Часы на микросхемах серии к176 своими руками. Как сделать электронные часы на микросхемах К176 своими руками: пошаговая инструкция

Как собрать электронные часы на микросхемах серии К176. Какие компоненты потребуются для сборки. Как правильно подключить микросхемы и индикаторы. Как настроить точность хода часов. Какие модификации можно сделать в схеме.

Принцип работы электронных часов на микросхемах К176

Электронные часы на микросхемах серии К176 состоят из нескольких основных функциональных блоков:

• Генератор импульсов на кварцевом резонаторе
• Делитель частоты
• Счетчики единиц и десятков минут и часов
• Дешифраторы для управления индикацией
• Светодиодные или люминесцентные цифровые индикаторы
• Схема установки времени
• Блок питания

Принцип работы основан на подсчете импульсов от кварцевого генератора и отображении накопленного значения на цифровых индикаторах. Точность хода определяется стабильностью частоты кварцевого резонатора.

Необходимые компоненты для сборки электронных часов

Для сборки простейших электронных часов на микросхемах К176 потребуются следующие основные компоненты:

• Микросхема К176ИЕ12 — генератор и делитель частоты
• 2 микросхемы К176ИЕ3 — счетчики десятков минут и часов
• 2 микросхемы К176ИЕ4 — счетчики единиц минут и часов
• 4 семисегментных светодиодных индикатора
• Кварцевый резонатор на 32768 Гц
• Резисторы, конденсаторы, диоды
• Кнопки для установки времени
• Блок питания на 9В

Дополнительно могут потребоваться транзисторные ключи для управления индикаторами, если используются люминесцентные индикаторы.

Схема подключения микросхем и индикаторов

Основная схема подключения компонентов электронных часов выглядит следующим образом:

1. К176ИЕ12 формирует импульсы с частотой 1 Гц и подает их на вход счетчика единиц минут К176ИЕ4.
2. Выход переноса К176ИЕ4 соединяется со входом счетчика десятков минут К176ИЕ3.
3. Аналогично соединяются счетчики часов.
4. Выходы дешифраторов микросхем подключаются к сегментам индикаторов через токоограничивающие резисторы.
5. На общий катод индикаторов подается питание через ключевые транзисторы.

Важно правильно развести цепи питания и обеспечить надежное соединение общего провода всех микросхем.

Настройка точности хода электронных часов

Точность хода электронных часов на микросхемах К176 зависит от стабильности частоты кварцевого резонатора. Для ее подстройки можно использовать следующие методы:

• Подбор емкости конденсатора, подключенного параллельно кварцу
• Использование подстроечного конденсатора
• Применение термокомпенсированного кварцевого резонатора
• Программная коррекция ухода частоты

Важно обеспечить стабильное питание микросхем и минимизировать влияние температуры на кварцевый резонатор для достижения максимальной точности.

Возможные модификации базовой схемы часов

Базовую схему электронных часов на микросхемах К176 можно модифицировать для расширения функционала:

• Добавление индикации секунд
• Реализация будильника
• Вывод даты
• Подключение термометра
• Управление внешними устройствами по времени

Для реализации дополнительных функций может потребоваться установка микроконтроллера и изменение схемы индикации. Это позволит существенно расширить возможности устройства.

Особенности питания и защиты электронных часов

При проектировании электронных часов на микросхемах К176 важно обеспечить стабильное питание и защиту от помех:

• Использование стабилизатора напряжения для питания микросхем
• Установка фильтрующих конденсаторов по цепям питания
• Защита входов микросхем от статического электричества
• Экранирование чувствительных цепей
• Применение резервного источника питания для сохранения хода часов при отключении основного питания

Правильно спроектированная система питания и защиты обеспечит надежную работу часов в различных условиях эксплуатации.

Программирование дополнительных функций часов

Для расширения функционала электронных часов на микросхемах К176 можно использовать дополнительный микроконтроллер. Это позволит реализовать следующие возможности:

• Автоматическая корректировка хода часов
• Синхронизация времени по радиосигналам
• Управление несколькими будильниками
• Вывод дополнительной информации на дисплей
• Подключение к компьютеру для настройки

Программирование микроконтроллера потребует навыков работы с микропроцессорной техникой, но значительно расширит возможности устройства.

