Принцип работы электронных часов на светодиодах

Сердце электронных часов — кварцевый генератор. Он вырабатывает электрические импульсы с высокой точностью. Как маятник у механических часов, только работает  гораздо быстрее.

Пьезоэлектрический эффект так же используется:

• — в пьезозажигалках для получения искры,
• — в микрофонах для преобразования звуковых волн в электромагнитные,
• — для сверхточного управления положения головки жесткого диска,
• — для подачи чернил в некоторых типах струйных принтеров.

Работу кварцевого генератора обеспечивает пьезоэлектрический эффект. Кварц — это такой кристалл, который изменяет свою форму, когда по нему проходит электричество, и наоборот: при изменении своей формы он вырабатывает электричество обратно.

Главная деталь генератора — пластинка из кварца нужного размера. От размера зависит частота собственных механических колебаний пластинки. Эту пластину закрепляют между двумя электродами, на которые подается переменный ток. Пластинка сгибается от тока и при разгибании сама вырабатывает электрический импульс. Частота этих импульсов равна частоте разгибаний – собственных механических колебаний пластинки.

Для электронных часов обычно используются генераторы с частотой 32768 герц, это 32768 импульсов в секунду. Такая частота удобна с технологической точки зрения, ведь это 2 в 15 степени. Чтобы понизить эту частоту до 1 герца надо уменьшить частоту в два раза 15 раз подряд.

Время течет куда медленнее, чем генератор вырабатывает электрические импульсы. Значит, нужно уменьшить количество импульсов до одного в секунду (1 герц). Для этого используется делитель частоты. Это электронная схема, которая уменьшает частоту входящих сигналов. На входе мы получаем 32768 герц, а на выходе — 1 герц. То, что нужно — часы могут показывать секунды.

Чтобы вывести время у нас есть три цифровых дисплея: секунды, минуты и часы. Раз в секунду мы получаем электрический импульс, который отправляем на дисплей с секундами, его значение увеличивается на один. Параллельно этот импульс отправляем на следующий делитель частоты, который уменьшает частоту в 60 раз: получаются минуты и отправляются на дисплей с минутами. Следующий делитель обеспечивает дисплей с часами.

Электронные часы со стрелками работают почти так же, только обходятся одним делителем. Электрический импульс раз в секунду приходит на миниатюрный электрический двигатель. Тот поворачивает шестеренку, двигающую секундную стрелку. Дальше работает механика: все преобразования для минутной и часовой стрелок идут через систему шестеренок.

Время на прочтение
6 мин

Количество просмотров 48K

Привет, geektimes! В первой части статьи были рассмотрены принципы получения точного времени на самодельных часах. Пойдем дальше, и рассмотрим, как и на чем это время лучше выводить.

1. Устройства вывода

Итак, у нас есть некая платформа (Arduino, Raspberry, PIC/AVR/STM-контроллер, etc), и стоит задача подключить к нему некую индикацию. Есть множество вариантов, которые мы и рассмотрим.

Сегментная индикация

Тут все просто. Сегментный индикатор состоит из обычных светодиодов, которые банально подключаются к микроконтроллеру через гасящие резисторы.

Осторожно, траффик!

Плюсы: простота конструкции, хорошие углы обзора, невысокая цена.
Минус: количество отображаемой информации ограничено.
Конструкции индикаторов бывают двух видов, с общим катодом и общим анодом, внутри это выглядит примерно так (схема с сайта производителя).

Есть 1001 статья как подключить светодиод к микроконтроллеру, гугл в помощь. Сложности начинаются тогда, когда мы захотим сделать большие часы — ведь смотреть на мелкий индикатор не особо удобно. Тогда нам нужны такие индикаторы (фото с eBay):

Они питаются от 12В, и напрямую от микроконтроллера просто не заработают. Тут нам в помощь приходит микросхема CD4511, как раз для этого предназначенная. Она не только преобразует данные с 4-битной линии в нужные цифры, но и содержит встроенный транзисторный ключ для подачи напряжения на индикатор. Таким образом, нам в схеме нужно будет иметь «силовое» напряжение в 9-12В, и отдельный понижающий преобразователь (например L7805) для питания «логики» схемы.

Матричные индикаторы

По сути, это те же светодиоды, только в виде матрицы 8х8. Фото с eBay:

Продаются на eBay в виде одиночных модулей либо готовых блоков, например по 4 штуки. Управление ими весьма просто — на модулях уже распаяна микросхема MAX7219, обеспечивающая их работу и подключение к микроконтроллеру с помощью всего лишь 5 проводов. Для Arduino есть много библиотек, желающие могут посмотреть код.
Плюсы: невысокая цена, хорошие углы обзора и яркость.
Минус: невысокое разрешение. Но для задачи вывода времени вполне достаточно.

ЖК-индикаторы

ЖК-индикаторы бывают графические и текстовые.

Графические дороже, однако позволяют выводить более разнообразную информацию (например график атмосферного давления). Текстовые дешевле, и с ними проще работать, они также позволяют выводить псевдографику — есть возможность загружать в дисплей пользовательские символы.

Работать с ЖК-индикатором из кода несложно, но есть определенный минус — индикатор требует много управляющих линий (от 7 до 12) от микроконтроллера, что неудобно. Поэтому китайцы придумали совместить ЖК-индикатор с i2c-контроллером, получилось в итоге очень удобно — для подключения достаточно всего 4х проводов (фото с eBay).

ЖК-индикаторы достаточно дешевые (если брать на еБее), крупные, их просто подключать, и можно выводить разнообразную информацию. Единственный минус это не очень большие углы обзора.

OLED-индикаторы

Являются улучшенным продолжением предыдущего варианта. Варьируются от маленьких и дешевых с диагональю 1.1″, до больших и дорогих. Фото с eBay.

Собственно, хороши всем кроме цены. Что касается мелких индикаторов, размером 0.9-1.1″, то (кроме изучения работы с i2c) какое-то практическое применение им найти сложно.

Газоразрядные индикаторы (ИН-14, ИН-18)

Эти индикаторы сейчас весьма популярны, видимо из-за «теплого лампового

звука

света» и оригинальности конструкции.

(фото с сайта nocrotec.com)

Схема их подключения несколько сложнее, т.к. эти индикаторы для зажигания используют напряжение в 170В. Преобразователь из 12В=>180В может быть сделан на микросхеме MAX771. Для подачи напряжения на индикаторы используется советская микросхема К155ИД1, которая специально для этого и была создана. Цена вопроса при самостоятельном изготовлении: около 500р за каждый индикатор и 100р за К155ИД1, все остальные детали, как писали в старых журналах, «дефицитными не являются». Основная сложность тут в том, что и ИН-хх, и К155ИД1, давно сняты с производства, и купить их можно разве что на радиорынках или в немногих специализированных магазинах.

2. Выбор платформы

С индикацией мы более-менее разобрались, осталось решить, какую аппаратную платформу лучше использовать. Тут есть несколько вариантов (самодельные я не рассматриваю, т.к. тем кто умеет развести плату и припаять процессор, эта статья не нужна).

Arduino

Самый простой вариант для начинающих. Готовая плата стоит недорого (около 10$ на eBay с бесплатной доставкой), имеет все необходимые разъемы для программирования. Фото с eBay:

Под Arduino есть огромное количество разных библиотек (например для тех же ЖК-экранов, модулей реального времени), Arduino аппаратно совместима с различными дополнительными модулями.
Главный минус: сложность отладки (только через консоль последовательного порта) и довольно-таки слабый по современным меркам процессор (2КБайт RAM и 16МГц).
Главный плюс: можно сделать много чего, практически не заморачиваясь с пайкой, покупкой программатора и разводкой плат, модули достаточно соединить друг с другом.

32-разрядные процессоры STM

Для тех кто захочет что-то помощнее, есть готовые платы с процессорами STM, например плата с STM32F103RBT6 и TFT-экраном. Фото с eBay:

Здесь мы уже имеем полноценную отладку в полноценной IDE (из всех разных мне больше понравилась Coocox IDE), однако понадобится отдельный программатор-отладчик ST-LINK с разъемом JTAG (цена вопроса 20-40$ на eBay). Как вариант, можно купить отладочную плату STM32F4Discovery, на которой этот программатор уже встроен, и его можно использовать отдельно.

Raspberry PI

И наконец, для тех кто хочет полной интеграции с современным миром, есть одноплатные компьютеры с Linux, всем уже наверное известные Raspberry PI. Фото с eBay:

Это полноценный компьютер с Linux, гигабайтом RAM и 4х-ядерным процессором на борту. С краю платы выведена панель из 40 пинов, позволяющая подключать различную периферию (пины доступны из кода, например на Python, не говоря о C/C++), есть также стандартный USB в виде 4х разъемов (можно подключить WiFi). Так же есть стандартный HDMI.
Мощности платы хватит к примеру, не только чтобы выводить время, но и чтобы держать HTTP-сервер для настройки параметров через web-интерфейс, подгружать прогноз погоды через интернет, и так далее. В общем, простор для полета фантазии большой.

