Ultraprecyzyjny modułPdoR O J E K T Y
regulacji zegarów
Ultraprecyzyjny moduł
do regulacji zegarów
kit AVT
Chyba od samego po-
Opisany w artykule
czÄ…tku istnienia ludzkoÅ›-
przyrząd dowodzi, jak dułą
ci pomiar upływu czasu
precyzjÍ regulacji zegarÛw
był dla człowieka czymś
moÅ‚na osiÄ…gnąĘ dziÍki
niezwykle istotnym. Na-
stosowaniu techniki cyfrowej.
leły sądziĘ, łe juł Homo
Zwłaszcza na początku
erectus, ale jeszcze nie sapiens,
kwietnia...
za pomocą topora odnotowywał rowanych sygnałem DCF. Jest to
upływające dni na pniach drzew zupełnie nowe podejście do konstru-
lub na Å‚bach swoich przeciwni- owania zegarÛw: stosunkowo prosty
kÛw politycznych. ukÅ‚ad zegara zawdziÍcza swojÄ… nie-
Nieustannie doskonalono meto- słychaną dokładnośĘ nie skompliko-
dy pomiaru czasu. Pierwszymi wanej budowie czy stosowaniu ter-
ìprawdziwymiî czasomierzami by- mostatowanych, wysokostabilnych
Å‚y z pewnoÅ›ciÄ… zegary sÅ‚oneczne, generatorÛw kwarcowych.Istniejetyl-
znane juł w starołytności oraz ko jeden zegar o niesłychanie wyso-
wszelkiego rodzaju klepsydry i ze- kich parametrach, przekazujÄ…cy dro-
gary wodne. Przełomem okazało gą radiową dane o aktualnym czasie
siÍ wynalezienie zegara mecha- i dacie do stosunkowo prostych od-
nicznego. PoczÄ…tkowo byÅ‚y to ze- biornikÛw. W zegarach sterowanych
gary ciÍÅ‚arkowe, a nastÍpnie skon- DCF aktualny czas jest nieustannie
struowano zegary sprÍÅ‚ynowe, ktÛ- porÛwnywany z czasem wzorcowym
re dośĘ łatwo mołna było zmi- przekazywanym drogą radiową i od-
niaturyzowaĘ. Zegary mechanicz- powiednio korygowany. DokładnośĘ
ne byÅ‚y doskonalone przez caÅ‚e takich zegarÛw zaleÅ‚y wyÅ‚Ä…cznie od
stulecia i na początku ery elekt- dokładności wzorca i wynosi sekun-
roniki zostaÅ‚y doprowadzone pra- dÍ na wiele milionÛw lat!
wie do doskonaÅ‚oÅ›ci. Wielkim PowaÅ‚nÄ… wadÄ… zegarÛw stero-
przełomem w konstruowaniu ze- wanych sygnałem DCF jest uza-
garÛw mechanicznych byÅ‚o wyna- leÅ‚nienie ich pracy od aktualnych
lezienie na zlecenie Royal Navy warunkÛw odbioru radiowego.
chronometru, najdoskonalszego Niestety, zdarzajÄ… siÍ dośĘ dÅ‚ugie
z zegarÛw mechanicznych. przerwy w odbiorze sygnaÅ‚u, spo-
Dzisiaj klasyczne zegary i zegar- wodowane np. obfitymi opadami
ki mechaniczne są co najwyłej deszczu. Utrudnia to wykorzysty-
ozdobÄ… muzeÛw. Nawet zegarki wanie odbiornikÛw DCF do jed-
wyposaÅ‚one we wskazÛwki analo- norazowej regulacji zegarkÛw.
gowe posiadajÄ… na ogÛÅ‚ elektro- Proponowany obecnie ukÅ‚ad re-
niczne wnÍtrze, sterowane wyso- prezentuje zupeÅ‚nie nowÄ… jakośĘ
kostabilnym generatorem kwarco- w kategorii urzÄ…dzeÒ elektronicz-
wym. Nawet tani zegarek narÍczny nych sÅ‚uÅ‚Ä…cych regulacji i kalibracji
pozwala mierzyĘ czas z dokÅ‚adnoÅ›- zegarÛw elektronicznych, a tym sa-
ciÄ… jeszcze niedawno nieosiÄ…galnÄ… mym udoskonaleniu pomiaru czas.
