Сделать часы на люминесцентных лампах своими руками. Миниатюрные часы на вакуумно-люминисцентном индикаторе Часы на люминесцентных индикаторах ив 12

.

Об этих часах я с Moto_v3x (с Радиокота) говорили еще 2 года назад. Год назад удалось купить индикаторы (недорого) и сделать плату индикации, которая пролежала у меня в столе до декабря прошлого года. Во что вылилась уборка ящика, Вы можете наблюдать в этой статье.
Часы состоят из 3 плат: плата индикации, основная плата, плата сенсора.
Пока речь пойдет о двух первых, т.к. последнюю собираюсь делать на этапе производства корпуса.
Платы односторонние, конечно же с перемычками. Некоторые из них выполнены МГТФом. Разведены в Sprint-Layout 6.

Плата сделанная год назад:

Дорожки 0.3мм. ЛУТом.

Основная плата:

Дорожки 0.6 , так же ЛУТом.

Несколько слов о схеме.
Камень выбрал PIC16F887, во основном, из-за количества выводов. Плюсом послужило его наличие. Нумерация выводов на схеме для DIP-40 корпуса.
Питание накала - переменка, частотой 3 кГц (задается конденсатором С11). Схема дешева, все компоненты доступны,настройки не требует.
Отрицательное напряжение получаю при помощи доступной MC34063.
Почему такая схема? Потому что у меня свои тараканы в голове.
Низковольтное питание можно было реализовать и на 78l33 (пожалуй, дешевле всего), но у меня есть желание прикрутить НС-05 к часам и рулить ими с Androidа, а она жрет 40-60 мА. Смастерил DC-DC на.. угадайте чем? Правильно, MC34063:) .
На Али купил DS3231 по 0.8$, аж 10 шт. Выбор РТС - очевиден.
Кстати, не зря китае.. наши "предприимчивые друзья" их продают недорого. Dsка бывает с 1 раза не стартует, что ни разу не наблюдалось на мс купленной за 3.5$.

Собрал питание проверил как светит лампа.

И ждало меня великое расстройство:(! Все лампы были б/у и все они светили по разному. Поэтому надо брать лампы с запасом, чтоб было из чего выбрать. Разница в интенсивности свечения колоссальна, смысла делать программную коррекцию нет:(.

Затем я немного отложил:), изготовление этих часов и решил попробовать все предполагаемые части схемы на более простом проекте. Получились .
С учетом полученного опыта сделана монтажная плата, которая в последствии переименовывалась в основную и, усовершенствованную версию которой, можно наблюдать в данном проекте.

Итак что же присутствует в часах(разведено на плате ):
- точность хода обеспечивает DS3231;
- ночной режим;
- светодиодная подсветка(одноцветная) с регулируемой интенсивностью;
- индикация времени;
- индикация даты;
- индикация дня недели.
- управление по bluetooth;
- сенсорное вкл\выкл.

Для первой версии, пожалуй, достаточно, ведь возможно будет и вторая.

Управление:

установка времени

левая кнопка(короткое нажатие) вход в меню установки;
средняя - плюс;
левая - минус;

управление подсветкой

средняя(короткое нажатие) - увеличивает подсветку;
левая(короткое нажатие) - уменьшает;

Включени\выключение блютуз - долгое нажатие левой кнопки.

Пришло время поговорить о сборке.

Начинаем сборку, как всегда, с источников питания.
Первым в списке у нас ИП -27 Вольт.

Часть платы, занятая схемой выделена ниже.
В точках указанных на рисунке вы должны наблюдать -27В.

Затем очередь за переменкой на накал.
Часть платы занимаемая схемой:

Правильно собранная схема настройки не требует. Ее работоспособность можно проверить тестером. На моем стареньком DT-838 показывает ~2.3 вольта переменки.

И в финале ИП на 3.3 вольта:

В итоге проверяем собранные ИП в точках указанных на рисунке:

Если все соответствует, то запаиваем перемычки A и B.

На том, как собрать плату индикации, подробно останавливаться не буду. Понадобится, лишь, аккуратность и внимательность. Светодиоды нужно установить до установки ламп:).
Индикаторы можно проверять, подключив накал к выводам 11, 1 двух ламп , соединенных последовательно и +5В к сетке и аноду. Должны увидеть горящий сегмент лампы.

Сборка ключей требует аккуратности и по окончанию оной необходимо хорошенько промыть плату, чтобы не было засветов. Еще я бы присоветовал проверить тестером на диапазоне 2Мом соседние дорожки:) .

Далее я подключил собранную плату индикации и проверил каждый ключик.

После того как все налажено, припаял МК.

Немного остановлюсь на прошивке МК. Я прошивал его на плате. Выводы для программирования подписаны:

Прошивать можно, например, Extra-PIC (софт PICPgm ) или PICkit-2 lite , заводскими PICkit-2 или PICkit-3. Выбор за вами.
Если не собираетесь больше прошивать МК, то после прошивки диод шотки можно заменить перемычкой и установит конденсатор 100-470мкФ показанный на картинке выше.

Собираем оставшуюся часть схемы, включаем и вы должны увидеть вот это:

Удачной сборки!

Upd 2015\09\27:
Владельцы программаторов TL866CS могут иметь затруднения с программирование и верификацией прошивки. Это связанно с тем, что у МК разрядность шины 14 бит , а хранятся эти 14 бит в 2 байтах (16 бит ) => 2 бита не значащие. Некоторые компиляторы заполняют их нулями, некоторые единицам. В моих прошивках они заполнены единицам, что и вызывает трудности у софта TL866CS.
Решение: качаете WinPic800(программа бесплатная),выбираете контроллер, загружаете прошивку, Файл - Сохранить как и сохраняете ее заново. Все:).

Upd 2015\10\04:

Добавлены в прошивку v 1.1 поддержка датчика температуры DS18b20. Обрабатывается как положительная, так и отрицательная температуры.

Добавлены в прошивку v 1.2 поддержка датчика температуры DS18b20 и датчика атмосферного давления BMP085(BMP180).
Термометром обрабатывается как положительная, так и отрицательная температуры.

На плату добавляются навесным монтажом.
Не забываем , что на модуле BMP085 или BMP180 уже установлены подтягивающие резисторы на шине I2C, поэтому на плате резисторы R86 и R87 необходимо удалить.

Датчик температуры необходимо вынести за корпус.

В обе прошивки добавлен новый шрифт цифр (в меню установки часов).
Исправлен момент с зависанием при включении.

Схема подключения:
Измененная плата под прошивки 1.1 и 1.2 (добавлены отверстия для подключения датчиков)
Файл прошивки v 1.01 (доп. шрифт)
Файл прошивки v 1.1 (поддержка датчика температуры+доп.шрифт)
Файл прошивки v 1.2 (поддержка датчика температуры +датчик давления+доп.шрифт)

Прошивка 1.1 показания температуры(фото Николай В. ):

Upd 2015\10\17:
Перезалил прошивки 1.1 и 1.2!
Исправлена буква "У" в прошивке 1.2
Исправлена буква "У" и символьные обозначения дня недели перед показом температуры в прошивке 1.1

Изменилась контактная почта, так что те, кто писал мне на Рамблер, обратите внимание . К старой почте доступа у меня нет:(.

