8-900-374-94-44
Автор: RoboCЛампа:ИВ-22
Схема: есть (PIC16F628)
Плата:есть
Прошивка:есть
Исходник:есть
Описание: есть
Особенности: «..я его слепила из того что было.» Часы,будильник,ночной режим,температура.
Часы собраны для проверки схем питания для будущих часов на ИВ-4 и, как бы, являются побочным продуктом их разработки.
Собирал из того, что было в ящике под разборку(в том числе и МК).
Костяк программы взял отсюда , который изменен под свои нужды.1. Часы/день недели.
2. Температура дома (-55..+99 ⁰С).
3. Температура с радиодатчика (-55..+99 ⁰С).
4. Будильник с автоповтором.
5. Радиозвонок.
6. Коррекция хода.
7. Кольцевое отображение данных.
8. Резервное питание.
Дополнительные функции:
— уменьшение яркости индикатора ночью (время ночи и яркость настаиваются).
— при обрыве датчика температура_1 не отображается.
— если сигнала нет 50 минут, то температура_2 не отображается.
— выход будильника настраивается (длинный 0, короткий 0, секундные 0, генератор с настраиваемым тоном). Сигнал «каждый час» , ночью отключается.
— коррекция хода +/-0,1сек в сутки до 24 минут.
— отображение данных: Часы->День->Температура_1-> Температура _2.
— время отображения данных настраивается: 1-20сек часы, 0-10сек день и температура.
— резервное питание: CR2032, ток потребления 0,7мА
Потребляемый ток примерно 100-120мА от 9 Вольт. Платы односторонние, не сложные:
Все собрано «бутербродиком». На плате клавиатуры разведено и радио, и RGB подсветка.
Индикатор в дежурном режиме:
— отображение по кольцу.
— любой пункт можно убрать, кроме часов.
— время отображения любого пункта можно настроить.
Пункты меню настройки:
— вход/выход осуществляется по длинному нажатию на кнопку «МЕНЮ».
— смена пунктов меню по кольцу по короткому нажатию на кнопку «МЕНЮ».
— регулировка параметров кнопками «МИНУС» и «ПЛЮС».
— кнопки регулировки работают по такому принципу: нажал — параметр изменился, держим дальше; после некоторой задержки (0,5сек) включается автоповтор нажатия (8Гц).
— кнопка «МИНУС» (слева) прибавляет параметр в 2х старших разрядах индикатора, уменьшает одиночный параметр или отключает будильник в дежурном меню.
— кнопка «ПЛЮС» (справа) прибавляет параметр в 2х младших разрядах индикатора, увеличивает одиночный параметр, сбрасывает секунды в ноль или включает будильник в дежурном меню.
— при включенном будильнике горит точка в младшем разряде индикатора.
— при настройке тона будильника звучит сигнал. За качество сигнала сильно не ругайте, сделал, как мог. Можно поставить внешнюю пищалку с генератором или музыкальную открытку, для этого и сделан выбор режима будильника.
— «BudL» — будильник
— «ЧАc» — часы/минуты
— «SEC» — минуты/секунды
— «dEHЬ» — день недели
— «tЧАС» — сколько времени светятся часы
— «tdAY» — сколько времени светится день недели
— «ttEr» — сколько времени светится температура
— «Corr» — коррекция хода (от +/-0,1 сек до +/-24 секунд в сутки)
— «YArc» — яркость индикатора в ночное время
— «НОЧЬ» — время ночи (ХХ.YY, где ХХ — начало ночи, YY — конец ночи)
— «tOH» — тональность звукового сигнала будильника
— «ArPt» — авторепит, автоповтор будильника (2-60 минут)
— «dAt1» — выбор датчика температуры (DS18S20/DS18B20/нет датчика)
Значения переменных меню «Corr», «Yarc», «Ton» и «dat1» заносятся в EEPROM через 20 секунд после отпускания всех кнопок.
При прошивке часов необходимо настроить EEPROM: частота кварца, номер радиозвонка, режим будильника, отображение знака градуса, отображение символов (например «d») перед температурой. См. исходник!При программировании в EEPROM необходимо прописать( в прошивке эти числа уже прописаны,Вы их можете изменить):
( 02 F0 00 14 14 XX YY ZZ WW KK MM LL) дальше по умолчанию FF
Меню можно подробнее рассмотреть на видео:
Мерцание результат близких частоты записи камеры(50гц) и дин.индикации(62гц).
Визуально его не видно!
Старенькое видео,когда часы были в коробочке:
Теперь немного фото:
Качество изготовления индикаторов просто ужасно!! Это отобранные из 10 шт сносно ровные:
Видна зеленка от не получившейся маски(первый раз пробую ее нанести!). Ну и косяк — забыл про выводы на кнопки.
Напоследок фото собранного «бутербродика». Кнопок нужных не нашлось, временно стоят эти.
И тут, на рабочем столе, будет стоять это чудо, вероятнее всего без корпуса.
Архив: исходник,прошивка,платы.