Применение современных компонентов в схеме часов

Хотя микросхемы серии К176 уже считаются устаревшими, их можно комбинировать с современными компонентами для улучшения характеристик часов:

• Замена светодиодных индикаторов на OLED-дисплей
• Использование микросхем КМОП-логики для снижения энергопотребления
• Применение микроконтроллеров для расширения функционала
• Добавление беспроводных интерфейсов для синхронизации времени
• Установка датчиков температуры, давления и влажности

Сочетание классической схемотехники и современной элементной базы позволит создать уникальное устройство с широкими возможностями.

Самодельные цифровые часы с индикаторами из светодиодных лент (К176ИЕ12, К176ИЕ4)

Для установки на проходных предприятий, вокзалах, в торговых центрах и в других местах массового прохода людей необходимы электронные часы с очень крупным и ярким дисплеем.

Сейчас такой дисплей, при относительно доступной цене, можно сделать на основе светодиодных лент. При этом размеры индикатора можно сделать очень большого размера, хоть в несколько метров высотой.

А поверхностью для его установки может служить даже стекло большого окна или витрины, особенно если использовать светодиодную ленту с самоклеящимся покрытием.

Ниже привожу описание схемы часов «массового пользования», которые были мной сделаны в кратчайшие сроки. Часы состоят из двух блоков, -блока управления (небольшая коробочка с запираемой крышкой, под которой расположены кнопки управления), и блока индикации, представляющего собой еще одну коробочку с драйверами светодиодных лент, а так же сами семисегментные индикаторы, выложенные из отрезков светодиодной ленты, расположенные, так как располагаются сегменты светодиодного цифрового индикатора.

Схема блока управления проста, и может быть, даже примитивна, — она выполнена по типовой схеме электронных часов на устаревших микросхемах серии К176, со статической индикацией. Всего пять микросхем, — одна К176ИЕ12, две К176ИЕЗ и две К176ИЕ4 Несмотря на устарелость, эти микросхемы пока еще встречаются в продаже.

Рис 1. Принципиальная схема электронных часов с индикаторами из светодиодных лент (часть 1).

На рисунке 1 показана схема блока управления. Вдаваться в подробности её работы, думаю, нет смысла. — схема всем хорошо известна (подробно ознакомиться можно в Л.1). Скажу только, что на входы «S» счетчиков подан нуль, чтобы активными выходными уровнями были логические единицы.

А вместо светодиодных индикаторов подключены транзисторные ключи ключи, нагруженные отрезками светодиодных лент. Точность хода часов зависит от точности кварцевого генератора.

В небольших пределах его частоту можно изменять подбором емкости конденсатора С2 (можно установить на его месте подстрочный конденсатор).

Кнопка S1 служит для установки минут, а кнопка S2 — для установки часов. Эти кнопки не фиксируемые. При их нажатии показания индикаторов меняются с частотой 1 Гц.

Сбрасываются счетчики досчитав до «24-00», с помощью диодов VD1 и VD2. На рисунке 2 показана схема одного из разрядов цифрового табло.

HL1-HL7 — это отрезки 12-вольтовой светодиодной ленты, на схеме показано их взаимное расположение, так чтобы получился цифровой индикатор. Размер (длина) «сегментов» из светодиодной ленты зависит от того, какого размера требуется дисплей.

Рис. 2. Рис 1. Принципиальная схема электронных часов с индикаторами из светодиодных лент (часть 2).

Управляют «сегментами» полевые ключевые транзисторы VТ1-VТ7 типа IRLU024N. На их затворы подаются логические уровни с выходов микросхем К176ИЕЗ и К176ИЕ4 (рис. 1).

Радиаторов им не требуется, конечно, если каждый сегмент не будет 10-метровой длины. Конструкция табло зависит от конкретного случая.