С Raspberry (и процессорами STM32) есть одна единственная сложность — ее пины используют 3-вольтовую логику, а большинство внешних устройств (например ЖК-экраны) работают «по старинке» от 5В. Можно конечно подключить и так, в принципе заработает, но это не совсем правильный метод, да и испортить плату за 50$ как-то жалко. Правильный способ — использовать «logic level converter», который на eBay стоит всего 1-2$.
Фото с eBay:

Теперь достаточно подключить наше устройство через такой модуль, и все параметры будут согласованы.

ESP8266

Способ скорее экзотический, но довольно-таки перспективный в силу компактности и дешевизны решения. За совсем небольшие деньги (около 4-5$ на eBay) можно купить модуль ESP8266, содержащий процессор и WiFi на борту.
Фото с eBay:

Изначально такие модули предназначались как WiFi-мост для обмена по serial-порту, однако энтузиастами было написано множество альтернативных прошивок, позволяющих работать с датчиками, i2c-устройствами, PWM и пр. Гипотетически вполне возможно получать время от NTP-сервера и выводить его по i2c на дисплей. Для тех кто хочет подключить много различной периферии, есть специальные платы NodeMCU с большим числом выводов, цена вопроса около 500р (разумеется на eBay):

Единственный минус — ESP8266 имеет очень мало памяти RAM (в зависимости от прошивки, от 1 до 32КБайт), но задача от этого становится даже интересней. Модули ESP8266 используют 3-вольтовую логику, так что вышеприведенный конвертор уровней тут также пригодится.

На этом вводный экскурс в самодельную электронику можно закончить, автор желает всем удачных экспериментов.

Вместо заключения

Я в итоге остановился на использовании Raspberry PI с текстовым индикатором, настроенным на работу с псевдографикой (что вышло дешевле чем графический экран той же диагонали). Сфоткал экран настольных часов во время написания этой статьи.

Часы выводят точное время, взятое из Интернета, и погоду которая обновляется с Яндекса, все это написано на Python, и вполне работает уже несколько месяцев. Параллельно на часах запущен FTP-сервер, что позволяет (вкупе с пробросом портов на роутере) обновить на них прошивку не только из дома, но и из любого места где есть Интернет. Как бонус, ресурсов Raspberry в принципе хватит и для подключения камеры и/или микрофона с возможностью удаленного наблюдения за квартирой, или для управлением различными модулями/реле/датчиками. Можно добавить всякие «плюшки», типа светодиодной индикации о пришедшей почте, и так далее.

PS: Почему eBay?
Как можно было видеть, для всех девайсов приводились цены или фото с ебея. Почему так? К сожалению, наши магазины часто живут по принципу «за 1$ купил, за 3$ продал, на эти 2 процента и живу». В качестве простого примера, Arduino Uno R3 стоит (на момент написания статьи) 3600р в Петербурге, и 350р на eBay с бесплатной доставкой из Китая. Разница действительно на порядок, безо всяких литературных преувеличений. Да, придется подождать месяц чтобы забрать посылку на почте, но такая разница в цене думаю, того стоит. Но впрочем, если кому-то надо прямо сейчас и срочно, то наверно и в местных магазинах есть выбор, тут каждый решает сам.

Проект электронных часов со светодиодной индикацией

Введение

Электронные часы — часы, основанные на подсчете
периодов колебаний от стабильного кварцевого генератора с помощью
счетчиков-делителей и выводом показаний на электронный,
электро-люминисцентно-вакуумный, светодиодный или жидкокристаллический дисплей
посредством дешифраторов. Основа электронных часов — кварцевый генератор
стабилизированных электрических колебаний с микросхемой, предназначенной для
вычисления времени и вывода сигналов на цифровой дисплей.

Первые настенные электронные часы делались на
вакуумных лампах, затем на транзисторах и микросхемах. Были сделаны и наручные
электронные часы, обладающие светодиодным дисплеем, но они могли показывать
время очень недолго: слишком прожорливыми оказывались светодиоды, затем
использовали свойства жидких кристаллов ориентироваться во внешнем
электрическом поле и пропускать свет с одним направлением поляризации.

В современные электронные часы встроен, как
правило, микроконтроллер и у часов появилось много сервисных функций
(будильники, мелодии, календари и т.д.), но микроконтроллер так же продолжает
считать периоды колебаний все того же кристалла кварца.

Настенные часы не только отображают время, но и
служат предметом украшения интерьера служебных, бытовых и жилых помещений.
Следовательно, дизайн внешнего вида часов и принцип работы имеют решающее
значение.

Разрабатываемые в настоящем дипломном проекте
настенные часы на светодиодах имеют оригинальный дизайн и принцип отображения
времени, основанный на последовательном включении светодиодов, расположенных в
определенных местах циферблата.

1. Обзор устройства данного класса

Целью настоящего дипломного проекта является
разработка и изготовление часов уникальной конструкции, выполненных на базе
корпуса аналоговых часов, но с электронной начинкой. Рассмотрим два варианта
электронных настенных часов на светодиодах.

1.1    Настенные
часы фирмы «Citizen»

Рисунок 1 — Настенные часы фирмы «Citizen»

1.2    Настенные
часы типа «Офис»

Рисунок 2 — Настенные часы типа «Офис»

Данные часы также работают от сети переменного
тока 220В. Помимо недостатков, указанных в пункте 1.1, из-за встроенного
трансформатора, большого количества светодиодов и других элементов,
рассчитанных на высокое напряжение, эти часы имеют большие габариты и высокую
стоимость. Дизайн этих часов обыденный.

2. Анализ технического задания

Требуется разработать и изготовить электронные
часы, отображающие время посредством светодиодной индикации, отличающиеся
оригинальным дизайном. На основании обзора существующих аналогов предлагается
следующий дизайн разрабатываемых часов.

По периметру циферблата расположены 12
светодиодов одного цвета для индикации минут, 12 светодиодов второго цвета для
индикации часов, и один, третьего цвета, для индикации секунд. В качестве
корпуса часов предполагается использовать корпус с циферблатом от
электромеханических часов с демонтированными стрелками.

На защите дипломного проекта требуется
продемонстрировать работоспособность часов. Следовательно, необходимо
изготовить печатную плату, произвести монтаж в соответствии со схемой, все
элементы разместить в оригинальном корпусе. В технологической части
пояснительной записки необходимо описать процесс программирования контроллера.

При проектировании и изготовлении схемы часов
требуется использовать современную элементную базу. Следовательно,
принципиальная схема часов должна быть выполнена на современных
электрорадиоэлементах.

Требуется обеспечить электропитание часов от
внешнего источника постоянного напряжения, либо от батареи 9В. Предлагается, в
качестве источника питания, использовать батарею типа «Крона» — это позволит
размещать часы в любом месте, независимо от наличия внешнего источника питания
или розетки. Использование батарейного питания более безопасно.

Графическая часть дипломного проекта будет
содержать:

чертеж схемы электрической принципиальной,
выполненный на листе формата А1;

эскиз схемы функциональной, выполненный на листе
формата А1.

3. Выбор и обоснование схемы
структурной

Выбранная структурная схема разработана в
соответствии с требованиями технического задания.

Рисунок 3 — Схема структурная

Управление — кнопки настройки времени.

Питание — батарея 9 вольт.

Стабилизатор — схема стабилизации напряжения.

Микросхема — микроконтроллер.

Индикация — блок светодиодов, циферблат.

4. Разработка схемы принципиальной

Разработка схемы принципиальной блока основана
на анализе схем, приведенных в обзоре устройств данного класса. Решено выбрать
схему, приведенную на рисунке 5, так как она отличается наличием недорогой
элементной базы, простотой в использовании и изготовлении. Немаловажную роль
среди всех элементов занимает программируемый контроллер PIC12F629.

Часы отображают время в следующем формате:
каждому часу соответствует свой светодиод, а каждым истекшим 5-ти минутам свой.
Отдельный светодиод мигает с частотой 0,5 Гц, демонстрируя работоспособность
часов. Счетчик минут состоит из двух счетчиков. Первый считает до 5, а при его
переполнении на единицу увеличивается второй, который считает до 12. Схема
блока представлена на рисунке 5.

5. Расчётная часть

Оценка надежности является
одним из наиболее важных разделов дипломного проектирования. Проблема повышения
надёжности решается обычно на основе разработки и применения высоконадёжных
первичных элементов.

Прежде чем производить оценку
надёжности, необходимо чётко определить, что является отказом для разработанной
системы. Отказом является событие, заключающееся в нарушении работоспособности
системы. От понятия отказа зависит выбор числа элементов, которые должны
учитываться при расчёте надёжности.