Upd 2015/05/17:
Для подавления засвета надо поставить эту перемычку(к -27В) и , соответственно, убрать ту, что показана на плате к накалу.
Upd 2016/08/11:robocua.blogspot.com
Миниатюрные часы на вакуумно-люминисцентном индикаторе ИВ-21
Толчком к созданию описанных ниже часов стала покупка на радиорынке по смешной цене одного из самых маленьких отечественных многоразрядных вакуумно-люминсцентных индикаторов (ВЛИ) — индикатора ИВ-21, имеющего 8 цифровых и один служебный разряд в колбе длиной всего лишь 70мм и диаметром 15мм.
Вообще говоря, мне не очень-то нравятся ВЛИ по сравнению с газоразрядными индикаторами (ГРИ, или иностранное NIXIE), однако, мимо этого индикатора я пройти не смог — уж больно красиво он выглядел. Смотрите сами: почти всю колбу занимает подложка из розовой керамики, на которой люминофором нанесены семисегментные разряды, причём сегменты эти имеют не совсем обычную форму, как, например, в светодиодных индикаторах. Поверх сегментов расположены ячеистые сетки, которые при взгляде под определённым углом выглядят золотистыми (к сожалению, фото ниже не может этого передать).
Однако, миниатюрность индикатора влечёт за собой множество проблем. Цель создания часов на ВЛИ и ГРИ — не просто сделать прибор для отображения времени. Для этого можно использовать и обычные светодиодные индикаторы, которые лучше по многим параметрам, да и не требуют, например, высоких напряжений и сложных схем управления. Тут важна эстетика, внешний вид готовой конструкции. На корпус часов в таком случае обычно тратится огромное количество времени, часто даже больше, чем на изготовление электроники.
Если поместить такой индикатор, как ИВ-21, в огромный корпус, ни о какой эстетике не может идти и речи. К тому же, индикатор должен быть на виду, а не стоять за зелёным стеклом, как в калькуляторе — какой тогда во всём этом смысл? За стеклом выглядят почти одинаково и ВЛИ, и светодиодные индикаторы. Не стоит забывать также и о надёжном креплении — нельзя просто так взять и припаять лампы за выводы с одной стороны, не закрепив никак вторую сторону. Поэтому в корпусе должны быть какие-нибудь подставки с обеих сторон, крепящие индикатор. Это сразу делает корпус весьма громоздким.
Наконец, было найдено компромиссное решение: сделать часы без корпуса в привычном понимании этого слова. Было решено в основании часов расположить две горизонтальные печатные платы, на которых разместить основную часть схемы часов, а индикатор закрепить с помощью двух вертикальных плат, подключающихся к верхней горизонтальной штыревыми разъёмами.
Итак, с внешним видом часов определились. Теперь перейдём к схеме.
Начнём с начала, то есть с питания.
От источника питания требуется сформировать 3 напряжения: +5В для питания логической части часов, -22В для катода ИВ-21 и ~2,4В для питания накала лампы (подогревателя). С первым и третьим напряжениями всё ясно. Объясню, зачем нужно именно отрицательное напряжение для катода. Существует два варианта управления ВЛИ, у которых напряжение на анодах-сегментах и сетках относительно катода превышает напряжение питания логической части — так называемые схемы с «нижним» и «верхним» питанием логической части.
Ниже немного теории, куда ж без неё!
«Нижнее» питание подразумевает, что общий провод логической части имеет одинаковый потенциал с катодом индикатора. При этом на аноды следует подавать высокое (по отношению к напряжению питания логики) напряжение порядка +(20-30)В. Для этого необходимы преобразователи уровня на каждый анод и каждую сетку индикатора, которые преобразуют +5В с выхода логической части в +(20-30)В на анодах и сетках. Есть три варианта схемы таких преобразователей. Первый — самый простой — использовать специализированную микросхему для управления ВЛИ. Однако, такие микросхемы обычно дороги и труднодоставаемы. Второй — подключить все аноды и сетки к +(20-30)В через резисторы номиналом 10-30кОм и с помощью транзисторных ключей на одном NPN-транзисторе каждый замыкать эти аноды и сетки на общий провод. Этот вариант плох тем, что на резисторе неактивного анода или сетки падает всё анодное напряжение, что вызывает его (резистора) нагрев и даёт лишнюю нагрузку на источник анодного напряжения. Наконец, третий вариант — использовать двухтранзисторные ключи на паре транзисторов NPN+PNP. В этом варианте нет ничего плохого, кроме того, что на каждый ключ нужно 2 транзистора и минимум 3 резистора. Таких ключей нужно для ИВ-21 17 штук, 8 на сегменты и 9 на сетки. Это всё займёт очень много места на печатной плате, что никуда ни годится, если нужно сделать часы как можно меньше (индикатор-то маленький!).
Схема варианта с «нижним» питанием (упрощённая, многое не показано):
«Верхним» называется вариант питания, когда +5В питания логической части — это анодное напряжение, т.е. на активном аноде (сетке) присутствует напряжение +5В (относительно общего провода логической части). Для зажигания индикатора требуется напряжение порядка 20-30В на анодах относительно катода, а для этого на катод нужно подать отрицательный потенциал. Теперь для управления анодами и сетками достаточно всего лишь каскада с ОЭ на PNP-транзисторе.