Если ленты с самоклящимся слоем можно наклеить на гладкую поверхность. Для лент без такого слоя потребуется какое-то крепление, клеевое или механическое. Блок управления питается от того же источника напряжением 12V, что и светодиодные ленты, но через стабилизатор А1 (рис.1), понижающий напряжение до 9V.

Собран блок управления на печатной плате, заимствованной из Л.1 Плата отличается подключением выводов 6 микросхем К176ИЕЗ и К176ИЕ4 и отсутствием на ней светодиодных индикаторов.

Лешанок Д. РК-11-19.

Литература: 1. Радиошкола. Цифровые микросхемы, РК-11-2000.

Реализация электронных часов на микросхемах серии к176

Простейшие часы настольного или настенного типа. Структурная схе­ма представлена на рис. 30. Часы содержат генератор минутной последова­тельности импульсов, счетчики, дешифраторы и цифровые индикаторы минут » часов. Первоначальная установка времени производится подачей импульсов с частотой следования 2 Гц на вход счетчика десятков минут. Установка «нуля» осуществляется подачей положительного перепада на делители генератора им­пульсов и на счетчик единиц минут.

Таким образом, точная установка времени часов возможна каждые 10 мин. При достижении показаний, соответствующих 24 ч, счетчики единиц и десятков часов устанавливаются в нулевое состояние отдельной схемой.

Принципиальная схема часов представлена на рис. 31. Часы реализованы на пяти микросхемах. Генератор минутной последовательности импульсов вы­полнен на микросхеме К176ИЕ12. Задающий генератор использует кварцевый резонатор РК-72 с номинальной частотой 32768 Гц. Кроме минутной микросхема позволяет получить последовательности импульсов с частотами следования 1, 2, 1024 и 32768 Гц. В данных часах используются последовательности импуль­сов с частотами следования: 1/60 Гц (вывод 10) — для обеспечения работы счетчика единиц минут, 2 Гц (вывод 6) — для первоначальной установки вре­мени, 1 Гц (вывод 4) — для «мигающей» точки. При отсутствии микросхемы К176ИЕ12 или кварца на частоту 32768 Гц генератор может быть выполнен на

: других микросхемах и кварце на другую частоту. Варианты таких генераторов рассмотрены в § 5.

Счетчики и дешифраторы единиц минут и единиц часов выполнены на мик­росхемах К176ИЕ4, обеспечивающих счет до десяти и преобразование двоич­ного кода в семиэлементный код цифрового индикатора. Счетчики и дешифра­торы десятков минут и десятков часов выполнены на микросхемах К175ИЕЗ, обеспечивающих счет до шести и дешифрирование двоичного кода в код цифро­вого индикатора. Для работы счетчиков микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4 необхо­димо, чтобы на выводы 5, 6 и 7 подавался логический 0 (напряжение, близкое к 0 В) или эти выводы были соединены с общим проводом схемы. Выводы(вывод 2) и входы (вывод 4) счетчиков минут и часов соединяются последова­тельно.

Рис. 30. Структурная схема простейших часов настольного (настенного) типа

Рис. 31. Принципиальная схема простейших часов настольного (настенного) типа

Установка 0 делителей микросхемы К176ИЕ12 и микросхемы К176ИЕ4 счетчика единиц минут осуществляется подачей на входы 5 а 9 (для микросхе­мы К176ИЕ12) и на вход 5 (микросхемы К176ИЕ4) положительного напряже­ния 9 В кнопкой S1 через резистор R3. Первоначальная установка времени ос-стальных счетчиков осуществляется подачей на вход 4 счетчика десятков ми­нут с помощью кнопки S2 импульсов с частотой следования 2 Гц. Максималь­ное время установки времени не превышает 72 с.

Схема установки 0 счетчиков единиц и десятков часов при достижении зна­чения 24 выполнена на диодах VD1 и VD2 и резисторе R4, реализующих ло­гическую операцию 2И. Установка в 0 счетчиков происходит тогда, когда на анодах обеих диодов появится положительное напряжение, что возможно толь­ко при появлении числа 24. Для создания эффекта «мигающей точки» импульсы с частотой следования 1 Гц с вывода 4 микросхемы К176ИЕ12 подаются на точку индикатора единиц часов или на сегмент г дополнительного индикатора.