dla tego typu czasomierzy. Zegarki Wszystkie do tej pory stosowane do
takie charakteryzujÄ… siÍ dokÅ‚adnoÅ›- tego celu ukÅ‚ady charakteryzowaÅ‚y
ciÄ… rzÍdu kilku sekund na dobÍ, siÍ zawsze jakÄ…Å›, lepszÄ… lub gorszÄ…,
co w wiÍkszoÅ›ci przypadkÛw jest klasÄ… dokÅ‚adnoÅ›ci.
całkowicie wystarczające. Nawet pozornie doskonały
Nic jednak nie powstrzyma roz- wzorzec czasu DCF pozwala na
woju techniki i dalszego doskonale- pomiar czasu z dokładnością 1 s
nia urzÄ…dzeÒ elektronicznych, nawet na miliony lat, nie jest doskonaÅ‚y,
jełeli w codziennym stosowaniu nie nie zapewnia absolutnie idealnej
sÄ… one absolutnie konieczne. Ostat- synchronizacji zegara z czasem
nio wiele siÍ mÛwi o zegarach ste- rzeczywistym.
Elektronika Praktyczna 4/98
59
Ultraprecyzyjny moduł do regulacji zegarów
Rys. 1. Schemat elektryczny układu.
Elektronika Praktyczna 4/98
60
Ultraprecyzyjny moduł do regulacji zegarów
nym. Po dołączeniu zasilania
układ jest gotowy do natychmias-
towej pracy.
Nadeszła wreszcie pora, aby
wytÅ‚umaczyĘ Czytelnikom sposÛb
posÅ‚ugiwania siÍ wykonanym przy-
rzÄ…dem. Jest on rÛwnie prosty, jak
budowa naszego układu. KolejnośĘ
postÍpowania jest nastÍpujÄ…ca:
1. Za pomocÄ… przeÅ‚Ä…cznikÛw
S1..S6 ustawiamy nasz układ na
godzinÍ, w ktÛrej mamy zamiar
dokonaĘ kalibracji zegara lub ze-
garka narÍcznego. ZaÅ‚ÛÅ‚my, Å‚e
bÍdzie to godzina 12:00:00.
2. Jakiś czas przed nadejściem
właściwej godziny ustawiamy ze-
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.
gar, ktÛry mamy zamiar skalibro-
waĘ na takÄ… samÄ… godzinÍ (tj. na
W dąłeniu do doskonałości po- plusa zasilania, a za pomocą prze- 12:00:00) i zatrzymujemy genera-
szliÅ›my dalej: zbudowaliÅ›my urzÄ…- Å‚Ä…cznikÛw S1..S3 moÅ‚emy na nich tor kwarcowy synchronizujÄ…cy je-
dzenie o doskonaÅ‚oÅ›ci i precyzji ab- wymusiĘ stan niski. Tak wiÍc liczba go pracÍ. W wiÍkszoÅ›ci zegarÛw
solutnej, nie mieszczÄ…cej siÍ w ja- BCD podawana na wejÅ›cia dekode- taki zabieg, uÅ‚atwiajÄ…cy ich kalib-
kichkolwiek do tej pory przyjÍtych rÛw musi byĘ zanegowana (tj. zwar- racjÍ, jest moÅ‚liwy.
kategoriach klasy dokładności. ty segment przełącznika oznacza 3. Teraz pozostaje nam juł
OgromnÄ… zaletÄ… ukÅ‚adu, ktÛry niÅ‚ej podanie na wejÅ›cie logicznego zera). tylko jedna czynnośĘ do wykona-
dokÅ‚adnie opiszemy, jest jego wy- PozostaÅ‚a czÍśĘ ukÅ‚adu to ty- nia - uruchomienie regulowanego
jątkowa prostota i taniośĘ. Trudno powy zasilacz wykorzystujący po- zegara dokładnie w momencie,
wrÍcz uwierzyĘ, Å‚e urzÄ…dzenie bÍ- pularny monolityczny stabilizator kiedy nadejdzie godzina ustawio-
dÄ…ce przeÅ‚omem w kategorii ukÅ‚a- napiÍcia typu 7805. na na naszym przyrzÄ…dzie. Do-
dÛw sÅ‚uÅ‚Ä…cych pomiarowi czasu kÅ‚adnie w tym momencie urucha-
mołna wykonaĘ z zaledwie kilku, Montał, uruchomienie miamy generator kwarcowy (lub
powszechnie dostÍpnych i tanich i eksploatacja ukÅ‚adu inny) w regulowanym zegarze.
podzespoÅ‚Ûw! Jest to jednak praw- Na rys. 2 przedstawiono roz- W taki oto prosty sposÛb osiÄ…g-
da, co postaram siÍ udowodniĘ. mieszczenie elementÛw na pÅ‚ytce nÍliÅ›my niewyobraÅ‚alnÄ… dotÄ…d
drukowanej. Ze wzglÍdu na duÅ‚Ä… precyzjÍ: ustawienie czasu z do-
Opis dziaÅ‚ania ukÅ‚adu komplikacjÍ poÅ‚Ä…czeÒ, pÅ‚ytka zo- kÅ‚adnoÅ›ciÄ… absolutnÄ…!
