Tìm hiểu Bảng đèn Lịch Vạn Niên

Khái quát về đồng hồ Vạn Niên Lịch:
                                        
Hình chụp cho thấy, bảng đèn lịch thường gồm có một bên là khuôn hình phong cảnh, bên trong có trang bị hệ thống đèn quay làm cho khuôn hình rất sinh động, một bên là bảng đèn lịch với các led 7 đoạn. Trên bảng đèn lịch thường có:






* Các đèn số dùng chỉ:  Ngày - Tháng - Năm.
* Các đèn số dùng chỉ:  Giờ - Phút.
* Các đèn số dùng chỉ: Tháng và Ngày Âm lịch.
* Các Led chỉ trạng thái, như giờ buổi sáng (AM) và giờ buổi chiều (PM), Mode chỉnh.
* Các đèn số làm bộ nhiệt kế điện tử, dùng chỉ: Nhiệt độ phòng.


Ở bên hông đèn là nút tắt mở điện và các nút chỉnh thời gian: Một nút chọn Mode, hai nút chỉnh Tăng/Giảm. một nút chỉnh Reset và một nút chỉnh nhạc chuông.


Do trong bảng đèn có dùng nguồn pin dự phòng (3V), nên dù bảng đèn bị mất điện, trạng thái đếm của đồng hồ vẫn hoạt động (lúc này đèn không sáng, pin dự phòng không đủ công suất cấp điện cho các đèn số), nhờ vậy khi có điện lại, đồng hồ vẫn hoạt động đúng với giờ thật, Bạn không phải chỉnh lại. Nếu Bạn nhấn nút Reset thì sẽ bắt đầu xác lập lại tất cả các thành phần của bảng đèn, như lấy lại ngày giờ năm tháng... (chỉnh bằng cách chọn Mode, rồi dùng nút Tăng hay Giảm).


 Phân tích: Sơ đồ mạch điện toàn phần, bảng đèn đồng hồ Vạn Niên Lịch.


                                    


Hình chụp này cho thấy, bản mạch in bên trong bảng đèn. Trên bo mạch này Bạn phải nhìn thấy:


* Một IC vi điều khiển 32 chân, dùng điều khiển hoạt động của đồng hồ. Đây là loại IC da1n nên rất gôn nhẹ. Bên cạnh IC là thạch anh đồng hồ có tần số 32768Hz, bên cạnh thạch anh luôn có 2 tụ nhỏ dùng để bù nhiệt ổn tần.


* Nguồn nuôi với các linh kiện nằm chung quanh IC ổ áp họ 78xx, ở đây dùng 7805 hay 7806 (nếu mạch có dùng thêm diode cách ly các đường nguồn). Ở vùng này Bạn còn thấ:
    - 4 diode làm thành cầu nắn dòng. Một tụ hóa lớn dùng làm kho chứa điện, có tính ổn áp đường nguồn sơ cấp.
    - Dùng các tụ nhỏ có công dụng lọc bỏ các tín hiệu nhiễu ở vùng tần số cao.


* Nguồn pin dự phòng (3V), pin được cách ly với đường nguồn chính bằng 1 diode. Mỗi khi bảng đèn bị mất điện, pin dự phòng sẽ tiếp tục cấp điện cho bộ đếm trong IC đồng hồ, nhờ vậy khi có điện lại, đồng hồ vẫn chạy đúng theo giờ thật (Bạn không phải chỉnh lại).


* Các đèn số với Led 7 đoạn (thường là màu đỏ để đèn có hiệu suất cao, độ sáng mạnh, ít hao điện). Bạn phải xác định được:


    - Các đèn Led dùng chỉ: Giờ - Phút.
    - Các đèn Led dùng chỉ: Ngày - Tháng - Năm (Dương lịch).
    - Các đèn Led dùng chỉ: Ngày - Tháng (Âm lịch).
    - Các đèn  Led dùng chỉ: Thứ
    - Các đèn Led dùng chỉ Nhiệt độ trong phòng.


Hoạt động của các đèn Led với:
 
    - 8 transistor (loại PNP) dùng làm các khóa điện, nhận xung  quét, mỗi lần chỉ cho mở một bộ phận, phải qua 8 nhịp mới quay lại.
    - Các điện trở hạn dòng cho các Led.
    - Các bó nối dùng nối các đèn Led vào IC đồng hồ.


* Loa chuông với một transistor (NPN), đôi khi bảng đèn lịch dùng thêm một IC nhạc chuông, hay phát tiếng nói.