Upd 2015\12\17:

Spoiler :

Ох, из-за наплыва работы, к сожалению(или к счастью:)),не остается у меня сейчас времени заниматься хобби.
Месяц (!) делаю новую платку под часы ИВ-17.
Хотел успеть даже с корпусом на новый год, но....
На плате реализовано:
- все что было в v 1.2;
- сенсорная кнопка вкл\выкл на TTP223 (прям на плате);
- питание от USB;
- будильник с резервной батареей;
- есть пищалка (будильник, нажатие клавиш):
- RGB подсветка WS2812B(позволяет задать каждой лампе свой цвет);
- датчик влажности;
- если удастся, впихнуть в корпус обучаемый ИК приемник;
- и ESP8266 на борту (настройка часов через браузер,NTP синхронизация);
- хе, только радио не хватает:)))))))))) (хотя если напрячься, можно сделать онлайн-радио).

Часы в корпусе от Максим М.

Upd 2016\02\27:
Есть желающие попробовать WEB-морду и синхронизацию по NTP на модуле ESP-12/ESP-12E или модуль у которого 2 ножки свободны, которыми можно управлять?
Кроме желания нужно иметь собранные часы и сам модуль в наличии.
Напишите мне на почту.

Upd 2016\03\07:

Установка времени:
Настройка связи по NTP:
Выбор периода опроса:

Настройки клиента WiFi:
Настройка сервера WiFi:

ESP-12(ESP-12E) расположен на отдельной плате. Схема подключения модуля нарисована ниже.

Сам модуль крепится к плате двухсторонним скотчем или клеем.
Выглядеть это будет, примерно, так:

На фото модуль уже с SD-катрой. Предполагалось собирать еще статистику, но пока это далекое будущее.
Низ ESP-12 требуется изолировать от платы .

Процессор часов прошиваем прошивкой 1.35 до установки модуля, т.к. обычно программаторы прошивают МК с напряжением питания 5В, что может пагубно сказаться на выводах ESP!

О прошивке модуля.

Когда вы получаете ESP-12 из Китая, то он будет в режиме AT команд.
Надо выяснить на какой скорости он работает по UART.
Как это сделать описано в .
Отдельно отмечу, что для программирования модуля требуются уровни 3.3В => нужно использовать либо согласователь уровней(я использую ADM3202, потому что они у меня есть), либо USB <--> com (на АЛИ их полно) с выходом 3.3В.

Заливать прошивку в модуль с помощью esptool.exe
Утилита идет в комплекте с библиотекой ESP для Ардуино.
Параноики могут установить среду Ардуино (как сделать описано в статье по ссылке выше) и найти ее по пути:
C:\Documents and Settings\Имя вашей учетки\Application Data\Arduino15\packages\esp8266\tools\esptool\0.4.6\
Исходники можно глянуть .

Команада для заливки прошивки:
c:\esptool.exe -vv -cd ck -cb 115200 -cp COM1 -ca 0x00000 -cf c:\ESPweb20160301.bin

Параметры которые нужно поменять под себя:
Для перевода модуля в реж заливки прошивки надо замкнуть GPIO0 на землю.

Во время прошивки на экране будет это:

По окончании прошивки выключаем питание, убираем перемычку с GPIO0.

Работа:
При включении ESP-12(если это возможно) соединяется с NTP сервером и получает точное время.
При длительном нажатии на среднюю кнопку часов включается веб интерфейс и пользователь может настроить параметры часов.

В менюшке все вроде бы интуитивно понятно.
Остановлюсь лишь на пункте в меню сервера WiFi- режим WiFi

Выбор:
-только клиент . ESP поднимет софтовую точку доступа "esp8266" с паролем "1234567890"). Эта опция активна по умолчанию. В браузере для подключения часам надо набрать адрес - 192.168.4.1 ;

-только сервер . ESP будет доступен внутри вашей домашней сети. Адрес подключения можно узнать длинным нажатием на левую кнопку часов. ;

Отключить WEB интерфейс можно так же длительным нажатием средней кнопки(синхронизация по NTP при этом не отключается).

Синхронизация времени по NTP происходит: при включении в конце первой минуты (если выбран соответствующий пункт в меню "Настройка часов "), при наступлении выбранного времени в меню "Внешний сервер времени ".
Видео:
<будет позже>

Довольно давно назрела идея сменить у себя старые часы - ни точностью хода, ни особым внешним видом они не отличались. Идея то есть, а вот со стимулом - то времени нет, то желания делать из стандартного новодела китайцев... в общем полный швах. И вот, однажды, по дороге домой, зайдя в один магазинчик торгующий неликвидами, на глаза попалась витрина с радиолампами времен СССР. Среди всего прочего заинтересовала сиротливо лежащая в уголке лампочка ИВ-12. Помня реплики продавца в прошлом: "все что есть - на витрине", даже без энтузиазма спросил. … "Чудо, чудо, свершилось чудо!" - обнаружилось, что этих индикаторов у них аж целая коробка! Блин, нет бы раньше.... в общем закупился я;)

В предвкушении вернувшись домой первым делом подал на них напряжение - работают! Вот, вот он пинок под мохнатый хвост, вот он стимул видеть у себя это чудо в действии - работа закипела.

Техзадание:
1. Собственно часы;
2. Будильник;
3. Встроенный календарь (учитываем число дней в феврале, в т.ч. в високосном году) + просчет дня недели;
4. Автоматическая регулировка яркости индикатора.

Панельку под индикаторы достать не удалось - слишком уж дефицитная даже под заказ вещица, в замен использовал "втулки" от пары разломанных разъемов модемного кабеля RS-232. "Хвост" у них отрезаем - выходит компактней родных панелек. (прим. - посадочное место сверлите аккуратней, пятачки маленькие)

Первые пробы:

Точность хода кварцевого генератора DS1307 оставляет желать лучшего - после промывки платы и подбора емкостей обвязки кварца удалось добиться что то около +/-2 сек в сутки. Точнее - частота плывет от температуры, влажности и положения планет - совсем не то, что хотелось. Помозговав немного над проблемой, решился - заказал микросхемку DS32KHZ - довольно популярный термокомпенсированный кварцевый генератор.
Выпаиваем кварц и на освободившееся место на кусочке текстолита удобно размещается этот зверек. Подключение - теперь уже проводками к рядом расположенной DS1307.

Генератор не зря такой дорогой - с ним по справочнику производитель обещается повысить точность часов до +/- 0,28 сек в сутки. В реальности же при допустимых режимах питания и температурном диапазоне мне не удалось увидеть изменение частоты от внешних факторов. В тестовом режиме, в условии комнаты часы проработали около недели, 2 дня из которых они пребывали в летаргическом сне кормясь от штатной батарейки - спустя погрешность если верить службам точного времени не превышала... +0,043 сек в сутки!!! Вот оно счастье! Точнее увы, за такой короткий срок измерить не удалось.