Схема варианта с «верхним» питанием (также упрощённая):
Исходя из вышесказанного, было выбрано «верхнее» питание.
Казалось бы, на этом всё. Однако, есть ещё одна проблема при создании схемы подключения ВЛИ. Такой индикатор — слаботочный прибор, для свечения люминофора на сегментах достаточно очень маленьких токов. Все электроды в лампе обладают паразитной ёмкостью. Поэтому может возникнуть нежелательное свечение неактивных анодов-сегментов за счёт наведённого потенциала с соседних активных. Также причиной такого свечения могут стать утечки в закрытых транзисторах, взаимные ёмкости проводников на ПП. Для того, чтобы избавиться от этого эффекта подсветки неактивных сегментов, на неактивные аноды и сетки подают так называемое запирающее напряжение. Для надёжного подавления паразитной засветки это напряжение должно быть на 4-7В ниже катодного. Самый простой способ сформировать такое напряжение — «подпереть» с помощью стабилитрона накальную обмотку трансформатора относительно отрицательного полюса анодного источника и соединить резисторами все аноды-сегменты и сетки индикатора с анодом этого стабилитрона.
На схеме ниже упрощённо изображён узел получения запирающего напряжения на неактивных анодах и сетках:
На этом с теорией закончили. Переходим к практике.
Ниже представлена схема часов:
Напряжение +5В для питания цифровой части часов формируется из входного с помощью интегрального стабилизатора VR1. Стабилизатор VR2 вместе со стабилитроном VD1 дают напряжение для питания трансформаторного преобразователя напряжения (VT10VT13T1R31R32C15), построенного по схеме генератора Ройера. На выходе преобразователя формируются два напряжения — -22В для катода и ~2,4В для накала (сигнал имеет прямоугольную форму). Стабилитрон VD3 и резисторы R35-R51 формируют запирающее напряжение, как было написано выше. Резисторы R33, R34 служат для точной установки напряжения накала.
Микроконтроллер IC3 (ATMega8) — основа цифровой части часов. Он получает данные о времени и дате от микросхемы часов реального времени (RTC) IC2, в которой также содержится термокомпенсированный кварцевый генератор на частоту 32768Гц. Для измерения температуры применён термодатчик DS18b20 (IC1).
Используются два канала встроенного в МК АЦП. Один из них служит для измерения уровня освещённости с помощью фоторезистора LDR1 и делителя R8R11. Данные об освещённости используются для регулировки яркости индикатора (в темноте индикатор имеет низкую яркость, на свету — высокую).
Второй канал АЦП используется для опроса клавиатуры, состоящей из трёх кнопок S1-S3. Кнопки подключены так, что при замыкании любой из них резисторный делитель R7R9R10 выдаёт на вход АЦП напряжение, зависящее от того, какая кнопка нажата. Такое решение применено из-за нехватки выводов МК.
Ключ на транзисторе VT1 служит для управления звуковым излучателем со встроенным генератором BZ1, воспроизводящим сигнал будильника.
Наконец, батарейка Bat1 питает микросхему IC2 при отключении питания часов, что позволяет часам продолжать считать время и не сбиваться.
Как было сказано выше, часы собраны на четырёх (на самом деле, пяти) односторонних печатных платах. Их чертежи представлены ниже, а скачать файлы в формате Sprint Layout 6.0 можно в низу страницы.
В верхнем ряду на чертеже расположены (слева направо): правая вертикальная плата, левая вертикальная плата, плата для выносного термодатчика DS18b20 в корпус SO-8. В центре — верхняя горизонтальная плата, в самом низу — нижняя горизонтальная плата. На последней присутствуют две перемычки (изображены красным).
На схеме часов (см. выше) цветными пунктирными линиями обозначено, на какой плате расположены данные детали. Например, резистор R2 расположен на плате термодатчика, IC2 и IC3 находятся на верхней горизонтальной ПП, а детали, не попавшие ни в одну цветную область (например, VD1, C12, R8) — на нижней горизонтальной ПП.
Почти все детали применены в корпусах для поверхностного монтажа (SMD).
Обратите внимание: нумерация выводов микроконтроллера IC3 на схеме справедлива только для МК в корпусе TQFP-32.
Все резисторы, кроме R33, R34 — типоразмера 0805. R33, R34 — выводные мощностью 1Вт.
Все неполярные конденсаторы — керамические SMD типоразмера 0805. Полярные конденсаторы, кроме C9, — танталовые в корпусах для поверхностного монтажа. Их типоразмеры и напряжения указаны на схеме. Конденсатор C9 — выводной электролитический, на ПП расположен горизонтально для экономии места по высоте.
Транзисторы, кроме VT10 и VT13, а также диодная сборка VD2 — в корпусе SOT-23, а VT10 и VT13 — в корпусе TO-92. Все транзисторы можно заменить на аналогичные маломощные соответствующей проводимости с напряжением Uкэ не менее 40В и током коллектора Iк не менее 100мА.
