Понедельник, 22 апреля 2019 12:07

УЗЕЛ ДЛЯ ОЗВУЧИВАНИЯ ЧАСОВ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ СТРЕЛОК

Оцените материал
(4 голосов)
УЗЕЛ ДЛЯ ОЗВУЧИВАНИЯ ЧАСОВ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ СТРЕЛОК - 4.0 out of 5 based on 4 votes

В теме рассмотрен электронный узел, позволяющий озвучить фактически любые часы, имеющие электромеханический привод стрелок. Электрические сигналы от часов к узлу  передаются по двум проводам относительно третьего (общего) провода. Приводятся два варианта схемы узла. Первый – на базе квартирного звонка, второй - на микросхеме записи/воспроизведения (чипкордере). Практическую реализацию варианты узлов получили в часах «Весна» (сделано в СССР) и «Ajanta» (made in India). Часы показаны на ФОТО:

Озвучка часов

 

Работа электромеханического привода стрелок в часах, производимых разными фирмами, осуществляется всегда по одному принципу. Рассмотрим, как происходит управление электромеханическим приводом стрелок по принципиальной схеме и графикам, показанными на РИС.1:

управление электромеханическим приводом стрелок

Схема управления, представляющая собой формирователь разнополярных импульсов, показана на РИС.1а. Схема получает питание от 1,5-вольтовой батарейки GB1 типоразмера «АА». Формирователь расположен на печатной плате и залит компаундом. Точность хода при снижении Uпит поддерживает кварцевый резонатор ZQ1 на частоту F=32768Гц. К выходам формирователя подключена обмотка соленоида YA1. Сопротивления обмоток соленоидов в разных часах могут сильно отличаться: Rобм=80…250Ω. Этим сопротивлением определяется основное потребление тока от батарейки U=1,5V, т.е. продолжительность  работы часов. Например, в миниатюрном будильничке, циферблат которого не больше механизма привода стрелок, сопротивление соленоида составило Rобм=98Ω (ФОТО слева). Почти такое же сопротивление соленоида оказалось в часах «Весна». В механизме от другого (разобранного) будильника сопротивление соленоида меньше - Rобм=85Ω (ФОТО справа):

2019 04 22 12 23 59

Производители часов низкой ценовой категории (китайский ширпотреб) обычно экономят на медном проводе. У часов с зарегистрированными торговыми марками (часы известных брендов) сопротивление соленоида, как правило, большое. Измерение сопротивления обмотки соленоида в часах «Ajanta» показало Rобм=239,4 Ω. Если соленоид отключить, то потребляемый ток схемой формирователя не превысит Iпотр=9…10µА.

График на РИС.1б показывает, что каждую секунду на обмотке соленоида появляются импульсы противоположной полярности и длительностью Тимп=32mS. Пауза между импульсами имеет длительность Тпаузы=968mS. Если измерить напряжение на выводах соленоида относительно минуса источника питания GB1 (общего провода схемы формирователя), как показывает график на РИС.1в, то получим однополярные импульсы также длительностью Тимп=32mS, но с периодом следования Т=2S, при этом пауза между импульсами на одном выводе составит Тпаузы=1,968S. Импульсы на выводах 5 и 6 платы сдвинуты относительно друг друга по времени, т.е. на выводах соленоида YA1 импульсы появляются по очереди.

Очевидно, чтобы получить однополярные импульсы с периодом следования Т=1S, необходимо объединить импульсы, полученные на графике РИС.1в с помощью функции «ИЛИ». Самый простой способ – использовать диоды. Но, в данном случае, применение схемы «диодное ИЛИ» для снятия сигналов не оправдано - на кремниевых диодах будет теряться почти половина амплитуды импульсов – до 0,6…0,7V. Использование германиевых диодов или диодов Шоттки не практично – кроме функции «ИЛИ» необходимо согласовать амплитуду импульсов (Uимп=1,5V) с напряжением питания узла озвучивания (Uпит=4,5V). Поэтому, применена схема «транзисторное ИЛИ», в которой транзисторы работают в микротоковом режиме. Вариант схемы на биполярных транзисторах КТ3102 показан на РИС.1г. В базовых цепях транзисторов VT1 и VT2 установлены резисторы R1 и R2 (R1=R2=1…2МΩ). Резисторы, увеличивая входное сопротивление каждого каскада, снижают расход энергии источника питания часов. Коллекторы транзисторов, с которых снимается выходной сигнал, нагружены на резистор R3=1…2MΩ. Форма сигнала на выходе схемы «транзисторное ИЛИ» показана на РИС.1д. Когда на базе транзистора появляется импульс, транзистор открывается и на выходе формируется импульс с низким логическим уровнем. Длительность выходных импульсов равна длительности входных. Частота следования выходных импульсов равна Fвых=1Гц. Высокий уровень напряжения на выходе соответствует напряжению используемого источника питания, например, Uпит=3…12V. Описание транзисторного преобразователя не лишне дополнить еще одной картинкой:

ris2

Показана схема «транзисторное ИЛИ», выполненная на полевых транзисторах с изолированным затвором КП504А. Генератор импульсов от китайских часов (без соленоида) с этой схемой преобразователя рекомендован для пробы как альтернатива микросхеме К176ИЕ12, генератор которой никак не хотел запускаться. Вместо источника GB1 предполагалось использовать падение напряжения на светодиоде АЛ307Б, последовательно с которым включен токоограничивающий резистор R=300..500Ω. Таким образом, с транзисторной схемой может работать не только узел озвучивания часов, но и любой другой радиолюбительский проект.

Питание часов и узла озвучивания можно организовать по двум вариантам, как показано на РИС.1е. В первом варианте часы имеют свой (штатный) источник питания GB1, а для схемы узла применяется отдельный источник питания GB2. Минусовые выводы этих источников соединяются, образуя общий провод схемы. Во втором варианте для питания часов и узла используется один источник питания GB1, составленный из трех батареек напряжением Uбат=1,5V. От плюса нижней батарейки делается дополнительный отвод проводом, который подключают к часам. В представленных далее схемах применяется первый вариант питания часов и узла.

Принципиальная схема узла озвучивания, реализованная на базе квартирного звонка, показана на РИС.2:

ris3

 

С коллекторов транзисторов VT1 и VT2 (выход схемы «транзисторное ИЛИ») секундные импульсы с низким логическим уровнем поступают на входы 12,13 элемента DD1.1. Элемент работает как инвертор, поэтому на счетный вход 10DD2 импульсы поступят с высоким логическим уровнем. Здесь, в принципе, элемент DD1.1 можно было не использовать (импульсы имеют малую длительность, поэтому их фаза не важна) и счетный вход 10DD2 подключить непосредственно к коллекторам VT1 и VT2. Двенадцатиразрядный двоичный счетчик DD2 типа К1561ИЕ20 имеет максимальный коэффициент деления Кдел=4096 (в правом поле обозначения счетчика указаны степени двойки). Объединив нужные выходы счетчика по схеме «диодное И» (VD1-VD10), получаем схему совпадения четырех лог.1 через требуемые интервалы времени. Переключателем SA1 выбирают получасовой или часовой интервал подачи сигнала. Переключатель SA2 предназначен для отключения рабочего режима и ускоренной проверки узла. Когда счетчик DD2 посчитает число импульсов, соответствующее выбранному интервалу, на катодах диодов появятся лог.1. Диоды закроются, и с резистора R6 высокий уровень напряжения поступит на входы 1,2 элемента DD1.2, работающего как инвертор. С выхода 3DD1.2 лог.0 через резистор R4 начнет разряжать конденсатор С3. Когда напряжение на С3 станет <Uпит/2, на выходе 4DD1.3 сформируется лог.1, обнуляющая счетчик DD2 по входу «R» (выв.11DD2). Диоды откроются и на входах 1,2DD1.2 появится лог.0, а на выходе 3DD1.2 – лог.1. Пока от этой лог.1 через R4 конденсатор С3 не зарядится до уровня >Uпит/2, на входе 11DD2 будет удерживаться лог.1. За это время конденсатор С5 быстро разрядится через диод VD11 и выход 10DD1.4, на котором в этот момент установлен лог.0. При достижении зарядом уровня >Uпит/2, на выходе 4DD1.3 (на входе 11DD2) установится лог.0 и отсчет выбранного интервала времени начнется заново. Одновременно лог.1 на выходе 10DD1.4 конденсатором С5 (вместе с сопротивлением одного из входов DD3) преобразуется в импульс высокого уровня, который в зависимости от положения переключателя SA3 поступит на вход «SEL» (выв.5DD3) или «PLAY» (выв.6DD3) синтезатора мелодий DD3.

Если фотодатчик RF1 освещен недостаточно, то с движка подстроечного резистора RP1 на вход 8DD1.4 поступает низкий уровень напряжения. В этом случае подача сигнала прекращается, т.к. на выходе 10DD1.4 постоянно удерживается уровень лог.1. Резистором RP1 настраивают порог прекращения подачи сигнала в зависимости от внешней освещенности.

На рисунке пунктиром показан фрагмент платы китайского беспроводного радиозвонка «Космос». Все ненужные печатные дорожки (питающие и сигнальные проводники) для АМ-приемника и микросхемы-декодера перерезаны скальпелем, т.е. в узле озвучивания используются только микросхемы УМС (DD3) и УМЗЧ (DA1). Маркировку микросхемы УМС прочитать не удалось, поэтому, обозначения выводам присвоены свои. Назначение выводов (входы или выходы) микросхемы определялось по печатным проводникам, подключенным элементам и с помощью осциллографа. Так, например, подключив параллельно резистору R8 дополнительный резистор с таким же сопротивлением, скорость воспроизведения мелодий увеличилась в два раза. Поэтому, вывод 1DD3 был обозначен «Rosc». К выводам 2 и 7 подходили печатные проводники питания. Во время работы на выводе 4DD3, который никуда не был подключен, никаких изменений уровня сигнала не наблюдалось - либо внутри микросхемы не подключен, либо это какой-то установочный или тестовый вывод. На выводе 3DD3, который в схеме звонка также не использовался, постоянно «дежурит» высокий уровень напряжения, а во время воспроизведения появляются импульсы с низким уровнем. Длительность этих импульсов не постоянна и зависит от темпа воспроизводимой мелодии. Чем быстрее темп, тем меньше длительность импульсов с уровнем лог.0. Этот вывод обозначен как индикаторный «IND» (можно подключить светодиод). К выводу 5DD3 была подключена кнопка, установленная на корпусе звонка. С каждым нажатием кнопки начиналось воспроизведение новой мелодии, которая проигрывалась полностью. Если кнопку нажимать во время воспроизведения, то смена мелодии также возможна. Выводу присвоено обозначение «SELECT». Вывод 6DD3 был подключен к выходу микросхемы-декодеровщика. Высокий уровень напряжения на выходе декодера запускал воспроизведение выбранной мелодии. Вывод 6DD3 обозначен как «PLAY». Вывод 8DD3 в исходном состоянии выключен и, похоже, сформирован как токовый выход, поэтому, для получения аудио сигнала к нему подключен резистор R11. При воспроизведении на этом резисторе появляется постоянное напряжение U=2V, на которое накладывается переменный сигнал мелодии. Микросхема УМС в режиме ожидания при Uпит=4,5V потребляет ток Iпотр=8µА, а в режиме воспроизведения ток увеличивается до Iпотр=4mA. Микросхема воспроизводит 25 полифонических мелодий разной длительности: от простого «Динь-дон» (Т=2...3сек) до фрагмента мелодии из кинофильма «Титаник» (Т=23сек). Поисковики схему звонка с этой микросхемой не показали. Вероятно, это одна из поздних моделей звонка под торговой маркой «Космос».

Через разделительный конденсатор С8 звуковой сигнал поступает на микросхему усилителя мощности DA1. На первый взгляд (по цоколевке) показалось, что DA1 соответствует микросхеме УМЗЧ типа МС34119 (на корпусе SOP-8 маркировка едва различима). Но, измеренное на входе DA1 сопротивление R9=47К (для МС34119 сопротивление входного резистора обычно на порядок меньше), заставило более пристально рассмотреть этот УМЗЧ. Выяснилось, что это микросхема  китайской конторы «Nsiway» типа NS8002, которая является аналогом микросхемы LM4871LD. Для сравнения ниже приводятся фрагменты даташитов «Motorola» и «Nsiway» с внутренней структурой микросхем МС34119 и NS8002 соответственно:

2019 04 22 12 43 11

Действительно, цоколевки микросхем совпадают, а структуры усилителей весьма схожи. Не вдаваясь в технические подробности, отметим лишь различия этих микросхем в актуальных для данного проекта условиях (Uбат=Vcc=4,5…2,0V, Rнагр=8Ω):

Uпит.мин:   МС34119 – 2V,   NS8002 – 2,2V;

Pвых:   МС34119 – 150mW,   NS8002 – 1,5W;

Iпотр:  МС34119 – 2,7…4mA,   NS8002 – 6,5…10mA;

Ist.by: МС34119 – 65…100µА (режим Chip Disable), NS8002 – 0,6…2 µА (режим Shut Down);

Uвыв1:   MC34119 работа – не подключен или 0V≤U≤0,8V, st by - Vсс≥U≥2V,

               NS8002 работа – U<Vсс/2, st by – U>Vсс/2

Для работы от батарейного источника питания показатель Ist.by усилителя NS8002 вне конкуренции. Но, китайские товарищи-разработчики полезную функцию «Shut Down» микросхемы NS8002 решили проигнорировать - вывод 1 был припаян к печатной дорожке минуса питания. Звонок был очень «прожорливый», его ток потребления достигал Ist.by=16mA. Пришлось нагреть вывод 1DA1 паяльником и приподнять его над «минусовой» печатной дорожкой.

В схеме узла озвучивания выв.1DA1 через элементы С6, R7 и VD12 подключен к выв.3DD3. В исходном состоянии от лог.1 через R7 конденсатор С6 заряжен до Uпит. На входе 1DA1 высокий уровень напряжения и УМЗЧ находится в режиме «Shut Down». Его ток потребления не превышает Iпотр.st by=2µА. При воспроизведении мелодии на выв.3DD3 появляются импульсы с уровнем лог.0, которые через VD12 быстро разряжают С6 до напряжения низкого уровня (≤U=0,7V). УМЗЧ переключается в рабочий режим. Коэффициент усиления задан резисторами R9, R10: Кус.диф=2*R10/R9=2*56К/47К=2*1,2=2,4. По окончании воспроизведения С6 заражается через резистор R7. Когда напряжение заряда достигнет уровня >Uпит/2, микросхема DA1 опять переключится в режим «Shut Down». Щелчков при включении/выключении режима «Shut Down» не слышно. В режиме хода часов без подачи сигнала общее потребление тока от батареи GB1 узлом озвучивания не превышает Iпотр=14µА.

Внимательно и аккуратно собранная счетная часть узла озвучивания в настройке не нуждается и начинает работать без каких-либо проблем. В этом можно убедиться, если переключателем SA2 выбрать проверочный режим. Мелодии будут воспроизводиться через каждые 30 секунд. Установку для часового интервала подачи сигнала проводят в ровный час любого времени, а для получасового интервала – в ровный час или в полчаса любого времени, т.е. надо дождаться, когда часы «дойдут своим ходом» до требуемого времени. Это обстоятельство можно отнести к неудобству установки начала работы узла. Но, установка проводится только один раз, поэтому с неудобством можно смириться. Для пуска правильной работы узла совместно с часами используют кнопку SB1. Кнопку нажимают за 5…3 секунды, пока секундная стрелка часов не достигла 12-ти. Когда секундная стрелка окажется ровно на 12-ти, кнопку отпускают – работа часов и узла озвучивания синхронизирована. Далее, если переключателем SA3 выбран режим постоянной мелодии, то кнопкой SB2 выбирают нужную мелодию. Выбранная мелодия будет постоянно воспроизводиться каждые полчаса или каждый час в зависимости от положения переключателя SA1.

Вообще, в качестве источника сигнала в узле можно применить любые «музыкальные микросхемы». Сейчас их производят много и на любой вкус. Подойдут от квартирных проводных и радио звонков, от музыкальных шкатулок, открыток или игрушек. Можно применить отечественные семейства УМС.

Далее показаны ФОТО с фрагментами сборки узла озвучивания и установки его в часы «ВЕСНА»:

Провод в черной изоляции – общий провод схемы (-Uпит), а проводами МГТФ минимального сечения сделаны отводы от обмотки соленоида привода стрелок. Для проводов в корпусе просверлено отверстие.

2019 04 22 12 46 17

Установка футляра для батареек, динамика, кнопок и переключателей. Фотодатчик размещен в подставке циферблата часов. Все это крепится с помощью термоклея:

2019 04 22 12 48 27

После крепления элементов был произведен монтаж схемы и проверка работоспособности.

2019 04 22 12 50 26

2019 04 22 12 51 55

Озвучить часы оригинальными сигналами, мелодиями и даже своими песнями позволит узел на базе микросхемы записи/воспроизведения. В предлагаемом варианте узла озвучивания используется чипкордер ISD17240PY с максимальным временем записи до 480 секунд.

Схема показана на РИС.3:

ris4

 

Для примера в счетном узле показана микросхема К561ИЕ16. Это четырнадцатиразрядный двоичный счетчик с последовательным переносом и максимальным коэффициентом деления Кдел=16384. В отличие от К1561ИЕ20 у счетчика К561ИЕ16 отсутствуют выходы разрядов с Кдел=2 и Кдел=4. Режим проверки узла не используется.

Записанная информация хранится в энергонезависимой памяти чипкордера DD3. После подачи питания на входах «VOLUME» (выв.19DD3), «FORWARD» (выв.26DD3) и «PLAY» (выв.23DD3) высокий уровень напряжения, т.к. внутри чипкордера эти входы подтянуты к цифровой шине питания (Vссd, выв.1DD3) резисторами R=600К. В режиме ожидания команды от источника питания чипкордер потребляет ток не более Iпотр=1µА. Резисторы RP2 и R9, подключенные к входу «Rosc» (выв.20DD3), задают тактовую частоту работы чипкордера, от которой зависит время записи/воспроизведения, и, следовательно, полоса воспроизводимых частот. Чем больше время звучания, тем меньше частотная полоса. Необходимое время настраивают подстроечным резистором RP2, исходя из таблицы на РИС.4:

ris5

 

К выходам усилителя D-класса «SP+» (выв.15DD3) и «SP-» (выв.13DD3) подключен динамик BF1 с Rобм=8Ω. При воспроизведении на этих выходах появляется противофазный ШИМ-сигнал. Мощность, отдаваемая усилителем при Uпит=4,5V, немногим более Pвых=300mW.

Если на входе «PLAY» появляется импульс с низким уровнем напряжения (лог.0), то включается воспроизведение (если динамик отключен, Iпотр≤20mA). Во время воспроизведения светодиод HL1, подключенный к выходу «LED» (выв.2DD3), мигает. Частота вспышек HL1 зависит от тактовой частоты, с которой работает чипкордер. По окончании воспроизведения трека чипкордер возвращается в режим энергосбережения (Iпотр≤1µА).

Если на входе «FWD» появляется импульс с низким уровнем напряжения (лог.0), то включается «перемотка вперед», т.е. маркер адресного пространства перемещается на следующее по очереди сообщение. Если это второе или следующие сообщения, то светодиод вспыхивает один раз. Если переход был на первое сообщение, то светодиод вспыхнет два раза.

При подаче питания на чипкордер громкость динамика BF1 соответствует максимальному уровню. Если кратковременно нажимать кнопку SB2, то на входе «VOL» будут появляться импульсы с низким уровнем напряжения (лог.0) и громкость начнет снижаться. Минимальная громкость достигается за восемь нажатий. Если кнопку продолжать кратковременно нажимать, то громкость начнет увеличиваться и достигнет максимума также за восемь нажатий.

С коллекторов транзисторов VT1 и VT2 (выход схемы «транзисторное ИЛИ») импульсы с частотой следования F=1Гц подаются на тактовый вход «С» (выв.10DD1) счетчика DD1. Конденсатор С2 снижает влияние наводок на тактовый вход счетчика.

Счетный узел DD1-[VD2÷VD7]-SA1-DD2.3-DD2.1 работает так же, как счетный узел в схеме на РИС.2. Сброс счетчика DD1 происходит после разряда С3 через R5, т.е. когда на вых. 4DD2.1 появляется лог.1. От этой лог.1 через VD1 быстро заряжается конденсатор С4. Когда напряжение заряда превысит Uпит/2, выход 10DD2.2 переключится в лог.0. Конденсатор С6 быстро разрядится через диод VD8 и выход 10DD2.2. Высокий уровень на выходе 11DD2.4 не изменится. Когда на вых. 4DD2.1 (на входе 11DD1) появится лог.0, отсчет выбранного интервала счетчиком DD1 начнется заново. Одновременно, этот лог.0 закроет диод VD1 и конденсатор С4 начнет разряжаться через R6. Время разряда определяет задержку появления лог.1 на вых. 10DD2.2, которая с указанными номиналами С4 и R6 равна 0,5..0,8сек. Для чего нужна задержка? Дело в том, что при замкнутом выключателе SA2 импульс с уровнем лог.0 с выхода 3DD2.3 поступит на вход «FWD» и чипкордер перейдет в режим «перемотка вперед». Этот режим светодиод HL1 отобразит вспышкой (если был переход на первое сообщение, то HL1 вспыхивает дважды). Пока светодиод мигает, вход «PLAY» не восприимчив к управляющему сигналу. Цепь задержки R6-С4 сформирует сигнал на входе «PLAY» только после завершения режима перемотки с учетом времени индикации, которое, в свою очередь, зависит от положения движка RP2. Когда напряжение на конденсаторе С4 снизится до уровня <Uпит/2, на вых.10DD2.2 лог.0 переключится на лог.1. Дифференцирующая цепь С6-R7 лог.1 преобразует в короткий импульс. Этот импульс проинвертируется элементом DD2.4 и на вход «PLAY» через диод VD9 поступит импульс с низким уровнем напряжения. Чипкордер переходит в режим воспроизведения. Диод VD9 устраняет короткое замыкание выхода 11DD2.4, если нажата кнопка SB3.

Если выключатель SA2 разомкнут, то переходов не следующие треки не будет. В этом случае через заданный интервал времени воспроизводится только один трек, который был выбран кнопкой SB3. Задержка сигнала «PLAY» цепью R6-C4 становится не актуальной. Например, если был записан только один, но продолжительный трек, то выключатель SA2, цепь задержки  и кнопку SB3 вместе с диодом VD9 можно исключить.

Синхронизацию начала совместной работы узла озвучивания и часов производят кнопкой SB1 так же, как для узла на РИС.2.

Треки записывают с помощью отдельной платы, на которой установлена панелька для чипкордера и микрофон. На плате собирают типовую схему, рекомендованную в даташите. Сопротивление резистора, подключенного к входу «Rosc» чипкордера на плате для записи, должно быть таким же, как сопротивление резистора, подключенного к входу «Rosc» на плате узла озвучивания часов.

Можно пойти дальше и, взяв за основу схему узла озвучивания часов на чипкордере, реализовать говорящие часы. Сообщения времени можно подавать в двух форматах «24 часа» или «12 часов». Ниже показаны таблицы с примерами сообщений. Сообщения приводятся только для оценки затрат времени и могут быть заменены любыми другими.

В таблице на РИС.5 даны примеры сообщений, подаваемых через 30-ти минутные интервалы в формате «24 часа»:

ris6

 

Для получения записи/воспроизведения высокого качества (ширина частотной полосы F=12кГц) к входу «Rosc» чипкордера ISD17240PY следует подключить резистор сопротивлением R=56К…60К (таблица на РИС.4). В этом случае общая длительность звучания чипкордера составит Тобщ=160сек, тогда длительность одного сообщения не должна превышать Тс=Тобщ/число сообщ=160/48=3,33сек или 3сек. Для приводимых в таблице сообщений этого времени более чем достаточно (одно сообщение не более 1...2 секунд). Примеры сообщений, подаваемых через 30-ти минутные интервалы в формате «12 часов», показаны в таблице на РИС.6:

ris7

 

Число сообщений в два раза меньше, поэтому длительность одного сообщения с Rosc=56К…60К не должна превышать Тс=6сек (Тс=160/24=6,66сек). Это значит, что сообщения времени можно дополнить звуковыми эффектами, фрагментами мелодий или прикольными фразами.

30-ти минутные интервалы подачи сообщений для таблиц на РИС.5 и РИС.6 формируют с помощью счетчика и схемы «диодное И», как показано в принципиальных схемах узлов, приведенных выше. Проверочный (демонстрационный) режим в узел вводят по необходимости. Так как речевые сообщения времени короткие, то интервал подачи сообщений для проверки можно сократить до 5…10сек.

Для практической реализации был выбран другой вариант подачи сообщений, показанный в таблице на РИС.7:

ris8

 

Используется формат «12 часов», но сообщения подаются через 15-ти минутные интервалы. В этом варианте число сообщений равно 48, а длительность одного сообщения для Rosc=56К…60К (высокое качество) не должна превышать Тс=3сек.

Воспроизведение голосовых записей проверялось, когда узел озвучивания был собран по схеме на РИС.3, в которой динамик подключен к выходам чипкордера. Субъективно речь, записанная через микрофон, воспринималась гораздо тише музыкальных аудио треков, записанных также через микрофон. Результаты экспериментов с динамиками различной конструкции (плоские или объемные, с большим или маленьким магнитом и разными диаметрами диффузора) не устроили, поэтому схема узла озвучивания дополнена усилителем мощности.

Схема узла озвучивания часов голосовыми сообщениями времени с УМЗЧ показана на РИС.8:

ris9

 

В этой схеме диодами VD4-VD7 задан 15-ти минутный интервал подачи сообщений. Диоды VD2 и VD3 (показаны синим цветом) формируют 10-ти секундные интервалы подачи сообщений для проверочного режима. Между выходом 11DD2.3 и входом «FWD» чипкордера DD3 отсутствует выключатель (SA2 на РИС.3). В данном случае соединение разрывать нельзя, иначе пропустятся записанные фрагменты, и сообщения времени не совпадут с текущим временем. В остальном счетный узел ничем не отличается от счетного узла на РИС.3. От фотодатчика решено отказаться и заменить его выключателем, например, совмещенным с регулятором громкости. Когда выключатель разомкнут, на входы 1,2 элемента DD2.2 с резистора R6 постоянно поступает потенциал низкого уровня, поэтому сообщения не воспроизводятся.

Звуковой сигнал снимается с выхода «AUD/AUX» (выв.17DD3). Вывод 17DD3 представляет собой «выход тока». Для получения нормального аудио сигнала к нему подключен R10. В исходном состоянии выход выключен, а при воспроизведении на резисторе R10 появляется падение напряжения U=1,26V, на которое накладывается переменный сигнал. Конденсатор С8 снижает шумы. Переменный сигнал через разделительные конденсаторы С10, С11 и регулятор громкости RV1 подается на вход «IN» (выв.4DA1) усилителя DA1. Коэффициент усиления задан резисторами R15 и R14. Входы для подключения корректирующих конденсаторов «FC2» (выв.2DA1) и «FC1» (выв.3DA1) объединены, поэтому внутренний резистор R=125К (см. структуру МС34119) замкнут накоротко. Вместо двух конденсаторов используется только один - С13. От емкости этого конденсатора зависит время включения усилителя после подачи Uпит. Верхний по схеме вывод конденсатора С13 подключен к входу «CD» (выв.1DA1), тогда как в типовой схеме должен подключаться к общему проводу (-Uпит). Почему так сделано поясняется далее по тексту.

Для управления усилителем DA1 используется выход «SP-» (выв.13DA1). Когда ШИМ-сигнал отсутствует, транзистор VT3 закрыт низким потенциалом с резистора R12. Через резистор R13 Uпит поступает на вход «CD» с типовым сопротивлением R=90К. Конденсатор С12 заряжен до напряжения U=3,8V и усилитель в режиме «st by». Диодом VD10 и конденсатором С9 при воспроизведении ШИМ-сигнал преобразуется в постоянное напряжение U=4,13V. Транзистор VT3 открывается, конденсатор С12 быстро разряжается через переход С-И и на входе «CD» устанавливается низкий уровень напряжения. Усилитель переключается в рабочий режим.

Если конденсатор С13 установить между выводами 2,3DA1 и –Uпит, то переключение DA1 в рабочий режим будет сопровождаться заметным щелчком, т.к. конденсатор находится в заряженном состоянии постоянно. Установка С13 как на схеме устраняет эффект щелчка – с каждым переключением DA1 конденсатор всегда заряжается, задерживая выход УМЗЧ в рабочий режим. Но, с таким включением С13 появился не очень громкий, но заметный при малой громкости щелчок при переключении УМЗЧ в режим «st by» после воспроизведения. Щелчок обусловлен быстрым перезарядом С13. Добавленный в схему конденсатор С12, заряжаясь через R13 после закрытия VT3 , плавно увеличивает напряжение на входе «CD». Процесс перезаряда С13 растягивается по времени, поэтому щелчок становится практически не различимым.

Ток потребления, полученный в точке «А» в схеме на РИС.8:

Измерение тока проводилось при подключении узла озвучивания к выходу стабилизированного регулируемого блока питания с Uвых=4,5V. Для имитации разряда источника GB1 выходное напряжение было снижено до Uвых=2,4V (Uпит.мин чипкордера ISD17240PY).

