Steuerschaltung für Taktschrittmotor. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Die Elektromotoren

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Im Zusammenhang mit den aktuellen europäischen Renovierungen und Umstrukturierungen von Unternehmen werden in vielen Institutionen elektromechanische Uhren mit zentraler Steuerung aus den Wänden entfernt, die unbrauchbar werden. Eine solche Uhr kann jedoch verwendet werden, indem eine Schrittmotor-Steuerschaltung darin eingebaut wird. Der Schrittmotor solcher Uhren, beispielsweise vom Typ „Strela“, wird durch multipolare Impulse mit einer Amplitude von etwa 24 V im Abstand von 1 Minute gestartet. Mehrere Veröffentlichungen widmen sich der Modernisierung elektromechanischer Wanduhren [1,2].

Die vorgeschlagene Steuerschaltung besteht aus einem Quarzoszillator, einem Frequenzteiler, einem Minutenimpulsformer, einem Phasenumkehrvorverstärker, einem Brückenschlüsselverstärker, einem Kurzimpulsformer und einem Leistungskreis. Das Gerät enthält keine elektromechanischen Relais und ist auf einer kleinen Leiterplatte untergebracht, die im Inneren des Uhrengehäuses montiert ist.

Das schematische Diagramm des Geräts ist in Fig. 1 dargestellt.

(zum Vergrößern klicken)

Der Quarzoszillator und die Frequenzteiler sind auf einem DD1-Chip vom Typ K176IE12 aufgebaut. Der Quarzoszillator arbeitet mit einer Frequenz von 32768 Hz. Die erste Stufe zur Teilung der Impulswiederholungsrate eines Quarzoszillators enthält einen 15-Bit-Binärimpulszähler, von dessen Ausgang (Pin 4) Sekundenimpulse der zweiten Teilungsstufe mit einem Teilungsfaktor von 60 zugeführt werden. Minutenimpulse ab Pin 10 wird an den Takteingang C des Zähltriggers der DD2-Mikroschaltung (Pin 3) und über den Widerstand R4 an die Basis des Transistors VT1 gesendet. Der Zustand des oberen Triggers ändert sich entsprechend der positiven Differenz des Minutenimpulses.

An den Ausgängen des Triggers (Pins 1 und 2) erhalten wir gegenphasige Impulse, die über die Transistoren VT2 und VT3 dem Vorverstärker zugeführt werden. Verstärkte Impulse steuern einen Brückenschlüsselverstärker an den Transistoren VT4, VT5, VT7 und VT8. Die Diagonale der Brücke umfasst die Wicklung des Taktschrittmotors. Wenn die Kollektoren der Transistoren VT5 und VT8 mit einem gemeinsamen Draht verbunden sind, funktioniert die Schaltung, denn wenn der Transistor VT2 geschlossen und VT3 geöffnet ist, sind die Transistoren VT4 und VT8 geöffnet und Strom fließt von links nach rechts durch die Wicklung. Wenn sich der Zustand der Transistoren VT2 und VT3 ändert, öffnen die Transistoren VT5 und VT7 und Strom fließt durch die Wicklung in die andere Richtung. Zur Ansteuerung des Schrittmotors genügen jedoch kurze mehrpolige Impulse mit einer Dauer von 0,5 s.

Um die Stromverschwendung in den Zeitintervallen zwischen den „Schritten“ (59,5 s) zu reduzieren, das thermische Regime zu erleichtern und die Abmessungen des Geräts zu reduzieren, wird ein Kurzimpulsformer in den Stromkreis eingeführt – eine zusammengebaute One-Shot-Einheit am unteren Auslöser der DD2-Mikroschaltung und den Transistoren VT1 und VT6. Der einmalige [Z] wird durch winzige Impulse vom Kollektor des Transistors VT1 ausgelöst. Am Ausgang des Triggers (Pin 13) entsteht ein positiver Spannungsabfall, der über die Rückkopplungsschaltung auf den Reset-Eingang R (Pin 10) wirkt und den Monostabilen in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt. Die Zeitkonstante der R6C5-Schaltung ist so gewählt, dass die Dauer des erzeugten Impulses etwa 0,5 s beträgt. Dieser Impuls öffnet den Transistor VT6, wodurch Strom durch den Brückenverstärker fließen kann.

Bild 2 zeigt Oszillogramme an charakteristischen Punkten der Schaltung.