Понятие отказа формируется для
отдельных элементов и для системы в целом. Система разбивается на отдельные
узлы (блоки), а эти узлы — на более мелкие узлы (детали). При этом расчёт
производится последовательно — от простого к сложному (вначале рассчитывают
влияние на детали, затем на узлы).

У резисторов отказ происходит
за счёт обрывов и коротких замыканий. В результате отказа сопротивление
становится равным бесконечности, что и приводит к скачкообразному изменению
параметров схемы. Со временем меняется величина сопротивления у резисторов.
Основным видом отказа является пробой.

Надёжность изделия — это
свойство изделия сохранять значения установленных параметров функционирования в
определённых пределах, соответствующих заданному режиму и условиям
использования, технического обслуживания, хранения и транспортирования.
Надёжность — комплексное свойство, которое в зависимости от назначения изделия
и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность,
ремонтопригодность и cохраняемость
в отдельности или определённом сочетании этих свойств как изделия в целом, так
и его частей.

Так как принципиальная схема часов не резервирована,
то структурная схема надежности представляет собой последовательное соединение
элементов системы, а за отказ системы принимается отказ любого ее элемента.

За ориентировочный цикл работы принимаем 10000
часов. Выберем в качестве основного показателя среднюю наработку на отказ.

Средняя наработка Т_ср определяется
выражением:

Т_ср = 1/Λ_ср
(5.1)

где Λ_ср
= 1/n Σλ_i,

i =1,2,3…n

Λ_ср —
средняя интенсивность отказов электрической схемы,

λ_i
—
интенсивность отказов электрорадиоэлемента i-того
типа,

n — количество типов
электрорадиоэлементов.

Сведем данные для расчета в таблицу 1, в которой
приведены типы электрорадиоэлементов, предполагаемые для использования в схеме:

Таблица
1

Типы электрорадиоэлементов

№ п/п	Наименование и тип элемента принципиальной схемы	Количество в схеме, шт.	λi, час-1
1 2 3 4 5	Конденсатор К10-17 Резистор С2-29В Светодиод АП307БМ Контроллер PIC12F629 Стабилизатор KIA7805A	5 6 25 1 1	10-4 0,6·10-4 0,1·10-4 0,6·10-4 0,5·10-4

Λ_ср
= 1/5·(1+0,6+0,1+0,6+0,5)·10^-4 1/ч = 0,56·10^-4 1/ч

Т_ср = 1/(0,056·10^-4) =
17857 ч

Ориентировочный расчет на надежность показал,
что средняя наработка схемы часов на отказ превышает заданный ориентировочный
цикл работы в 1,7 раза и составляет 17857 часов (приблизительно 2 года
непрерывной работы).

Правильный выбор элементной базы во многом
определяет качественные показатели изделия, а так же показатели с точки зрения
надежности. Выбор производится из ряда возможных, с предъявления к ним
технических требований, параметров и условий эксплуатации данного устройства.

6.1 Выбор резисторов

Для изготовления блока берутся резисторы типа
С2-33Н, С2-29В предназначенные для работы в цепях постоянного, переменного и
импульсного тока. Резисторы выбирается с мощностью 0,125 и 0,062 Вт, так как
при этой мощности резистор имеет малый уровень собственных шумов и имеет
наименьшие габариты, так же при этой мощности рассеивания обеспечивается
оптимальный коэффициент нагрузки на резистор. Так же данный тип резисторов был
выбран исходя из параметров проектируемого устройства, которые удовлетворяют
условиям эксплуатации и его характеристикам. Основные размеры резисторов
представлены на рисунке 5.

Рисунок 5 — Основные размеры резисторов

Рисунок 6 — Внешний вид резисторов С2-33Н

Таблица
2

Типовые характеристики резисторов С2-ЗЗН

Вид резистора	Габаритные размеры, мм	Масса, г, не более	Минимальная наработка, ч
	L	D	l	d
Резисторы С2-33Н, предназначенные для ручной сборки
С2-33Н-0,125	6,0-0,75	2,2-0,6	16+4	0,6±0,1	0,15	30 000
С2-33Н-0,75И	10,8-1,1	4,2-0,75	25+5	0,8±0,1	1,0	25 000

Основные технические параметры резисторов
приведены в перечне элементов.

Допустимая мощность рассеяния резисторов С2-33Н
в интервале температур окружающей среды от минус 60 до + 155°С (от 213 до
428°К) при нормальном давлении 84000…106700 Па (630…800 мм рт. ст.)

Рисунок 7 — Допустимая мощность рассеяния
резисторов в интервале температур

Рисунок 8 — Допустимая мощность рассеяния
резисторов в интервале давлений

Допустимая мощность рассеяния резисторов С2-33Н
в интервале давлений от 1,33*10^-7 до 294 кПа (от 10^-6 до
2280 мм рт. ст.) и интервале температур окружающей среды от минус 60 до +
155°С.

Допустимая перегрузка мощности резисторов С2-33Н
в импульсе относительно номинальной при длительности импульса не более 1000 мкс
для средней мощности рассеяния не более 1,0 Р_ном.

Рисунок 9 — Допустимая
перегрузка мощности резисторов

Типовые характеристики резисторов С2-29В:

Допустимая мощность рассеяния резисторов С2-29В
в интервале температур окружающей среды от минус 60 до + 155°С в зависимости от
необходимой длительности наработки, номинальной мощности рассеяния и
допускаемого отклонения сопротивления

Для резисторов С2-29В при наработке до 25 000 ч
— 0,125 Вт

Рисунок 10 — Мощность рассеяния
резисторов С2-29В в интервале температур

Допустимая мощность рассеяния резисторов С2-29В
в интервале давлений от 1,33*10^-7 до 294 кПа (от 10^-6 до
2280 мм рт. ст.).

Рисунок 11 — Мощность рассеяния резисторов
С2-29В в интервале давлений

Резистор R1
создаёт положительный потенциал (логическая единица) на входе микроконтроллера
при отжатой кнопки SB1.

Резистор R2
создаёт положительный потенциал (логическая единица) на входе микроконтроллера
при отжатой кнопки SB2.

Резистор R3
создаёт положительный потенциал (логическая единица) на входе микроконтроллера
при отжатой кнопки SB3.

6.2 Выбор светодиодов

Для изготовления блока используются светодиоды
типа АП307БМ.

Данные типы светодиодов выбраны исходя из их
эксплуатационных данных, основных технических параметров устройства.

Конструкция классического светодиода показана на
рисунке ниже.

Свечение в светодиодах возникает при
рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Внутренний квантовый
выход в самом p-n-переходе, внешний определяется для LED-прибора
в общем, с учётом рассеивания. Внутренний квантовый выход для хороших
кристаллов может достигать 100%.

Рисунок 12 — Конструкция классического
светодиода

Цвет свечения светодиода зависит от ширины
запрещенной зоны, в которой рекомбинируют электроны и дырки. Другими словами от
материала полупроводника, и от легирующих примесей. Для получения белого света
от светодиодов применяют либо смешивание цветов по технологии RGB, когда на
одной матрице размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение
которых смешивается при помощи оптической системы; либо на поверхность
светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне, наносится три люминофора,
излучающих голубой, зеленый и красный свет; либо желто-зеленый или зеленый плюс
красный люминофор наносят на голубой светодиод, так что два или три излучения
смешиваются, образуя белый свет.

6.3 Выбор контроллера

Для изготовления часов используется контроллер
типа PIC16F628A

Расположение выводов показано на рисунке 13

Характеристика микроконтроллера:

·    Тактовая частота от DC до 20МГц

·              Поддержка прерываний

·              8-уровневый аппаратный стек

·              Прямая, косвенная и относительная
адресация

·              35 однословных команд, все команды
выполняются за один машинный цикл, кроме команд ветвления и условия с истинным
результатом

Рисунок 13 — Расположение выводов
микроконтроллера PIC16F628A

·    Внешний и внутренний режимы тактового генератора
— Прецизионный внутренний генератор 4МГц,нестабильность +/- 1% —
Энергосберегающий внутренний генератор 37кГц- Режим внешнего генератора для
подключения кварцевого или керамического резонатора

·    Режим энергосбережения SLEEP

·              Программируемые подтягивающие
резисторы на входах PORTB

·              Сторожевой таймер WDT с отдельным
генератором

·              Режим низковольтного программирования

·              Программирование на плате через
последовательный порт (ICSP) (с использованием двух выводов)

·              Защита кода программы

·              Сброс по снижению напряжения питания
BOR

·              Сброс по включению питания POR

·              Таймер включения питания PWRT и
таймер запуска генератора OST

·              Широкий диапазон напряжения питания
от 2.0В до 5.5В

·              Промышленный и расширенный
температурный диапазон

·              Высокая выносливость ячеек
FLASH/EEPROM — 100 000 циклов стирания /записи FLASH памяти программ — 1 000
000 циклов стирания /записи EEPROM памяти данных — Период хранения данных
FLASH/EEPROM памяти > 100 лет

Характеристики пониженного
энергопотребления:

·    Режим энергосбережения:- 100нА @ 2.0В (тип.)

