Kuues elektroonikaprojekt
Hea kell võiks olla suur, et näit juba kaugelt silma paistaks. Ilma luubita. Samuti tuleb kasuks sihverplaadi pisike helendamine. Kui öösel naabri afterparty külaliste lahkumise peale üles ärkad, on kohe hea näha, et äratuskella tüütu helinani on veel kaua aega. Või siis ei ole...
Kunagi aegade alguses tiksusid enam-vähem säärased kellad tänavatel ja teistes avalikes kohtades. Mõnes linnas on sellelaadsed, kuid moodsamad ajanäitajad ka nüüd olemas. Samas pole kindlalt teada, kas number näitab aega lähenevate valimisteni, up-time'i viimasest veast või midagi muud.
Tänavakell tuppa
Tõsi, see on tiba suur isegi kinnisvarabuumi-aegse pappvilla jaoks, korterist rääkimata. Kooli seinalt maha kangutatu sobiks märksa paremini meie järgmise projekti lähteaineks.
Kui päris aus olla, siis kella „tooraine" on tõesti pärit ühe õppeasutuse seinalt. Nimelt läks kogu hoone remonti ja kõikvõimalikud ruumidesse jäetud salavarud rändasid prügimäele. Vahva kujuga kellavanakesele õnnestus mul näpud taha saada ja see rauapressist päästa. Sellest saaks ju ehitada põneva retrokella kas või suvila seinale rippuma. Paneme siis jootekolvi sooja...
Õitsva kommunismi aegadest pärit mehaaniline kell on tegelikult vaid sihverplaat kumera klaasi taga. Osutite mehhanismi aeti ringi samm-mootori analoogiga. Üheminutise sammu astumiseks tuli ajanäitaja elektromagneti otstel pinge vastupidiseks pöörata. Järgmise sammu tegemiseks jälle vastupidi jne. Juhtpinge on suhteliselt kõrge: 28 volti. Loomulikult ei lastud mähisest pidevalt voolu läbi joosta, vaid anti vahelduva polaarsusega impulsse.
Ka autori koolimajas oli kunagi direktori kabinetis „emakell", mis sääraseid elektriimpulsse teistele kelladele saatis. Originaalset „kellaelektroonikat" ilmselt enam ei leia, seega tuleb generaator ise ehitada. Õnneks pole see eriti keeruline. Elektronkellades kasutati õige aja generaatorina spetsialiseeritud mikroskeemi K176IE12 (originaalis on kivi nimes slaavi tähed). Kivile ühendati külge nn kellakvarts sagedusega 32,786 kHz. Väljunditelt sai ühesekundilise ja üheminutilise intervalliga impulsid kätte. Lisaks veel pulsid indikaatori juhtimiseks ja äratuskella piiksuja tarbeks. Seega täpse aja signaalide saamisega muret ei ole (kui üksnes nimetatud mikroskeemid kusagilt kätte saab). Mugav!
Kuidas aga saaks lülituse suhteliselt „nõrgad" väljundid panna juhtima 28 V ja suuremat voolu tahtvat kella magnetit? Selgub, et meie idanaabrite elektroonikaajakirjades on sobivaid skeeme jalaga segada. Esimese ettejuhtuva järgi saigi pusa makettplaadile kokku tinutatud (vt skeemi trükinumbris).
Õige aja signaalide tekitamine on mikroskeemi U1 ülesanne. Selle väljundilt M saame impulsi iga minuti tagant. S2 aga annab aja paika seadmiseks kiiremad impulsid sagedusega 2 Hz. Lülitiga S1 (see võib olla mittefikseeruv) saab kella õigeks sättida. Skeemil on lüliti kujutatud asendis, kus osutid poolesekundilise perioodiga mööda numbrilauda ringi lippavad. Asend „käik" on normaalne ajanäitamise režiim.
Mikroskeem U2 tekitab õige aja signaalist vastandfaasis impulsid: kui üks väljund on kõrge, siis teine madal. Kella kohmaka mehaanika tiksuma veenmiseks tuleb saadud ajasignaalist formeerida sobiva kestusega impulsid. Vastasel juhul jääks magnet tervelt minutiks voolu alla, kuumeneks ja laseks varsti sinist suitsu välja. Lisaks veel suur energiatarve, mis EU kokkuhoiudirektiivide valguses oleks äärmiselt taunitav.J
Mikroskeemi U3 baasil on ehitatud kummagi juhtsignaali jaoks nn monovibraatorid. Nii kutsutakse lülitust, mis sisendi torkimisel formeerib väljundisse kindla kestusega impulsi. Antud juhul on impulsi kestus määratud kondensaatori C5 (C6) ja takisti R4 (R6) korrutisega. Ligikaudu nii, tegelikult peaks veel arvestama mikroskeemide rakendumislävesid ning tuhandet ja ühte muud asja. Kuid impulsi täpne pikkus pole siin skeemis üldsegi tähtis. Monovibraatorid on omavahel sünkroniseeritud dioodidest D1-D5 koosneva ahela kaudu.
Hüva, sobivad juhtsignaalid saime tekitatud, jääb vaid neid veidike kosutada ja siis kella mähisele saata. Puhvervõimendid on ehitatud transistoridel Q2-Q7.
Lõbusa kella projekti skeemi jaoks saaks kindlasti projekteerida igati väärilise trükiplaadi, kuid ... olen selleks liiga laisk. Pusa maketil töötab ju sama hästi! Kuni kruvikeeraja peale ei kuku. Seetõttu pole montaažijoonist sedapuhku pakkuda.
Aga elegantne ja hästi projekteeritud skeem on lihtne. Või, kui jälle hetkeks aus olla, nii palju juppe ei viitsiks kuidagi kokku joota. Kas vähemaga ei saaks hakkama? Tegelikult saab ikka, kui tuua sisse pisike mikroprotsessor. Siinkirjutaja köögi seinal rippuv kell ongi ehitatud PIC12F683 protsessori baasil. Skeemi sai tunduvalt lihtsustada - alles jäid vaid pingestabilisaator ICI (kuid pingele 5V!) ja puhvervõimendid transistoridel. Siinse skeemi eelis on see, et pole vaja teada midagi protsessoritest ja nende programmeerimisest. Rääkimata veel programmaatori omamisest. Kui aga protsessor on sõber, tasuks pigem kaaluda teise skeemi ehitamist. Laiskade PICutajate rõõmuks lubab see skeem ja kood isegi kella kaugjuhtimispuldi abil õigeks seada! Et ei peaks toolilt tõusma...
Skeemi, programmikoodi ja muu vajaliku leiab failist „vana_kell.zip". Teeme nii, et sellele kellale siniseid LEDsid külge ei riputa. Öiseks valgustuseks sobib pigem vana hea hõõglamp. Stiiliga läheb ka paremini kokku ja paljuräägitud ökoloogiline jalajälg on hulga väiksem.
Kena PICutamist!
LOE VEEL
- Originaalskeem
- Autori skeemivariant koos programmikoodiga
- PICutajatele: kuidas saada protsessoriga täpse aja signaale
VELJO SINIVEE (1964) töötab Tallinna Tehnikaülikooli Füüsikainstituudis elektroonikuna. Huvialadeks elektroonika, koodi kirjutamine mikrokontrolleritele, akvaristika. Nüüd on tema uus kutsumus veel lennumudelism.
E-aadress: felch@staff.ttu.ee, koduleht: http://parsek.yf.ttu.ee/~felc/
