Блок питания для электронных часов

Блок питания для электронных часов

Делать блок питания для простых настенных электромеханических кварцевых часов, чтобы не тратиться на батарейки, наверное, не имеет смысла, так как оного элемента хватает для работы часов до полутора лет.

В случае наличия в часах устройства боя и маятника, например в модели настенных часов «RHYTHM Westminsrter Chime», изображенной на фотографии, приходится устанавливать четыре элемента АА. При этом после замены батареек в часовом механизме или устройстве боя приходится синхронизировать бой с часами, настраивая количество ударов курантов в соответствии с положением стрелок. После нескольких лет эксплуатации решил избавить себя от этого занятия – запитать часы от электрической сети с помощью блока питания.

Разработка схемы блока питания

Перед собой поставил следующую задачу: часы должны работать от сети, продолжать работать, включая бой и ход маятника при отключении подачи электроэнергии и работать как обычно без блока питания. Исходя из этих требований, и разрабатывалась схема блока питания.

Изучение конструкции и схемы часов показало, что электрическая часть состоит из трех гальванически не связанных между собой блоков, каждый из которых питается от своей батарейки. Часовой механизм и схема раскачивания маятника питались от напряжения 1,5 В, а схема боя – 3,0 В. Бой запускается механическим замыканием двух проводов в часовом механизме при прохождении минутной стрелки через отметку 12 часов.

Измерение тока потребления блоков с помощью осциллографа по падению напряжения на последовательно включенном резисторе 10 Ом показало, что часовой механизм и маятник в среднем потребляют по 1,5 мА, а устройство боя 2,2 мА.

Схема блока питания и принцип ее работы

Опубликованное в Интернете схемы блоков питания для настенных часов в основном выполнены без гальванической развязки, что недопустимо с точки зрения техники безопасности. Изготавливать своими руками блок питания в настоящее время не имеет смысла, так как несложно подобрать готовый от сгоревшего или морально устаревшего электронного устройства. Поэтому для часов был взят заводской импульсный блок питания на напряжение 3,3 В, и дополнен несколькими элементами для зарядки аккумулятора и снижения напряжения до 1,5 В.

Разработанная схема питания часов работает следующим образом. Если разъем S1 разомкнут, то часы работают как обычно, их узлы питаются от установленных батареек. При этом достаточно установить батарейки только в блок боя и блок часового механизма или маятника, так как одноименные полюса выводов батареек последних подключены параллельно.

При соединении разъема S1, но без подключения БП к сети, для работы часов достаточно будет установить батарейки только в блок боя. Питающее напряжение будет поступать с него через цепочку диодов VD2-VD4 на часовой механизм и схему маятника. На каждом из диодов VD2-VD4 в режиме малых токов происходит падение напряжения 0,4-0,6 В, таким образом с 3 В напряжение снизиться до 1,2-1,5 В. Исследования показали, что часовой механизм и маятник стабильно работают при напряжении питания от 1,2 до 3 В. Диоды VD1-VD4 подойдут любые маломощные импульсные или выпрямительные.

Перед подключением блока питания к сети нужно извлечь из часов все батарейки. Питающее напряжение на узлы часов будет подаваться с блока питания. Для бесперебойной работы часов при отключении электроснабжения необходимо в отсек батареек боя установить два аккумулятора, отработавших свой срок, например в фотоаппарате. Блок питания будет не только питать часы, но и подзаряжать аккумулятор током в несколько миллиампер, что вполне достаточно для компенсации токов утечек. Ток зарядки задается величиной резистора R1.

Часовой механизм потребляет ток в импульсном режиме, раз в секунду. Для компенсации падения напряжения в этот момент установлен электролитический конденсатор C1, хотя проверено, часы стабильно работают и без него. Но с помощью осциллографа была подобрана емкость конденсатора, при которой просадка напряжения не наблюдалось. Диод VD1 служит не только для понижения напряжения, но и предотвращает разряд аккумулятора через блок питания и светодиод подсветки, когда пропадает напряжение в сети.