·              Режимы работы:- 12мкА @ 32кГц, 2.0В
(тип.)- 120мкА @ 1МГц, 2.0В (тип.)

·              Генератор таймера TMR1: — 1.2мкА,
32кГц, 2.0В (тип.)

·              Сторожевой таймер:- 1мкА @ 2.0В
(тип.)

·              Двухскоростной внутренний
генератор:- Выбор скорости старта 4МГц или 37кГц- Время выхода из SLEEP режима
3мкс @ 3.0В (тип.)

Периферия:

·    16 каналов ввода/вывода с индивидуальными битами
направления

·              Сильноточные схемы портов
сток/исток, допускающих непосредственное подключение светодиодов

·              Модуль аналоговых компараторов:- Два
аналоговых компаратора- Внутренний программируемый источник опорного
напряжения- Внутренний или внешний источник опорного напряжения- Выходы
компараторов могут быть подключены на выводы микроконтроллера

·              TMR0: 8-разрядный таймер/счетчик с
программируемым предделителем

·              TMR1: 16-разрядный таймер/счетчик с
внешним генератором

·              TMR2: 8-разрядный таймер/счетчик с
программируемым предделителем и постделителем

7. Описание конструкции

Для упрощения монтажа электроэлементов было
принято решение изготовить плату печатную в домашних условиях. Это обусловлено
тем, что при первоначальном монтаже элементов на подходящую плату от другого
устройства, были трудности с формовкой и с соединением элементов посредством
проводков-перемычек. Соединительные провода во многом усложняли процесс монтажа
тем, что могли привести к случайному замыканию, способному вывести из строя
электроэлементы и блок в целом. Также затруднен поиск несправного
соединительного провода.

Ниже приводится описание технологии изготовления
печатных плат в домашних условиях.

Суть метода изготовления печатных плат в том,
что на фольгированный текстолит наносится защитный рисунок, который
предотвращает травление меди. В результате, после травления, на плате остаются
дорожки проводников. Способов нанесения защитных рисунков много. Раньше их
рисовали нитрокраской, посредством стеклянной трубочки, потом стали наносить
водостойкими маркерами или даже вырезать из скотча и наклеивать на плату. Также
для любительского применения стал доступен фоторезист, который наносится на
плату, а потом засвечивается. Засвеченные участки становятся растворимы в
щелочи и смываются. Но по простоте применения, дешевизне и скорости
изготовления все эти методы сильно проигрывают лазеро-утюжному методу (далее
ЛУТ).

Метод ЛУТ основан на том, что защитный рисунок
образуется тонером, который посредством нагревания переносится на текстолит.
Для этого я воспользовался лазерным принтером.

Дальше я нарисовал рисунок платы в программе
Sprint Layout. Sprint Layout — это простая программа для разработки как
односторонних, так и двухсторонних печатных плат. После того как плата
нарисована, необходимо вывести её на печать. Лучший результат достигается при
печати на глянцевой фотобумаге для струйных принтеров. Печатать нужно в
зеркальном отображении, чтобы после переноса картинка соответствовала
действительности. После печати картинку с напечатанной стороны ни в коем случае
нельзя трогать руками и желательно беречь от пыли, чтобы ничто не мешало
соприкосновению тонера и меди.

Теперь на очереди текстолит. Для начала
фольгированную сторону необходимо тщательно зашкурить. Это позволит тонеру
лучше приклеиться к поверхности платы. После этого плату надо тщательно
обезжирить. Для этого применялся технический ацетон.

Далее предварительно разогрев утюг на максимальной
температуре, я наложил рисунок на плату, придерживая бумагу пальцем, прижал и
прогладил одну половину. Необходимо чтобы тонер прилип к меди. Не допуская
сдвижения бумаги, надавливая на утюг, прогладил всю поверхность. И так
тщательно прогладил всю плату в течение двух минут. После, дав плате немного
остыть, смыл бумагу под струей теплой воды.

После того, как фотобумага будет смыта с платы,
ее можно начинать травить. Для этого я погрузил её в раствор хлорного железа на
один час. Когда вся медь стравилась, необходимо аккуратно вынуть плату и
промыть под струей воды. Далее я смыл тонер с помощью ацетона.

Для лужения платы я смазал дорожки глицерином. И
далее с помощью паяльника нанёс припой на медные дорожки.

8. Технологическая часть

В технологической части дипломного проекта
приведена пошаговая инструкция по прошивке PIC-контроллера.

Для прошивки PIC-контроллера
потребуется программатор. Программатор — аппаратно-программное устройство,
предназначенное для записи/считывания информации в постоянное запоминающее
устройство
<#»863392.files/image014.jpg»>

Рисунок 14 — Окно настроек программы IC-PROG

Проверьте установки, выберите используемый вами
COM-порт, нажмите «Ok». Далее, «Настройки» >>
«Опции» >> выберите вкладку «Общие» >>
установите «галочку» на пункте «Вкл. NT/2000/XP драйвер»
>> Нажмите «Ok» >> если драйвер до этого не был
установлен в системе, в появившемся окне «Confirm» нажмите
«Ok». Драйвер установится, и оболочка программатора перезапустится.
Примечание: Для очень «быстрых» компьютеров возможно потребуется
увеличить параметр «Задержка Ввода/Вывода». Увеличение этого
параметра увеличивает надёжность программирования, однако, увеличивается и
время, затрачиваемое на программирование микросхемы.

«Настройки» >> «Опции»
>> выберите вкладку «I2C» >> установите
«галочки» на пунктах:

«Включить MCLR как VCC» и
«Включить запись блоками». Нажмите «Ok». Программа готова к
работе.

После того, как программа установлена, вставляем
микросхему в панель программатора, соблюдая положение ключа. Подключаем шнур
удлинителя, включаем питание, запускаем программу IC-PROG. В выпадающем списке
выбираем контроллер PIC16F628A.

Рисунок 15 — Список контроллеров PIC

Если нет файла с прошивкой — подготовьте его:

¾      откройте стандартную программу
«Блокнот»;

¾      вставьте в документ текст прошивки;

¾      сохраните под любым именем,
например, prohivka.txt (расширение *.txt или *.hex).

Далее в IC-PROG Файл >> Открыть файл
>> найти наш файл с прошивкой. Окошко «Программного кода»
должно заполнится информацией. Нажимаем кнопку «Программировать
микросхему» —  (загорается
красный светодиод). Ожидаем завершения программирования (около 30 сек.). Для
контроля нажимаем «Сравнить микросхему с буфером» — .

После всех операций приведенных выше контроллер
прошит.

часы светодиодный резистор
контроллер

9. Техника безопасности и охрана
окружающей среды

9.1 Общие требования техники
безопасности

Работники предприятия обязаны соблюдать
требования по охране труда и противопожарной безопасности. Невыполнение
указанных требований является нарушением трудовой дисциплины.

К работе на предприятии допускаются лица,
прошедшие медицинское освидетельствование и проинструктированные по действующим
нормативным документам по технике безопасности.

До начала работы каждый работник обязан отметить
свой приход на работу, а по окончании рабочего дня — уход с работы у
непосредственного руководителя.

На непрерывных работах запрещается оставлять
рабочее место до прихода сменяющего работника. В случае неявки сменяющегося
работник заявляет об этом старшему по работе.

Невыполнение требований инструкций по охране
труда, нарушение правил техники безопасности является нарушением трудовой
дисциплины, так как работник обязан соблюдать требования охраны труда,
установленные законами и иными нормативными правовыми актами, а также правилами
и инструкциями по охране труда.

Работники, которые допускают любые, даже мелкие,
отклонения от установленных правил и норм техники безопасности, нарушают
трудовую и технологическую дисциплину и несут дисциплинарную и материальную
ответственность.

Выполнять только ту работу, которая указана в
должностной инструкции или поручена руководителем.

Бережно и внимательно относиться к спецодежде,
обуви, средствам индивидуальной защиты.

Следить за исправным состоянием инструмента,
оборудования, приспособлений.

Выполнять требования предупреждающих,
запрещающих, разрешающих и напоминающих плакатов, знаков, надписей и сигналов.

При получении травмы, даже самой незначительной,
немедленно известить об этом начальника участка, а в его отсутствие — товарищей
по работе и немедленно обратится за помощью в здравпункт.

О каждом несчастном случае на производстве
пострадавший или очевидец несчастного случая немедленно должен известить
непосредственного начальника, организовать первую помощь, доставку в
медсанчасть, сохранить до расследования обстановку на рабочем месте в момент
происшествия (если это не угрожает жизни и здоровью окружающих работников и не
приведет к аварии).

