|
Старшее поколение хорошо помнит большие стрелочные электрические часы на
площадях и вокзалах СССР. Подобные часы, правда немного меньшего размера, часто
можно было увидеть в школах, учреждениях и других общественных местах. И все
они показывали одно и то же время, т.к. управлялись от одних главных часов –
специальных маятниковых часов с переключающимися контактами.
Кое-где и сейчас можно увидеть висящие на стене старые стрелочные часы с хорошо
читаемыми черными цифрами на белом циферблате. Правда, эти ведомые часы время
давно не показывают, т.к. главные первичные механические часы были очень
сложными и ненадежными и давно вышли из строя.
В начале 2000-х годов я разработал и изготовил несколько экземпляров электронных
первичных часов, которые с успехом заменяли механические часы. Думал, тема давно
закрыта. Но по прошествии времени некоторые вещи из категории «хлам» переходят в
категорию «ретро». Пришлось вспомнить о старой разработке для того, чтобы
«оживить» прекрасно сохранившийся экземпляр стрелочных электромеханических
ведомых часов.
Принципиальная схема главных первичных часов показана на рисунке.
Микроконтроллер DD1 в конце каждой минуты поочередно формирует на выводе P1.2
или P1.3 импульс длительность 1 сек. При этом открывается транзистор VT1 или VT2
соответственно. Через двухтактные эмиттерные повторители на VT3, VT4 и VT5, VT6
импульсы с коллекторов транзисторов VT1 и VT2 через резистор R9, выполняющий
роль предохранителя, поступают на ведомые вторичные часы. Таким образом на
шаговом двигателе вторичных часов формируются импульсы с периодом 1 мин,
амплитудой около 24 В, длительностью 1 сек и меняющейся каждую минуту
полярностью.
Схема усилителя мощности на VT1-VT6 заимствована из статьи С.Бирюкова
«Первичные кварцевые часы» в журнале «Радио», № 6 за 2000 г. Усилитель достаточно
мощный, так что к одним главным первичным часам при необходимости можно
подключить несколько вторичных ведомых часов.
Выключатель SA2 предназначен для ускоренного перевода стрелок вперед, а SA3 –
для пуска часов по сигналу точного времени. Мигание светодиода HL1 сигнализирует
о нормальной работе устройства.
Чертеж печатной платы показан на рисунке. Вид со стороны печатных проводников,
размеры платы 63х60 мм. Транзисторы VT3 и VT5 должны быть составными, а VT4 и
VT6 обычными с допустимым напряжением коллектор – эмиттер не менее 30 В.
Трансформатор T1 можно использовать стандартный, с двумя обмотками по 9 В. На 24
В или 2х12 В не подойдет, после мостика получится около 35 В, для вторичных часов
это слишком много. На вводе питания желательно добавить сетевой фильтр, например
от компьютерного блока питания.
Точность хода часов определяется стабильностью частоты кварцевого генератора
контроллера. Опорный кварц ZQ1 можно использовать на любую частоту в пределах от
4 МГц до верхней предельной для контроллера. Для AT89C2051 она равна 24 МГц.
Калибровочные константы для конкретного кварца рассчитываются по формуле:
MidlB_LowB = 16+65536*HighB-F/12, где
HighB – старший байт константы,
MidlB – средний байт,
LowB – младший байт,
F – частота опорного кварца в Гц.
Порядок расчета следующий. Задаемся значением HighB в пределах 1-255 и
рассчитываем MidlB_LowB. Это значение должно получиться в пределах 0-65535, т.е.
должно уложиться в два байта. Если получается отрицательное или слишком большое
значение, корректируем HighB и повторяем расчет. Полученные значения переводим в
шестнадцатиричный формат с помощью, например, калькулятора Windows.
Ввести их в программу контроллера можно двумя способами.
Во-первых, можно внести изменения в исходный текст программы. Для этого
нужно открыть в текстовом редакторе файл 1_ch_1.asm, найти в
самом конце этого файла метку TABCON и исправить значения константы. Кодировка
файла MS DOS, для корректного отображения в Windows в текстовом редакторе нужно
выбрать шрифт «Terminal». Затем следует сохранить исправленный файл. В одной
папке с сохраненным файлом должны находиться файлы ASM51.EXE, MOD51 и
1_ch_1.bat. Для компиляции запускаем 1_ch_1.bat.
Если все сделано правильно, в папке будут созданы новые файлы 1_CH_1.HEX
и 1_CH_1.LST. Последний файл можно посмотреть в текстовом редакторе и
убедиться, что при компиляции не было ошибок. Файл 1_CH_1.HEX
нужно запрограммировать в контроллер.
Во-вторых, если используемый программатор допускает правку файла прошивки,
можно просто исправить значения константы по адресам HighB – 110H, MidlB –
111H, LowB – 112H. Это последние байты прошивки, для кварца на 10 МГц их
значения будут:
0110: 0D 48 DB
Учитывая, что кварц не всегда генерирует точно на той частоте, которая на нем
написана, при наладке может потребоваться скорректировать точность хода часов. Для
этого определяем, спешат или отстают ведомые часы и корректируем константу. Если
часы спешат, нужно немного увеличить расчетную частоту кварца или просто
УМЕНЬШИТЬ значение двух младших байт константы MidlB_LowB. И наоборот,
если часы отстают, значение константы нужно УВЕЛИЧИТЬ. Пределы регулировки
точности хода конденсатором C3 небольшие, примерно +/- 1 минута в неделю.
© 2000-2013г.
|