Все стабилитроны — импортные маломощные 0,5Вт, типа BZX79C. Стабилизаторы VR1 и VR2 — в корпусе D-Pak.
Диодный мост VDS1 — в круглом корпусе.
Разъём J1 — аудио-разъём 3.5мм, гнездо применено для монтажа на ПП.
Разъём питания J2 — гнездо 5,5/2,1мм, также для монтажа на ПП.
S1-S3 — стандартные тактовые кнопки, с минимальной высотой штока (0,8мм). Они установлены на левой ПП со стороны проводников.
Батарейка резервного питания Bat1 установлена в горизонтальный держатель для монтажа на ПП.
Трансформатор T1 изготовлен на изолированном ферритовом кольце R20x10x5 проницаемостью 2100, данные для его намотки даны на схеме (например, запись «w1 — 2x7t d=0.5mm» следует читать так: обмотка номер 1 («w1») состоит из двух полуобмоток («2x») по 7 витков каждая («7t») и намотана проводом диаметром 0,5мм («d=0.5mm»)). Половинки обмоток можно мотать как по отдельности, так и сложенным вдвое проводом (предпочтительнее). Следует обратить внимание на фазировку обмоток, а также на то, что для экономии места на ПП некоторые выводы трансформатора припаиваются в отверстия, находящиеся в «дырке от бублика». Трансформатор следует мотать так, чтобы выводы обмоток не создали лишних витков при установке трансформатора на ПП.
Горизонтальные платы соединяются с помощью штыревых разъёмов PLS/PBS с шагом 2,54мм, вертикальные платы присоединяются к верхней разъёмами PBD (двухрядное гнездо) и PLDR (двухрядные угловые штыри). Эти разъёмы также служат единственными элементами крепления вертикальных плат.
Разъём для внутрисхемного программирования МК установлен на левой ПП.
Между горизонтальными платами установлены 4 резьбовые стойки высотой 12мм, а под нижней платой находятся 4 стойки высотой 6мм, выполняющие роль ножек.
Ниже приведены монтажные схемы для обеих сторон печатных плат.
Верхняя сторона (компонентов):
Нижняя сторона (проводников):
На монтажной схеме верхней стороны нижней ПП условно обозначены выводы трансформатора. Каждое обозначение имеет вид «wxy«, где x — номер обмотки (цифра от 1 до 4), а y — буква s, c, или e — начало (start), середина (center) или конец (end) обмотки соответственно. Начала обмоток обозначены на схеме точкой.
Например, «w4s» — это начало четвёртой обмотки, то есть вывод трансформатора, подключающийся к резистору R33.
При изготовлении печатной платы в домашних условиях распечатывать на принтере следует рисунок дорожек ПП, доступный на второй вкладке в нижней части окна программы Sprint Layout 6.0:
От рисунка на первой вкладке он отличается наличием контуров плат на слое проводников и диаметрами отверстий, удобными для центровки сверла.
При сборке особое внимание следует уделить индикатору. На его выводы (предварительно выпрямленные) следует перед установкой на ПП надеть отрезки тонкого второпластового кембрика длиной 12-13мм, а на «сосок» («штенгель»), находящийся с другой стороны лампы — короткий отрезок ПВХ-кембрика подходящего диаметра. Он нужен для предотвращения ударов индикатора об левую ПП, в центре которой находится отверстие, фиксирующее штенгель.
Резисторы R33 и R34 изначально следует установить номиналом 10Ом каждый.
Однорядные штыревые разъёмы на верхней ПП устанавливаются со стороны проводников. Для того, чтобы их припаять, нужно сдвинуть пластмассовую «обойму» к тем концам штырей, которые вставляются в гнездо. После пайки разъёмов «обойму» нужно вернуть на прежнее место.
После припаивания всех компонентов следует отмыть платы от флюса, особенно тщательно — около микросхемы RTC (IC2) и проводников от МК к транзисторным ключам и к индикатору.
К плате термодатчика припаивается экранированный двухжильный кабель (т.н. «микрофонный») длиной 15-30см, на другом конце которого устанавливается штекер 3,5мм. Плата термодатчика после сборки и проверки работоспособности (об этом ниже) обтягивается термоусадочной трубкой подходящего диаметра.
Фото всех собранных плат ниже:
Перед сборкой всех плат вместе следует сначала убедиться в работоспособности стабилизаторов и преобразователя напряжения. Для этого нужно подать напряжение 12-15В на нижнюю плату (только на неё, без подключенных остальных узлов). Далее следует убедиться в том, что необходимые напряжения присуствуют на выходах стабилизатора +5В и преобразователя напряжения. Напряжение накала следует измерять среднеквадратическим вольтметром (высокочастотный прямоугольный сигнал), или (лучше) осциллографом прямо на выводах трансформатора. Оно должно составлять примерно 2,5-2,6В. Подстроить напряжения на выходе преобразователя можно изменением числа витков во вторичных обмотках трансформатора (анодное напряжение) или подбором стабилитрона VD1 (именно для этого применён стабилизатор на 5В вместе со стабилитроном).
