На рис.1 показана електрична схема оптоелектронного годинника; на рис.2 – часові діаграми, які пояснюють роботу оптоелектронного годинника; на рис.3 – часові діаграми, які пояснюють процес корекції часу; на рис.4 – один з можливих варіантів конструктивного виконання циферблату та однієї стрілки оптоелектронного годинника; на рис.5 – оптоелектронна схема ИЛИ-НЕ.
1. Будова оптоелектронного годинника Оптоелектронний годинник містить генератор 1 імпульсів, чотири ключа 2-5, формувач 6 імпульсу корекції, п’ять одновібраторів 7-11, два кола, що диференціюють 12 та 13, ключ управління 14, чотири лічильникових тригера 15-18, схему ИЛИ 19, п’ять послідовних ланцюгів 20-24 з світлодіода та резистора, три оптоелектронна схеми ИЛИ-НЕ 25-27, оптоелектронна шкалу 29 хвилин, оптоелектронна шкалу 30 годин та світлодіод 31.
Розряди оптоелектронних шкал 28-30 містять світлодіоди 32 для індикації часу, фото тиристори 33 та світлодіоди 34.
Аноди світлодіодів 32 для індикації часу в оптоелектронних шкалах 28 і 30 з’єднанні та підключені до виходу ключа керування 14, вхід живлення, який підключений до входу живлення генератора 1 імпульсів, через ключ 2, коло яке диференціюється 12 та одновібратор 7 – до першого входу схеми ИЛИ 19, через ключ 3 – до входу джерела живлення, через коло яке диференціюється 13 та одновібратор 8 – до другого входу схеми ИЛИ 19 та установочного входу лічильникового тригера 18. Вихід схеми ИЛИ 19 підключен до входів встановлення лічильникових тригерів 15-17, генератора 1 імпульсів до входу одновібратора 11 та до керувального входу керувального ключа 14. Лічильниковий вхід лічильникового тригера 15 підключено до виходу генератора 1 імпульсів, через ключі 4 і 5 – до входам одновібраторів 9 і 10. Другий вхід одновібратора 7 через формувач 6 імпульса корекції, що підключено до входу радіоживлення. Анод світлодіода 31 через послідовне коло 20 з світлодіоду й резистора підключено до виходам керуючого ключа 14, а катод через послідовні кола 21 і 22 з світлодіода й резистора, підключено до інверсного та прямим виходам лічильникового тригера 18 і не посередньо – до виходу одновібратора 11. Оптичний вихід світлодіода 31 зв’язаний фототиристором 33 нульового розряду оптоелектронної шкали 28 секунд. Катоди світлодіодів 34 парних розрядів оптоелектронних шкал 28-30 об’єднанні в управляючі шини, які підключені до прямим виходам лічильникових тригерів 15-17, а не парних розрядів об’єднанні в управляючі шини, які підключені до інверсних виходів лічильникових тригерів 15-17, аналогічно, аноди світло діодів 34 підключені до катодам фототиристорів 33 відповідних розрядів. Аноди фототиристорів в кожному розряді в всіх оптоелектронних шкалах 28-30 підключені до катодам світлодіодів 32 для індикації часу, аноди, які в оптоелектронній шкалі 29 хвилин підключені до анодам фототиристорів 33 однойменних розрядів оптоелектронної шкали 30 годин. Кожні фототиристори 33 почлідовних і-их розрядів оптоелектронних шкал 28-30 оптично зв’язані з відповідними світлодіодами 34 попередніх (і-1)-их розрядів. Фототиристори 33 нульових розрядів в кожній шкалі 28-30 оптично зв’язяні з світло діодами 34. 59-і розряди. Оптичний вихід світлодіода 34 59-го розряду оптоелектронної шкали 28 секунд зв’язаний з першим оптичним входом оптоелектронної схеми ИЛИ-НЕ 25, вихід якого підключений до лічильникового входу тригера 16. світлодіоди 34 11-го, 23-го, 35-го, 47-го та 59-го розрядів оптоелектронної шкали 29 хвилин відповідно оптично зв’язані з першим, другим, третім, четвертим ті п’ятим входами оптоелектронної схеми ИЛИ-НЕ 26, вихід якої підключений до лічильникового тригера 17, а світлодіоди 34 15-го та 45-го розрядів – з першим та другим входами оптоелектронної схеми ИЛИ-НЕ 27, вихід якої підключений до лічильникового входу лічильникового тригера 18. Світло діоди послідовних кіл 20-24 оптично зв’язані відповідно з фототиристорами 33 нульових розрядів оптоелектронної шкали 29 та 30, фототиристором 33 30-го розряду оптоелектронної шкали 30 годин, другим входом оптоелектронної схеми ИЛИ-не 25 та шости входом оптоелектронної схеми ИЛИ-НЕ 26. Виходи одновібраторів 9 та 10 через послідовні кола 23 та 24 з світлодіода та резистора підключені до входу клерувального ключа 14. Оптичні зв’язки та індекційні виходи світлодіодів умовно зображенні лініями з стрілками.