Сборка корпуса:

После сбора корпуса и "причесывания" прошивки у часов осталось 3 кнопки: условно назовем их "А" "В" "С".
В нормальном состоянии кнопка "С" отвечает за переключение режима с отображения времени "часы - минуты" на дату "число - месяц", секундный индикатор при этом отображает день недели, деле на год, далее в режим "минуты - секунды", по четвертому нажатию - в первоначальное состояние. Кнопка "А" при этом быстрый переход в отображение времени.
Из режима "часы - минуты" кнопка "А" переключает по кругу в режим "настройка будильника" / "настройка времени, даты" / "настройка яркости индикатора". При этом кнопка "В" - переключает по разрядам, а "С" - собственно изменяет выбранный разряд.
Режим "настройка будильника", буква А (Alarm) на среднем индикаторе означает что будильник включен.
Режим "настройка времени, даты" - когда выбран разряд "секунды" кнопка "С" - округляет их (с 00 до 29 сбрасывает их в 00, с 30 до 59 сбрасывает в 00 и добавляет +1 к минуте).
В режиме "настройка времени, даты" на выводе SQW м/с DS1307 меандр 32,768кГц - необходим при подборе кварца/емкостей к генератору, в остальных режимах на нем 1Гц.
Режим "настройка яркости индикатора": "AU" - автоматический, показывает измеренную освещенности в у.е. ;) "US" - ручная настройка в тех же единицах.
Фух, вроде ни чего не забыл.

Приветствую! Обзор будет посвящен вакуумно-люминесцентному индикатору ИВ-18 и сборке часов на его основе. Расскажу про каждый функциональный узел в схеме, будет много фото, картинок, текста и, конечно же, DIY. Если интересно, заходим под cut.

Совсем чуть-чуть лирики
У меня давно была идея собрать часы на газоразрядных или люминесцентных индикаторах. Согласитесь - выглядит это винтажно, тепло и лампово. Такие часы, например, в деревянном корпусе, смогут занять достойное место в интерьере или на столе радиолюбителя. Реализовать свою идею все как-то не получалось. Сначала хотел собрать на ИВ-12. Такие лампы нашлись дома в куче «хлама».
(Картинка для примера из интернета).

Потом на ИН-18. Это одна из самых больших индикаторных ламп, но узнав цену одной штуки, от этой затеи отказался. (Картинка для примера из интернета).

Затем захотел повторить схему на ИН-14. (Картинка для примера из интернета).

Уже развел печатную плату, но заминка случилась из-за ламп. Найти их в Норильске не удалось. Потом нашел комплект из 6 штук на ebay. Пока раздумывал, энтузиазм поугас, появились другие проекты. Идея снова не была реализована.
На одном из тематических сайтов для радиолюбителей, увидел вот такие часы.

Нашел информацию, это оказались Ice Tube Clock от Adafruit. Мне они очень понравились, однако цена за комплект для самостоятельной сборки составляет $85, без учета стоимости доставки. Тут же пришло решение - буду собирать сам! Индикатором в таких часах является ИВ-18. Купить такой же в русских интернет-магазинах я не смог, то не было доставки до Норильска, то продажа только оптом. В общем, в порыве энтузиазма заказал его на ebay. Продавец оказался из Нижнего Тагила (доставляет по всему миру). После оплаты продавец вернул стоимость международной доставки $5. Через 3 недели посылка была у меня в руках. На всякий случай заказал 2 шт, так как переживал, что в дороге могут разбиться.

Упаковка
В качестве упаковки - обычный конверт с пупырками, индикаторы находились в пластиковых трубках с дополнительной оберткой внутри. Такая форма упаковки оказалась вполне надежной.

Внешний вид

Назначение и устройство
Индикатор цифровой многоразрядный вакуумный люминесцентный (ВЛИ) предназначен для отображения информации в виде цифр от 0 до 9 и десятичного знака в каждом из 8 цифровых разрядов, и вспомогательной информации на одном служебном разряде.
ВЛИ представляет собой электровакуумный триод прямого накала с множеством покрытых люминофором анодов. Параметры лампы подобраны таким образом, чтобы она могла работать при низких анодных напряжениях - от 27 до 50 В.
Катод представляет собой катод прямого накала из вольфрама с добавлением 2 % тория для облегчения эмиссии при сравнительно небольшой температуре.
В индикаторе две параллельно соединённых нитей накала диаметром меньше человеческого волоса. Для их натяжения применены небольшие плоские пружины. Напряжение накала составляет от 4,3 до 5,5 В.
Сетки ВЛИ - плоские. Количество сеток равно количеству знакомест индикатора. Назначение сеток - двоякое: во-первых, они уменьшают напряжение, достаточное для того, чтобы индикатор светился ярко, а во-вторых, обеспечивают возможность коммутации разрядов при динамической индикации.
Аноды покрыты люминофором с небольшой энергией возбуждения, составляющей всего несколько электрон-вольт. Именно этот факт и позволяет лампе работать при низком анодном напряжении.

Технические характеристики
Цвет свечения: Зеленый
Номинальная яркость индикатора одного цифрового разряда – 900 кд/м2, служебного разряда – 200 кд/м2.
Напряжение накала: 4,3–5,5 В
Ток накала: 85 ± 10 мА
Напряжение анода–сегмента импульсное: 50 В
Наибольшее напряжение анодов–сегментов: 70 В
Наибольший ток анода-сегмента: 1,3 мА
Ток анодов–сегментов импульсный суммарный ИВ–18: 40 мА
Напряжение сетки импульсное: 50 В
Наибольшее напряжение сетки импульсное: 70 В
Минимальная наработка: 10 000 ч
Яркость индикатора, изменяющаяся в течение минимальной наработки, не менее: 100 кд/м2

Габаритные размеры

Распиновка ИВ-18 (тип-2)

1– Катод, проводящий слой внутренней поверхности баллона;
2– dp1...dp8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
3 – d1...d8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
4 – c1...c8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
5 – e1...e8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
6 – Не подключать (свободный);
7 – Не подключать (свободный);
8– Не подключать (свободный);
9 – g1...g8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
10 – b1...b8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
11 – f1...f8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
12 – a1...a8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
13 – Катод;
14 – Сетка 9го разряда;
15 – Сетка 1го разряда;
16 – Сетка 3го разряда;
17 – Сетка 5го разряда;
18 – Сетка 8го разряда;
19 – Сетка 7го разряда;
20 – Сетка 6го разряда;
21 – Сетка 4го разряда;
22 – Сетка 2го разряда.

Сведения о назначении выводов справедливы только для индикатора тип-2 . Существует и тип-1, а как понять, какой «тип» индикатора окажется у вас?! Все просто! Исходя из описания, выводы 6, 7, 8 никуда не подключены, т.е. висят в воздухе в самом баллоне! Это очень хорошо видно.

Дабы не томить читателя, сразу приведу электрическую схему.

На всякий случай продублирую схему на в максимальном разрешении. Там же будет и файл с прошивкой.

Дальше для новичков я подробно расскажу, как работает схема, а бывалые меня поправят, если что.
1. Микроконтроллер

За работу схемы отвечает микроконтроллер в DIP корпусе, он управляет драйвером индикатора и блоком анодного напряжения, получает данные от «часовой» микросхемы, а также к нему подключен энкодер для управления часами. Будьте внимательны, при использовании в корпусе TQFP распиновка будет другой. При желании, можно Atmega328P-PU заменить на Atmega168PA, памяти хватит, но я взял с запасом, для будущих прошивок (на текущий момент она составляет 11,8 Кб). Также вместо «голой» атмеги можно приметить Arduino, в этом случае надо смотреть пин маппинг (какой цифровой вход/выход соответствует выводу на мк). В данной схеме включение контроллера типовое, он работает на частоте 16 МГц от внешнего кварцевого резонатора. Соответственно фьюзы равны:
Low Fuse 0xFF , High Fuse 0xDE , Extended Fuse 0x05 . Reset подтянут к плюсу питания через резистор. После правильной установки фьюзов прошивку загружал через колодку ICSP (SCK, MOSI, MISO, RESET, GND, Vcc).