Как уменьшить количество батареек в настенных часах

Если нет желания устанавливать в часы блок питания, то можно уменьшить количество батареек с четырех до двух. Для этого достаточно соединить параллельно все отрицательные выводы в батарейных отсеках узлов и положительные выводы часового механизма и боя между собой. От положительного вывода батарейного отсека боя через три включенных последовательно диода подать напряжение на один из положительных выводов часового механизма и боя.

Читайте также:  Замок с четырехгранным ключом

Благодаря такой доработке снизится частота обслуживания и уменьшатся затраты на замену батареек, так как они больше теряют емкость от токов внутренней утечки и старения, чем от потребления узлами часов.

Конструкция и подключение блока питания к узлам часов

Все детали для подключения блока питания к узлам часов были смонтированы на печатной плате. Специально плата не разрабатывалась, а была переделана из готовой, предназначенной для монтажа другой схемы.

Дополнительно на плате был установлен трехконтактный разъем и токоограничивающие резисторы для подключения светодиодов подсветки маятника. Номинал резисторов можно рассчитать с помощью онлайн калькулятора исходя из рабочего тока, на который рассчитан светодиод.

Сетевой блок питания был взят постоянного тока с выходным напряжением 3,3 В и рассчитанный на величину нагрузки до 2 А. Учитывая, что максимальный ток потребления всех узлов часов не превышает нескольких миллиампер, то подойдет БП любой мощности. Главное, чтобы выходное напряжение было не менее 3 В.

Если напряжение больше, то можно погасить его установкой дополнительных диодов последовательно с VD1 из расчета падения напряжения на диоде 0,6 В. Например, если вы возьмете БП с выходным напряжением 5 В, то понадобиться последовательно с VD1 включить еще 2 или 3 диода. Количество можно уточнить, измерив вольтметром напряжение после резистора R1. Оно должно быть около 2,5 В.

Провода в блоке питания были достаточной жесткости, поэтому шнур был укорочен и провода припаяны непосредственно к печатной плате. На этих провода печатная плата и удерживалась в часах. Для подключения блока к узлам часов был применен навесной разъем. Конструкция готового блока питания для часов показана на фотографии.

Для фиксации блока питания в корпусе часов с помощью двух саморезов была привинчена выгнутая из заглушки системного блока компьютера скоба.

Как видно на фотографии блок питания надежно зафиксирован скобой, его легко снять и конструкция красиво выглядит.

Запитать часы от сети я планировал давно, поэтому при ремонте прихожей, в которой часы и висели, проложил от ближайшей розетки под штукатуркой провод, конец которого был выведен под корпусом часов и заканчивался мобильной электрической розеткой.

Такая электрическая розетка имеет малые габаритные размеры и хорошо надевается и удерживается на штырях вилки блока питания.

На фотографии показан вид блока питания и схемы адаптера, установленные в корпус часов с маятником и боем. Провода, для аккуратности монтажа, идущие от разъема S1, продеты через отрезки полихлорвиниловой трубки.

Присоединение проводов жгута к выводам в батарейных отсеках узлов часов выполнено с помощью пайки электрическим паяльником с использованием флюса марки «ФИМ».

Установка механического выключателя звука боя

Работу курантов в часах китайские производители обычно устанавливают с 6 утра до 10 часов вечера без возможности коррекции. Нам он не мешает, но когда приезжают гости, то приходится звук отключать.

В некоторых моделях часов с боем имеется возможность отключать звук боя с помощью нажатия на кнопку внутри часов, а если нет такой функции, то производитель рекомендует вынимать из узла боя батарейки, что еще неудобнее, так как впоследствии приходится синхронизировать время боя со временем часов.

Поэтому при установке системы питания часов от сети был установлен в разрыв одного из проводов, идущих от узла боя на динамик, малогабаритный механический выключатель типа тумблер. На фото он виден правее динамика, красного цвета.

Так как боковые стенки часов имеют толщину около 10 мм, то для закрепления тумблера было просверлено отверстие ∅8 мм, в которое тумблер был непосредственно вкручен.

Теперь для отключения звука боя достаточно переместить рычаг в нижнее положение. Выключатель установлен рядом с решеткой динамика за лицевой панелью часов и его практически не видно.

Светодиодная подсветка для часов

При разработке схемы питания часов возникла идея установить в них светодиодную подсветку. Поэкспериментировал со светодиодами разных цветов и понравился синий цвет. Когда в помещении включено освещение, то подсветки практически не видно, только заметен синий отблеск на зеркальной поверхности качающегося маятника. А в темноте подсветка не только освещает маятник, но и служит ночником. При желании можно сделать подсветку и циферблата часов.

Так как мощность блока питания имеет большой запас, но можно для подсветки часов применить светодиод любой марки, подключив его, соблюдая полярность, непосредственно к выводам блока питания через токоограничивающий резистор. Номинал резисторов можно рассчитать с помощью онлайн калькулятора исходя из технических характеристик светодиода. Для подсветки можно установить несколько светодиодов, подключив каждый через свой резистор.

Читайте также:  Забор из ели своими руками

Часы, после установки самодельного сетевого блока питания ходят уже несколько лет, служат ночником и про замену батареек я забыл. Да и бой стало отключать удобно.

Источником питания бытовых настенных или настольных электронно-механических часов-будильников с привычным для нас стрелочным циферблатом обычно служит гальванический элемент 343. Однако в доме таких часов может быть несколько, поэтому, естественно, периодически возникает проблема замены отслуживших свой срок элементов питания. В таких случаях гальванический элемент можно заменить сетевым блоком питания, о чем рассказывалось неоднократно, например в [1,2]. Но здесь возникает другая неприятность — остановка "хода" часов при пропадании сетевого напряжения.

Более надежными и удобными в эксплуатации являются сетевые блоки питания с накопителями электропитания в виде малогабаритных никель-кадмиевых аккумуляторов Д-0.1, Д-0.125. Они обеспечат нормальную работу часов как при кратковременных, так и длительных пропаданиях напряжения в сети.

Предлагаемый блок питания электронно-механических часов, схема которого приведена на рис.1, является усовершенствованным вариантом блоков, описанных в [3,4]. Основное его отличие — возможность подсветки циферблата в темное время суток. Конструкция блока соответсвует габаритам гальванического элемента 343 (R14), что позволяет быстро встраивать его в часы без каких-либо доработок.

Конденсаторы C1 и C2 выполняют функцию балластных реактивных элементов, гасящих избыточное напряжение сети. Их номинальные емкости определяют значение тока, протекающего через них. Благодаря тому, что конденсаторы включены в разные сетевые провода, напряжение на всех других элементах блока по отношению к земле не превышает половины сетевого. Кроме того, в случае аварийной ситуации эти элементы окажутся соединенными с землей, ток замыкания будет ограничен и не приведет к тяжелым последствиям.

Если контакты выключателя SA1 замкнуты, то при отрицательной полуволне сетевого напряжения на верхнем (по схеме) проводе диод VD2 откроется и через него будут заряжаться конденсаторы C1 и C2. При положительных же полуволнах конденсаторы станут перезаряжаться, ток потечет, в первую очередь, через открытый диод VD3 и начнет подзаряжаться аккумулятор G1 и конденсатор C3. Напряжение полностью заряженного аккумулятора будет не менее 1.35 В, а на светодиоде HL1 — около 2В. Поэтому светодиод начнет открываться и тем самым ограничивать зарядный ток аккумулятора. Следовательно, аккумулятор постоянно будет в заряженном состоянии.

