Источником питания бытовых настенных
или настольных электронно-механических часов-будильников с привычным для нас
стрелочным циферблатом обычно служит гальванический элемент 343. Но 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. Потому 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 лишь 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 2-ханодный 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 (К примеру, удаленной с заготовки платы).
На плату приклеивают конденсаторы C1 и C2, аккумулятор, а далее 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 лишь
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.
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.
Литература
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