2. Принцип роботи оптоелектронного годинника
Запуск оптоелектронного годинника здійснюється включенням ключа 3. При замиканні контактів ключа 3 початковий стан керуючого ключа 14 – відкрите, в результаті чого напруга живлення подається на оптоелектронна шкали 28-30, на послідовні кола 20-24, на вхід генератора 1 імпульсів, запускаючи його (перший імпульсів тривалістю 20-30мкс з’явиться через проміжок часу, який дорівнює 1 с, другий – через дві секунди тощо), і на коло, яке диференціюється 13, яка формує імпульс запуску одновібратора 8.
Імпульс високого рівня потенціалу з виходу одновібратора 8 тривалістю 100-150 мкс (тривалість цього імпульсу обирається більшою максимальною тривалістю перехідних процесів елементів оптоелектронних шкал 28-30) вплине високим рівнем потенціалу на встановлюваний вхід лічильникового тригера 18, через схему ИЛИ 19 – на встановлюючі входи лічильникових тригерів 15-17, встановлюючи на їх прямих виходах низький рівень потенціалу, а на інверсних – високий, через схему ИЛИ 19 – на встановлюваний вхід генератора 1 імпульсів, затримуючи появу першого імпульсу з його виходу на час дії імпульсу одновібратора 8, переднім фронтом через схему ИЛИ 19 впливає на керуючий вхід керуючого ключа 14, переводячи його в закритий стан на час дії імпульсу, а заднім фронтом впливає на вхід одновібратора 11, вихідний імпульс низького рівня потенціалу якого тривалість 30-50 мкс збуджує на такий самий час світлодіод 31 та світлодіоди послідовних кіл 20 та 21 з світлодіода та резистора, які включають оптично зв’язані з ними фототиристори 33, викликаючи тим самим збудження електрично зв’язаних з ними світло діодів 32 для індикації часу та світло діодів 34 нульових розрядів оптоелектронних шкал 28-30. Наявність низького рівня потенціалу на прямих виходах лічильникових тригерів 15-17 та внутрішньої пам’яті фототиристорів 33 здійснює запам’ятовування інформації в нульових розрядах всіх оптоелектронних шкал 28-30 після відключення фотодіодів 31 та послідовних кіл 20 та 21 з світлодіода і резистора по задньому фронту імпульсу з вихода одновібратора 11. при включенні нульового розряду шкали 29 хвилин збуджується світлодіод 32 для індикації часу нульового розряду шкали 29 хвилин та шкали 30 годин. Світловий потік світло діодів 34 нульових розрядів оптоелектронних шкал 28-30 впливає на оптично зв’язані з ними фототиристори 33 перших розрядів тих же шкал, підгодовуючи ці розряди до включення. Однак фототиристори 33 перших розрядів не включаються, так як на катодах послідовно зв’язаних з ними світлодіодів 34 присутній високий рівень потенціалу. Таким чином, при первинному включенні вихідний імпульс високого рівня потенціалу з виходу одновібратора 8 здійснює обнуління генератора 1 імпульсів, оптоелектронних шкал 28-30, установку лічильникових тригерів 15-18 в нульовий стан та збудження нульових розрядів оптоелектронних шкал 28-30, в результаті чого оптоелектронний годинник готовий до рахунку першого та наступних імпульсів генератора 1 імпульсів, наступних з частотою 1 Гц. Через одну секунду після зняття імпульсу одновібратора 8 (його заднього фронту) генератор 1 імпульсів видає перший імпульс, передній фронт якого, діючи на лічильниковий вхід лічильникового тригера 15, змінюючи потенціали