Далее следует соединить вместе все платы, отключив предварительно питание. Теперь можно измерить напряжение накала непосредственно на выводах индикатора (осциллографом). Подбором резисторов R33 и R34 его следует установить около 2,4В. Номиналы этих резисторов должны быть равны!
Примечание: при подключении накала индикатора напряжение на выходе преобразователя может сильно упасть, т.к. произойдёт срыв генерации. В этом случае нужно добиться нормальной работы преобразователя путём подбора конденсатора C15. Следует попробовать в первую очередь номинал 10нФ (конденсатор в этом случае используется не танталовый, а керамический выводной или SMD подходящего типоразмера), если преобразователь всё ещё не работает правильно — увеличивать номинал до тех пор, пока не будет найден нужный. Например, последовательность подбора может быть такой: 10нФ, 47нФ, 100нФ, 470нФ, 1мкФ, 4,7мкФ, 10мкФ, 15мкФ.
После настройки преобразователя следует подключить программатор и запрограммировать микроконтроллер (файл прошивки — в низу страницы). Фьюз-биты приведины ниже («галочка» — запрограммировано, т.е. лог. 0):
Скорее всего, часы заработают сразу. Осталось только провести настройку измерения уровня освещённости. Для этого нужно отключить источник питания от часов, подождать 10-20 секунд, нажать кнопку «OK» и, не отпуская кнопку, включить часы. На индикаторе отобразится надпись «LUM SET», т.е. «установка яркости». После отпускания кнопки в первом (самом левом) разряде загорится нижний сегмент. На индикаторе будут два числа: первое — значение АЦП по входу измерения освещённости, а второе (оно будет мигать) — значение яркости индикатора. Первое число должно изменяться при изменении освещённости. Далее следует закрыть окно фоторезистора чем-нибуть непрозрачным и установить кнопками «+» и «-» значение яркости индикатора, соответствующее полной темноте. Теперь нужно нажать кнопку «OK» снова (значение АЦП для минимальной яркости сохранится только в момент нажатия кнопки, поэтому окно фоторезистора нужно держать при этом закрытым). На индикаторе снова будут два числа, только теперь в первом разряде будет гореть верхний сегмент. В этом режиме следует установить яркость при максимальной освещённости, например, посветив на фоторезистор фонариком. Кнопку «OK» также следует нажать, не убирая фонарика. Если данные, полученные с АЦП, корректны («верхнее» значение больше «нижнего»), они сохранятся в энергонезависимой памяти МК (EEPROM), на индикаторе отобразится надпись «Saved», и часы перейдут в рабочий режим. Если же по каким-то причинам значения окажутся неверными, отобразится «Bad ADC», и данные не сохранятся. В этом случае следует повторить процесс настройки с другими уровнями освещённости.
Примечание: если функция регулировки яркости не требуется, можно установить значения яркости равными друг другу. Тогда яркость будут всегда равна выбранному числу. При этом, всё равно, нужно обеспечить уровень освещённости при установке «нижнего» уровня яркости ниже, чем при установке «верхнего», иначе значения не сохранятся.
Несмотря на то, что описываемое устройство названо просто «часами», у него есть дополнительные функции помимо отображения времени.
Во-первых, в часах есть календарь. Учитывается различное количество дней в месяцах, а также високосные годы. Текущая дата отображается при нажатии кнопки «OK» в режиме индикации времени.
Во-вторых, часы могут измерять температуру. Она отображается вместе с датой.
В-третьих, у часов есть функция будильника с повтором. Индикатором активного будильника является точка служебного разряда индикатора. При срабатывании будильника его можно выключить нажатием любой кнопки. При этом при нажатии кнопки «OK» будильник выключится до следующего совпадения текущего времени с установленным, а при нажатии любой другой кнопки он снова сработает спустя 2-3 минуты.
Наконец, чтобы на часы было интересно смотреть, есть визуальные эффекты индикации. При желании их можно отключить.
Ниже фото собранных и работающих часов:
Вход в режим установки будильника производится долгим нажатием кнопки «-» до появления на индикаторе надписи «Set Alm» (Set Alarm), а чтобы установить время, дату и другие параметры, нужно нажать и держать кнопку «+» до появления надписи «Settings».
Навигация по меню часов (Settings) осуществляется естественным образом — кнопки «+» и «-» — выбор пункта, кнопка «OK» — переход в соответствующее подменю. При изменении параметров (например, при установке времени и даты) кнопка «OK» переключает параметр при коротком нажатии, кнопки «+» и «-» его изменяют. При долгом удержании кнопок «+» и «-» скорость изменения значения возрастает. Если нажать кнопку «OK» и держать её, на индикаторе появится надпись «Quit». При отпускании после этого кнопки «OK» часы выйдут из режима изменения параметров обратно к соответвующему пункту меню.
Ниже видео работы часов, на котором показаны их возможности и структура меню:
На этом всё. Удачи в сборке!