2. Питание

Входное напряжение 9В поступает на линейный стабилизатор и понижается до 5В. Это напряжение необходимо для питания «цифровой логики», оно поступает на микроконтроллер и драйвер MAX6921. Т.к. наш мк работает на частоте 16 МГц, то рекомендованное напряжение (исходя из даташит) 5В. Схема включения стабилизатора типовая, вместо L7805 можно применить любой другой, хоть КР142ЕН5.

В схеме также необходимо питание 3,3 В, для этого я применил стабилизатор . Этим напряжением питаются «часовая» микросхема DS3231 и накал для индикатора. Схема включения - исходя из даташит стабилизатора.
Тут хочу обратить ваше внимание на пару моментов:
1. Из описания ИВ-18 следует, что напряжение накала от 4,7 до 5,5 В, и во многих схемах подают 5 В, например, как в Ice Tube Clock. На самом деле видимое свечение наступает уже при 2,7 В, поэтому 3,3 В считаю оптимальным. При настройке часов на максимальную яркость уровень свечения очень приличный. Подозреваю, что питая индикатор этим напряжением, вы значительно продлите срок его службы.
2. Для равномерного свечения на накал подают либо переменное напряжение, либо источник прямоугольного сигнала. В общем-то работа показала, что при питании «постоянкой» эффекта неравномерности нет (я не увидел), поэтому заморачиваться не стал.

Для получения анодного напряжения использована схема простейшего step up преобразователя, которая состоит из дросселя L1, полевого транзистора , диода Шоттки и конденсатора С8. Попробую объяснить, как это работает, для этого представим схему в виде:
Первый этап

Второй этап

Работа преобразователя проходит в два этапа. Представим себе, что транзистор VT1 выступает в роли ключа S1. На первом этапе транзистор открыт (ключ замкнут), ток от источника проходит через дроссель L, в сердечнике которого энергия накапливается в виде магнитного поля. На втором этапе транзистор закрыт (ключ разомкнут), запасенная энергия в катушке начинает высвобождаться, и ток стремится поддерживаться на том же уровне, что и был в момент размыкания ключа. В результате напряжение в катушке резко подскакивает, проходит через диод VD и накапливается в конденсаторе С. Затем ключ снова замыкается, и катушка снова начинает получать энергию, в то время как нагрузка «питается» от конденсатора С, а диод VD не дает току уйти обратно в источник питания. Этапы повторяются друг за другом, не давая конденсатору «опустошиться».
Транзистор управляется прямоугольными импульсами с регулированием от ШИМ микроконтроллера, тем самым можно менять время заряда конденсатора С. Чем больше время заряда, тем выше напряжение на нагрузке. В интернете есть для расчета выходного напряжения в зависимости от частоты ШИМ, индуктивности и емкости.

Резисторы R3 и R4 представляют собой делитель, напряжение с которого поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) микроконтроллера. Это необходимо для контроля напряжения на анодах (допускается не более 70 В) и регулировки яркости. Информация об анодном напряжении выводится на индикатор в одном из режимов работы. Например, при 30 В напряжение на делителе будет около 0,3 В. Почему именно такое отношение делителя, спросите вы?! Тут все дело в принципе работы АЦП, который заключается в постоянном сравнении поступившего напряжения с «эталонным» источником опорного напряжения (ИОН), при этом входное напряжение на АЦП не может быть больше ИОН. В качестве источника опорного напряжения могут выступать: напряжение питания микроконтроллера, напряжение, поданное на пин Aref или внутренний. В данной схеме применяется внутренний ИОН, который равен 1,1 В. Вот с ним и будет происходить сравнение напряжения, полученного с делителя.

3. Часовая микросхема

В качестве часов реального времени используется микросхема фирмы Dallas Semiconductor. Это высокоточные часы реального времени (RTC) со встроенными I2C интерфейсом, термокомпенсированным кварцевым генератором (TCXO) и кварцевым резонатором в одном корпусе. По сравнению с традиционными решениями на базе кварцевых резонаторов, DS3231 имеет до пяти раз большую точность хронометрирования в диапазоне температур от -40 С до +85 С. Подключение типовое, осуществляется по шине I2C, которая подтянута резисторами к плюсу питания. Данная микросхема имеет встроенный датчик температуры, информацию с которого будем брать для комнатного термометра. Батарея CR2032 служит источником резервного питания, чтобы часы не сбрасывались при отключении.

4. Энкодер

В этой схеме применяется инкрементный энкодер для настройки часов и выбора режима работы. Желательно использовать со встроенной тактовой кнопкой. Принцип работы заключается в том, что энкодер выдает импульсы («тики») при повороте ручки. Наша задача посредством микроконтроллера вылавливать эти «тики». В данном случае, происходит кратковременное замыкание на землю. Для подавления дребезга контактов используются внутренние подтягивающие резисторы мк, а также конденсаторы 0,1 мкФ. Также обратите внимание, что подключение энкодера сделано на выводы мк внешнего прерывания (INT), это важно.

5. Индикатор и драйвер
Индикатор ИВ-18 представляет собой радиолампу - триод с катодом прямого накала, управляющими сетками (работающих от «плюса» питания) и кучей анодов с люминесцентным покрытием. Над каждой группой анодных сегментов (a, b, c, d, e, f, g) находится отдельная сетка.
Принцип индикации цифры одного из разрядов таков: электрическое поле управляющей сетки ускоряет электроны, которые, пролетая через редкую сетку, достигают тех анодов-сегментов, на которые подано анодное напряжение. Электроны, попадая на люминофор, вызывают его свечение.
Для вывода цифры одного разряда достаточно подать напряжение на соответствующие аноды-сегменты и сетку. Это будет статичная индикация. Чтобы зажечь все цифры в каждом разряде, необходимо использовать динамическую индикацию, т.к. аноды-сегменты во всех одноименных разрядах соединены между собой и имеют общие выводы. Сетка для каждого разряда имеет свой отдельный вывод.
Управлять анодами-сегментами и сетками можно сборкой из транзисторных ключей, а можно специальной микросхемой-драйвером .

Микросхема является высоковольтным сдвиговым регистром, которая имеет 20 выходов с допустимым напряжением 76 В и током до 45 мА. Ввод данных осуществляется через последовательный интерфейс. CLK - вход тактирования, DIN - последовательный ввод данных, LOAD - загрузка данных, BLANK - выключение выходов, DOUT - предназначен для каскадного соединения таких же микросхем. BLANK подтягиваем к земле, т.е. драйвер будет постоянно включен.
Принцип работы MAX6921 схож с работой сдвигового регистра 74HC595. Когда на тактовом входе CLK появляется логическая единица, регистр считывает бит со входа данных Din и записывает его в самый младший разряд. При поступлении на тактовый вход следующего импульса, всё повторяется, только бит, записанный ранее, сдвигается на один разряд (начиная с OUT19 до OUT0), а его место занимает вновь пришедший бит. Когда все 20 бит заполнились и приходит двадцать первый тактовый импульс, то регистр снова начинает заполнятся с младшего разряда и всё повторяется вновь. Что бы данные появились на выходах OUT0…OUT19 нужно подать логическую единицу на вход LOAD.
Есть один нюанс с микросхемой MAX6921AWI , существует аналогичная MAX6921AUI - у неё совершенно другая цоколевка!!!
Приведу таблицу соответствия выводов драйвера и индикатора, так проще и понятней собирать, чем отслеживать электрические связи на схеме.