При Uпит=4,5/2,4V без установленного в панельку МС34119:

счет импульсов - 5/3µА;

счет импульсов и подача сообщения – 18/13mA (чипкордер в режиме «PLAY»).

При Uпит=4,5/2,4V с установленным в панельку МС34119:

счет импульсов – 143/66 µА;

счет импульсов и подача сообщения с мин. громк   ≤23/17mA (движок RV1 внизу по схеме);

счет импульсов и подача сообщения с макс. громк  ≤180/80mA (движок RV1 вверху по схеме).

При снижении напряжения блока питания до Uвых=2,0V работоспособность узла сохранилась, но скорость воспроизведения сообщений стала медленнее, перестал работать светодиод HL1, а громкость стала заметно тише. По этим признакам разряженный источник питания GB1 меняют на новый.

Начало работы узла совместно с часами устанавливают кнопкой SB1. Установку можно произвести, когда минутная стрелка указывает на 12 (ровно), на 3 (15 мин), на 6 (30 мин) или на 9 (45 мин), т.е. в начале или в конце любой четверти часа. Кнопку нажимают за 5…3 секунды, пока секундная стрелка часов не достигла 12-ти. Когда секундная стрелка окажется ровно на 12-ти, кнопку отпускают – работа часов и узла озвучивания синхронизирована. После этого нажимают и удерживают кнопку SB2. Сообщения последовательно воспроизводятся. Когда начнет воспроизводиться сообщение, соответствующее времени установки узла, кнопку отпускают. На этом настройка узла озвучивания закончена.

Далее на ФОТО показаны фрагменты сборки узла озвучивания:

Плата, на которой разместились элементы схемы.

2019 04 22 13 13 33

Все элементы, кроме УМЗЧ распаяны на плате и проведена проверка. В качестве генератора импульсов – китайский будильник.

2019 04 22 13 18 11

Динамик подключен к выходам чипкордера.

2019 04 22 13 20 09

2019 04 22 13 21 28

Механизм часов «Ajanta» разобран для подпайки проводов к обмотке соленоида. Два желтых – выход импульсов, зеленый – общий провод схемы. После чего сборка механизма в обратном порядке. В корпусе для вывода провода сделан пропил тонким надфилем.

2019 04 22 13 22 54

2019 04 22 13 24 44

Далее проверка совместной работы собранного механизма и платы узла. После этого установка механизма обратно в корпус часов, установка стрелок и стекла.

2019 04 22 13 26 44

2019 04 22 13 28 07

Далее размещение внутри корпуса платы, футляра для батареек, динамика и остальных элементов узла озвучивания. Производится монтаж соединений. Сначала вместо заглушки «TESTED O.K.» был установлен датчик освещенности, затем заменен регулятором громкости.

2019 04 22 13 30 03

2019 04 22 13 32 44

В заключении темы можно посмотреть ролики с работой часов, в которых установлены узлы озвучивания.

 

 

Прочитано 261 раз

Добавить комментарий


Топ

ЛАБОРАТОРНЫЙ БП…

Эта статья предназначена для людей, которые быстро могут отличить транзистор от диода,…

Выпрямители с…

При разработке регулируемого источника питания без высокочастотного преобразователя…

sPlan 7.0.0.9 Final…

Графический редактор с элементами, позволяющими легко рисовать электрические схемы. Очень…

Цифровой…

Цифровой вольтамперметр предназначенный для установки в блок питания для отображения…
P-CAD 2006

P-CAD 2006 + SP1 +…

Система P-CAD предназначена для проектирования многослойных печатных плат (ПП)…

Зарядное устройство…

Ещё одно зарядное устройство собрано по схеме ключевого стабилизатора тока с узлом…

Зарядное устройство…

Простое зарядное устройство с регулятором зарядного тока можно собрать по схеме…

sPlan 7.0.0.1…

Версия: 7.0.0.1 Разработчик: ABACOMПлатформа: PCСовместимость с Vista: даСистемные…

Приставка к…

Участник форума электромобилистов, Курманенко Геннадий Викторович из Днепропетровской…

Автоматическое…

Здравствуйте уважаемые пользователи, хочу представить вам ЗУ для автомобильных АКБ. Вот…

Регулировка…

Пропорциональное управление – залог тишины! Какая задача ставится перед нашей системой…

Автоматическое ЗУ…

Доброе время суток. Сегодня речь пойдет об ЗУ для АКБ. ( автоматическом зарядном…