Файлы:
Файл прошивки *.hex
Печатные платы в формате Sprint Layout 6.0
Исходники (проект CVAVR)
Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
www.radiokot.ru
ЦИФРОВАЯ ТЕХНИКА
А. Ануфриев, И. Воробей
Электронные часы с индикацией времени газоразрядными индикаторами типа ИН требуют применения большого числа высоковольтных транзисторов П307…П309, КТ605 или специальных микросхем повышенной степени интеграции, дешифрующих код двоичных счетчиков в десятичный и одновременно коммутирующих катоды индикаторных ламп. Все эти элементы не всегда доступны радиолюбителям. Кроме того, индикаторы типа ИН обладают рядом недостатков. Для их питания требуется источник высокого напряжения 180…200 В, что повышает трудоемкость изготовления сетевого трансформатора блока питания, также они имеют малый угол обзора и затрудненную различаемость цифр при ярком внешнем 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 расположены в баллоне в одной плоскости, что повышает угол обзора индицируемых цифр до 120…140°, хорошо различимых даже при ярком свете. Приятное зеленое свечение сегментов позволяет использовать электронные часы в домашних условиях вместо ночника.
Часы выполнены на микросхемах серии 217 и 155. Погрешность их работы определяется нестабильностью кварцевого резонатора и в данном случае составляет около 10 с в месяц. Отсчет времени обеспечивается с точностью до 1 с с помощью шести индикаторных ламп ИВ-22. Часы питаются от сети переменного тока напряжением 220 В. Потребляемая мощность не превышает 7 Вт (при отключенной индикации 5 Вт). Электронные часы позволяют производить ручную коррекцию их хода по сигналам точного времени, предварительную установку счетчиков минут и часов без нарушения связи входной цепи устанавливаемого счетчика с выходом предыдущего, отключать индикацию времени без нарушения счета. Предусмотрены автоматическое уменьшение яркости свечения индикаторов в ночное время суток и подача звукового сигнала будильника в заранее установленное 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 сигнализации (S7…S10, D11…D15, V21…V26, В1), генераторы одиночных импульсов (D2, D3 и D9, D10) и блок питания (77, V1…V16, А1).
Задающий генератор вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой следования 100 кГц. С вывода 11 микросхемы D1 импульсы генератора поступают на делитель частоты, преобразующий их в секундные импульсы. Делитель частоты выполнен на пяти микросхемах 155ИЕ1 (D4…D8), представляющих собой десятичные счетчики с коэффициентом пересчета 10. С выхода делителя частоты (вывод 5 микросхемы D8) импульсы с частотой следования 1 Гц поступают на счетчик секундных импульсов У 1.1 и в узел звуковой сигнализации для модуляции тонального сигнала будильника. Счетчик секундных импульсов (рис. 2) состоит из счетчика единиц секунд (микросхемы D5…D10) с коэффициентом пересчета 10 и счетчика десятков секунд (микросхемы D11…D14) с коэффициентом пересчета 6. На выходе секундного счетчика формируются импульсы с периодом следования 1 мин. Эти импульсы, дважды инвертируемые элементами D3.1 и D3.2 (см. рис. 1), поступают на вход счетчика минутных импульсов. Для предварительной установки счетчика минут на микросхемах D2, D3 собран генератор одиночных импульсов, позволяющий избавиться от влияния «дребезга». Механическое переключение контактов обычно сопровождается рядом кратковременных переходов от замкнутого состояния к разомкнутому. Дребезг может привести к формированию пачки импульсов вместо желаемого одиночного импульса или перепада напряжения.
Инверторами микросхемы D2 образован RS триггер. Нулевой потенциал, прикладываемый при нажатии кнопки S2 к одному из входов триггера, устанавливает его в одно устойчивое состояние, а при отпускании — в другое. 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 секундного счетчика соответственно уровень нуля.
Для того чтобы можно было установить счетчик минут при любом выходном напряжении секундного счетчика, не вводя дополнительной коммутации, использованы вход 4 элемента D3.1 и интегрирующая цепочка R6C8. Когда на выходе секундного счетчика присутствует высокий логический уровень, введение цепочки R6C8 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 элемента D3.2 формируется отрицательный импульс, изменяющий 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 аналогична схеме счетчика секунд У 1.1 (см. рис. 2). Отличие заключается лишь в том, что в минутном счетчике выходы 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 счетчика У2, состоящего также из счетчиков единиц (микросхемы D5…D10) и десятков часов (микросхемы D11… D12) (рис. 3).
Счетчики, состояния которых индицируются на семи-сегментных индикаторах, можно собрать по любой схеме, однако наиболее удобны такие, которые для дешифрации требуют логические элементы с наименьшим числом входов и позволяют обойтись без ключевых транзисторов, а также пока еще дефицитных микросхем ИЕ, ИД. В настоящее время среди радиолюбителей распространены микросхемы 155 и 217 серий. На них собрано немало конструкций и отдельных узлов, описанных в журналах «Радио», в сборниках «В помощь радиолюбителю» и др. Многие радиолюбители пытаются решить вопрос реализации различных цифровых устройств на RS триггерах, не имеющих счетного входа, так как зачастую из-за ограниченного их применения они бывают наиболее доступны в радиолюбительской практике.