на його виходах на протилежні. Таким чином на об’єднаних катодах світлодіодів 34 непарних розрядів оптоелектронної шкали 28 секунд з’явиться низький рівень потенціалу, а на об’єднаних катодах світлодіодів 34 парних розрядів – високий. В результаті відбувається включення фототиристора 33 першого розряду, так як він підготовлений оптичним сигналом світлодіода 34 нульового розряду цієї ж шкали 28, і на його катоді з’явиться низький рівень потенціалу, в результаті чого збуджуються електрично-зв’язані з ним світлодіод 34 та світлодіод 32 для індикації часу першого розряду, відбувається виключення фототиристора 33 нульового розряду (на його катоді з’являється високий рівень потенціалу) та відповідно гасіння світлодіода 32 для індикації часу та світлодіода 34 нульового розряду цієї ж шкали 28 секунд. Світлодіод 32 для індикації часу і світлодіод 34 першого розряду оптоелектронної шкали 28 секунд буде знаходитися у збудженому стані одну секунду, не дивлячись на те , що на оптичному вході фототиристора 33 цього розряду зникає оптичний сигнал з нульового розряду із-за наявності внутрішньої пам’яті у фототиристорі 33, підтримуючи світлодіод 32 індикації часу і світлодіод 34 першого розряду у збудженому стані до тих пір, поки на його катоді не з’явиться високий рівень потенціалу, який приведе до відсічки першого розряду. Таким чином, в момент переключення лічильникового тригера 15 утворюються вимоги для збудження першого розряду та гасіння нульового розряду оптоелектронної шкали 28. при відсутності кожного наступного імпульсу з вихода генератора 1 імпульсів збудження наступних і-их та гасіння попередніх (і-1)-их розрядів оптоелектронної шкали 28 відбувається аналогічно до 59-го розряду. Присутність 34 59-го розряду з фототиристором 33 нульового розряду шкали 28 секунд та з першим оптичним входом оптоелектронної схеми ИЛИ-не 25 дозволяє збудити аналогічно нульовий розряд, а також сформувати імпульс переносу в оптоелектронна шкалу 29. таким чином, оптоелектронна шкала 28 секунд функціонує в режимі кільцевого лічильника. Оптичний сигнал із світлодіода 34 59-го розряду шкали 28 секунд тривалістю 1 с впливає на вхід оптоелектронної схеми ИЛИ-НЕ 25, змінюючи потенціал на її виході з високого рівня на низький та в ході однієї секунди на її виході буде присутній низький рівень потенціалу, який не призводить до переключення лічильникового тригера 16 (так як він спрацьовує по передньому фронту імпульсу високого рівня). В момент виключення світлодіода 34 59-го розряду та включення нульового розряду оптоелектронної шкали 28 секунд, тобто з прибуттям 60-го імпульсу з генератора 1 імпульсів, на електричному виході оптоелектронної схеми ИЛИ-НЕ 25 і на лічильниковому вході лічильникового тригера 16 з’явиться високий рівень потенціалу (тобто передній фронт імпульсу), який перемикає лічильників тригер 16, в результаті чого потенціали на його виходах змінюються на протилежні, збуджується світлодіод 32 для індикації часу та світлодіод 34 1-го розряду шкали 29 хвилин, а також електрично-зв’язані з ним світлодіод 32 для індикації часу 1-го розряду оптоелектронної шкали 30 годин, вимикається світлодіод 34 нульового розряду оптоелектронної шкали 29 хвилин, а світлодіод 32 для індикації часу першого розряду