專(zhuān)利名稱(chēng)：大型石英數(shù)字鐘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
目前，現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)器件除象液晶顯示的石英鐘外，就是人民郵電出版社的《無(wú)線電》雜志1986年第9期45頁(yè)介紹的用電網(wǎng)系統(tǒng)市電頻率作為時(shí)間基準(zhǔn)頻率的美國(guó)德克薩斯儀器ASIA有限公司開(kāi)發(fā)的鐘用IC TMS3450NL配用LED顯示的數(shù)字鐘。在成都出版的《電子報(bào)》1987年38期第4版介紹的用石英晶體振蕩器的振蕩取代市電作為時(shí)間基準(zhǔn)才使數(shù)字鐘的計(jì)時(shí)精度滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的要求。但LED顯示的鐘面面積僅為72×19mm2，使其運(yùn)用范圍大受限制。
本實(shí)用新型的任務(wù)是設(shè)計(jì)并制造顯示醒目，走時(shí)精度很高，適用于任何有電網(wǎng)系統(tǒng)220V或110V交流供電的公共設(shè)施，如機(jī)場(chǎng)、港口、廣場(chǎng)等使用的大型石英數(shù)字鐘，特別是抗干擾性強(qiáng)，電網(wǎng)系統(tǒng)停電有記憶功能、連續(xù)記時(shí)、復(fù)電自動(dòng)恢復(fù)顯示的大型石英數(shù)字鐘。
本實(shí)用新型的大型石英數(shù)字鐘電路，其特征在于利用鐘用IC與石英振蕩器結(jié)合而成的LED顯示的數(shù)字鐘，這里稱(chēng)為機(jī)芯，作為信號(hào)源。通過(guò)取樣回路，經(jīng)光電耦合隔離，利用RC積分電路進(jìn)行信號(hào)整形后接到直流功率開(kāi)關(guān)的反相控制端，經(jīng)功率開(kāi)關(guān)輸出后，通過(guò)直流電平位移電路，有效地控制雙向可控硅，最終由雙向可控硅控制電網(wǎng)系統(tǒng)市電供給白 燈。由白 燈作為燈箱光源，由燈箱構(gòu)成七段式的阿拉伯?dāng)?shù)字，共組成一個(gè)3.5位的數(shù)字鐘。
本實(shí)用新型的實(shí)施，可以進(jìn)一步用如下
。
圖1是本實(shí)用新型大型石英數(shù)字鐘的七段式數(shù)字顯示各筆劃示意。0－9中任一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字，則分別由A、B、C、D、E、F、G等排列成8字的七段的顯示與不顯示組成，腳標(biāo)1、2、3、4分別表示筆劃所屬的個(gè)位分、十位分、個(gè)位時(shí)、十位時(shí)數(shù)字。
圖2是本實(shí)用新型中大型石英數(shù)字鐘個(gè)位分A1筆劃的控制電路圖，在現(xiàn)有技術(shù)里面，由鐘用IC TMS3450NL與石英晶體構(gòu)成了LED顯示的數(shù)字鐘。這里稱(chēng)為機(jī)芯。機(jī)芯的工作原理及詳細(xì)說(shuō)明，在前述的現(xiàn)有技術(shù)里已很清楚，這里不再重復(fù)。圖2是以從機(jī)芯引出的LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為信號(hào)源的大型石英數(shù)字鐘的最佳實(shí)現(xiàn)方案，也是本實(shí)用新型專(zhuān)利的實(shí)質(zhì)部分。這里把它稱(chēng)為控制回路，記作電路10。
由鐘用IC TMS3450NL與晶振構(gòu)成的LED顯示的數(shù)字鐘機(jī)芯。在晶振頻率為3.579545MHZ時(shí)，其走時(shí)精度年誤差僅為4－5秒，其顯示為包括相位選擇的動(dòng)態(tài)顯示方式。各筆劃顯示時(shí)，機(jī)芯LED的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為幅值2.4V，頻率為60Hz的矩形波。如圖3a所示，舉A1顯示時(shí)為例來(lái)說(shuō)明。A1顯示時(shí)，如圖3a的信號(hào)被光電耦合集成電路，即電路10中的IC1的輸入回路(1、2腳)與R1串聯(lián)取樣后耦合到IC1的輸出回路(4、5腳)，使IC1的4、5腳輸出電壓在未接入C1時(shí)如圖3b中虛線所示，同時(shí)達(dá)到了機(jī)芯與電路10的完全隔離，避免了電路10中可控硅BCR開(kāi)關(guān)時(shí)及市電電網(wǎng)系統(tǒng)中雜散的電磁場(chǎng)對(duì)機(jī)芯產(chǎn)生干擾而影響走時(shí)精度。