Для часов целесообразно использовать семиэлементные люминесцентные цифровые индикаторы ИВ-11, ИВ-12, ИВ-22. Такой индикатор представляет собой электронную лампу с оксидным катодом прямого накала, управляющей сеткой и анодом, выполненным в виде сегментов, образующих цифру.

Стеклян­ный балон индикаторов ИВ-11, ИВ-12 цилиндрической, ИВ-22 — прямоугольной формы. Выводы электродов у ИВ-11 — гибкие, у ИВ-12 и ИВ-22 — в виде ко­ротких жестких штырей. Отсчет номеров ведется по часовой стрелке от укоро­ченного гибкого вывода или от увеличенного расстояния между штырями.

На сетку и на анод должно подаваться напряжение до 27 В. В данной схе­ме часов на анод и сетку подается напряжение +9 В, так как использование более высокого напряжения требует дополнительно 25 транзисторов для согласования выходов микросхем, рассчитанных на питание 9 В с напряжением 27 В, подаваемым на сегменты анодов цифровых индикаторов. Снижение на­пряжения, подаваемого на сетку и анод, уменьшает яркость свечения индика­торов, однако она остается на достаточном для большинства случаев приме­нения часов уровне.

Если указанных индикаторов нет, то можно использовать индикаторы типа ИВ-ЗА, ИВ-6, имеющие меньшие размеры цифр. Напряжение накала нити катода лампы ИВ-ЗА 0,85 В (потребляемый ток 55 мА) ИВ-6 и ИВ-22 — 1,2 В (ток 50 и 100 мА соответственно), у ИВ-11, ИВ-12 — 1,5 В (ток 80 — 100 мА).

Один из выводов катода, соединенный с токопроводящим слоем (экраном), ре­комендуется соединять с общим проводом схемы.

Номера выводов наиболее распространенных цифровых люминесцентных ин­дикаторов и соответствующих им выводов микросхем приведены в табл. 1. Обозначение сегментов индикатора русскими и латинскими буквами показано на рис. 31.

Таблица

Индикатор, микросхема	Сегменты анода индикатора								Сетка	Катсд	Общий
	а а	б b	в с	г g	д f	е d	ж е	Точка
ИВ-З, ИВ-6	2	4	1	3	5	10	6	11	9	7	8
ИВ-ilH	6	8	5	7	9	3	10	4	2	11	1
ИВ-12	8	10	7	9	1	6	5	—	4	2	3
ИВ-22	7	8	4	3	10	2	11	1	6	12	5
К176ИЕЗ, К176ИЕ4	9	8	10	1	13	11	12	—	—	—	7
К176ИЕ12	—	—	—	—	—	—	—	4	—	—	8

Питающее устройство обеспечивает работу часов от сети переменного тока 220 В. Оно создает напряжение +9 В для питания микросхем и сеток ламп, а также переменное напряжение 0,85 — 1,5 В для накала катода и ламп индика­торов.

Питающее устройство содержит понижающий трансформатор с двумя вы­ходными обмотками, выпрямитель и фильтрующий конденсатор. Трансформатор и выпрямитель использован от питающего устройства ПМ-1, предназначенно­го для детских электрофицированных игрушек. Дополнительно устанавливается конденсатор С4 и наматывается обмотка для питания накальных цепей като­дов ламп. При напряжении накала катода 0,85 В необходимо намотать 17 вит­ков, при напряжении 1,2 В — 24 витка, при напряжении 1,5 В — 30 витков про­водом ПЭВ-0,31. Один из выводов соединяется с общим проводом ( — 9 В), второй — с катодами ламп. Последовательное включение катодов ламп не ре­комендуется.

Конденсатор С4 емкостью 500 мкФ кроме уменьшения пульсаций питающе­го напряжения позволяет обеспечить работу счетчиков часов (сохранение вре­мени) примерно в течение 1 мин при выключении сети, например, при перено­се часов из одной комнаты в другую. Если возможно более длительное выклю­чение напряжения сети, то параллельно конденсатору следует включить батарейку «Крона» или аккумулятор типа 7Д-0Д с номинальным напряжение». 7,5 — 9 В.