С теорией закончили, переходим к практике. Прежде чем делать печатную плату, сначала собираю на макетке. Ведь всегда приходится что-то добавлять, модифицировать, проверять режимы работы и т.д.

Вид сверху

Вид снизу. Тут картинка не для слабонервных, знатная «джигурда» получилась.

Надеваем кембрики и устанавливаем индикатор в отдельную плату.

Собираем в кучу.

В работе выглядят так. Фотал без внешнего освещения, виден шум матрицы.

Под спойлером будет информация о всех режимах работы.

Меню часов

Вход в меню осуществляется: поворотом или нажатием энкодера. Выход - через параметр EXIT, либо автоматический выход через 10 секунд.
Установка времени

Установка даты

Например: месяц ноябрь

День 20

Год 2016

Меню дисплей для настройки режима отображения даты, времени, температуры.

Часы-минуты-секунды

Часы-минуты-день

Часы-минуты-температура

Месяц-день

Часы-минуты-анодное напряжение

Настройка уровня яркости

От 1 до 7

Режим «банк». Имеет два состояния включено и выключено. Если включено - попеременное отображение времени (в формате настроенном выше), даты и температуры.

Выход из меню

Электрические тесты
При минимальной яркости: анодное напряжение 21,9 В, на затворе VT1 1,33 В.

При максимальной яркости: анодное напряжение 44,7 В, на затворе VT1 3,11 В.

Ток накала индикатора 56,8 мА, общий ток потребления часов 110,8 мА.

Заключение и мысли на будущее
Что хочу сделать:
- Развести печатную плату
- Придумать и сделать дизайнерский корпус
- Добавить уличный датчик температуры
- Добавить часам интерактивности, т.к. у мк свободный uart, можно подключить блютуз и передавать любую информацию, можно подключить esp`шку и парсить сайты с погодой, курсами валют и т.д. Потенциал к модернизации очень большой.
В общем, есть над чем подумать\поработать. Готов выслушать критику, а также ответить на вопросы в комментариях. Планирую купить +53 Добавить в избранное Обзор понравился +194 +317

А. Ануфриев, И. Воробей

С ИНДИКАЦИЕЙ НА ИВ-22

Электронные часы с индикацией времени газоразряд-ными индикаторами типа ИН требуют применения боль-шого числа высоковольтных транзисторов П307…П309, КТ605 или специальных микросхем повышенной степени интеграции, дешифрующих код двоичных счетчиков в десятичный одновременно коммутирующих катоды ин-дикаторных ламп. Все эти элементы не всегда доступны радиолюбителям. Кроме того, индикаторы типа ИН об-ладают рядом недостатков. Для их питания требуется источник высокого напряжения 180…200 В, что повыша-ет трудоемкость изготовления сетевого трансформатора блока питания, также они имеют малый обзора и затрудненную различаемость цифр при ярком внеш-нем освещении.

От всех этих недостатков свободны электронные часы с индикацией времени на вакуумных люминисцентных индикаторах типа ИВ. Цифры в индикаторах такого типа формируются из семи сегментов, высвечиваемых в определенных сочетаниях. Все аноды-сегменты располо-жены в баллоне в одной плоскости, что повышает угол обзора индицируемых цифр 120…140°, хорошо раз-личимых даже при ярком свете. Приятное зеленое све-чение сегментов позволяет использовать электронные часы в домашних условиях вместо ночника.

Часы выполнены на микросхемах серии 217 и 155. их работы определяется нестабильностью кварцевого резонатора и в данном случае составляет около 10 с в . Отсчет времени обеспечивается с точностью до 1 с с помощью шести индикаторных ламп ИВ-22. Часы питаются от сети переменного тока напря-жением 220 В. Потребляемая не превышает 7 Вт (при отключенной индикации 5 Вт). Электронные часы позволяют производить ручную коррекцию их хода по сигналам точного времени, предварительную -новку счетчиков минут и часов без нарушения связи входной устанавливаемого счетчика с выходом предыдущего, отключать индикацию времени без нару-шения счета. Предусмотрены автоматическое уменьше-ние яркости свечения индикаторов в ночное время суток и подача звукового сигнала будильника в заранее уста-новленное время.

Принципиальная схема электронных часов приведена на рис. 1. Они включают в себя кварцевый генератор на микросхеме D1 и резонаторе Z1, делитель частоты с коэффициентом деления 105 (D4… D8), счетчики секунд (У 1.1), минут (У1.2) и часов (У2), узел звуковой сигна-лизации (S7… S10, D11… D15, V21… V26, В1), генераторы одиночных импульсов (D2, D3 и D9, D10) и -тания (77, V1… V16, А1).

Вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой следования 100 кГц. С вывода 11 микросхемы D1 импульсы генератора поступают на -литель частоты, преобразующий их в секундные им-пульсы. Делитель частоты выполнен на пяти микросхе-мах 155ИЕ1 (D4… D8), представляющих собой десятич-ные счетчики с коэффициентом пересчета 10. С выхода делителя частоты (вывод 5 микросхемы D8) импульсы с частотой следования 1 Гц поступают на счетчик се-кундных импульсов У 1.1 и в узел звуковой сигнализа-ции для модуляции тонального сигнала будильника. Счетчик секундных импульсов (рис. 2) состоит из счет-чика единиц секунд (микросхемы D5… D10) с коэффициентом пересчета 10 и счетчика десятков секунд (ми-кросхемы D11… D14) с коэффициентом пересчета 6. На выходе секундного счетчика формируются импульсы с периодом следования 1 мин. Эти импульсы, дважды ин-вертируемые элементами D3.1 и D3.2 (см. рис. 1), посту-пают на вход счетчика минутных импульсов. Для предварительной установки счетчика минут на микросхемах D2, D3 собран генератор одиночных импульсов, позво-ляющий избавиться от влияния «дребезга». Механиче-ское контактов обычно сопровождается рядом кратковременных переходов от замкнутого со-стояния к разомкнутому. Дребезг может привести к -мированию пачки импульсов вместо желаемого одиноч-ного импульса или перепада напряжения.

Инверторами микросхемы D2 образован RS триггер. Нулевой , прикладываемый при нажатии кноп-ки S2 к одному из входов триггера, устанавливает его в одно устойчивое состояние, а при отпускании - в дру-гое. В момент отпускания кнопки S2 на входе счетчика минут появляется отрицательный перепад напряжения, изменяющий его состояние на единицу. Однако так будет только тогда, когда на входе 8 элемента D3.2 присутствует уровень логической единицы, а на выходе се-кундного счетчика соответственно уровень нуля.

Для того чтобы можно было установить счетчик ми- при любом выходном напряжении секундного счет-чика, не вводя дополнительной коммутации, использо-ваны вход 4 элемента D3.1 и интегрирующая цепочка R6 C8. Когда на выходе секундного счетчика присутству-ет высокий логический уровень, введение цепочки R6 C8 позволяет в момент отпускания кнопки S2 задерживать уровень логического нуля на входе 4 элемента D3.1 и получать одновременно на обоих входах элемента D3.2 уровень логической единицы. При этом на выходе эле-мента D3.2 формируется отрицательный импульс, изме-няющий состояние счетчика минут.