9.2 Характеристика
электромеханического производства

¾      Нефрас — для промывочных работ и
обезжиривания деталей и узлов. Нефрас относится к легковоспламеняющимся
продуктам первой категории. Запрещается использовать бензин для очистки
оборудования и мытья рук. Помещение, в котором проводятся работы с нефрасом,
должно быть снабжено приточно-вытяжной вентиляцией. При разливе нефраса в помещениях
его необходимо собрать в отдельную тару и вынести из помещения, место разлива
протереть сухой хлопчатобумажной тряпкой. При обливе нефрасом больших участков
спецодежды рабочего ее необходимо сменить. При загорании применимы все средства
пожаротушения.

¾      Спирт — для обезжиривания деталей и
узлов, для промывки шарикоподшипников и других деталей. Этиловый технический
спирт — легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость с характерным запахом,
относится к сильнодействующим наркотикам, вызывающим сначала возбуждение, а
затем паралич нервной системы. Работы с этиловым спиртом производятся в
помещениях с приточно-вытяжной вентиляцией.

¾      Ацетон — для промывочных работ, при
демонтаже и разборке приборов. Ацетон — прозрачная бесцветная
легковоспламеняющаяся жидкость с характерным запахом, относится к
сильнодействующим наркотикам, вызывающим возбуждение, раздражает слизистые
оболочки глаз и верхних дыхательных путей, действует на центральную нервную
систему, накапливается в организме. При работе с ацетоном должна быть обеспечена
приточно-вытяжная вентиляция.

¾      Клеи, эмали, лак, краски — для
проведения монтажных, сборочных и малярных работ. Клеи, лаки и эмали —
токсичные, горючие, не взрывоопасные вещества. Компоненты данных веществ
оказывают вредное воздействие на органы дыхания, органы зрения и незащищенные
кожные покровы работающих. При попадании на кожу удалить сухим тампоном и
вымыть кожу горячей водой с мылом. При попадании на слизистую оболочку глаз их
необходимо тщательно промыть большим количеством воды и немедленно обратиться к
врачу. Высушенное покрытие не оказывает токсического действия на организм
человека. Помещения необходимо оснащать приточно-вытяжной вентиляцией. Не
допускается применять открытый огонь при использовании клеев, лаков и эмалей.

¾      Припои типа ПОС-61, ПСр, ПОСК50-18,
ПОС-40 и флюсы типа ФКСП, ФКТ № 6, ЛТИ-120 — для проведения монтажных работ.
Процессы пайки (лужения) оловянно-свинцовыми припоями могут сопровождаться
выделением токсичных веществ свинца. Свинец вызывает патологические изменения в
организме, особенно нервной системы, крови, сердечно-сосудистой системы,
желудочно-кишечного тракта, при длительном воздействии припой может вызвать
поражение печени и селезёнки.

Рабочее место должно быть оборудовано локальной
вытяжной вентиляцией.

¾      Электрический ток широко
используется в промышленности, техники, быту. Поражение электрическим током
может произойти при прикосновении к токоведущим частям, находящимся под
напряжением, отключенным токоведущим частям, на которых остался заряд или
появилось напряжение в результате случайного включения в сеть, к не токоведущим
частям, выполненным из проводящего электрический ток материала, после перехода
на них напряжения с токоведущих частей.

¾      Источниками пожаро- и
взрывоопасности являются легковоспламеняющиеся и горючие вещества, взрывчатые и
пожароопасные вещества.

¾      Источником термоопасности являются
электропаяльники, электроплитки, обжигалки, электрооборудование, применяемые на
всех стадиях производственного процесса.

¾      Источником химических ожогов
являются агрессивные химические вещества: кислота азотная, кислота серная,
кислота щавелевая, применяемые при изготовлении плат тонкопленочной технологии.

¾      Источником химического отравления
являются все химические вещества, реактивы и кислоты при попадании внутрь организма
или вдыхании их паров или пыли, а также при вдыхании паров, образующихся при
пайке припоями.

9.3 Требования техники безопасности
до начала работ при сборке блока для реверсной обкатки шаговых двигателей

Повесить в шкаф свою верхнюю одежду.

Одеть спецодежду и вторую обувь.

Проверить состояние спецодежды, спецобуви,
средств защиты и предохранительных приспособлений.

Обо всех выявленных недостатках сообщить своему
непосредственному руководителю и действовать согласно его указаниям.

Перед началом работы проверить:

¾      чистоту рабочего места;

¾      исправность оборудования,
ограждений;

¾      наличие и исправность заземления;

¾      наличие и исправность инструмента,
инвентаря, приспособлений;

¾      исправность и достаточность
освещения;

¾      состояние технологического процесса
(опросом сдающего смену и личной проверкой);

¾      наличие необходимых средств
пожаротушения;

¾      наличие необходимых инструкций и
схем;

¾      состояние путей эвакуации.

9.4 Требования техники безопасности
во время работы

Не допускать на свое рабочее место посторонних и
не заходить без надобности на другие рабочие места.

Не включать оборудование, не входящее в состав
рабочего места.

Не дотрагиваться руками или одеждой до
вращающихся частей, т.к. при этом неизбежны тяжелые несчастные случаи.

Быть осторожным с остро-режущими предметами
(лезвие, скальпель, и т.п.), не класть их в карман халата.

Не перекатывать тележки и пульты через лежащие
на полу кабели, при этом возможно поражение электротоком и выход аппаратуры из
строя.

Не брать голыми руками химреактивы, не пробовать
их на запах и вкус, так как при этом возможны тяжелые отравления, заболевания и
ожоги.

Не устранять самому неисправность в
электрооборудовании, для устранения неисправности вызвать специалиста.

Не присаживаться на агрегаты, насосы,
электродвигатели и другое оборудование.

Перед включением вновь смонтированных приборов
убедиться в правильности монтажа и соответствии предохранительных устройств.

Не производить измерение сопротивления изоляции
приборов, находящихся под напряжением.

Применять в работе электроинструменты (дрель,
паяльник и т.п.) напряжением не выше 42В; штепсельные соединения, применяемые
на напряжения 42В, по конструктивному исполнению должны отличаться от
соединений, предназначенных для напряжения 220В, и исключать возможность включения
вилок 42В в розетки 110В и 220В, или иметь обозначения напряжений.

Не производить монтаж и сборку приборов,
находящихся под напряжением.

Приборы и устройства подключать только к щитам,
имеющим предохранители, право доступа в щиты имеет только электрик.

9.5 Требования техники безопасности
при аварийной ситуации

Остановить работу при возникновении следующих
ситуаций:

¾      возникновение неисправности в
оборудовании;

¾      поломка ограждений опасных зон;

¾      возникновение нарушений в заземлении
оборудования;

¾      при несчастном случае;

¾      появление дыма или пламени, а также
запаха гари;

¾      при получении травмы кем-нибудь из
работников необходимо оказать ему первую помощь, вызвать врача или машину
скорой помощи и сообщить руководителю о происшедшем случае.

9.6 Требования техники безопасности
по окончании работ

Перед сдачей смены или по окончании рабочего дня
необходимо:

¾      произвести тщательную уборку
рабочего места;

¾      по окончании рабочего дня обесточить
оборудование,

¾      отключить щит питания, перекрыть
технологическую воду и воздух;

¾      при уходе из помещения сделать
запись в рабочем журнале и выключить освещение;

¾      об окончании работ или сдаче смены
доложить руководителю.

9.7 Требования противопожарной
безопасности

Проходы между оборудованием и выходы из
помещений запрещено загромождать предметами и оборудованием.

Все двери эвакуационных выходов должны быть
свободными и открываться в направлении выхода из здания.

Запрещается производить перепланировку
производственных и служебных помещений без предварительной планировки, согласованной
с пожарной частью и утвержденной администрацией предприятия.

При изменении техпроцессов производства и при
реконструкции помещений, правила пожарной безопасности должны пересматриваться
с внесением соответствующих дополнений и изменений.

За всеми производственными и служебными
помещениями должны быть закреплены ответственные лица за пожарную безопасность,
таблички с фамилиями ответственных вывешены на дверях соответствующих
помещений.

В производственных помещениях запрещается
хранить горючие и легко воспламеняющиеся жидкости (ГЖ и ЛВЖ); при проведении
ремонтных работ можно хранить только сменную норму ГЖ и ЛВЖ, остальное
количество должно храниться в металлических ящиках за пределами рабочих
помещений.

Использованные протирочные материалы необходимо
убирать в металлические ящики и, по мере накопления, удалять из помещения.

Промасленная спецодежда должна своевременно
подвергаться стирке или замене.

Курение допускается только в специально
отведенных местах, где должен висеть плакат: «Место для курения».

Любые работы, связанные с привлечением газо- и
электросварки должны проводиться только после согласования с пожарной охраной.

Баллоны со сжатыми горючими газами необходимо
устанавливать вне здания в металлических, проветриваемых шкафах.

В подразделении запрещается:

—  уборка помещений с привлечением ГЖ и ЛВЖ;

—       отогревание труб или узлов систем, а
также определение утечки газов с применением открытого огня;

—       покраска и подкраска работающего
оборудования;

—       использование в качестве
теплоизоляторов сгораемых материалов;

—       использование противопожарного
оборудования и инвентаря для нужд, не связанных с тушением пожара,
воспрещается.

