорганизацией предприятий со стен многих учреждений снимают электромеханические часы с централизованным управлением, которые становятся бесполезными. Однако такие часы можно использовать, вмонтировав в них схему управления шаговым двигателем. Шаговый двигатель таких часов, например, типа "Стрела", запускается разнополярными импульсами амплитудой около 24 В, следующими с интервалом 1 мин. Модернизации настенных электромеханических часов посвящено несколько публикаций [1,2].

Предлагаемая схема управления состоит из кварцевого генератора, делителя частоты, формирователя минутных импульсов, предварительного усилителя-фазоинвертора, мостового ключевого усилителя, формирователя коротких импульсов и схемы питания. Устройство не содержит электромеханических реле и размещено на небольшой печатной плате, которая укреплена внутри корпуса часов.

Принципиальная схема устройства приведена на рис.1.

(нажмите для увеличения)

Кварцевый генератор и делители частоты выполнены на микросхеме DD1 типа К176ИЕ12. Кварцевый генератор работает на частоте 32768 Гц. Первая ступень деления частоты следования импульсов кварцевого генератора содержит 15-разрядный двоичный счетчик импульсов, с выхода которого (вывод 4) секундные импульсы поступают на вторую ступень деления с коэффициентом деления 60. Минутные импульсы с вывода 10 поступают на тактовый вход С счетного триггера микросхемы DD2 (вывод 3) и через резистор R4 на базу транзистора VT1. Состояние верхнего триггера изменяется по положительному перепаду минутного импульса.

На выходах триггера (выводы 1 и 2) получаем противофазные импульсы, которые поступают на предварительный усилитель на транзисторах VT2 и VT3. Усиленные импульсы управляют мостовым ключевым усилителем на транзисторах VT4, VT5, VT7 и VT8. В диагональ моста включена обмотка шагового двигателя часов. Если коллекторы транзисторов VT5 и VT8 соединить с общим проводом, то схема работает, так как при закрытом транзисторе VT2 и открытом VT3 открыты транзисторы VT4 и VT8, ток через обмотку протекает слева направо. При изменении состояния транзисторов VT2 и VT3 открываются транзисторы VT5 и VT7, ток через обмотку протекает в другую сторону. Но для срабатывания шагового двигателя достаточно коротких разнополярных импульсов длительностью 0,5 с.

Для уменьшения непроизводительной траты электроэнергии в промежутках времени между "шагами" (59,5 с), облегчения теплового режима, уменьшения габаритов устройства в схему введены формирователь коротких импульсов - одновибратор, собранный на нижнем триггере микросхемы DD2, и транзисторы VT1 и VT6. Одновибратор [З] запускается минутными импульсами с коллектора транзистора VT1. На выходе триггера (вывод 13) возникает положительный перепад напряжения, который через цепь обратной связи, воздействует на вход сброса R (вывод 10), возвращая одновибратор в исходное состояние. Постоянная времени цепи R6C5 выбрана таким образом, чтобы длительность генерируемого импульса составляла примерно 0,5 с. Этим импульсом открывается транзистор VT6, который разрешает протекание тока через мостовой усилитель.

На рис.2 приведены осциллограммы в характерных точках схемы.

Диоды VD3-VD6 защищают схему от всплесков, возникающих на обмотке шагового двигателя. Кнопка S1 служит для сброса делителей частоты в нулевое состояние и для задержки хода часов. Кнопка S2 предназначена для перевода стрелок часов вперед секундными импульсами. Подстроечный конденсатор С2 служит для точной установки частоты кварцевого генератора. Стабилитрон VD2 стабилизирует питающие напряжение 9 В.

В устройстве использованы резисторы С2-23 и КИМ (R2), конденсаторы К50-29 (С4 и С6), КТ4-256 (С2), К10-17-16 (остальные). Кварцевый резонатор РК-724А-17БУ - от электронных часов на частоту 32768 Гц. Микросхему К561ТМ2 можно заменить на К176ТМ2, К561ТМ1, К176ТМ1. Транзисторы - любые кремниевые соответствующей проводимости и мощности. Силовой трансформатор любой малогабаритный, например, от сетевого адаптера с напряжением перемотанной вторичной обмотки 15-16 В.

Налаживание устройства сводится к проверке напряжений питания тестером, проверке осциллограмм. Для удобства просмотра осциллограмм необходимо ускорить процессы в схеме, для этого конденсатор С5 (0,33 мкФ) временно заменяют конденсатором с номиналом 1000 пФ, затем перемычкой с точки 5 подают запускающий импульс с вывода 1 микросхемы DD1. Вместо шагового двигателя к точкам 6 и 7 схемы целесообразно подключить резистор сопротивлением 1 кОм. Осциллограммы должны соответствовать приведенным на рис.2. После просмотра осциллограмм восстанавливают схему и с помощью цифрового частотомера, подключенного к выводу 14 микросхемы DD1 (точка К), в режиме измерения частоты, устанавливают частоту 32768 Гц, подбирая емкость конденсатора С1. Подстроечный конденсатор С2 при этом должен находиться в среднем положении.

В некоторых случаях возникает необходимость увеличить емкость конденсатора С2, подпаивая параллельно ему дополнительный конденсатор емкостью 22-33 пФ. Затем частотомер в режиме измерения периода импульсов подключают к выводу 4 микросхемы DD1 и конденсатором С2 устанавливают период следования секундных импульсов с точностью 1 мкс. Такую операцию целесообразно провести после "старения" кварцевого резонатора через несколько недель эксплуатации часов. Этим обеспечивается высокая точность хода часов.

При увеличении мощности блока питания и транзисторов мостового усилителя к данной схеме можно подключить несколько вторичных часов, расположенных в разных помещениях здания. Подобное устройство, собранное на. четырех микросхемах [4], позволяет запитывать до 40 вторичных часов.

Конструктивно понижающий трансформатор Т1, выпрямительный мост VD7 и конденсатор С6 можно разместить в корпусе доработанного сетевого адаптера. Все детали устройства, кроме кнопок S1 и S2, установлены на печатной плате, изображенной на рис.3.

Штриховыми линиями на плате показаны три перемычки. Печатная плата изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Кнопки крепят на боковой стенке часов.

Литература:

1. Алексеев С. Первичные кварцевые часы//Радио. -1985. -№10. -C 44-45.
2. Гиниатуллин Х. Эволюция электронных часов//Радио. -1992. -№2-3. -C.18-19.
3. Одновибраторы на D-триггерах//Радио. - 1984. -№7. -C 58.
4. Бирюков С. Первичные кварцевые часы//Радио. -2000. -№6. -C.34.

Автор: В.В.Черленевский

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Влияние страха и боли на контроль своего тела 16.04.2025 Недавнее исследование, проведенное в Университете Хиросимы, раскрывает, как эмоциональные состояния, такие как страх и боль, а также прошлый опыт, могут ослабить способность человека ощущать контроль над своим телом. В ходе эксперимента использовалась виртуальная реальность, чтобы выяснить, как различные внешние стимулы могут повлиять на восприятие своего тела. В исследовании участникам предлагали наблюдать за своим виртуальным телом с помощью гарнитуры виртуальной реальности. Они видели, как виртуальное тело подвергается физическому воздействию, например, как его гладят по спине, что создавалось иллюзию владения этим телом. Этот метод активно использует внешние стимулы - визуальную и тактильную информацию, чтобы воздействовать на восприятие тела и усилить ощущение "своего" тела в виртуальном пространстве. Однако исследователи пошли дальше и проверили, как воздействие эмоциональных состояний, таких как боль и страх, влияет на восприятие виртуального тела. Когда участникам показывали нож, вонзающийся в спину их виртуального тела, им приходилось воспринимать виртуальное тело как свое собственное в контексте болезненного переживания. Страх, вызванный этим стимулом, измеряли с помощью проводимости кожи, а результаты показали, что реакция страха была сильнее у тех, кто наиболее идентифицировал себя с виртуальным телом. Важно, что степень этой реакции зависела от того, как сильно участники ощущали связь с виртуальной репрезентацией себя. Еще более интересным было то, что факторы сверху вниз - такие как ожидания, основанные на предыдущем опыте, - также оказывали влияние на ощущение владения телом. Например, когда участники были проинформированы о болезненных ощущениях, таких как боль в животе, иллюзия владения виртуальным телом становилась слабее. Это означало, что восприятие тела не только зависит от физического воздействия, но и от того, что люди ожидают или что они пережили в прошлом. Данные исследования могут объяснить, почему некоторые люди испытывают трудности с ощущением связи со своим телом, особенно в случаях деперсонализации. У тех участников, которые склонны к деперсонализации, иллюзия владения виртуальным телом ослабевала сильнее, что подтверждает, что эмоциональные и психологические состояния могут влиять на восприятие тела. Исследователи предполагают, что такой эффект может быть обусловлен тем, как восприятие тела меняется под влиянием внешних факторов и эмоциональных переживаний. Например, когда человек испытывает физическую боль или страх, это может ослабить его способность воспринимать тело как свое собственное. Также важно отметить, что негативный опыт может затруднять установление связи между виртуальным телом и реальным телом, что является ключом для появления иллюзии владения. Результаты этого эксперимента подчеркивают важность не только физических, но и эмоциональных факторов в восприятии и ощущении контроля над собственным телом. Это открытие может оказать влияние на понимание различных психосоматических расстройств, таких как деперсонализация, и дать новые идеи для разработки методов лечения этих состояний.

Другие интересные новости:

▪ Проблемы с цифровыми фотоаппаратами CANON и NIKON

▪ Мозг птицы координирует слаженность пения в лесном хоре

▪ Структурная краска

▪ Магнит против рака

▪ Костный гормон подавляет аппетит

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Начинающему радиолюбителю. Подборка статей

▪ статья Не продается вдохновенье, но можно рукопись продать. Крылатое выражение

▪ статья Что такое Помпеи? Подробный ответ

▪ статья Приемщик заказов. Должностная инструкция

▪ статья Программируемый термостабилизатор на микроконтроллере. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Дама и валет меняются местами. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025