Рис. 1. Принципиальная схема электронных часов

Рис. 1. Принципиальная схема электронных часов (окончание)

Рис. 2. Принципиальная схема счетчика секунд или минут

Рис. 3. Принципиальная схема счетчика единиц и десятков часов

Принципиальная схема счетчика минут У1.2 анало-гична схеме счетчика секунд У 1.1 (см. рис. 2). Отличие заключается лишь в том, что в минутном счетчике вы-ходы микросхем D1… D4 соединены с переключателями S7… S8 предварительного набора времени будильника. В счетчике секунд эти связи не используются.

На выходе счетчика минут формируются импульсы с периодом следования 1 ч, которые через аналогичный рассмотренному выше (см. рис. 1) генератор одиночных импульсов (D9, D10) поступают на вход часового счет-чика У2, состоящего также из счетчиков единиц (микро-схемы D5… D10) и десятков часов (микросхемы D11… D12) (рис. 3).

Счетчики, состояния которых индицируются на семи-сегментных индикаторах, можно собрать по любой схе-ме, однако наиболее удобны такие, которые для дешифрации требуют логические элементы с наименьшим числом входов и позволяют обойтись без ключевых тран-зисторов, а также пока еще дефицитных микросхем ИЕ, ИД. В настоящее время среди радиолюбителей распро-странены микросхемы 155 и 217 серий. На них собрано немало конструкций и отдельных узлов, описанных в журналах «Радио», в сборниках «В помощь радиолюби-телю» и др. Многие радиолюбители пытаются решить вопрос реализации различных цифровых устройств на RS триггерах, не имеющих счетного входа, так как за-частую из-за ограниченного их применения они бывают наиболее доступны в радиолюбительской практике.

Счетчики предлагаемых электронных часов разраба-тывались с учетом всех этих соображений. Все они от-личаются лишь емкостью и количеством логических элементов в дешифраторах, поэтому достаточно рассмот-реть работу одного из них - счетчика единиц секунд или единиц минут (см. рис. 2). Особенностью счетчика явля-ется построение его на триггерах с раздельной установ-кой состояния «О» и «1» (микросхемы D6… D10) с -пользованием только одного триггера со счетным входом (D5). Триггер со счетным входом не участвует в деле-нии частоты входных импульсов и нужен только как вспомогательное для управления установкой иного устойчивого состояния RS триггеров (микро-схемы D6… D10), объединенных в кольцевой сдвигающий регистр. RS триггеры переключаются в состояние только при поступлении на все входы 5 уровня логической единицы и наличии хотя бы на одном вхо-де R логического нуля (за исключением специального входа R, используемого для сброса триггера в ноль). И наоборот, при поступлении единичного уровня на все входы R и наличии хотя бы на одном входе 5 логиче-ского нуля триггер устанавливается в нулевое состояние. Если же и на одном из входов S и на одном из вхо-дов R сохраняется уровень логического нуля при измене-нии потенциалов на других входах, связанных с первыми по И, состояние триггера не изменяется.

Рис. 4. Временные диа-граммы, иллюстрирую-щие работу пятиразряд-ного регистра

При построении связей между входами и выходами триггеров, как показано на рис. 2, условия для установ-ки каждого RS триггера в нужное состояние создаются соответственно предыдущим и входным (D5) триггерами, а для установки первого RS триггера { D6) - триггера-ми D5 и D10.

Как видно из рис. 4, на котором приведены времен-ные диаграммы, иллюстрирующие работу пятиразрядно-го регистра, триггер D5 переключается спадом каждого положительного импульса, поступающего на его счетный вход, и управляет установкой всех RS триггеров сначала в единичное состояние, а затем в нулевое. Первыми пятью входными импульсами триггеры D6… D10 пооче-редно устанавливаются в единицу, а пять последующих импульсов вновь возвращают их в нулевое состояние. В момент переключения в нулевое состояние последнего триггера регистра на его выходе формируется импульс переноса единицы в старший разряд.

Сигналы с выходов регистра преобразуются дешиф-ратором на логических элементах с открытым кол-лекторным выходом (Dl, D2, D3.1, D3.2). С выходов дешифратора снимаются сигналы для управления бу-дильником и сегментного цифрового индикатора. Форми-рование цифр осуществляется гашением неиспользуемых сегментов. Цифра на каждом выходе дешифратора соот-ветствует состоянию регистра, при котором на данном выходе формируется уровень логического нуля. Соеди-ненные с этим выходом диоды преобразователя десятич-ного кода в семисегментных индикаторов (диоды VI.., V14, V23… V26, резисторы R1… R7) через открытый вы-ходной транзистор инвертора шунтируют неиспользуе-мые аноды-сегменты индикатора, уменьшая анодное на-пряжение на этих сегментах примерно до 1 В. В резуль-тате они гаснут и формируется соответствующая данно-му состоянию регистра цифра. Диоды V23… V28 из схемы счетчика секунд можно исключить. Они необходимы только в счетчике минут для предотвращения взаимного влияния выходов дешифратора на время подачи звуко-вого сигнала будильника.

Счетчик десятков часов (см. рис. 3) построен на двух триггерах (микросхемы D11, D12). Первый из них - универсальный JK триггер, второй - триггер с раздель» ной установкой состояний 0 и 1. Когда оба триггера находятся в нулевом состоянии, высокий уровень с ин-версного выхода RS триггера (D12) поступает на базу ключевого транзистора V28 и отпирает его. На коллек-торе транзистора V28 уменьшается до уров-ня логического нуля, и на индикаторе Н2 высвечивается цифра 0. Транзистор V28 применен для того, чтобы не устанавливать дополнительную микросхему, в которой будет использован только инвертор. С приходом на вход триггера D11 первого импульса со счетчика еди-ниц часов оба триггера устанавливаются в единицу. Низкий уровень появляется на выходе элемента D3.3, и формируется цифра 1. С приходом второго входного импульса триггер D11 возвращается в нулевое состоя-ние, а триггер D12 остается в единице, так как на его входы 3 и 7 с инверсного выхода подан потенциал -гического нуля. В этом состоянии счетчика с инверсно-го выхода триггера D11 и прямого выхода триггера D12 на входы инвертора D3.4 поступают единичные уровни напряжения. На выходе инвертора D3.4 появляется по-тенциал логического нуля, а на индикаторе Н2 форми-руется цифра 2.

На микросхеме D14 и транзисторе V29 выполнен формирователь импульса сброса часового счетчика в полночь. После прихода на вход часового счетчика два-дцати импульсов на входы Зяб элемента D14.1 посту-пают уровни логической единицы и подготавливается к работе устройство сброса. Когда же после двадцать четвертого импульса уровень единицы появляется на прямом выходе триггера D9 счетчика единиц часов, на выходе элемента D14.1 возникает уровень нуля. В ре-зультате включается ждущий мультивибратор на эле-менте D14.2 и транзисторе V29. На коллекторе транзи-стора V29 формируется отрицательный импульс, который устанавливает счетчик часов в нулевое состояние.