Каждый работник, обнаруживший пожар обязан:

—  немедленно сообщить о пожаре и месте его
возникновения в пожарную часть по телефону 01 и энергодиспетчеру предприятия;

—       принять меры к эвакуации людей и
материальных ценностей из помещения, где произошло возгорание, и соседних с
ним;

—       обесточить при необходимости приборы
и оборудование, отключить вентиляцию, сжатый воздух;

—       принять меры по вызову к месту
пожара руководителя подразделения и встрече пожарного расчета;

—       приступить к тушению очага пожара
имеющимися в подразделении или на рабочем месте средствами пожаротушения
(огнетушители, внутренние пожарные краны).

9.8 Требования по охране окружающей
среды

В процессе изготовления деталей, сборки, наладки
испытания радиосредств используются различные технологии связанные с
применением вредных веществ, а также оказывающие вредное воздействие на
здоровье человека.

Радиоэлектронное производство не в меньшей
степени, чем другие сопряженные с наличием целого ряда факторов, оказывает
вредное воздействие. Многие из этих факторов могут быть ослаблены и даже
исключены путем совершенствования технологий и применением мер по защите.

Воздействие вредных производственных факторов проявляется,
прежде всего, на людях, непосредственно участвующих в технологических
процессах, а так же на других работниках, находящихся в одном помещении или на
территории предприятия. Однако большинство вредных воздействующих факторов
распространяются далеко за территорию предприятия и представляют экологическую
опасность для окружающего мира. Это загрязнение атмосферы пылевыми частицами,
вредными парами и газами, загрязнение водных стоков дисперсными частицами,
различными химическими веществами, наличие отходов материалов и реакторов, не
перерабатываемых предприятиями.

Эти обстоятельства в современном мире перешли в
угрожающие существованию биологических существ, экологические проблемы.

Для решения этих проблем требуется, прежде
всего, глубокая научно — техническая проработка многих вопросов, выработка
определенной концепции, системы требований подлежащих выполнению. Их,
безусловно, нужно учитывать при модернизации, реконструкции существующих
предприятий и в строительстве новых более современных.

Мерами, направленными на уменьшение вредного
воздействия на человека и окружающую среду являются:

¾      установка очистных сооружений для
вентиляционных выбросов в атмосферу отходов производства;

¾      использование промышленной воды в
замкнутом цикле при обязательной очистке;

¾      регенерация и повторное
использование некоторых материалов и реактивов;

10. Экономическая часть

В соответствии с заданными требованиями нужно
определить себестоимость устройства.

10.1 Определение затрат труда

Затраты труда на изготовление устройства «Табло
цифровое электронное» примем по фактическим затратам времени и поместим в
таблицу 10.1

Таблица
10.1

Фактические затраты времени

Наименование работы	Время (часы)
1. Получение задания	1
2. Анализ ТЗ	1
3. Разработка схемы электрической принципиальной	2
4. Выбор ЭРЭ	2
5. Разработка печатной платы	3
6. Сборка печатной платы	1
7. Изготовление корпуса	1
8. Сборка устройства	2
9. Тестирование устройства	1
Итого	15

10.2 Расчет себестоимости

Для того чтобы определить себестоимость изделия,
необходимо составить нормативную калькуляцию. В её состав входят затраты на
материальные и трудовые ресурсы, величина которых определяется по нормам
расходов. Расчет произведем по калькуляционным статьям.

Статья 1 основные материалы:

Занесу основные материалы, использующиеся в
цифровом электронном табло в таблицу 10.2.

Таблица
10.2

Основные материалы

Наименование материала	Единица измерения	Кол-во	Цена за ед., руб.	Сумма, руб.
Стекло	М2	0,5	76	38
Итого:				38

Статья 2 Вспомогательные материалы:

В таблице 10.3 находятся вспомогательные
материалы.

Таблица10.3

Вспомогательные материалы

Ед.
изм.

Кол-во

Цена
за ед., руб.

Сумма,
руб.

Флюс

г

10

0,5

5

Припой
ПОС-61

г

45

1

45

Оплетка
для удаления припоя

м

0,5

30

15

Провод
МГТФ

м

10

5

50

115

Статья 3 Покупные комплектующие:

Покупные комплектующие занесены в таблицу 10.4

Таблица
10.4

Покупные комплектующие

Наименование	Ед. изм.	Кол-во	Цена за ед., руб.	Сумма, руб.
Резисторы	шт.	8	5	40
Конденсаторы	шт.	5	10	50
Кварц	шт.	1	15	15
Микроконтроллер	шт.	1	60	60
Светодиоды	шт.	25	17	425
Переключатели	шт.	3	2	6

Итого: 749 руб.

Статья 4 Основная ЗП:

Примем повременно-премиальную заработную плату.
Она рассчитывается по формуле:

ЗПосн = ЗПпр + Пр + РК,

где Пр — премия (20%×ЗПпр),

ЗПпр — прямая заработная плата,

Прямая заработная плата в свою очередь
рассчитывается по формуле:

ЗПпр = Тс ×
Fф, где

Тс — тарифная ставка (принимаем Тс = 25
руб./час)

Fф — фактическое
время на изготовление (табл. 10.1)

ЗПпр = 25×15 = 375 руб.

ЗПосн = 371+131.5= 506.25 руб.

Ст.5 Дополнительная ЗП

Рассчитаем дополнительную заработную плату.

ДЗП=13%×ЗПосн

ДЗП = 0,13×506,25 = 65,8 руб.

Ст.6 Накладные расходы

Они рассчитываются по формуле:

НР = 10% ×
ЗПосн

НР = 0.1 ×
506,25 = 50,6 руб.

Чтобы окончательно определить себестоимость,
занесем все статьи в сводную таблицу 10.5

Таблица
10.5

Полная себестоимость

Наименование статей	Сумма, руб.
Ст. 1. Основные материалы	38
Ст. 2. Вспомогательные материалы	115
Ст. 3. Покупные комплектующие	231
Ст. 4. Основная заработная плата	506,25
Ст. 5. Дополнительная заработная плата	65,8
Ст. 6. Накладные расходы	50,6
Полная себестоимость	1006,65

Библиографический список

1. Инструкции
по охране труда на предприятии

2.      Л.Л.
Коновалова, Л.Д. Рожкова. Электроснабжение промышленных предприятий и
установок. Москва. Энергоатомиздат. 1989 г.

.        М.Х.
Джонс. Электроника — практический курс. Москва. Постмаркет. 1999 г.

В этой статье мы поговорим с вами о таком виде часов как электронные. Но мы не просто рассмотрим «что это такое», но и проведем небольшой анализ — чем они отличаются от кварцевых и механических часов, их функции и стоимость на рынке.

Это позволит вам более эффективно выбирать часы, чтобы они идеально подходили вам и вашим запросам.

Давайте не будем долго тянуть и приступим к делу.

Полезно прочитать: Новый рейтинг спортивных часов от экспертов часового искусства

Электронные часы — что это и какой принцип их действия

Электронные часы — это часы с цифровой идентификацией на жидких кристаллах. Проще говоря, они показывают время на дисплее, а не с помощью привычного циферблата с цифрами и стрелок.

Такой тип часов является разновидностью кварцевых часов, так как имеют такое же строение и принцип работы: благодаря элементу питания (батарейка) кварцевый генератор вырабатывает импульсы, которые передают информацию на цифровой дисплей.

То есть, принцип работы идентичен, разница лишь в способе отражения информации: в кварцевых часах — это движущиеся элементы виде стрелок, а в электронных часах — это цифровой дисплей.

Что касается механических часов, то здесь принцип работы в корне отличается: если у механики вы встретите заводную пружину, которая приводит в действие весь часовой механизм, то в электронных часах — это, как мы и писали выше, батарейка.

Первые цифровые электронные часы появились в 70-х годах ХХ века и имели в своем составе 2 элемента питания и толщину электронного блока в 6 — 7,5 мм.

В результате совершенствования технических характеристик, снижения энергопотребления, перехода на новую элементную базу, применения более совершенной технологии сборки удалось перейти на питание от одного элемента и снизить толщину электронного блока до 3,5 — 5 мм.

Полезно прочитать: Первые наручные часы в мире — полная историческая справка

Развитие такого вида как электронные часы сопровождалось постоянным расширением их функционала и возможностей.

Первая модель наручных часов «Электроника Б6-02» имела всего 2 функции: часы и минуты, то уже через 2 — 3 года часовая индустрия выпускала модели с 5 — 7 функциями, в которые входили часы, минуты, секунды, месяц, число, день недели, год и другие.

По мере развития электронных часов в них появились функции секундомера, будильника и таймера, пульсометр, цифровая настройка хода времени и автоматический переход с зимнего времени на летнее и наоборот.