Счетчики предлагаемых электронных часов разрабатывались с учетом всех этих соображений. Все они отличаются лишь емкостью и количеством логических элементов в дешифраторах, поэтому достаточно рассмотреть работу одного из них — счетчика единиц секунд или единиц минут (см. рис. 2). Особенностью счетчика является построение его на триггерах с раздельной установкой состояния «О» и «1» (микросхемы D6…D10) с использованием только одного триггера со счетным входом (D5). Триггер со счетным входом не участвует в делении частоты входных импульсов и нужен только как вспомогательное звено для управления установкой того или иного устойчивого состояния RS триггеров (микросхемы D6…D10), объединенных в кольцевой сдвигающий регистр. RS триггеры переключаются в единичное состояние только при поступлении на все входы 5 уровня логической единицы и наличии хотя бы на одном входе 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 логического нуля триггер устанавливается в нулевое состояние. Если же и на одном из входов S и на одном из входов R сохраняется уровень логического нуля при изменении потенциалов на других входах, связанных с первыми по И, состояние триггера не изменяется.
Рис. 4. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу пятиразрядного регистра
При построении связей между входами и выходами триггеров, как показано на рис. 2, условия для установки каждого RS триггера в нужное состояние создаются соответственно предыдущим и входным (D5) триггерами, а для установки первого RS триггера {D6) — триггерами D5 и D10.
Как видно из рис. 4, на котором приведены временные диаграммы, иллюстрирующие работу пятиразрядного 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 поочередно 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 дешифратором на логических элементах с открытым коллекторным выходом (Dl, D2, D3.1, D3.2). С выходов дешифратора снимаются сигналы для управления будильником и сегментного цифрового индикатора. Формирование цифр осуществляется гашением неиспользуемых сегментов. Цифра на каждом выходе дешифратора соответствует состоянию регистра, при котором на данном выходе формируется уровень логического нуля. Соединенные с этим выходом диоды преобразователя десятичного кода в код семисегментных индикаторов (диоды VI.., V14, V23…V26, резисторы R1…R7) через открытый выходной транзистор инвертора шунтируют неиспользуемые аноды-сегменты индикатора, уменьшая анодное напряжение на этих сегментах примерно до 1 В. В результате они гаснут и формируется соответствующая данному 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 звукового 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 инверсного выхода RS триггера (D12) поступает на базу ключевого транзистора V28 и отпирает его. На коллекторе транзистора V28 напряжение уменьшается до уровня логического нуля, и на индикаторе Н2 высвечивается цифра 0. Транзистор V28 применен для того, чтобы не устанавливать дополнительную микросхему, в которой будет использован только один инвертор. С приходом на вход триггера D11 первого импульса со счетчика единиц 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 состояние, а триггер D12 остается в единице, так как на его входы 3 и 7 с инверсного выхода подан потенциал логического нуля. В этом состоянии счетчика с инверсного выхода триггера D11 и прямого выхода триггера D12 на входы инвертора D3.4 поступают единичные уровни напряжения. На выходе инвертора D3.4 появляется потенциал логического нуля, а на индикаторе Н2 формируется цифра 2.
На микросхеме D14 и транзисторе V29 выполнен формирователь импульса сброса часового счетчика в полночь. После прихода на вход часового счетчика двадцати импульсов на входы Зяб элемента D14.1 поступают 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 результате включается ждущий мультивибратор на элементе D14.2 и транзисторе V29. На коллекторе транзистора V29 формируется отрицательный импульс, который устанавливает счетчик часов в нулевое состояние.
На микросхемах D4, D13, D15 (см. рис. 3) выполнено устройство автоматического уменьшения яркости свечения 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 перепад напряжения, который установит триггер D15 в единицу. С вывода 9 триггера D15 высокий уровень поступит на базу транзистора V13 блока питания (см. рис. 1). Транзистор V13 откроется и зашунтирует стабилитроны Vll, V12. В результате выходное напряжение стабилизатора « + 27 В» упадет до 9 В, и яркость свечения индикаторов уменьшится. В 05 часов аналогичным образом на выходе элемента D4.3 (см. рис. 3) появится отрицательный перепад напряжения, который установит триггер DJ5 в исходное состояние, и яркость свечения цифр увеличится. Введение устройства управления яркостью потребовалось из-за очень яркого свечения индикаторов в ночное время. Время, в течение которого индикаторы светятся с меньшей яркостью, выбрано произвольно. Его можно изменить, подключив входы инверторов D4.1, D4.2, D13.1, D13.2 к соответствующим выходам дешифраторов.
Чтобы увеличить срок службы цифровых индикаторов, можно выключать индикацию времени. Для этой цели служит кнопка S11 (см. рис. 1) с независимой фиксацией. При ее нажатии выключаются анодное напряжение + 27 В и напряжение накала индикаторных ламп.