На микросхемах D4, D13, D15 (см. рис. 3) выполнено устройство автоматического уменьшения яркости свече-ния цифровых индикаторов в ночное время. В 22 часа с выходов элементов D1.3 и D3.4 на выходы инверторов D13.1, D13.2 будут поданы, сигналы логического нуля. На выходе элемента D13.3 появится отрицательный пе-репад напряжения, который установит D15 в единицу. С вывода 9 триггера D15 уровень по-ступит на базу транзистора V13 блока питания (см. рис. 1). Транзистор V13 откроется и зашунтирует стабилитроны Vll, V12. В результате выходное напря-жение стабилизатора « + 27 В» упадет до 9 В, и яркость свечения индикаторов уменьшится. В 05 часов аналогич-ным образом на выходе элемента D4.3 (см. рис. 3) по-явится отрицательный перепад напряжения, который установит триггер DJ5 в исходное состояние, и свечения цифр увеличится. Введение устройства управ-ления яркостью потребовалось из-за очень яркого свече-ния индикаторов в ночное время. Время, в течение ко-торого индикаторы светятся с меньшей яркостью, выбра-но произвольно. Его можно изменить, подключив входы инверторов D4.1, D4.2, D13.1, D13.2 к соответствующим выходам дешифраторов.

Чтобы увеличить цифровых индикато-ров, можно выключать индикацию времени. Для этой цели служит кнопка S11 (см. рис. 1) с независимой фик-сацией. При ее нажатии выключаются анодное напряже-ние + 27 В и напряжение накала индикаторных ламп.

После электронных часов в электросеть триггеры счетчиков могут установиться в любое произ-вольное состояние. Для сброса счетчиков в ноль служит кнопка S5, при нажатии которой шины «Уст. 0» счет-чиков секунд, минут и часов соединяются с общей шиной, имеющей нулевой потенциал. Одновременно вхо-ды R микросхем D4… D8 делителя частоты отсоединяют- от общей шины, что равносильно подаче на них еди-ничного уровня, и делитель частоты также устанавлива-ется в нулевое состояние.

С помощью кнопки S4 производится ручная коррек-ция хода часов по сигналам точного времени. Коррекцию производят следующим образом.

Перед началом шестого сигнала нажимают кноп-ку S4. При этом делитель частоты, счетчики секунд и минут устанавливаются в нулевое состояние и будут находиться в , пока будет наж-ата кнопка S4, Если перед нажатием кнопки S4 на выходе счетчика минут был уровень логической единицы (часы отставали), то в момент ее нажатия на часовой счетчик поступит отри-цательный перепад напряжения, изменяющий его состоя-ние на единицу. Если же на выходе счетчика минут на-ходился уровень логического нуля (часы спешили), то никакого импульса на его выходе не формируется и ча-совой счетчик остается в прежнем состоянии. С началом шестого сигнала кнопку S4 отпускают, и с этого момента продолжат отсчет времени.

В состав электронных часов входит еще будиль- (см. рис. 1), включающий в себя переключатели предварительного набора времени S7… S10, инверторы D12, D13, схему совпадения D14, ждущий мультивибра-тор D11, генератор тонального сигнала D15 и двухкас-кадный УНЧ (транзисторы V24… V26). При достижении на часах времени, набранного переключателями S7… S10, на все входы инвертора D14 поступят единичные уровни, и на его выходе напряжение упадет до нуля. Транзистор V22 запрется, перестанет шунтировать стабилитрон V23, и на усилитель НЧ с эмиттера транзистора V21 будет подано напряжение питания 4-9 В. Одновременно с вы-вода элемента D15.1 уровень логической единицы посту-пит на вход 8 элемента D15.2, и начнет работать муль-тивибратор (инверторы D15.2, D15.3), вырабатывающий импульсы частотой около 1 кГц. Они кратковременно прерываются импульсами ждущего мультивибратора (инверторы DILI, D11.2), поступающими на вход 5 эле-мента D15.3 с частотой 1 Гц. Запуск ждущего мультиви-братора осуществляется спадом секундных импульсов с делителя частоты через дифференцирующую цепочку C11 R17. необходим для расширения длительности импульсов, поступающих с выхода -теля частоты. Длительность этих импульсов около 5 мкс и недостаточна для непосредственной модуляции колеба-ний основного мультивибратора. С выхода 11 элемента D15.3 колебания генератора поступают на вход УНЧ и преобразуются громкоговорителем В1 в тональный зву-ковой сигнал, прерываемый с частотой 1 Гц. Потенцио-метром R22 регулируется громкость звукового сигнала. По истечении 1 минуты изменится состояние счетчика минут. В результате на выходе элемента D14 появится уровень логической единицы, транзистор V22 откроется и напряжение на выходе параметрического стабилизато-ра (транзистор V21 и стабилитрон V23), питающего усилитель УНЧ, уменьшится до 0. Одновременно на вход 4 элемента D11.1 и вход 8 элемента D15.2 посту-пит уровень логического нуля, срывающий мультивибраторов. Выключение напряжения питания УНЧ необходимо для устранения шумов, воспроизводи-мых громкоговорителем. При необходимости подачи зву-кового сигнала включается с помощью кнопоч-ного выключателя 53. Диоды V17… V20 служат для защи-ты входов микросхем D12, D13 от попадания на них на-пряжения + 27 В со счетчиков минут и часов.

Необходимые для работы часов питающие напряже-ния формируются в блоке питания (см. рис. 1). На -ционном усилителе А1 и транзисторах V7, V8 выполнен основной стабилизатор для питания микросхем. Стаби-лизатор на транзисторе V14 и стабилитроне V15 пред-назначен для питания только микросхем 217 серии, требующих два источника постоянного напряжения. На-пряжение питания операционного усилителя, обеспечи-вающее его нормальную работу, создается двумя выпрямителями - основным (диодная

Рис. 5: а - аналог счетного триггера на элементах И-НЕ; б - аналог R . S триггера на элементах И-НЕ

Трансформатор 77 выполнен на сердечнике ШЛ16X25. Обмотка I содержит 2420 витков провода ПЭВ-2 0,17, обмотки II и IV соответственно 60 и 306 -ков провода ПЭВ-1 0,23, обмотки III и V соответственно 86 и 12 витков провода ПЭВ-1 0,8.

В блоке питания вместо транзисторов П701 можно применить транзисторы серий КТ801, КТ807, КТ904 (V9, V14), П702 (V8) или любые другие мощные тран-зисторы, например серий КТ802, КТ902. Транзистор V8 устанавливают на радиатор площадью около 30 см2. Его закрепляют на задней стенке часов, изолируя от кор-пуса с помощью слюдяной прокладки и изоляционных втулок. Транзистор V9 также устанавливается на радиа-тор площадью 5 см2. В качестве радиаторов можно использовать дюралюминиевые пластины П-образной формы.

Счетчики электронных часов можно собрать на -кросхемах других серий, например 133 и 155, представляющих собой JK или D триггеры. Возможно построе-ние счетчиков на двух – и трехвходовых элементах И-НЕ, входящих в состав 217, 133, 155 и других серий микро-схем. Аналоги примененных в часах триггеров со счет-ным входом и триггеров с раздельной установкой со-стояний «О» и «1», выполненные на элементах И-НЕ, показаны на рис. 5 а, б. Примеры счетчиков, выполнен-ных на JK триггерах (микросхемы 2ТК171, 155ТВ1, 133ТВ1) и на D-триггерах (микросхемы 133ТМ2, 155ТМ2), показаны на рис. 6 а, б.

Рис. 6: а - трехразрядного ре-гистра на JK триггерах; б - схема трехразрядного реги-стра на D триггерах

В качестве цифровых индикаторов в электронных ча-сах можно применить индикаторы ИВ-6 без каких-либо изменений в блоке питания, а также ИВ-ЗА, ИВ-8, уменьшив напряжение накала до 0,8 В и заменив стаби-литроны V10…У 12 на Д814А.