Давайте теперь рассмотрим, в каких видах часах используется электронный циферблат.

Какие виды электронных часов существуют

В этом пункте мы хотим поговорить с вами о разновидности моделей электронных часов, а также о вариациях их использования в жизни человека.

И начнем мы с…

Наручные электронные часы

Конечно, первое, что приходит на ум при слове «часы», — это наручные. Среди часовых производителей вы можете встретить огромное количество моделей с электронным циферблатом.

Причем, это, может быть, как доступные часы, где только функция отображения времени и ничего лишнего, так и дорогие смарт-часы с десятками разных полезных дополнений в виде будильника, календаря, шагомера, хронографа и другие.

Настольные электронные часы

Такие часы можно встретить практически в любом доме, так как это необходимый атрибут современной жизни.

Здесь стоит упомянуть знаменитую фирмы «Casio», которая стала явным лидером по производству данного вида электронных часов. Модели этой фирмы отличаются долговечностью, прочностью, многофункциональностью и высоким качеством комплектующих материалов.

Конечно, эта фирма не единственная, кто производит настольные часы. Но именно она стала первой, и сейчас в ее каталоге вы найдете огромный модельным ряд, а значит, легко сможете подобрать свои идеальные настольные часы.

Настенные электронные часы

Еще один популярный тип электронных часов, которые вы можете встретить в каждом доме, офисе или рабочем кабинете.

Такие часы являются не только полезным аксессуаром, показывающий время, но и элементом интерьера, который добавляет уют помещению или яркий акцент. Настенные часы способны превратить любое обычное помещение в дизайнерское, где вам будет приятно находиться.

Таким образом, такие часы решают не только практическую задачу, но и эстетическую.

Информационные электронные часы

Такие часы вы можете встретить в аэропорте, автовокзале, автобусе и других общественных местах.

Чаще всего этот прибор показывает три параметра: время, дату и погоду. Именно поэтому их и прозвали информационными, потому что, как вы уже догадались, служат в качестве передатчика основной информации для посетителей.

Автомобильные электронные часы

Как вы уже догадались, это электронные часы для автомобиля 😉

Собственно, этот маленький прибор является необходимым атрибутом для автомобилистов, чтобы они всегда могли посмотреть текущее время, не доставая телефон и не отвлекаясь на наручные часы. Помимо основной функции они еще и дополняют дизайн салона.

Умные или смарт-часы

Новый вид часов, использующие электронный циферблат.

Эти гаджеты совмещают в себе не только функцию часов, но роль мини-компьютера, который подключается к вашему телефону. Такое взаимодействие позволяет ему получать уведомления, принимать звонки, управлять музыкой, отправлять почту, отслеживать физическую активность и выполнять ряд других функций.

Вот такие основные виды часов, в моделях которых вы можете встретить электронный циферблат. Теперь предлагаем вам ознакомиться с тем, какими функциями они обладают.

Какими функциями обладают электронные часы

На самом деле такими же, что и обычные аналоговые часы (часы со стрелкой и циферблатом) с разницей лишь в том, что наличие электронного циферблата позволяет установить не 1 — 2 дополнительные функции, а 5 — 6, так как информация отображается на дисплее, а это не требует добавления дополнительных элементов в саму конструкцию часов в отличие от аналоговых.

Итак, в основных моделях электронных часов вы можете встретить следующие функции:

• Отображение текущего времени;
• Отображение календаря, то есть ваши часы показывают число, месяц и год;
• Будильник;
• Калькулятор;
• Фотоаппарат;
• Измерение влажности и температуры воздуха;
• Барометр, то есть функция по измерению атмосферного давления;
• Измерение пульса и количества шагов.

Таким образом, эти часы ничем не уступают аналоговым, иногда они даже практичнее и надежнее. И отлично подходят для тех, кто ведет активный образ жизни.

Пару слов о самых известных производителях электронных часов

Конечно, безусловным лидером по производству такого вида часов как электронные является фирма Casio. Именно она первая разработала целый модельный ряд этих часов, причем, не только наручных, но также настенных и настольных.

Часы этой фирмы пользуются огромной популярностью благодаря доступной цене, прочной конструкции и высокой точности хода.

Цены на модели данной фирмы начинаются от 1 500 рублей и закачиваются 150 000 рублей за модель.

Второе почетное место отдано фирме Timex. Часы этой фирмы сделаны в спортивном стиле и имеют крупный циферблат, что отлично подойдет для любителей активного отдыха, так как они достаточно прочные, чтобы выдержать удары и попадание влаги.

Цены на модели данной фирмы начинаются от 3 000 рублей и заканчиваются в пределах 20 000 рублей.

И на третьем месте находятся часы американского бренда Michael Kors, которые отлично сочетают в себе изысканный дизайн с практичностью, то есть такие часы будут отличным дополнением даже к вечернему наряду или деловому костюму.

Цены на модели данной фирмы находятся в пределах 24 000 — 40 000 рублей.

Из каких материалов изготавливают электронные часы

В 90% случаев такой вид часов имеет корпус и ремешок из пластмассы или силикона, что позволяет им стойко выдерживать удары, быть легкими, но в тоже время достаточно прочными.

Такое сочетание свойств является необходимым критерием для таких часов, так как их покупают люди, ведущие активный образ жизни или увлекающиеся экстремальными видами спорта.

Конечно, встречаются модели со стальным, титановым или латунным корпусами и ремешками, но это встречается достаточно редко. Однако, такие модели имеют утонченный стиль и отлично подходят для любого наряда, даже для вечернего или делового.

Поэтому, если вы решили приобрести часы с электронным циферблатом, то выбирайте материал исходя из ваших потребностей, ритма жизни и назначения.

Вот такой интересный вид часов как электронные. Надеемся, что теперь вы разобрались в этом вопросе досконально, и теперь точно знаете, что это такое, и не растеряетесь при выборе своей идеальной модели часов.

Если вам понравилась наша статья, то, пожалуйста, оцените ее.

А вам нравятся электронные часы или вы приверженцы классики в виде стрелок и циферблата? Поделитесь своими впечатлениями в комментариях.

До скорых встреч!)

С развитием микроэлектроники, использование высокоточных и компактных приборов стало общедоступным.

Современные производители соревнуются в дизайне, точности и функциональности, а разнообразие моделей сбивает с толку не слишком опытного покупателя.

Устройство электронных наручных часов

Электронными наручными часами принято называть устройства с кварцевым генератором и цифровым дисплеем для отображения информации. Электрогенератор, работу которого задет кварц посылает импульсы через равные промежутки времени. Эти импульсы используются для отсчета секунд и синхронизации отображения цифр на экране.

В гибридных устройствах вывод информации на дисплей совмещен с привычным стрелочным циферблатом.

Такие приборы не нужно заводить, они точнее и легче механических.
Помимо низкой цены, точности и надежности, электронные часы привлекают дополнительными возможностями:

• отображение текущей даты;
• встроенный калькулятор;
• фотоаппарат и видеокамера;
• датчики температуры, влажности, давления;
• шагомер;
• возможность подключения к персональному компьютеру;
• отображение медицинских показателей пользователя.

Последние модели «smart watch» напоминают небольшой портативный компьютер. Они умеют подключаться к интернету по WIFI и скачивать приложения.

Существуют модельные ряды, ориентированные на специализированного пользователя – это спортсмены, туристы, охотники.

Как выбрать электронные наручные часы

Выбирая электронные наручные часы, отдавайте предпочтение дорогим моделям известных производителей. Они прослужат дольше и надежней, чем дешевые подделки. К тому же добросовестные производители дают гарантию на продукцию.

Деловые мужчины предпочитают модели классической формы и размеров. Это круглый, квадратный или прямоугольный корпус. Неброский цвет, чаще в темных тонах. Такие изделия подойдут по стилю к деловому костюму и выглядят на руке органично.

Овальную или неправильную форму предпочитают подростки. Им нравятся яркие цвета, необычные формы и дополнительные функции, вроде игр или подключения к интернету.

К выбору женских наручных часов придется подойти обстоятельней. Любой женщине нужно иметь несколько моделей разных форм и окраски. Внешний вид и цвет дамских изделий должен сочетаться с различными нарядами из гардероба.

Большие и массивные часы будут нелепо смотреться на тонкой и изящной руке женщины. Маленькие часики на широких запястьях сделают руки визуально еще больше. Поэтому крупным дамам лучше приобретать модели среднего размера.

Спортсмены ориентируются не на форму, цвет и внешний вид, а на функциональность. Важнейший параметр наручных часов для спортсмена – это вес изделия. На вес влияет внутреннее устройство и материал корпуса. Пластиковые корпусы легче, но менее долговечны. Изделия в металлическом корпусе могут быть тяжелыми.

Лучше приобретать легкие модели, потому что изделия весом свыше ста граммов могут вызвать дискомфорт при длительном ношении. А при активных физических упражнениях могут стать причиной проблем с запястьем.