Chú ý: Các đầu cằm dây, bảng đèn thường có các đầu cằm:


    - Đầu cắm dây nguồn (lấy điện từ cuộn thứ của một máy biến áp nhỏ).
    - Đầu cắm bảng chỉnh đồng hồ.
    - Đầu cắm loa chuông.
    - Đầu cắm nhiệt trở dùng để dò nhiệt độ phòng.

Tóm lại, khi tháo bảng đèn ra, việc trước tiên là nhìn vào bản mạch in, Bạn phải nhìn thấy các khối vùng chức năng. Hãy quan sát kỹ các linh kiện, nhờ vậy việc kiểm tra tìm hư hỏng sẽ nhanh và dễ dàng hơn.


Sau đây, chúng ta sẽ phân tích một sơ đồ mẫu có tính kinh điển. Sơ đồ này tôi vẽ lại từ một bảng đèn thật (do hình tổng thể nhỏ nên ở mỗi phần tôi vẽ lại với độ rõ cao hơn, giúp Bạn hiểu được hoạt động của từng vùng trong mạch).


                                      


Sơ đồ cho thấy, mạch điện gồm có 4 phần:
                                             
1. Mạch nguồn nuôi và pin dự phòng.


Trong mạch:


* T1 là biến áp nguồn dùng làm biến áp cách ly và cho giảm áp, chuyển mức áp 220V AC xuống 12V AC.
* 4 diode D1...D4 (với 1N4007 x4) dùng làm cầu nằn dòng, dòng điện AC ra dạng dòng xung một chiều.
* 1 tụ hóa C1 (1000uF) dùng làm kho chứa điện đầu nguồn, có tác dụng ổn áp, nâng áp và tăng hiệu xuất cho tải.
* 1 tụ nhỏ C2 (104) dùng để lọc bỏ các tín hiệu nhiễu nằm ở vùng tần số cao.
* IC ổn áp họ 78xx, U1 (LM7805C) dùng để tạo ra đường nguồn +5V có độ ổn định cao.
* Tụ dập hiện tượng dao động tự kích trong IC 7805 vói tụ C3 (470uF).
* Tụ lọc bỏ nhiễu tần cao với C4 (104).


Nguồn nuôi +5 Volt sẽ cấp cho IC đồng hồ:


* IC đồng hồ JW23A03C lấy điện 5V cho chân số 1 qua diode cách ly đường nguồn D5 (1N4148). Chân 3 cho nối masse để lấy dòng.
* Pin dự phòng 3V, qua diode cách lý D6 (1N4148) để cấp điện cho mạch đếm trong IC đồng hồ mỗi khi bảng đèn bị mất điện, chúng ta biết:


    - Khi bảng đèn có điện thì mức áp 5V trên chân 1 cao hơn mức áp của pin, lúc này D6 nghịch và pin đã bị làm hở mạch, không cấp điện cho IC.


    - Khi bảng đèn bị mất điện, mất đường nguồn +5V, diode D6 sẽ thông và pin dự phòng sẽ cấp nguồn cho IC đồng hồ trên chân 1. Nhớ vậy mạch điện đồng hồ vẫn đếm dù điện nhà bị mất.


* Trên chân 2 và chân 4, người ta mắc mạch Reset với điện trở R1 (360K), R2 (470K) và các tụ điện C9 (102), tụ C10 (102).
* Trên chân 5, 6 mắc thạch anh đồng hồ Y1 dùng tần số 32768Hz (tức 2 lũy thừa 15, đây là tần số phù hợp cho các thanh cia 8 bit). Các tụ C7 (20p), C8 (20p) dùng làm tụ bù nhiệt ổn tần.


Kiểm tra vùng mạch này: Đơn giản Bạn đo các mức áp DC trên các tụ hóa, nếu có áp DC khoảng 16V trên tụ C1 và có mức áp 5V trên tụ hóa C3 là mạch cấp nguồn tốt.


Để kiểm tra thạch anh 32768Hz, Bạn dùng đồng hồ đo tần số, đo tần số trên 2 chân 5 và 6, nếu đồng hồ hiện số 32K là mạch dao động có hoạt động bình thường. Nếu không thì thay thử thạch anh hay thay thử IC đồng hồ.


2. Mạch điện đồng hồ với IC đồng hồ chạy thạch anh 32768Hz.


                                    


                                   


Hình chụp cho thấy các chân và vi trí gắn IC đồng hồ trên board. Bạn hãy xác định dấu ghi chân số 1 và từ đó xác định được các chân khác. Nguyên lý hoạt động của IC đồng hồ như sau: (Bạn xem sơ đồ mạch điện).