Таким образом, при наличии напряжения в сети часы питаются от нее во время положительных полупериодов, а во время отрицательных полупериодов — энергией, запасенной аккумулятором G1 и конденсатором C3. При пропадании сетевого напряжения источником питания становится только аккумулятор, энергии которого хватит на несколько суток и даже недель непрерывной работы часов — в зависимости от значения потребляемого ими тока.

Освещение циферблата включают размыканием контактов выключателя SA1. В этом случае ток зарядки и разрядки конденсаторов C1 и C2 протекает через нити накала ламп EL1 и EL2, и они начинают светиться. А ранее замкнутых двуханодный стабилитрон VD1 теперь выполняет две функции: ограничивает напряжение на лампах до значения, при котором они светятся с небольшим недокалом (что увеличивает срок их службы), и в случае перегорания нити накала одной из ламп, пропускает через себя зарядно-разрядный ток конденсаторов, что предотвращает нарушение работы блока питания в целом.

Резистор R1 служит для разрядки конденсаторов C1 и C2 при отключении устройства от сети.

Все элементы устройства, кроме ламп накаливания EL1, EL2 и выключателя SA1 размещаются на печатной плате из двустроннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5. 2 мм (рис.2). Форма платы с деталями на ней напоминает гальванический элемент 343 (рис.3), который можно вставить в соответсвующий отсек часов. Для имитации контактов плюсового и минусового электродов элемента питания печатные проводники обеих сторон платы по краю опаяны тонкой фольгой (Например, удаленной с заготовки платы). На плату приклеивают конденсаторы C1 и C2, аккумулятор, а затем распаивают остальные детали блока питания.

Конденсаторы C1 и C2 — К73 на номинальное напряжение не менее 300 В, C3 — К52, К50-6. Двуханодный стабилитрон КС213Б (VD1) можно заменить на два включенных встречно-последовательно стабилитрона Д814Д, КС213Ж, КС512А. Диоды VD2 и VD3 — любые выпрямительные малогабаритные. Светодиод HL1 — любой из серии АЛ341, надо только предварительно отбрать экземпляр, у которого прямое напряжение при токе 10 мА составит 1.9. 2.1 В. Лампы накаливания EL1 и EL2 — СМН6,3-20 (на напряжение 6.3 В и ток накала 20 мА) или аналогичные слаботочные. Выключатель SA1 может быть любой конструкции, важно лишь, чтобы его корпус был надежно изолирован от сети.

Читайте также:  Yl 105 home security инструкция

В один из входных сетевых проводов устройства, например, внутри вилки X1, желательно включить токоограничительный резистор Rогр (на рис.1 обозначен штриховыми линиями) сопротивлением 36. 51 Ом на мощность рассеяния 0.5 Вт, предотвращающий возможный выход из строя элементов устройства в момент подключения блока питания к сети.

Смонтированный блок питания можно поместить в цилиндрический корпус из изоляционного материала или просто обмотать его изоляционной лентой. Лампы накаливания и малогабаритный выключатель SA1 устанавливают в наиболеее подходящем для них месте корпуса часов.

1.Верхало Ю. Блок питания для "Славы". — Радио, 1992, #1, с. 67

2.Нечаев И. Блок питания для электронно-механических часов. — Радио, 1990, #6, с. 76

3.Нечаев И. Блок питания на оптопарах. — Радио, 1996, #6, с. 42

4.Каревский В. Блок, заменяющий элемень питания. — Радио, 1996, #6, с. 41

C этой схемой также часто просматривают:

Стабилизированный источник питания 1-40В 0..2А
Устройство для автоматической подзарядки аккумуляторов в системе аварийного питания
Блок питания на 3В
Лабораторный блок питания 1,3-30v 0-5A
Лабораторный блок питания 0. 30 В 3А
Лабораторный блок питания 0. 20 В
Стабилизированный блок питания
Регенерация часовых элементов
Сигнализатор перегрузки по току

—>

Главные категории

Arduino

Аудио

В Вашу мастерскую

Видео

Для автомобиля

Для дома и быта

Для начинающих

Зарядные устройства

Измерительные приборы

Источники питания

Компьютер

Медицина и здоровье

Микроконтроллеры

Музыкантам

Опасные, но интересные конструкции

Охранные устройства

Программаторы

Радио и связь

Радиоуправление моделями

Световые эффекты

Связь по проводам и не только.