Обратить внимание на качество, надежность корпуса и ремешка, средний срок работы элементов питания. В некоторых моделях батарейки спрятаны в неразборных корпусах, замена элементов питания не предусмотрена – они относятся к одноразовым моделям.

Корпус

Обратите внимание на качество и материал корпуса. Ударопрочные и качественные модели выполняются в корпусах из титановых сплавов.

Металл не подвергается изменениям при воздействии окружающей среды, и соприкосновений с кожей человека. Такие модели имеют жесткую структуру и хорошо выдерживают механические воздействия.

Если вы рассчитываете на долгий срок службы, не стоит покупать наручные изделия с золотым или серебряным напылением корпуса. При длительном пользовании напыление непременно облезет и испортит внешний вид.

Это правило справедливо и для инкрустированных вставок, камней и других декоративных элементов. Они крепятся на корпус при помощи клея и со временем могут оторваться.

Характеристики стекол. Пластиковые стекла легко царапаются, но и легко полируются.

Минеральное стекло, используются чаще, царапины появляются реже. Чтобы поцарапать такое стекло, нужен контакт с очень твердыми предметами. Разбить минеральное стекло сложно – скорее повредится корпус.

После нескольких лет неаккуратной носки стекло может поцарапаться. Полировка минеральных стекол на часах обойдется дорого, и не каждая мастерская предоставляет такие услуги.

Лучший вариант защиты циферблата и жидкокристаллического дисплея от механических повреждений – сапфировое стекло. Поцарапать его в обычных обстоятельствах невозможно – только при воздействии материалом, который тверже сапфира.

Ремешок

Ремешки из натуральной и искусственной кожи почти неотличимы на глаз. Оба материала придадут часам классический вид. Они гибкие и мягкие, хорошо держаться на руке. В них можно сделать дополнительные отверстия, чтобы подогнать ремешок к руке владельца.

Однако стоит помнить, что и кожа, и кожзаменители быстро изнашиваются при активном образе жизни и преобретают вид, непригодный для ношения.

Ремешок из пластичного нейлона или силикона – мягкий и гибкий, непромокаемый материал, используется в основном для спортивных часов.

Пластиковые ремешки по сравнению с кожей, нейлоном и силиконом, имеют жесткую структуру и могут поломаться или поцарапаться. По цене – это самый дешевый вариант, но и самый недолговечный.

Металлические ремешки состоят из соединенных специальными креплениями звеньев. Они легко подгоняются под руку с помощью удаления лишних звеньев. Металлы ремня могут быть разными: нержавеющая сталь, серебро, золото, платина. Чем дороже металл, тем элегантнее он смотрится на руке.

Металлические ремешки тяжелые, поэтому не подходят для спортсменов и детей.

Профилактика

Для надежной и долговременной работы, электронные и механические часы, отдаются на плановую профилактику мастеру раз в два–три года. Они чистятся в ультразвуковых кюветах, проводится замена водозащитных прокладок.

Замена элемента питания проводится раз в 3-5 лет, смотря по состоянию батарейки. Не рекомендуются модели с солнечными батареями и кинетической подводкой, если вы хотите, чтобы устройство прослужило долго.

Такие механизмы гораздо труднее и дороже заменить при выходе из строя. Срок службы этих аккумуляторов до 7 лет в идеальных условиях.

Эксплуатация

Чтобы часы прослужили надежно десятки лет, придерживайтесь правил эксплуатации, приведенных ниже:

• Перед использованием внимательно прочитайте инструкцию по эксплуатации. Игнорирование правил эксплуатации чревато постоянными поломками и непредвиденными проблемами;
• Не подвергайте изделие сильному перегреву или переохлаждению. Не оставляйте под прямым воздействием солнечных лучей или открытых источников тепла, это касается и переохлаждения. Перепады температур неблагоприятно влияют на работу механических и электронных часов;
• Не подвергайте устройство сильному электромагнитному излучению (намагничивание маятника в механических часах приведет к полной неработоспособности);
• Для активного образа жизни или занятий спортом выбирайте специальные модели, рассчитанные на дополнительные нагрузки;
• Периодически меняйте элемент питания. Окисление контактов может повредить печатную плату, и нарушить работоспособность устройства;
• Проводите плановую профилактику не реже, чем раз в 4–6 лет;

Проблемы

Распространенные проблемы возникают вследствие разрядки элемента питания – решается заменой батарейки.

Частая проблема – неполадки в микросхеме, принимающей частотные импульсы генератора. В таком случае ремонт не всегда возможен. Необходимо тестирование состояния самого чипа, и определение сложности поломки. Проблема заключается в том, что для починки нужна оригинальная микросхема, которую тяжело достать.

Сам генератор можно сломать только при сильном ударе. Кварцевый кристалл сломать практически невозможно. Но даже если это случилось, найти и заменить эту деталь гораздо проще, чем микросхему. И стоит это намного дешевле.
Вывод
Электронные часы надежны, просты в обращении даже для детей, которым трудно понимать показания стрелок. Один раз настроив дату и время, можно пользоваться ими долгое время.

Дополнительные функции полезны людям, ведущим активный образ жизни. Чаще такие устройства выбирают мужчины, для которых важна точность и надежность. С каждым годом в часах появляются новые и новые функции, способные облегчить жизнь.

Электро́нные часы́ — часы, в которых для отсчёта времени используются периодические колебания электронного генератора, преобразованные в дискретные сигналы, повторяющиеся через 1 с, 1 мин, 1 ч и т. д.; сигналы выводятся на цифровое табло, показывающее текущее время, а в некоторых моделях также число, месяц, год, день недели.

Устройство

• Основа электронных часов — кварцевый генератор стабилизированных электрических колебаний, с микросхемой, предназначенной для вычисления времени и вывода сигналов на цифровой дисплей. Часы с питанием от сети переменного тока могут не иметь собственного генератора и использовать частоту сети. Такие часы точно идут в Европе и обычно отстают на территории бывшего СССР. Во время веерных отключений энергоснабжения на Украине отставание часов достигало пяти минут в сутки.
• Время на дисплее отображается в виде цифр (например: 13:20).
• Питание — от сети переменного тока или химических элементов питания, в том числе миниатюрных (в наручных электронных часах).
• Существуют электронные часы, конструктивно объединённые (на базе общей микросхемы) с микрокалькулятором, а также электронные часы-будильник, и другими техническими устройствами.
• Некоторые модели наручных кварцевых часов (со стрелками) имеют цифровой дисплей электронных часов (т. н. гибридные часы).

Поправки электронных часов

Различают два вида поправок в электронных часах:

• Поправка показаний электронных часов, когда часы отстают или cпешат, в некоторых часах вносят поправку в показания часов, точность хода самих часов при этом остаётся прежней;
• Поправка точности хода электронных часов, когда с поправкой показаний делается и поправка хода часов, то есть меняется или тактовая частота задающего генератора или меняется коэффициент деления счётчика-делителя. Такая коррекция существует лишь в некоторых электронных часах.

Применение

Достаточно высокая точность электронных часов по сравнению с механическими часами и дальнейшее развитие микроэлектроники привели к почти полному вытеснению механических стрелочных часов к концу XX века из жизни человека. Постепенно электронные часы-будильник стали встраиваться в различные бытовые приборы и устройства, позволяя управлять ими (включать, выключать) при наступлении определённого времени. Электронные часы стали почти обязательным элементом таких устройств как радиоприёмники, телевизоры, видеомагнитофоны, компьютеры, сотовые телефоны, цифровые фотоаппараты и т. д.

Электронные часы могут быть со своим собственным дисплеем (в основном ЖК) или могут выводить данные на экран устройства, в состав которого они входят. В компьютерах электронные часы входят в состав материнской платы и могут настраиваться через BIOS или ОС; для отсчета времени они используют элемент питания, установленный на материнской плате (батарейка, аккумулятор или ионистор).

Электронные часы также используются в транспортных средствах. Такие часы имеют светящийся дисплей, который видно в любое время суток, и часто питаются от аккумуляторной батареи самого средства передвижения.

Примечания

	Электронные часы на Викискладе?

Ссылки

• Фотографии отечественных электронных часов

Часы
По принципу действия	Солнечные часы  • Ноктурлабиум  • Водяные часы  • Огненные часы  • Песочные часы  • Механические часы  • Кварцевые часы  • Электрические часы  • Электронные часы  • Астрономические часы  • Атомные часы
По назначению	Будильник  • Секундомер  • Таймер  • Хронометр  • Шахматные часы  • Наградные часы
По типу	Башенные часы  • Карманные часы  • Наручные часы  • Напольные часы  • Часы с кукушкой  • Цветочные часы
Детали и механизмы часов	Гномон · Спусковой механизм часов · Маятник · Генератор сигналов · Кварцевый резонатор · Циферблат
Известные часы	Куранты Московского Кремля · Биг-Бен · Пражские куранты · Башня Зиммера