Computermaus für Quarzuhren. Schema, Beschreibung

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Computermaus für Quarzuhren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Uhren, Timer, Relais, Lastschalter

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Derzeit werden viele Modelle wandmontierter elektromechanischer Quarzuhren mit Schrittmotor hergestellt. Sie verwenden in der Regel einen gehäuselosen integrierten Schaltkreis – einen Oszillator/Teiler mit einem externen Quarzresonator, gefüllt mit einer schwarzen Verbindung. Und es musste passieren, dass bei einer Uhr, die mir mehr als ein Jahr treue Dienste leistete, diese elektronische Einheit ausfiel.

Es war nicht möglich, den benötigten Mikroschaltkreis zu bekommen (und es wäre schwierig, ihn unverpackt in die alte Leiterplatte einzulöten). Ich musste ein Analogon aus diskreten Komponenten zusammenbauen (Abb. 1). Insbesondere basiert der Master-Oszillator auf einem rückgekoppelten CMOS-Inverter DD1.1.

Reis. 1. Eine Schaltungslösung zum Ersetzen eines rahmenlosen MS (Frequenzteilergenerator) in einer selbstgebauten elektronisch-mechanischen Wanduhr, die aus diskreten Elementen unter Verwendung eines Quarzresonators einer kaputten Computer-„Maus“ zusammengesetzt ist (zum Vergrößern anklicken)

Der von mir verwendete Quarzresonator BQ1 hat eine Frequenz von 32768 Hz. Über das Pufferelement DD1.2 gelangt das Referenzsignal mit einem Teilungsverhältnis von 2:561 = 16 zum Takteingang des Zählers DD2 K14IE16384. An dessen Ausgang „2:13“ erhalten wir also die „gewünschten Zwei- Hertz". Dieses Signal wird dann auf Basis der Trigger DD3.1 und DD3.2 zwei in Reihe geschalteten Frequenzteilern zugeführt (jedes Teilungsverhältnis ist gleich zwei). Dadurch entsteht an den Ausgängen ein direktes und ein inverses Signal mit einer Frequenz von 0,5 Hz (also ein Abfall pro Sekunde).

Um den Rotor eines Schrittmotors zu drehen, der den Sekundenzeiger in eine Position führt, muss zunächst ein Impuls einer Polarität an seine Wicklung angelegt werden, dann ein anderer. Dann fließt dort der „richtige“ Strom: zuerst vom Anfang bis zum Ende und später vom Ende bis zum Anfang der Wicklung.

Die Kaskade auf den Transistoren VT1 - VT4 bewältigt erfolgreich die Implementierung des erforderlichen Algorithmus. Die direkten und inversen Signale werden vom Ausgang des DD3.2-Triggers über die Strombegrenzungswiderstände R3, R4 den Basen der genannten Halbleitertrioden zugeführt.

Angenommen, zu einem bestimmten Zeitpunkt liegt am direkten Ausgang des Triggers DD3.2 ein hoher Pegel und am umgekehrten Ausgang ein niedriger Pegel an. Gleichzeitig sind die Transistoren VT1 und VT2 geöffnet – und der Strom fließt vom linken (gemäß Diagramm) zum rechten Ende der Wicklung L1 des Schrittmotors.

Im nächsten Moment liegt am Direktausgang ein Low-Pegel, am Inversausgang ein High-Pegel an; Gleichzeitig sind die Transistoren VT4, VT3 geöffnet – und der Strom fließt vom rechten (gemäß Schema) zum linken Ende der Wicklung. Die Richtung des Magnetflusses im Magnetkreis des Motors wird umgekehrt, und dieser Unterschied verschiebt im Zusammenspiel mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten des Rotors diesen um eine Position. Der Vorgang wird dann regelmäßig wiederholt. Der Widerstand R3 begrenzt den Strom durch die Motorwicklung und reduziert so die EMF der Selbstinduktion.

Um ein selbstgebautes Gerät mit Strom zu versorgen, kommt ein Netzwerkadapter zum Einsatz. Es kann auch in jeder Heimwerkstatt hergestellt werden, da der Schaltplan eines solchen Adapters nicht besonders kompliziert ist (Abb. 2). Es verwendet einen Abwärtstransformator mit einer Spannung an der Sekundärwicklung von 9 V (ein „Ausgang“ von jedem alten Mehrröhrenradio ist geeignet), einen integrierten Stabilisator KR142EN5A, einen Schalter und drei Kondensatoren, von denen zwei vorhanden sind hohe Kapazität, elektrolytisch.

Reis. 2. Schematische Darstellung des Netzwerkadapters für Uhren (zum Vergrößern anklicken)

Natürlich können Sie die Stromversorgung auch an jede andere Quelle anpassen, die einen 5-15-V-Gleichstromausgang liefern kann. Es ist jedoch zu beachten, dass mit zunehmender Versorgungsspannung die in der Schrittmotorwicklung induzierte Selbstinduktions-EMK zunimmt. Um Komplikationen zu vermeiden, muss daher eine Halbleiter-Zenerdiode KS162A mit zwei Anoden parallel zur Last geschaltet werden, um die Emissionen zu begrenzen.

Das Gerät verwendet integrierte Schaltkreise der 564-Serie (DD1, DD3), die durch den K561-m ersetzt werden können (allerdings erhöhen sich die Abmessungen der Leiterplatte), es wird jedoch empfohlen, als DD2 nur die K561-Serie zu verwenden und DA1 - KR142. Die Transistoren KT3102 (VT1, VT4), KT3107 (VT2, VT3) mit einem beliebigen Buchstabenindex am Ende des Namens können bei Bedarf durch KT315 bzw. KT361 und die Gleichrichterbrücke KTs405A (VD1) durch a ersetzt werden ähnliche oder sogar leistungsstärkere Diodenanordnung.

Es empfiehlt sich, die weit verbreiteten Kondensatoren KM-5 (C1), KM-6 (C3 in Abb. 1 und C2 in Abb. 2), K50-35 (C1, C3 in Abb. 2) und Widerstände auszuwählen – von ebenso erhältlichen С2-22-0125 oder ihren Analoga.

Ein strengerer Ansatz besteht darin, einen Quarzresonator zu wählen, der auf eine Frequenz von 32768 Hz abgestimmt sein muss. Dies wird insbesondere bei den Maustastenmanipulatoren genutzt.

Der Fehler der Uhr wird durch die Genauigkeit der Frequenzeinstellung des Hauptoszillators bestimmt. Die Anpassung erfolgt hier durch einen abgestimmten Kondensator C2. Dieser Vorgang sollte nach Möglichkeit mit einem elektronischen Frequenzzähler durchgeführt werden.

Die Uhr ist auf einer Leiterplatte aus doppelseitigem Folientextolit oder Getinax mit den Maßen 60x40x1,5 mm montiert (Abb. 3).

Computermaus für Quarzuhren
Reis. 3. Topologie der Leiterplatte eines selbstgebauten Geräts

Autor: V. Vasilenko

Siehe andere Artikel Abschnitt Uhren, Timer, Relais, Lastschalter.

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