Телевидение

Телефония

Узлы цифровой электроники

Фототехника

Шпионская техника

Реклама на KAZUS.RU

Последние поступления

Регулируемый блок питания с защитой

DC/DC преобразователь на интегральном таймере 555

Стабилизаторы напряжения на микросхеме ВА6220

Схема стабилизатора напряжения переменного тока

Замена микросхемы 7805 импульсным стабилизатором напряжения

Цифровой генератор опорного напряжения на ATtiny13

Повышающе-понижающий преобразователь напряжения для зарядки КПК от батареек

Повышающе-понижающий DC-DC преобразователь 7..14В / 9В 0,5А на микросхемах 34063 (с N-канальным MOSFET)

Повышающий преобразователь для питания программатора PROGOPIC от батареек

Повышающий DC-DC преобразователь 5..13В/19В 0,5А на MC34063 с внешним MOSFET

В статье предлагается простое устройство ре­зервного питания для электронных часов с использованием аккумуляторов от устаревших или вы­шедших из строя мобильных телефонов.

В настоящее время используется значительное количество электронных часов, предусматриваю­щих резервное питание от девяти вольтовой бата­реи типа «Крона». Время службы такой батареи примерно полгода.

Предлагаю доработать часы с целью продления срока службы резервного питания минимум в че­тыре раза. В этом случае вместо «Кроны» исполь­зуется пара аккумуляторных батарей от мобильно­го телефона.

Питание часов, обычно выполненное по схеме показанной на рис.1, необходимо изменить со­гласно рис.2.

На рис.1 и рис.2 обозначены:

ИП — основной источник питания;

СН — стабилизатор напряжения;

R1 — балластный резистор параметрического стабилизатора R1, DA1, DA2.

Сопротивления многооборотных резисторов R2, R3 типа СП3-5 могут находиться в пределах 10…500 кОм. Настройка производится до подключения аккумуляторов и состоит в установке напря­жения по 4..4,1 В на управляемых стабилитронах DA1, DA2 путём подстройки резисторов R2, R3 предварительно установленных в среднее положение. Перед подключением каждый аккумулятор желательно разрядить. В процессе испытаний проверяется рост и ограничение напряжения на каждом аккумуляторе.

Цоколевка и обозначение выводов ИМС TL431 показана на рис.3.

С использованием предложенного выше спосо­ба были доработаны два устройства, установлен­ные дома и на работе у автора статьи. Устройст­ва выдерживают отсутствие основного питания более месяца. Недостаток предлагаемой доработ­ки — увеличение габаритов устройства.

Автор: Алексей Воропай, г. Харьков

Возможно, вам это будет интересно:

Постоянная ссылка на это сообщение: http://meandr.org/archives/30959

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Ссылка на основную публикацию
Бетон на гранитном щебне
Основные составляющие бетона – песок, щебень, цемент, вода. Заполнитель бетона – одна из важнейших составляющих, так как от его качества...
Бездрожжевое тесто для пирога с ягодами
Ингредиенты Тесто слоеное бездрожжевое - 500 г Ягода замороженная - 400 г Крахмал картофельный - 1-2 ст.л. + 0,5 ч....
Безмен электронный irit ir 7450
Irit IR-7450 продается в 5-ти магазинах. Выберите подходящий Вам интернет-магазин и перейдите по ссылке «Купить». На сайте магазина Вы сможете...
Бетонная лестница на металлических косоурах
Коровин Сергей Дмитриевич Магистр архитектуры, закончил Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет. 11 лет опыта в сфере проектирования и строительства. В малоэтажном...
Adblock detector