Proyecto Reloj Digital
Construya este atractivo reloj digital que puede ser utilizado en su hogar u oficina. Muestra la hora los minutos y los segundos en forma de 12 o 24 horas. Opera con 220 voltios de corriente alterna.
Introducción
Desde hace muchos siglos, el hombre estableció su relación con el tiempo, basado sobre todo e n los fenómenos naturales constantes como el día y la noche, el movimiento del sol, de los planetas y las estrellas. Así se realizaron construcciones, calendarios, y otros elementos útiles para medir el medir el tiempo; fué el nacimiento del reloj. Los primeros relojes se construyeron utilizando la sombra del sol que varía deacuerdo a su posición. Luego aparecieron los relojes mecánicos que han acompañado al hombre durante muchos años y de los cuales se han realizado verdaderas obras de arte. Relojes Electrónicos
En el nacimiento y desarrollo acelerado de la tecnología electrónica, no podía faltar su aporte a la medición del tiempo. Esta ciencia a facilitadola elaboración de relojes de todo tipo llegando a modelos personales de muy bajo costo y a otros muy sofisticados en los cuales su operación está controlada por un microprocesador miniatura co el tamaño de unos pocos milímetros. m ilímetros. Así tenemos relojes electrónicos de pared, relojes gigantes, r elojes de pulso, cronometros, etc.
En este proyecto se ensamblara un reloj electrónico digital típico que utiliza como elemento principal un circuito integrado MM5314 de National Semiconductor y como pantalla para mostrar las horas, minutos y segundos, seis indicadores de siete segmentos tipo L ED. Los relojes electrónicos utilizan internamente circuitos digitales. Los principales son; Osciladores, contadores, multiplexores, decodificadores, manejadores o drivers e indicadores luminosos o displays de diferentes tipos. Funcionamiento
El principio básico de funcionamiento de un reloj electrónico consiste en tomar un tren de pulsos generados en forma precisa, por un cristal de cuarzo o una base de tiempo, e ir dividiendo esa frecuencia hasta lograr pulsos muy exactos de un segundo o menos, si es necesario. Luego estos pulsos se van contando, y cuando se llega a se senta se indica el paso de un minuto. Luego los pulsos de minutos se cuentan y cuando han transcurrido sesenta se entrega un pulso correspondiente a una hora. Cada vez que se presentan los pulsos de se gundos, minutos y horas, se muestra en los displays correspondientes. En la figura 1 se muestra el diagrama de bloques del reloj de seis digitos. Los bloques que están sombreados están todos incluídos dentro del circuito integrado MM5314. La fuente de poder no se muestra, pero produce dos señales, el voltaje de alimentación de 12 V CC y una señal de CA de 60 Hz.
Esta señal se toma como referencia y el circuito divide su frecuencia de e ntrada por 60 para generar los pulsos de 1 segundo. Luego esta señal se divide por 10 y por 6 para establecer las decenas y las unidades de los minutos que deben ser llenadas a los visualizadores o displays. Las cuentas se acumulan por los seis displays y se envían al multiplexor, para reducir la complejidad del cableado, los displays se encienden en secuencia por medio de circuitos multiplexores. La acción de multiplexado se desarrolla a una velocidad rápida de tal manera que el
ojo no note ningún centelleo en los visualizadores. El circuito o scilador controla la velocidad del multiplexor. El decodificador y la memoria PROM convierten la codificación interna al codigo de siete segmentos necesarios para mostrar los números. La fuente de alimentación del reloj digital se muestra e n el esquema de la figura 2, se debe cambiar el transformador por uno de 220V. El transformador reduce el voltaje a 12V CA, mientras que el rectificador de puente formado por D1 a D4 convierte la alterna en continua, hoy existen rectificadores tipo puente encapsulados.
El condensador C1 actúa como filtro de la fuente de alimentación. La corriente alterna se conecta a la entrada de 50/60 Hz (pin 16)a través de la resistencia R3. Los componentes C3 y R4 determinan la frecuencia del oscilador a multiplexar. Los diodos emisores de luz D6 y D7 y sus resistencias limitadoras R1 y R2 forman los dos puntos destellantes entre las horas y los minutos. En la parte inferior del diagrama se puede observar tres interruptores pulsadores. Estos tienen las funciones de avance rápido, avance lento y sostenimiento que se explicaran más adelante. Los siete transistores NPN Q7 a Q13 se utilizan para amplificar la corrientede los segmentos a hasta g de los displays. Las resistencias R5 a R11 limitan la corriente de base y las resistencias R12 a R18 limitan la corriente de los segmentos. Los seis transistores PNP Q1 a Q6 se utilizan para amplificar la corriente para el pin común de cada display. Esta configuración es la que permite realizar el multiplexaje. Ensamble
Para iniciar el proyecto se debe fabricar la plaqueta de circuito impreso cuyo diseño se muestra en la figura 3A. Una vez que se tengan todos los componentes debe instalarlos y soldarlos en el siguiente orden: primero las resistencias de 1/4 watt, luego las de 1/2 watt y luego los diodos.
Después instale los condensadores cerámicos y los transistores fijandose muy bien en la polaridad o posición correcta para la base, colector y emisor. Luego instale la base de 24 pines para el circuito integrado. Después instale y suelde el condensador electrolítico teniendo en cuenta su polaridad. Este debe ir por detrás con el fin de hacer el montaje como se aprecia en la figura del inicio. Instale y suelde los seis displays de ánodo común teniendo en cuenta la posición de sus pines de acuerdo a la Guía para instalación de componentes. El punto decimal debe quedar a la derecha. Después de instalar estos componentes se deben realizar unas conexiones por la parte posterior del circuito impreso, es decir, donde están los trazos de cobre. Para hacerlas se debe guiar por la figura 4. Realice primero los puentes que se indican por debajo de los displays. Luego instale y suelde los terminales para circuitos impresos y los cables para los interruptores y el transformador.
Una vez terminado el ensamble del circuito impreso, debe montar e l circuito integrado en su base fijándose muy bien en la posición de los pines, guiandose por el pin N°1. Luego instale el circuito y el transformador en el soporte de acrílico al cual se le han hecho las perforaciones correspondientes. Para este montaje guiese por la fotografía del inicio. Operación
Al conectar la entrada del transformador a la corriente e l reloj debe empezar a funcionar. Con el interruptor S5, se selecciona el modo de 12 o 24 hrs. Con los interruptores pulsadores S2 y S3 se ajusta rápida o lentamente la hora exacta en el momento. Con el interruptor S4 se suspende el
conteo del tiempo momentaneamente. Si el reloj no funciona correctamente se debe buscar alguna falla en la soldadura o en los trazos del circuito impreso. Si todo está bien, debe cambiarse el circuito integrado o verificar su posición en la base. Lista de Materiales
Resistencias (1/4W, 5%) R1, R2 -> 470 OHM R3 -> 100K OHM R4 -> 470K OHM Resistencias (1/2W, 5%) R5 a R11 -> 10K OHM -> 330 OHM Condensadores -> 470 µf/16V electrolítico -> 0.01 µf cerámico Diodos, Transistores y Displays S1 a D5 -> 1N4004 D6, D7 -> LED 3mm -> PNP 2N3906 -> NPN 2N3904 -> Display ánodo común LA6960 o similar Circuitos integrados -> MM5314, Reloj Digital NATIONAL Varios
-> Interruptores de corredera SPST -> Interruptores pulsador NA