在電路10中，還包括由R2及C1串聯(lián)組成的控制信號(hào)整形電路，其時(shí)間常數(shù)τ＝R2C1＝0.15秒、最佳值是R2＝15KΩ、C1＝10μF。R2與C1串聯(lián)接到電源與地之間。R2與C1的接點(diǎn)接到IC1的5腳與IC2的1腳形成的控制端，產(chǎn)生如圖3b中實(shí)線所示的信號(hào)波形，使信號(hào)由矩形脈沖變?yōu)轫敳可杂衅鸱禍p少了的階躍信號(hào)。該信號(hào)作用在直流功率開(kāi)關(guān)IC2的反相控制端1腳上，由于該信號(hào)電平低于IC2的截止電平VOFF(＝1.6V)至使IC2截止，其輸出電壓在上拉電阻R4的作用下，使R4、D1、BCR的G、A1支路導(dǎo)通?？煽毓鐱CR獲得的7mA的觸發(fā)電流IG，使BCR處于強(qiáng)觸發(fā)狀態(tài)下可靠導(dǎo)通，白熾燈負(fù)載RL接入電網(wǎng)系統(tǒng)。大型石英數(shù)字鐘的筆劃由燈箱組成。燈箱除透光面外，可用不透光耐熱硬性材料制成，以隔開(kāi)各字段間干擾。其透光面按圖1的形狀做成。燈箱內(nèi)部照明由白熾燈提供，每一字段的發(fā)光功率據(jù)實(shí)際需要選取15w－500w。每一阿拉伯?dāng)?shù)字高度可取10cm－400cm。阿拉伯?dāng)?shù)字的顏色由燈箱透射面的半透明有機(jī)玻璃決定，選取白熾燈作光源，主要是取其維護(hù)方便，價(jià)格低廉的特點(diǎn)。其余個(gè)位分中的G1、B1、C1、D1、E1、F1等筆劃的控制是A1筆劃控制的簡(jiǎn)單重復(fù)，而十位分、個(gè)位時(shí)、十位時(shí)亦是個(gè)位分的簡(jiǎn)單重復(fù)。
當(dāng)A1不顯示時(shí)，IC1的4、5腳輸出約為VCC(＝6v)，這時(shí)IC2導(dǎo)通，其輸出電壓V4約為0.6V，大于BCR的觸發(fā)電壓0.4V，故接入電平位移二極管D1。使經(jīng)二極管D1與BCR的G、A1形成的觸發(fā)回路的觸發(fā)電壓提高到1V，以保證BCR可靠關(guān)斷。
電路10中的R3可保證VCC不穩(wěn)定時(shí)電路10仍能穩(wěn)定工作。大型石英數(shù)字鐘機(jī)芯的供電一般由電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)降壓、整流、濾波而獲得。為保證系統(tǒng)停電時(shí)機(jī)芯不失去原有的存儲(chǔ)并能連續(xù)計(jì)時(shí)，配合備用電源的二次供電系統(tǒng)如圖4所示，電網(wǎng)系統(tǒng)正常供電時(shí)，整流濾波輸出直流電壓9v，保證機(jī)芯的正常工作，這時(shí)二極管D反偏截止，備用電池組E處于待命狀態(tài)，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)停電時(shí)，二極管D正偏導(dǎo)通，備用電源E通過(guò)D向機(jī)芯供電，保證機(jī)芯中PMOS IC內(nèi)部的振蕩器、計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)器繼續(xù)工作，這時(shí)大型石英數(shù)字鐘的外部顯示停止，由于機(jī)芯耗電僅20mA左右，故備用電源很方便地使用1＃干電池組成即可。當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)恢復(fù)供電時(shí)，整流濾波電路恢復(fù)9v輸出，D截止，完成機(jī)芯電源自動(dòng)切換功能，電源組E回到待命狀態(tài)，大型石英數(shù)字鐘外部顯示恢復(fù)。
權(quán)利要求1.一個(gè)用3.579545MHZ的石英晶體振蕩器提供穩(wěn)定的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，與鐘用ICTMS3450NL構(gòu)成信號(hào)源，經(jīng)隔離后，再經(jīng)功率放大并控制110V或220V交流電供電照明，燈箱顯示的3.5位大型石英數(shù)字鐘，本實(shí)用新型的特征是信號(hào)源與功率放大間的信號(hào)傳遞采用光電耦合，信號(hào)整形電路，白熾燈作光源的燈箱組成大型數(shù)字顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的大型石英數(shù)字鐘，其特征在于信號(hào)源的輸出信號(hào)經(jīng)取樣回路電阻R1，光電耦合集成電路IC1的輸入回路第1、2腳耦合到IC1的輸出回路第4、5腳，信號(hào)采用光電耦合，使IC1的輸入回路與輸出回路達(dá)到電氣隔離，R1為調(diào)整電阻、信號(hào)整形電路由R2、C1串聯(lián)組成，R2上端接電源正極，下端與C1同接到IC1的第5腳與IC2的第1腳，C1的負(fù)極接地，整形電路的時(shí)間常數(shù)τ＝R2C1＝0.15秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的大型石英數(shù)字鐘，其特征在于燈箱內(nèi)部照明用白熾燈，可根據(jù)需要決定白熾燈功率，燈箱用不透光硬性耐熱材料制成，字段相互隔離，透光面做成七段式數(shù)字顯示，字高可在10Cm～400Cm之間選擇，字色由透明面上半透明有機(jī)玻璃決定。
專(zhuān)利摘要一種適用于任何有220V或110V交流供電的公共設(shè)施的大型石英鐘，每一阿拉伯?dāng)?shù)字高度可選取10cm～400cm，采用了信號(hào)傳遞光電耦合，信號(hào)整形，可控硅開(kāi)關(guān)，白熾燈照明燈箱顯示的方式，具有顯示醒目、走時(shí)精度達(dá)年誤差4～5秒，抗干擾性強(qiáng)。電網(wǎng)系統(tǒng)斷電有記憶功能，連續(xù)計(jì)時(shí)，復(fù)電自動(dòng)恢復(fù)顯示，維護(hù)價(jià)格低廉，方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G04G9/00GK2075794SQ8920806
公開(kāi)日1991年4月24日 申請(qǐng)日期1989年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月26日
發(fā)明者黃體音 申請(qǐng)人:黃體音