Электронные часы выполнены на печатных платах. При установке микросхем на печатную плату следует руководствоваться рекомендациями, приведенными в сборнике «В помощь радиолюбителю», вып. 70, 1980, с. 32 и журнале «Радио», 1978, № 9, с. 63.

Налаживание электронных часов начинают с провер-ки правильности монтажа. Затем включают питание и проверяют выходные напряжения стабилизаторов в бло-ке питания. Подстроечным резистором R11 (см. рис. 1) устанавливают напряжение на эмиттере транзистора V8 равным 5,5 В. При установке исправных элементов все остальные узлы электронных часов должны начать функционировать сразу и в налаживании не нужда-ются.

При проверке делителя частоты следует иметь в ви-ду, что длительность его выходных импульсов очень мала и поэтому наблюдать их непосредственно можно только с помощью специального осциллографа (напри-мер, С1-70). Об исправности делителя частоты судят работе первого триггера счетчика единиц секунд. Если в каждую секунду времени триггер переходит из одного устойчивого состояния в другое, то делитель частоты функционирует правильно.

ББК 32.884.19

Рецензент кандидат технических наук А. Г. Андреев

В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 83 / В80 Сост. Н. Ф. Назаров. - М. : ДОСААФ, 1983. - 78 с, ил. 35 к.

Приведены описания конструкций, принципиальные схемы и мето-дика расчета их некоторых узлов. Учтены интересы начинающих и квалифицированных радиолюбителей.

Для широкого круга радиолюбителей.

2402020000 - 079

В————— -31 - 83

072(02)-83

ББК 32.884.19

В ПОМОЩЬ РАДИОЛЮБИТЕЛЮ

Выпуск 83

Составитель Николай Федорович Назаров

Редактор М. Е. Орехова

В. А. Клочков

Художественный редактор Т. А. Хитрова

Технический редактор 3. И. Сарвина

Корректор И. С. Судзиловская

Сдано в набор 01.02.S3. Подписано в печать 01.06.83. Г - 63726. Формат 84Х108 1/32.

Бумага глубокой печати. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. п. л. 4,2. Уч.-изд. л. 4,18. 700 000 экз. (1-ый з- 1 - 550 000). № заказа 3 - 444. 35 к. Изд. № 2/г - 241, Ордена «Знак Почета» Издательство 1?9П0, г. Москва, И-110, Олимпийский просп. 22 Головное предприятие республиканского производственного объединения «Полиграфкнига». 252057, Киев, ул. Довженко, 3

Была затея создать часы на лампах ИВ, в закромах лежало пять новых ламп ИВ-11 и столько же ИВ-6, осталось только их применить.
что должны были в себе содержать часы:
1. Текущее время;
2. Будильник;
3. Встроенный календарь (учитываем число дней в феврале, в т.ч. в високосном году) + просчет дня недели;
4. Автоматическая регулировка яркости индикатора;
5. Звуковой сигнал каждый час.
Вот основные составные любых часов. Регулировка яркости нужна из-за того что лампы ИВ днем светят нормально, а в темное время суток они уж очень яркие и слепят, особенно ночью когда спишь.
Схема часов

В схеме ничего нового и сверхъестественного: часы реального времени DS1307, динамическая индикация, несколько кнопок управления, все это под управлением ATmega8.
Для замера освещенности в комнате применен фотодиод ФД-263-01, как наиболее чувствительный из доступных. Правда у него со спектральной чувствительностью косяк есть небольшой - пик чувствительности находиться в инфракрасном диапазоне и как следствие он на отлично чует свет солнца/ламп накаливания, а люминесцентных ламп/светодиодного освещения - на троечку.
Анодные/сеточные транзисторы - BC856, PNP с максимальным рабочим напряжением 80в.
Для индикации секунд меньший по габаритам ИВ-6, так как он имеет меньшее напряжение накала - гасящий резистор на 5-10Ом ему в помощь.
Под сигнал будильника - пьезоизлучатель со встроенным генератором на 5В.
От блока питания вся схема потребляет по линии +9в до 50мА, накал - 1,5в 450мА, накал относительно земли находиться под потенциалом -40в, потребление - до 50мА. Итого в сумме максимум 3Вт.
Точность хода кварцевого генератора DS1307 оставляет желать лучшего - после промывки платы и подбора емкостей обвязки кварца удалось добиться что то около +/-2 сек в сутки. Точнее - частота плывет от температуры, влажности и положения планет - совсем не то, что хотелось. Помозговав немного над проблемой, решился - заказал микросхемку DS32KHZ - довольно популярный термокомпенсированный кварцевый генератор.
Генератор не зря такой дорогой - с ним по справочнику производитель обещается повысить точность часов до +/- 0,28 сек в сутки. В реальности же при допустимых режимах питания и температурном диапазоне мне не удалось увидеть изменение частоты от внешних факторов.
После сбора корпуса и "причесывания" прошивки у часов осталось 3 кнопки: условно назовем их "А" "В" "С".
В нормальном состоянии кнопка "С" отвечает за переключение режима с отображения времени "часы - минуты" на дату "число - месяц", секундный индикатор при этом отображает день недели, деле на год, далее в режим "минуты - секунды", по четвертому нажатию - в первоначальное состояние. Кнопка "А" при этом быстрый переход в отображение времени.
Из режима "часы - минуты" кнопка "А" переключает по кругу в режим "настройка будильника" / "настройка времени, даты" / "настройка яркости индикатора". При этом кнопка "В" - переключает по разрядам, а "С" - собственно изменяет выбранный разряд.
Режим "настройка будильника", буква А (Alarm) на среднем индикаторе означает что будильник включен.
Режим "настройка времени, даты" - когда выбран разряд "секунды" кнопка "С" - округляет их (с 00 до 29 сбрасывает их в 00, с 30 до 59 сбрасывает в 00 и добавляет +1 к минуте).
В режиме "настройка времени, даты" на выводе SQW м/с DS1307 меандр 32,768кГц - необходим при подборе кварца/емкостей к генератору, в остальных режимах на нем 1Гц.
Перед включением часов нужно подобрать протекающий ток через нити накала, он настраивается визуально чтоб нити накала на всех лампах в темноте были чуть красные, так они проживут дольше

Режим "настройка яркости индикатора": "AU" - автоматический, показывает измеренную освещенности в у.е. ;) "US" - ручная настройка в тех же единицах.

DS1307 и DS32KHZ питаются от батарейки CR2032 и когда пропадает питание время не сбивается, а продолжает ход, отключается только Мега8 и все ее обвязка с индикаторами, а стабилизированный кварц и часы реального времени продолжают свою работу, потребляют они крайне мало и батарейки должно хватить на очень долго.

Яркость может регулироваться как вручную так и автоматически, так как простой фотодиод меня не устраивал по своим параметрам то пришлось лепить фотореле по схеме ниже:

фотодиод любой, я использовал ФД-К-155, подстроечный резистор нужен для определения яркости срабатывания, вместо реле нужно ставить низковольтное герконовое реле, с его выводов общий цепляем на общий провод часов, а два остальные через переменные резисторы 10-500кОм вместо фотодиода на порт PC0 контроллера, таким образом резистор будет собой заменять фотодиод и определенным номиналом резистора можно подстроить нужную вам яркость которая будет днем и ночью когда будет срабатывать фотореле.

Фьюзы ATmega8 на внутренний генератор 8 Мгц: