ДЕПАРТАМЕНТ НАУКИ И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГООБРАЗОВАНИЯ
КЕМЕРОВСКИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНО –ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
Факультет телевидения
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
Формирование временных интервалов в генераторесекундных импульсов(Темакурсового проекта)
Студент Белянин С.П.
Группа ТВФ-41
Датапредставления ________________
Дата защиты ________________
Оценка ________________
Руководитель проекта Луконин Н.М.
Кемерово 2007
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
PAGE * LOWER 3
КПТК.КП.210308.21.ПЗ
Разраб.
Белянин С.П.
Провер.
Луконин Н.М.
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Курсовая работа по теме:
«Формирование временных интервалов в генераторе секундных импульсов»
Лит.
Листов
SECTIONPAGES * LOWER 22
ТВФ-41 Содержание:
TOC o ВВЕДЕНИЕ PAGEREF_Toc162544396 h 4
1Общая часть PAGEREF_Toc162544397 h 5
1.1 Исходные данные дляпроектирования PAGEREF_Toc162544398 h 5
1.2 Описание структурной схемыаппарата PAGEREF_Toc162544399 h 6
1.3 Описание принципиальнойсхемы узла PAGEREF_Toc162544400 h 9
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ PAGEREF_Toc162544401 h 11
2.1 Перечень операций поремонту и регулировке PAGEREF_Toc162544402 h 11
2.2 Обоснование выбораконтрольно-измерительной аппаратуры PAGEREF_Toc162544403 h 12
2.3 Инструкция по ремонту ирегулировке PAGEREF_Toc162544404 h 14
2.4 Технологическая картаремонта PAGEREF_Toc162544405 h 16
2.5 Таблица типовыхнеисправностей PAGEREF_Toc162544406 h 17
2.6 Оборудование рабочего места PAGEREF_Toc162544407 h 18
2.7 Охрана труда и техникабезопасности PAGEREF_Toc162544408 h 19
3Расчетная часть PAGEREF_Toc162544409 h 21
3.1 Расчет надежности PAGEREF_Toc162544410 h 21
Литература PAGEREF_Toc162544411 h 22
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
PAGE * LOWER 4
КПТК.КП.210308.21.ПЗ ВВЕДЕНИЕ
Электронные цифровые часыстали для нас столь же привычными, что и стрелочные. Но в отличие от стрелочныхчасов, они не требуют постоянного подзавода, и это, несомненно, очень удобно.Также электронные часы превосходят стрелочные по удобству восприятия текущеговремени, что особенно сказывается в темное время суток, т.к. элементы,используемые в электронных часах для отображения времени обладают свойствомсветоизлучения либо используют подсветку (в случаи ЖК элементов). Электронные часы сегодня повсюду: настадионах, в спортивных залах, в аэропортах, на вокзалах, в кабинахавтомобилей, на руке и даже в авторучках. Создание таких часов стало возможным благодарябурному развитию радиоэлектронной промышленности.
Всего несколько лет назадэлектронные хронометры, построенные на дискретных элементах, содержали десятки,а иногда и сотни транзисторов, диодов и т.д. А это, безусловно, приводит к снижениюнадежности устройства, и соответственно уменьшению наработки на отказ, крометого, значительно повышается сложность поиска неисправности в таком устройстве.Но с появлением интегральных микросхем удалось значительно уменьшить габаритыподобных устройств, сделать их более экономичными и надежными. Именно поэтомуэлектронные часы получили сегодня такое широкое распространение.
В данном курсовом проектебудет рассмотрена проблема формирования временных интервалов в генераторесекундных импульсов на основе решений, которые предлагает сегодня современнаяпромышленность. Подобное решение используется во многих современных электронныхустройствах предназначенных для отображения текущего времени.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
PAGE * LOWER 5
КПТК.КП.210308.21.ПЗ 1 Общая часть1.1 Исходные данные дляпроектирования
Наименование устройства
часы электронные
Напряжение питания
200–240В 50-60Гц
Потребляемая мощность
не более 200Вт
Погрешность отсчета времени
не более ± 10 сексутки
Управление
проводной ПДУ
Длина провода ПДУ
20-30 м
Резервное питание
нет
Условия эксплуатации
ГОСТ 15150-69
Тип корпуса
любой
Масса
не более 10 кг
Крепление
настенное (подвесное)
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
PAGE * LOWER 6
КПТК.КП.210308.21.ПЗ 1.2 Описаниеструктурной схемы аппарата
Проанализируем, какдолжно работать разрабатываемое устройство. Часы обязательно должны содержатьустройство измерения времени, которое в свою очередь всегда состоит изгенератора эталонных интервалов времени и счётчика этих интервалов. Структурнаясхема устройства измерения времени приведена на рисунке 1.
Генератор импульсов эталонной длительности
Счетчик временных интервалов
Рисунок 1. Структурная схема устройстваизмерения времени.
В качестве генератораэталонных импульсов в различное время использовали различные устройства. Это ивытекание воды или песка из какой-либо ёмкости и движение тени от солнца поциферблату и даже горение нити в огненных китайских часах.
В простейшем случаегенератор импульсов эталонной длительности должен вырабатывать минутныеимпульсы. Однако реализовать стабильный генератор такой длительности достаточносложно. Даже в механических часах в качестве генератора импульсов эталоннойдлительности использовался маятник с периодом колебаний от одной до несколькихсекунд. В качествегенератора эталонных импульсов мог бы подойти кварцевый генератор, так как этоттип генераторов обладает высокой стабильностью колебаний. Но кварцевыегенераторы вырабатывают колебания в диапазоне от 1 до 30 МГц. Это соответствуетвременным интервалам от 0.03 до 1 мкС. Более простым с точки зрения реализациивыглядит вариант, использующий для получения секундных импульсов промышленнуюсеть 50 Гц.
Т.к. часы предназначеныдля работы непродолжительный период времени, то стабильность такого генератораэталонных интервалов времени может считаться достаточной. Такой генератордостаточно легко реализуется на доступных элементах и к тому же обладает низкойстоимостью. Суть работы этого генератора сводится к выпрямлению токапромышленной сети с последующим преобразованием полученных импульсов впрямоугольные и делением этой частоты на 100.
Итак, для формированиясекундных импульсов (частота 1 Гц) потребуется делитель частоты на 100. Дляформирования из секундных импульсов минутных импульсов потребуется ещё одинделитель частоты. Так как в минуте содержится 60 секунд, то нам потребуетсяделитель на 60. Уточнённая структурная схема разрабатываемого цифровогоустройства приведена на рисунке 2.
Выпрямитель
100
Счетчик временных интервалов
Генератор эталонных интервалов времени
1 сек
100 Гц
6 v
50 Гц
Рисунок 2. Уточнённая структурная схема устройства измерения времени.
Теперь займёмся схемойсчётчика временных интервалов. Он будет состоять из счетчика секнуд и счётчика минут.Мы знаем, что часы предназначен для отсчета периода времени не превышающего 90минут, то счётчик минут должен работатьпо основанию 90. В то же самое время мы привыкли воспринимать числа вдесятичной системе счисления. Поэтому будет удобно разбить счётчик минут на двасчётчика: на десятичный счётчик и счётчик, считающий до девяти.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
PAGE * LOWER 7
КПТК.КП.210308.21.ПЗ
Следующий блок, который обязательно должен входить в составчасов – это устройство индикации.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
PAGE * LOWER 8
КПТК.КП.210308.21.ПЗ Ведь никого неустроят часы, которые будут точно отсчитывать время, но при этом мы не сможемувидеть результат! Выберем в качестве устройства отображения временисветодиодные семисегментные индикаторы. В этом случае мы получим устройство,способное работать при отрицательной температуре и обладающее при этом наиболеепростой схемой.
Для преобразования кода,в котором работает счётчик минутных импульсов, в семисегментный код нампотребуется дешифратор. То есть, блок индикации будет состоять из дешифраторови собственно индикаторов. Уточнённая структурная схема часов приведена нарисунке 3.
Выпрямитель
100
Генератор эталонных интервалов времени
60
1 сек
Счетчик временных интервалов
дешифратор
дешифратор
светодиодный индикатор
светодиодный индикатор
Блок индикации
50Гц
6 v
счетчик
счетчик
Пульт управления
100Гц
Рисунок 3. Структурная схема часов.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
PAGE * LOWER 9
КПТК.КП.210308.21.ПЗ 1.3 Описание принципиальной схемы узла
В целяхупрощения конструкции тактовые импульсы с периодом следования 1 с формируются из импульсов двухполупериодного выпрямителя VD1 триггером Шмитта на элементе DD1.1 и делителем частоты на 100,образованным счетчиками DD6 и DD7. Запускают таймер (переключатель SA1 в положении«Таймер») кратковременным нажатием на кнопкуSB1 «Пуск». При этом сигнал уровня 0 с прямоговыхода D-триггера DD2-1 разрешает работуделителя частоты, а через элементы DD3.1 и DD3.2 запускает узел предварительной записи.