оптоелектронної шкали 30 годин підтримується у збудженому стані за рахунок відкритого фототиристора 33 цього ж розряду. Процеси переключення розрядів в оптоелектронній шкалі 29 хвилин аналогічні описаним в оптоелектронній шкалі 28 секунд, з тією лише різницею, что при включенні світлодіода 32, для індикації часу будь-якого розряду шкали 29 хвилин завжди збуджується електрично-зв’язаний з ним світлодіод 32 для індикації часу відповідного розряду оптоелектронної шкали 30 годин. Збуджений світлодіод 32 для індикації часу та світлодіод 34 1-го розряду шкали 29 хвилин підтримується в цьому стані за рахунок внутрішньої пам’яті фототиристора 33 цього ж розряду та за рахунок оптичного потоку світлодіода 34 і готовності до збудження оптично-зв’язаний з ним фототиристор 33 2-го розряду оптоелектронної шкали 29 хвилин. Другий імпульс переносу, який з’являється на вході лічильникового тригера 16, одночасно з 120-им імпульсом з генератора 1 імпульсів переключає лічильників тригер 16 та переводить у збуджений стан другий розряд, а у не збудженому – перший розряд оптоелектронної шкали 29 хвилин. З приходом кожного наступного імпульсу переносу через оптоелектронну схему ИЛИ-НЕ 25 на лічильниковий вхід лічильникового тригера 16 збуджуються кожні і-е розряди і світлодіоди (і-1)-их розрядів переходять в стан відсічки в оптоелектронній шкалі 29 хвилин. Таким чином, переключення розрядів оптоелектронної шкали 29 хвилин відбувається одночасно з збудженням нульового розряду оптоелектронної шкали 28 секунд. Із-за наявності оптичного зв’язку між світлодіодом 34 59-го розряду і фото тиристором 33 нульового розряду в оптоелектронних шкалах 28-30 вони функціонують в режимі кільцевих лічильників. 660-й імпульс генератора 1 імпульсів переводить у збуджений стан 11-й розряд оптоелектронної шкали 29 хвилин та оптичний сигнал із світлодіода 34 цього розряду, який діє на вхід оптоелектронної схеми ИЛИ-НЕ 26, встановлює низький рівень потенціалу на її виході, в результаті чого лічильників тригер 17 не переключається. 720-й імпульс генератора 1 імпульсів збуджує 12-й розряд і вмикає 11-ий розряд оптоелектронної шкали 29 хвилин. Одночасно на виході оптоелектронної схеми АБО-НІ 26 та відповідно на лічильному вході лічильного тригера 17 з’являється передній фронт імпульсу високого рівня потенціалу, що перемикає лічильний тригер 17 в протилежний стан, при цьому вмикається нульовий розряд, вмикається 1-й розряд (процеси перемикання аналогічні описаним для оптоелектронної шкали 28 секунд) і готується до вимикання оптично зв’язаний зі світлодіодом 34 фототірістор 33 другого розряду оптоелектронної шкали 30 годин. Другий імпульс переносу, що відповідає 24-ій хвилині на оптоелектронній шкалі 29 хвилин, що зявляється на вході лічильного тригера 17, що відповідає 1440-ому імпульсу генератора 1 імпульсів, перемикає його і переводить у збуджений стан 2-й розряд, а перший розряд оптоелектронної шкали 30 годин перходить в сан відсічки і т.д. п’ятий імпульс переносу, що відповідає 60-й хвилині (3600-й імпульс генератора 1), вмикає 5-й розряд оптоелектронної шкали 30 годин, в результаті чого його світло діод 32 вкаже на циферблаті 1 год., тобто між двома значеннями годин „0” та „1” існуєть проміжні значення.
Завантажити реферат