Конструктивно часы выполнены в виде двух блоков: основного и питаю­щего. Основной блок имеет размеры 115X65X50 мм, питающее устройстве» 80X40X50 мм. Основной блок установлен на подставке от письменного при­бора.

Электронный секундомер может быть собран по схеме часов, приведенной на рис. 30. Отличие заключается лишь в том, что генератор выдает секундную последовательность импульсов, а также в схеме установки 0. Секундомер мо­жет иметь любое число разрядов, но в большинстве применений достаточно до 10 мин, что обеспечивается тремя счетчиками и тремя индикаторами.

Принципиальная схема секундомера приведена на рис. 32. Генератор се­кундной последовательности импульсов выполнен на интегральной микросхеме ИМС1 К176ИЕ5 и кварце на частоту 32768 Гц. Импульсы с периодом следова­ния 1 с подаются через переключатель SI в положении «Пуск» на вход 4 микросхемы ИМС2, которая обеспечивает счет импульсов до десяти и индика­цию единиц секунд. Далее производится счет и индикация десятков секунд и единиц секунд и единиц минут (микросхемы ИМСЗ, ИМС4). В положении «Стоп» поступление секундных импульсов на вход ИМС2 прекращается и на индика­торах отображается число секунд и минут, прошедших с момента пуска се­кундомера.

При повторной установке переключателя в положение «Пуск» контактами S2 производится автоматическая установка нуля всех счетчиков схемы секун­домера. Для этого на входы установки нуля (вывод 3 микросхемы К176ИЕ5 и выводы 5 микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4) подается импульс сброса, сфор­мированный цепочкой R3, С4, R4. Затем начинается счет секунд. В качестве пе­реключателей S1 и S2 может быть использован сдвоенный тумблер МТДЗ, сдвоенный кнопочный переключатель ПДМ-2-1 или любая кнопка с двумя па­рами контактов на замыкание.

Автомобильные часы могут быть выполнены по аналогичной схеме и будут отличаться лишь типом цифровых индикаторов и питающим устройством. Прин­ципиальная схема автомобильных часов приведена на рис. 33.

В простейших автомобильных часах целесообразно применять цифровые индикаторы ИВ-6. Для повышения яркости свечения индикаторов в данной схеме используется все напряжение, создаваемое генератором автомобиля при работающем двигателе (13,2 — 14,2 В), а питание микросхем осуществляется через стабилизатор, обеспечивающий напряжение 9 В. Это потребовало разде­ления цепей питания микросхем и индикаторов, причем общий провод микро­схем не должен соединяться с «массой» автомобиля. Кроме этого, для лучшей различимости цифр желательно часы размещать в глубине приборного щитка автомобиля, чтобы исключить внешнее прямое освещение индикаторов.

Рис. 32. Принципиальная схема электронного секундомера

Рис. 33. Принципиальная схема автомобильных часов

В данной схеме питание цепей накала катодов ламп осуществляется от по­стоянного напряжения бортовой сети автомобиля. Напряжение 1,2 В получа­ется с помощью гасящего резистора сопротивлением 60 Ом. Питание сеток ламп осуществляется параллельно через резистор R8. Напряжение 9 В для пи­тания микросхем создается за счет стабилизатора напряжения VD3, R5, при­чем общий провод микросхем соединяется с катодом стабилитрона. Остальные элементы (генератор минутных импульсов, установка нуля, установка времени, установка нуля при 24 ч) аналогичны элементам, установленным в часах, при­веденных на рис. 31.