Секундныеимпульсы через элементы DD8.1 и DD3.4 поступаютна вход обратного счета последовательно включенныхреверсивных счетчиков DD9, DD10, DD12, DD13, состояние которых отображают светодиодные индикаторы HL1—HL4 с встроенными дешифраторами двоичного кода.
Работа счетчиков DD9, DD12 и DD13 особенностей не имеет, счетчик же DD10 — его коэффициент пересчетакак при прямом, так и при обратном счете равен 6. С этой целью узел предварительной установки поддерживает на еговходах состояние 0101 = 5.
Когда всесчетчики установятся в состояние 0000, на выходномвыводе 13 счетчика DD13 появится уровень 0, который запустит одновибраторDD14.
Принеобходимости сигнал на входе триггера Шмитта можноусилить транзисторным ключом. Сетевойблок питания данного устройствадолжен быть рассчитан на постоянноенапряжение 5 В при токе нагрузки до 0,6А. На сетевом трансформаторе желательнопредусмотреть отдельную обмотку на напряжение около 4 В.
Все детали смонтированы на четырех платах, которые собраны в этажерочный модуль и размещены в корпусе размерами 95x90x35 мм.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
PAGE * LOWER 10
КПТК.КП.210308.21.ПЗ
Рисунок4. Принципиальная схема узла формирования секундных импульсов.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
PAGE * LOWER 11
КПТК.КП.210308.21.ПЗ 2ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ2.1 Перечень операций по ремонтуи регулировке
Первоочередной задачейпри ремонте электронных часов, как и при ремонте любой другой радиоэлектроннойтехники, является внешний осмотр устройства и проверка правильности монтажа икачества механических креплений. На этой стадии можно обнаружить наиболеезаметные причины неисправности, такие как попадание воды, трещины на печатнойплате, сгорание элементов, обрыв или перегорание дорожек на печатной плате и такдалее. Если в ходе визуального осмотра никаких исправностей обнаружено небудет, то следует перейти к следующему шагу – проверка питания и режимов работымикросхем.
В данном случае поискнеисправности необходимо начать с проверки правильности работы диодноговыпрямителя VD1, на выходе которого должно быть ±4 В. Затем, следует проверить питаниемикросхем и убедиться в их правильном функционировании и если это не такперейти к этапу устранения неисправности. Следующим шагом при поискенеисправности будет проверка сигнала на двенадцатом выводе микросхемы DD7, в случае правильногофункционирования микросхемы, на этом выводе должен присутствовать сигнал в видепрямоугольных импульсов с периодом в одну секунду.
Также необходимо отдельнопроверить работоспособность микросхемы DD2.1, которая разрешает работуделителя частоты на элементах DD6 и DD7, чтобы в случае отсутствия сигнала на двенадцатом выводе DD7 можно было с уверенность полагать,что неисправен именно делитель частоты.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
PAGE * LOWER 12
КПТК.КП.210308.21.ПЗ 2.2 Обоснование выбора контрольно-измерительной аппаратуры
Так как электронные часы,рассматриваемые в данном курсовом проекте, не обладают высокимихарактеристиками точности, чего от них и не требуется, так как непрерывноработать они будут ограниченное количество времени, а «отставание» или«убегание» на 2-3 секунды за 2 часа непрерывной работы не является в данномслучае критическим. Для проверки работоспособности и правильностифункционирования данных часов, не потребуется измерять сигналы высокой частотыили напряжения, и для этой цели подойдет любой мультиметр, даже четвертогокласса точности. Но в связи с тем, что мультиметры от неизвестных китайскихпроизводителей отличаются слабой надежность, а порой и огромными погрешностямибыло принято решение найти прибор который бы более соответствовал длявыполнения поставленной задачи. И такой прибор был найден в интернет-магазине www.technica-m.ru/. Цифровой мультиметр DT-99B обладает следующимихарактеристиками:
§
§