Die Dioden VD3-VD6 schützen den Stromkreis vor Überspannungen, die an der Schrittmotorwicklung auftreten. Mit Taste S1 werden die Frequenzteiler auf Null zurückgesetzt und der Takt verzögert. Die Taste S2 dient dazu, die Uhrzeiger in Sekundentakten vorwärts zu bewegen. Der Trimmerkondensator C2 dient zur genauen Einstellung der Frequenz des Quarzoszillators. Die Zenerdiode VD2 stabilisiert die Versorgungsspannung von 9 V.

Das Gerät verwendet die Widerstände C2-23 und KIM (R2), die Kondensatoren K50-29 (C4 und C6), KT4-256 (C2), K10-17-16 (andere). Quarzresonator RK-724A-17BU – von einer elektronischen Uhr mit einer Frequenz von 32768 Hz. Die Mikroschaltung K561TM2 kann durch K176TM2, K561TM1, K176TM1 ersetzt werden. Transistoren – jedes Silizium mit geeigneter Leitfähigkeit und Leistung. Jeder kleine Leistungstransformator, zum Beispiel von einem Netzwerkadapter mit einer zurückgespulten Sekundärwicklungsspannung von 15-16 V.

Beim Einrichten des Geräts kommt es darauf an, die Versorgungsspannungen mit einem Tester zu überprüfen und die Oszillogramme zu überprüfen. Um die Anzeige von Oszillogrammen zu erleichtern, ist es notwendig, die Prozesse in der Schaltung zu beschleunigen; dazu wird der Kondensator C5 (0,33 μF) vorübergehend durch einen Kondensator mit einem Nennwert von 1000 pF ersetzt, dann wird von Punkt aus ein Triggerimpuls geliefert 5 mit einem Jumper von Pin 1 der DD1-Mikroschaltung. Anstelle eines Schrittmotors empfiehlt es sich, an den Punkten 6 und 7 der Schaltung einen 1 kOhm-Widerstand anzuschließen. Die Oszillogramme müssen denen in Abb. 2 entsprechen. Nach dem Betrachten der Oszillogramme wird die Schaltung wiederhergestellt und mithilfe eines digitalen Frequenzmessers, der an Pin 14 der DD1-Mikroschaltung (Punkt K) angeschlossen ist, im Frequenzmessmodus die Frequenz auf 32768 Hz eingestellt und die Kapazität des Kondensators C1 ausgewählt. Der Trimmerkondensator C2 sollte sich in der mittleren Position befinden.

In manchen Fällen ist es erforderlich, die Kapazität des Kondensators C2 zu erhöhen, indem parallel dazu ein zusätzlicher Kondensator mit einer Kapazität von 22–33 pF eingelötet wird. Anschließend wird der Frequenzmesser im Modus zur Messung der Impulsperiode an Pin 4 der Mikroschaltung DD1 angeschlossen und die Wiederholungsperiode der Sekundenimpulse mit dem Kondensator C2 mit einer Genauigkeit von 1 μs eingestellt. Es empfiehlt sich, einen solchen Eingriff nach der „Alterung“ des Quarzresonators nach mehrwöchigem Betrieb der Uhr durchzuführen. Dies gewährleistet eine hohe Ganggenauigkeit der Uhr.

Durch Leistungserhöhung des Netzteils und der Transistoren des Brückenverstärkers können mehrere in verschiedenen Räumen des Gebäudes befindliche Nebenuhren an diesen Stromkreis angeschlossen werden. Ein ähnliches Gerät zusammengebaut. Mit vier Mikroschaltungen [4] können Sie bis zu 40 Sekundäruhren mit Strom versorgen.

Konstruktiv können der Abwärtstransformator T1, die Gleichrichterbrücke VD7 und der Kondensator C6 im Gehäuse eines modifizierten Netzwerkadapters untergebracht werden. Alle Teile des Geräts, mit Ausnahme der Tasten S1 und S2, sind auf der in Abb. 3 gezeigten Leiterplatte installiert.

Die gestrichelten Linien auf der Tafel zeigen drei Springer. Die Leiterplatte besteht aus einseitigem Folien-Glasfaserlaminat mit einer Dicke von 1,5 mm. Die Knöpfe sind an der Seitenwand der Uhr angebracht.

Литература:

1. Alekseev S. Primäre Quarzuhr//Radio. -1985. -#10. -C 44-45.
2. Giniatullin H. Die Entwicklung elektronischer Uhren//Radio. -1992. -#2-3. -C.18-19.
3. Single-Shot-D-Flip-Flops/Radio. - 1984. -Nr. 7. -C 58.
4. Biryukov S. Primäre Quarzuhr//Radio. -2000. -#6. -C.34.

Autor: V. V. Cherlenevsky

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