建筑塔钟电路

一些建筑物顶部的大型塔钟，并无复杂的机械结构，主要是靠电子电路驱动步进电机带动分针和时针，正确地指示时间。下面介绍一种每隔30秒钟产生一个驱动脉冲，用以驱动步距180°的步进电机，使分针每半分钟跳过一格，再利用简单的齿轮带动时针，正确指示时间的塔钟电路。

本电路的基准秒脉冲由高频精密走时电路5512F产生。该电路安装于精确走时的石英钟内，工作电压为1.5V，功耗极微，所采用的石英晶体谐振频率为4.194304MHz经电路内部23级分频变为0.5Hz的方波，并在3、4两脚交替输出宽度为7.8ms、时间间隔为1s的正负脉冲，以此驱动石英钟机心的步进电机。由于IC1工作电压低，输出的秒脉冲电压振幅与功率都很小，不能直接驱动CMOS电路，故利用其吸入电流的特性，接上VD1、VD2，不论IC1的3、4脚输出信号如何，其中一只引脚必然吸入电流，同时，VT1截止，发光二极管VD4短时熄灭，以确定秒脉冲信号产生正常。VT1的集电极输出的脉冲信号送入下一级进行分频。

为使电路能输出驱动大功率步进电机的正负脉冲，采用了一块双BCD加法计数器CD4518，在其时钟输入端1、9脚接地后，2、10脚输入的脉冲信号是由脉冲的下降沿触发计数的，当IC2－1的10脚输入10个秒脉冲时，由14脚送到IC2－2的2脚第一个脉冲，当30个秒脉冲到来时，IC2－2的3、4脚皆为高电平，由双输入与门IC3－1的10脚发出一脉冲上升沿，使IC3－3的3脚为高电平；当40个秒脉冲到来时，IC2-2的3、4脚为低电平，但5脚为高电平，以维持IC3－3的3脚为高电平；当50个秒脉冲到来时，IC2－2的3、5脚为高电平，而IC3－3的3脚高电平不变，但第60个秒脉冲到来时，IC2－2的4、5脚为高电平，使IC3－2的5、6脚为高电平，致使输出端4脚电平升高，这样IC2－1和IC2－2收到高电平复位信号而复位，回到初始状态，计数重新开始。由此可见，IC3－3的3脚将出现一个周期为1分钟的方波信号：30s高电平，30s低电平。为了将此信号转变成能驱动步距为180°的步进电机的窄脉冲信号，本电路利用了一块双单稳态触发器IC4 CD4098或CD4528，IC4的芯片集成有各自独立的单稳态触发器，4、12脚是上升沿触发输入端；5、11脚是下降沿触发输入端，根据该触发器功能真值表，当IC4－2的4脚为上升沿触发端时，其5脚必须接高电平；IC4－1的11脚作为下降沿触发端时，其12脚必须接低电平，复位端R低电平有效。单稳态触发器由D触发器、控制门和三态驱动极组成，单稳输出脉宽依赖于外接电阻和电容的数值，本电路中输出脉冲宽度近似等于2脚和14脚外接电阻与电容乘积的一半。

每当IC3－3的3脚由低电平上升为高电平时，IC4－2的4脚触发，6脚输出一定宽度的正脉冲驱动信号，使VT3、VT6、VT5导通，步进电机线圈M将有一定方向的电流流过。当IC3－3的3脚由高电平下降为低电平时，IC4—1的11脚触发，使10脚输出一定宽度的正脉冲信号，VT2、VT4和VT7同时导通，这时步进电机线圈中有一与上述方向相反的脉冲电流通过。在上述正反方向脉冲电流的作用下，步进电机将正常走动。

每当一个单稳态触发器工作时，输出正脉冲驱动电路，输出负脉冲经7脚和9脚使另一触发器复位，保证电路可靠工作。

校时装置是由开关SW控制，平时开关处于正常位置。当开关放在中间一挡时，时钟停走；当开关放在快挡时，IC3－3的输入端接IC2－1的11脚，每秒钟分针就跳过一格，为平时正常走时速度的30倍，作为快速校时之用。

本机平时用交流供电，市电经整流滤波，由三端稳压器7808提供整机用电，并为蓄电池浮充，以备市电停电时，由蓄电池供电。由于本机主要耗电器件是驱动级VT4～VT7四只达林顿功率管，而每隔半分钟才有一个脉冲电流通过线圈，所以平均功率消耗很小，1个千安时的蓄电池足够半天用电。(姜立中)