Конструктивно часы выполнены на плате из фольгированного гетинакса размером 90X50 мм. Цифровые индикаторы установлены перпендикулярно пла­те. Лампы закрывают плотной черной бумагой с отверстием размером 20Х Х60 мм, чтобы видны были только индицируемые цифры часов. Затем часы ус­танавливают в щиток автомобиля. В нижней части щитка крепят отдельно кноп­ки SJ и S2, а также тумблер включения индикации S3. Так как при выклю­ченной индикации часы потребляют менее 1 мА, то при регулярной эксплуата­ции автомобиля (например, летом) целесообразно часы не отключать полно­стью, а только выключить индикацию. В этом случае время будет сохраняться.

Комплекты часов — Ассортимент комплектов больших часовых механизмов своими руками

Мы предлагаем широкий выбор комплектов часов для всех уровней опыта. От наших комплектов башенных часов, которые могут охватывать 3 фута, до наших более современных комплектов настенных часов из твердой древесины с несколькими отделками лицевой панели и наших когда-либо популярных комплектов компакт-дисков.

Наборы настенных часов

В этой категории представлена ​​удивительно большая группа товаров. Наши комплекты настенных часов позволяют вам гибко создавать собственные настенные часы по своему желанию. У нас есть пластиковые модели размером 10 и 14 дюймов, а также модели размером 10 и 14 дюймов с матовым алюминиевым корпусом и плоской стеклянной линзой.

Каждый комплект в разобранном виде включает все необходимые детали и белый арабский циферблат. Сборка быстрая и легкая. Вы можете использовать белый арабский циферблат как есть, приклеив к нему украшения или логотипы, или использовать его в качестве шаблона для изготовления собственных часовых циферблатов.

Группа «Собери свои собственные башенные часы» дает вам все детали, которые вам понадобятся, чтобы превратить стену в гигантские настенные часы высотой 3-1/2 фута. Включает в себя кварцевый механизм с высоким крутящим моментом, настенную чашку, 14-дюймовые стрелки и выбор римских или арабских 4-дюймовых самоклеящихся цифр. Самое главное, мы прилагаем простые инструкции и большой настенный шаблон, чтобы помочь вам правильно установить цифры.

Комплект часов с фоторамкой представляет собой настенные часы диаметром от 3 до 3-1/2 футов, в которых вместо цифр используются фотографии. Включает в себя кварцевый механизм с высоким крутящим моментом, настенную чашку, 14-дюймовые стрелки и 12 стандартных фоторамок Masonite размером 4 на 6 дюймов с клейкой основой.

Просто приклейте к ним стандартные фотографии размером 4 на 6 дюймов, и все готово. Самое главное, мы прилагаем простые инструкции и большой настенный шаблон, чтобы помочь вам правильно установить цифры.

Настольные часы и старинные циферблаты

У нас самый лучший выбор комплектов CD-часов. Причина проста, у нас лучший выбор подставок для часов. Конечно, у нас много часовых механизмов и стрелок, но у нас также есть уникальная шайба для компакт-дисков, черная с одной стороны и белая с другой. Он закроет до 1-1/2 дюйма и позволит вам адаптировать отверстие в компакт-диске для использования с часовым механизмом.

Наша серия антикварных циферблатов и стрелок уникальна в нашей отрасли. Эти великолепно напечатанные циферблаты кажутся очень старыми, и мы предлагаем к ним состаренные стрелки. Создайте свой собственный новый «Старый шедевр».

Набор часов «Сделай сам» на самом деле представляет собой программное обеспечение для вашего компьютера, которое позволяет вам создавать собственные циферблаты для часов. Включены различные стили чисел. Идеально подходит для изготовления нестандартных циферблатов часов с фотографиями на тему семьи или хобби. Поставляется в виде флэш-накопителя и работает как на Apple, так и на ПК.

Детали корпуса часов

Наши комплекты для изготовления часов включают в себя наборы настольных часов американского производства из черной вишни, механизм с высоким крутящим моментом, питаемый от батарейки С, с парой 14-дюймовых стрелок, наборы стрелок и наши старинные циферблаты со старинными стрелками. Также включена информация о настраиваемых циферблатах часов.

В комплект для крепления механизма Auto Set входят две чашки для настенного монтажа, американский механизм с высоким крутящим моментом, работающий от батарейки АА, и пара черных 10-дюймовых стрелок.