                                     


* Sơ đồ cho thấy, chân 1 nối vào đường nguồn 5V, chân 3 cho nối masse.
* Chân 2, chân 4 cho mắc mạch Reset với R1 (360K), R2 (470K) và các tụ C9 (102), C10 (102).
* Chân 5, chân 6 mắc thạch anh đồng hồ Y1. Dùng tụ bù nhiệt ổn tần C7 (20pF), C8 (20pF).
* Dùng bó nối trên các chân Q1 (chân 7)...Q8 (chân 14) cho xuất xung quét, dùng lần lượt đóng mở các transistor pnp (8550), ở đây là 8 transistor, mỗi lần chỉ mở điện cho một đường. Các điện trở hạn dòng chân B là R9 (680), R10 (680).
* Dùng bó nối trên các chân 15 (G), 16 (F) , 17 (A), 18 (B), 19 (C), 20 (D), 21 (E) để xuất các mã số dạng 7 đoạn, cấp cho các đèn số Led dùng hiển thị thời gian. (Bạn xem hình cách cho hiển thị trên 2 đèn chỉ Phút).
* Dùng bó nối khác trên các chân 23 (G), 24 (F), 25 (A), 26 (B), 27 (C), 28 (D), 29 (E) để xuất số dạng mã 7 đoạn cho các đèn số khác.
* Chân 32 cho xuất tín hiệu báo chuông.
* Các chân khác dùng cho mạch dò nhiệt qua một cảm biến nhiệt trở và gắn bảng chỉnh thời gian.


 Hình vẽ cho thấy các thành phần linh kiện trên bảng mạch dùng chỉ thời gian:
                                          
Board chỉnh cho nối vào các chân của IC đồng hồ, ở đây:


    - Nút nhấn S1 (-) dùng chỉnh cho giảm số.
    - Nút nhấn S2 (+) dùng chỉnh cho tăng số.
    - Nút chỉnh S3 (Set) dùng chỉnh chọn Mode.
    - Nút nhấn S4 (Reset) trả về trạng thái khởi đầu.
    - Nút chỉnh S5 (Sing) dùng chỉnh trạng thái báo chuông.


3. Mạch hiển thị dùng các đèn số Led 7 đoạn.


Sơ đồ cho thấy cấu trúc của mạch hiển thị với các đèn Led dùng mã 7 đoạn.
                                            
Hình vẽ cho thấy, Bạn nối chân chung vào chân C của transistor pnp, các chân khác cho nối vào các chân của IC đồng hồ. Khi transistor pnp dẫn điện, lúc này chân chung cho nối vào đường nguồn 5V, và nếu lúc này các chân cathode của Led cho xuống mức áp thấp, thì sẽ có dòng qua Led và Led đó sẽ phát sáng. Từ đèn Led này chúng ta có thể cho hiện ra các con số, như 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.




                                    
                                       


Qua sơ đồ mạch điện trên Bạn thấy, chân chung của các Led sẽ cho nối vào vào các chân C của các transistor, khi transistor dẫn điện và lúc này các chân trên Port của IC đồng hồ xuống mức áp thấp thì các Led tương ứng sẽ phát sáng và chúng ta sẽ thấy các con số hiện trên các đèn số. Trong mạch người ta dùng các điện trở hạn dòng giữ cho dòng qua các Led không quá lớn.


4. Mạch đèn và motor tạo hình động.


                                        


Sơ đồ mạch trấn lưu điện tử làm sáng đèn huỳnh quang:
                                           


Nguyên lý làm việc của mạch:


* Người ta dùng 4 diode 1N4007 để nắn dòng, đổi dòng AC ra dạng dòng xung một chiều.
* Dùng một tụ lọc 4.7uF/400V để tạo ra mức áp DC đủ cao, trên 300V.
* Dùng 2 transistor khóa ráp thành mạch dao động kéo đẩy, với biến áp hồi tiếp có 3 cuộn dây, quấn trên vòng hình xuyến, tín hiệu hồi tiếp trả về chân B với tụ liên lạc là 1uF, điện trở hạn dòng 1 Ohm. Cho dập áp ngược với diode và điện trở hạn dòng 12 Ohm.
* Dùng tụ 1000PF và điện trở 500K để mòi chạy mạch dao động.
* Qua tụ 0.033uF (chịu áp 400V), điện áp cao sẽ kích sáng đèn, trong mạch dùng cuộn cảm để ổn dòng qua đèn. Tụ 2200pF tạo dòng nung nóng tim đèn làm giảm mức áp kích đèn, giữ cho đèn bị bị đen ở hai đầu.