Schemat elektryczny ukÅ‚adu do staÅ‚a zaprojektowana z wykorzys- Ze wzglÍdu na trudnoÅ›ci tech-
kalibracji zegarÛw zostaÅ‚ pokazany taniem laminatu dwustronnego niczne nie przewiduje siÍ w ciÄ…gu
na rys. 1. Z pozoru schemat wyglÄ…- z metalizacjÄ… otworÛw. MontaÅ‚ najbliÅ‚szego miesiÄ…ca wdroÅ‚enia
da na nieco skomplikowany, ale wykonujemy w typowy sposÛb, opisanego w artykule kitu do pro-
jeÅ‚eli zauwaÅ‚ymy, Å‚e w rzeczywis- rozpoczynajÄ…c od elementÛw dukcji. WyczerpujÄ…ce informacje
toÅ›ci ukÅ‚ad skÅ‚ada siÍ z szeÅ›ciu o najmniejszych gabarytach, a koÒ- na ten temat zostanÄ… opublikowa-
powtarzajÄ…cych siÍ i w zasadzie nie czÄ…c na przeÅ‚Ä…cznikach i wyÅ›wiet- ne w majowym numerze EP.
poÅ‚Ä…czonych ze sobÄ… blokÛw funk- laczach siedmiosegmentowych. Zespół konstruktorów AVT,
cjonalnych, to dojdziemy do wnios- Pod sześĘ ukÅ‚adÛw scalonych war- pod kierunkiem
ku, łestwierdzenie o prostocie ukła- to zastosowaĘ podstawki. Zbigniewa Raabego
du nie było najmniejszą przesadą. Płytka drukowana nie została
WYKAZ ELEMENTÓW
Ze wzglÍdu na powtarzalnośĘ zwymiarowana pod Å‚adnÄ… kon-
blokÛw funkcjonalnych, poddamy kretnÄ… obudowÍ, ale w ofercie Rezystory
analizie tylko jeden z szeÅ›ciu wy- handlowej AVT znajdzie siÍ wiele RP1, RP2, RP3: 10k&!
stÍpujÄ…cych i nastÍpnie wyjaÅ›nimy obudÛw nadajÄ…cych siÍ do wyko- Kondensatory
zasadÍ funkcjonowania caÅ‚ego rzystania przy konstruowaniu na- C1, C3: 100nF
C2: 100µF/16V
urzÄ…dzenia. szego urzÄ…dzenia. Ze wzglÍdu na
C4: 470µF/16V
KaÅ‚dy z blokÛw ukÅ‚adu skÅ‚ada wielkÄ… uÅ‚ytecznośĘ wykonanego
Półprzewodniki
siÍ z trzech elementÛw: wyÅ›wietla- ukÅ‚adu zaleca siÍ zastosowanie
cza siedmiosegmentowego LED, de- obudowy metalowej, ktÛra najle- DP1, DP2, DP3, DP4, DP5, DP6:
wyświetlacz siedmiosegmentowy
kodera BCD na kod wyÅ›wietlacza piej bÍdzie chroniĘ przyrzÄ…d przed
LED ze wspólną katodą
siedmiosegmentowego i kodera ewentualnym uszkodzeniem.
D1, D2, D3, D4: 1N4001 lub
umołliwiającego ustawienie na kał- Zmontowany ze sprawdzonych
odpowiednik
dym z szeÅ›ciu wyÅ›wietlaczy dowol- elementÛw ukÅ‚ad nie wymaga ani
IC1, IC2, IC3, IC4, IC5, IC6: 4543
nej cyfry. Jako dekodery zastosowa- uruchamiania ani regulacji. Mołe
IC7: 7805
no popularne i tanie ukÅ‚ady typu byĘ zasilany napiÍciem z prze-
Różne
4543. Wszystkie wejścia BCD deko- działu 8..15VDC, wygładzonym
CON1: ARK2
derÛw zostaÅ‚y ìpodciÄ…gniÍteî do lecz niekoniecznie stabilizowa-
S1, S2, S3, S4, S5, S6: SW-DIP4
Elektronika Praktyczna 4/98
61