Horloge à transistors. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'élément principal des montres mécaniques conventionnelles est le pendule ou balancier, qui est entraîné par un poids ou un ressort. De telles montres nécessitent un remontage régulier et fréquent, ce qui crée certains inconvénients.

De nombreux designers travaillent depuis longtemps sur le problème de la création de montres sans poids ni ressorts. En conséquence, des montres électromécaniques sont apparues. Dans ceux-ci, le pendule est mis en mouvement par un électroaimant, qui est alimenté par une source de courant électrique. Lorsque le pendule approche de la position d'équilibre (Fig. 1), les contacts qui lui sont associés se ferment et le courant circule dans l'enroulement de l'électroaimant. Une ancre en fer doux est fixée sur le pendule, qui est attiré par un électroaimant fixe.

Riz. 1. Le dispositif de l'horloge à contact électrique.

Les montres électromécaniques sont très économes en batterie et ont une bonne précision. Mais ils ont aussi un point faible - les contacts qui ferment le circuit de l'électroaimant. Après tout, en un an seulement, ils doivent fermer des millions de fois, donc après un certain temps, l'horloge électrique commence à fonctionner de manière imprécise. Et si la montre est très petite, par exemple une montre-bracelet, les contacts miniatures qu'elle contient fonctionnent de manière encore moins fiable.Avec l'avènement des transistors, il est devenu possible de créer des montres électriques sans contact.

Conduire l'horloge électrique sans contact sur un transistor est illustrée à la fig. 2. Un aimant permanent est fixé sur le pendule, pendant le mouvement duquel une force électromotrice est induite dans les spires d'une bobine fixe. L'un des enroulements de la bobine est connecté entre la base et l'émetteur du transistor, le second est connecté au circuit collecteur.

Riz. 2. Circuit électrique de l'horloge sur un transistor.

Le centre du pendule (aimant) croise l'axe de la bobine en position d'équilibre. Lorsque le pendule oscille dans la bobine L1, une force électromotrice est induite, dont la forme est illustrée par la courbe 1 (Fig. 3). Sur cette figure, les courbes tracées avec une ligne continue représentent les diagrammes des tensions et des courants qui se produisent lorsque le pendule se déplace de gauche à droite, et la ligne pointillée - de droite à gauche. Les extrémités de l'enroulement de la bobine L1 sont connectées de sorte que lorsque le pendule se rapproche de la position d'équilibre, une tension négative par rapport à l'émetteur apparaît à la base du transistor. Il se produit lorsque l'aimant se rapproche de la bobine, en raison d'une augmentation du flux magnétique traversant ses spires. Dans la position d'équilibre, le flux magnétique à travers la bobine atteint son maximum. À ce stade, la tension devient nulle. De plus, le flux magnétique commence à diminuer et la fem change de signe dans le sens opposé. Lorsque l'aimant s'éloigne de la bobine, la tension à ses extrémités disparaît presque. Pendant la deuxième demi-période, l'image se répète : lorsque l'aimant se rapproche de la bobine, une force électromotrice telle est induite dans l'enroulement L1 que la tension à la base est négative. Sous l'action de cette impulsion de tension, un courant passe dans le circuit de base (courbe 2) et le transistor se déverrouille (Fig. 3).

Figure 3. Diagrammes de tension, de courant et d'énergie du pendule pour le diagramme d'horloge illustré à la Fig. 2.
A est l'amplitude des oscillations du pendule,
O est la position d'équilibre.

Le sens des spires de la bobine L2, incluse dans le circuit collecteur, est tel que lorsque le courant collecteur la traverse (courbe 3), l'aimant est attiré vers la bobine. Son mouvement s'accélère.

La fréquence d'oscillation d'un pendule, comme dans une horloge conventionnelle, est presque entièrement déterminée par ses paramètres physiques : longueur et répartition des masses. La masse du pendule est principalement déterminée par l'aimant et les détails de sa fixation. Un mécanisme d'aiguille est relié au pendule avec un cadran, et l'horloge est prête.

Conception d'horloge. Pour la fabrication d'horloges sur transistor, toutes les horloges à pendule ou "horloges" conviennent parfaitement. Dans ceux-ci, il suffit de refaire la gâchette et, bien sûr, de retirer le ressort ou le poids; leurs fonctions seront assurées par la batterie.

Dans une horloge ordinaire, l'échappement qui met le pendule en mouvement a la forme illustrée à la Fig. 4a. Il doit être modifié comme indiqué sur la Fig. 4b. Un balancier 1 est soudé sur l'axe 2, auquel est librement suspendue la boucle d'oreille 3. Lorsque le pendule se déplace vers la gauche, la boucle d'oreille glisse le long du côté biseauté de la dent de la roue à rochet 4 et, sous l'influence de sa gravité, saute de son sommet dans l'espace entre les dents. Lorsque le pendule se déplace vers la droite, la boucle d'oreille repose contre le côté raide de la dent et fait tourner la roue à rochet vers la gauche d'une dent. Pour fixer la position de la roue et l'empêcher de tourner vers la droite, on pose dessus un bord du pétale-chien 5. Le deuxième bord du pétale tourne librement autour de l'axe 6. Lorsque la roue à rochet tourne vers la gauche , le pétale glisse le long des bords biseautés des dents et, sautant de leurs sommets, repose dans les bords tranchants des dents.

Riz. 4. Le dispositif du mécanisme de déclenchement des montres conventionnelles (a).
Le dispositif d'un mécanisme d'horlogerie sur un transistor pour convertir le mouvement oscillatoire du pendule en mouvement de rotation des aiguilles (b).

Le mécanisme d'horloge assemblé, fabriqué à partir d'horloges conventionnelles, est illustré à la fig. 5. La bascule, la boucle d'oreille et le chien pétale de cette montre sont en étain. N'importe quel aimant peut être utilisé. Son volume ne doit pas être inférieur à 3-4 cm³, car il doit supporter une charge de 100 à 200 g Dans la conception décrite, un aimant annulaire d'un haut-parleur d'un diamètre de 35 mm est utilisé. Pour régler le mouvement de la montre, l'aimant doit être monté de manière à pouvoir monter et descendre. Si l'horloge est rapide, le pendule (aimant) doit être abaissé.

Fig.5. Mécanisme d'horloge assemblé.

Tous les transistors en alliage, par exemple de type P2-P13, peuvent fonctionner dans un générateur d'horloge (Fig. 15). Le fonctionnement du générateur ne dépend pas du gain en courant du transistor. La diode D1 peut être utilisée de type D7B-D7Zh. Au lieu d'une diode, vous pouvez utiliser la jonction d'émetteur ou de collecteur d'un transistor en alliage de germanium, dans lequel la borne d'émetteur ou de collecteur s'est détachée. Si un transistor à conductivité npn est utilisé dans le générateur (Fig. 2), la polarité de la batterie et de la diode D1 doit être inversée.

La bobine de l'électroaimant peut être enroulée sur un cadre en plastique ou en papier avec un diamètre intérieur de 20, un diamètre extérieur de 48 et une largeur de 8 mm. Il est nécessaire d'enrouler la bobine en deux fils en vrac jusqu'à ce qu'elle soit remplie. Diamètre du fil - 0,09-0,15 mm. Après bobinage, il faut vérifier s'il n'y a pas de courts-circuits entre les deux bobinages obtenus. Le début d'un enroulement est connecté à la fin de l'autre et la sortie de l'émetteur du transistor est connectée à ce point.

Auteur : N. Goryunov, A. Pouchkine ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru

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