1.4 Описание функциональной схемы электронных часов

Функциональная схема — документ, разъясняющий процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия или изделия в целом. Функциональная схема является экспликацией отдельных видов процессов, протекающие в целостных функциональных блоках и цепях устройства. Функциональная схема – вид графической модели изделия.

Функциональная схема электронных часов состоит из следующих элементарных звеньев (см. Приложение «Электронные часы» Схема функциональная 220301.51Э2): резистор (R), реле – узел управления нагревателем (K1), датчик температуры тёплого пола (DA1), дешифратор (DC – DD3, DD4), аналого-цифровой преобразователь (DD1, DD2), светодиод (HL1), LCD дисплей.

Аналоговый сигнал с резистора R поступает в аналого-цифровой преобразователь DD1 и формирует выходной дискретный двоичный код, подаваемый на дешифратор DD4. Дешифратор преобразует двоичный код в семисегментный код для LCD дисплея и на дисплее отражается заданная пользователем температура[4].

Резистор (R) — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования токав напряжение инапряжениев ток, ограничения тока, поглощения электрической энергии. В данной схеме переменный резистор служит для определения уровня температуры нагревательного элемента, устанавливаемой пользователем.

Дешифратор (DD3, DD4) — комбинационная схема, преобразующая n-разрядный двоичный, троичный или k-ичный код в -ичныйодноединичный код, где — основание системы счисления. Логический сигнал активен на том выходе, порядковый номер которого соответствует двоичному, троичному или k-ичному коду. Дешифраторы являются устройствами, выполняющими двоичные, троичные или k-ичные логические функции (операции).

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, ADC) — устройство, преобразующее входнойаналоговый сигналв дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC). Как правило, АЦП —электронноеустройство, преобразующее напряжениев двоичный цифровой код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор[5].

LCD дисплей модуль для Arduino. Модуль используется для преобразования сигналов от контроллеров и датчиков в графическую информацию. Управление LCD 1602 модулем для Arduino осуществляется или от Arduino контроллера, или от другого микропроцессорного управляющего устройства через соответствующие выводы. LCD дисплей с ЖК-дисплеем имеет интерфейс для ввода и вывода информации. Имеет поддержку латиницы и кириллицы (с установкой дополнительных библиотек).

Датчик температуры DA1, являющийся чувствительным элементом, измеряющим температуру пола, выдаёт аналоговый сигнал пропорционально температуре тёплого пола на аналого-цифровой преобразователь DD2. Полученный цифровой код подаётся на дешифратор, который так же преобразует двоичный код в семисегментный код для LCD дисплея и отображается на нём.

Затем, на узел сравнения поступают аналоговые сигналы с резистора R и датчика температуры DA1. В результате сравнения формируется сигнал, подаваемый на реле K1. Реле — электрическое или электронное устройство (ключ), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепейпри заданных изменениях электрических или неэлектрических входных воздействий. В данном случае включение или выключение нагревательного элемента тёплого пола.

О состоянии нагревательного элемента показывает светодиод HL1, подключённый в реле K1.

Светодиод или светоизлучающий диод — полупроводниковый приборс электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучениепри пропускании через него электрического тока в прямом направлении.