Toàn mạch được ráp trên một mạch in nhỏ (Bạn xem hình).


Trong bảng đèn người ta còn dùng một motor AC nhỏ có bộ giảm tốc độ quay để làm quay các đĩa màu tạo, hay kéo các màn hình chạy, làm cho phòng cảnh có tính chuyển động, nhờ đó hình phong cảnh sẽ sinh động hơn.


Các hình chụp trên các board mạch thật giúp Bạn nhanh chóng xác định được các vùng chức năng:


Hình  1: Cho thấy các đèn hiện số dùng Led theo mã 7 đoạn. Nó có một chân chung (common) và 8 chân cấp dòng cho các Led, đánh dấu theo ký tự A, B, C, D, E, F, G và dot. Trước hết Bạn phải tìm ra chân chung, rồi dùng Ohm kế để thang Rx1 (để c1 dòng lớn trên dây đo) để kiểm tra từng Led trong đèn.


                                       


Hình  2: Bạn tìm các dãy transistor pnp (8550), vì IC đồng hồ dùng cảng (Port) 8 bit, nên trên mạch chỉ có 8 transistor dùng đóng mở các hệ thống hiển thị. theo kỹ thuật quét Mỗi lần trên chân B của một transistor sẽ nhận được một xung biên thấp để cho mở một đường mạch, với xung quét đủ nhanh, và với tính lưu ảnh của mắt, Bạn sẽ thấy tất cả các số đều hiện ra cùng lúc, thật ra mỗi lúc chỉ có một phần cho phát sáng mà thôi.


                                        
Hình  3: Từ Loa chuông theo dây nối, Bạn sẽ truy ra mạch báo chuông. Mạch thường gồm một transistor npn (8050) và một vài linh kiện phụ như điện trở hạn dòng R và tụ liên lạc C. Trong một số board người ta còn dùng IC nhạc chuông, lúc đó tín hiệu chuông nghe sẽ "màu mè" hơn. Đôi khi là các ICbáo bằng tiếng nói, tiếng gà gáy...
                                          


Hình 4 : Hình chụp cho thấy bộ trấn lưu điện tử, nó là một mạch dao động kéo đẩy làm việc ở mức áp cao, mạch cấp điện áp cáo để kích sáng một đèn ống neon (thường dùng loại ống hình tròn). Mạch này rất dễ hư. Các hư hỏng thường ở các transistor, tụ lọc nguồn có mức chịu áp cao (400V), đôi khi gây chạm ở các diode nắn dòng làm cháy mạch (vết đen nám rất dễ nhận ra).


                                          
Hình  5: Trong bảng đèn người ta dùng một loa nhỏ để cho báo nhạc chuông. Loa nhỏ nhẹ và được dùng keo dẽo cho dán dình trên bảng đèn. Ở đây người ta cũng gắn một nhiệt trở (mới nhìn hình giống diode 1N4148) để dò nhiệt độ phòng.


                                              


Hình 6: Biến áp dùng cách ly và hạ áp AC. Ở đây Bạn thấy một cầu chì dùng bảo vệ tránh chạm mạch, một khóa điện đóng mở nguồn. Bạn nhớ biến áp thường có kích thước rất nhỏ, nhiều khi không đủ công suất cấp cho mạch. Bên dưới Bạn còn thấy có board chỉnh, trên board chỉnh là các nút nhấn, lâu ngày nó bị tiếp xúc xấu, lúc đó Bạn phải dùng RP7 để làm sạch các tiếp điểm, không cần thay mới.


                                           


Lời cảm tạ: Bài viết này được soạn lại theo tư liệu của các buổi học giữa bạn Đức và thầy Hưng (học tại gia). Bạn Đức là chủ đại lý lớn cho các bảng đèn lịch Vạn Niên, tiệm ở đường 3/2 - Q10. Trong các buổi học, chúng tôi thường phải cùng nhau giải quyết cụ thể trên rất nhiều loại bảng đèn lịch, từ đó lấy được rất nhiều kinh nghiệm thực tế về loại sản phẩm này, khi có dịp, chúng tôi sẽ trở lại đề tài này với nhiều  loại IC lập trình khác, nó sẽ giúp Bạn "linh động" hơn trong công việc bảo trì và kinh doanh loại đèn lịch Vạn Niên.


 Giáo viên dạy nghề: Vương Khánh Hưng.