После включения электронных часов в электросеть триггеры счетчиков могут установиться в любое произвольное состояние. Для сброса счетчиков в ноль служит кнопка S5, при нажатии которой шины «Уст. 0» счетчиков секунд, минут и часов соединяются с общей шиной, имеющей нулевой потенциал. Одновременно входы R микросхем D4…D8 делителя частоты отсоединяются от общей шины, что равносильно подаче на них единичного уровня, и делитель частоты также устанавливается в нулевое состояние.
С помощью кнопки S4 производится ручная коррекция хода часов по сигналам точного времени. Коррекцию производят следующим образом.
Перед началом шестого сигнала нажимают кнопку S4. При этом делитель частоты, счетчики секунд и минут устанавливаются в нулевое состояние и будут находиться в нем, 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 отрицательный перепад напряжения, изменяющий его состояние на единицу. Если же на выходе счетчика минут находился уровень логического нуля (часы спешили), то никакого импульса на его выходе не формируется и часовой счетчик остается в прежнем состоянии. С началом шестого сигнала кнопку S4 отпускают, и с этого момента часы продолжат отсчет времени.
В состав электронных часов входит еще узел будильника (см. рис. 1), включающий в себя переключатели предварительного набора времени S7…S10, инверторы D12, D13, схему совпадения D14, ждущий мультивибратор 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 вывода элемента D15.1 уровень логической единицы поступит на вход 8 элемента D15.2, и начнет работать мультивибратор (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 элемента D15.3 с частотой 1 Гц. Запуск ждущего мультивибратора осуществляется спадом секундных импульсов с делителя частоты через дифференцирующую цепочку C11R17. Мультивибратор необходим для расширения длительности импульсов, поступающих с выхода делителя частоты. Длительность этих импульсов около 5 мкс и недостаточна для непосредственной модуляции колебаний основного мультивибратора. С выхода 11 элемента D15.3 колебания генератора поступают на вход УНЧ и преобразуются громкоговорителем В1 в тональный звуковой сигнал, прерываемый с частотой 1 Гц. Потенциометром 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 стабилизатора (транзистор V21 и стабилитрон V23), питающего усилитель УНЧ, уменьшится до 0. Одновременно на вход 4 элемента D11.1 и вход 8 элемента D15.2 поступит уровень логического нуля, срывающий колебания мультивибраторов. Выключение напряжения питания УНЧ необходимо для устранения шумов, воспроизводимых громкоговорителем. При необходимости подачи звукового сигнала будильник включается с помощью кнопочного выключателя 53. Диоды V17…V20 служат для защиты входов микросхем D12, D13 от попадания на них напряжения + 27 В со счетчиков минут и часов.
Необходимые для работы часов питающие напряжения формируются в блоке питания (см. рис. 1). На операционном усилителе А1 и транзисторах V7, V8 выполнен основной стабилизатор для питания микросхем. Стабилизатор на транзисторе V14 и стабилитроне V15 предназначен для питания только микросхем 217 серии, требующих два источника постоянного напряжения. Напряжение питания операционного усилителя, обеспечивающее его нормальную работу, создается двумя выпрямителями — основным (диодная матрица V2, конденсатор С5) и дополнительным (диод VI, конденсатор С4). Этим же напряжением питается усилитель НЧ узла звуковой сигнализации. Конденсаторы С7, С9 устраняют самовозбуждение операционного усилителя. Стабилизатор, выполненный на транзисторе V9 и стабилитронах V10 — V12, служит для питания анодов цифровых ламп. Если отказаться от автоматического уменьшения яркости свечения цифр в ночное время, указанный стабилизатор из схемы часов можно исключить. В этом случае напряжение для питания анодов цифровых индикаторов берут непосредственно с выхода диодного моста V3…V6. Напряжение накала (1 В) подается с обмотки V сетевого трансформатора.
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 витков 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 транзисторы, например серий КТ802, КТ902. Транзистор V8 устанавливают на радиатор площадью около 30 см2. Его закрепляют на задней стенке часов, изолируя от корпуса с помощью слюдяной прокладки и изоляционных втулок. Транзистор V9 также устанавливается на радиатор площадью 5 см2. В качестве радиаторов можно использовать дюралюминиевые пластины П-образной формы.
Счетчики электронных часов можно собрать на микросхемах других серий, например 133 и 155, представляющих собой JK или D триггеры. Возможно построение счетчиков на двух – и трехвходовых элементах И-НЕ, входящих в состав 217, 133, 155 и других серий микросхем. Аналоги примененных в часах триггеров со счетным входом и триггеров с раздельной установкой состояний «О» и «1», выполненные на элементах И-НЕ, показаны на рис. 5 а, б. Примеры счетчиков, выполненных на JK триггерах (микросхемы 2ТК171, 155ТВ1, 133ТВ1) и на D-триггерах (микросхемы 133ТМ2, 155ТМ2), показаны на рис. 6 а, б.
Рис. 6:а — схема трехразрядного регистра на JK триггерах; б — схема трехразрядного регистра на D триггерах
В качестве цифровых индикаторов в электронных часах 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 стабилитроны 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 проверки правильности монтажа. Затем включают питание и проверяют выходные напряжения стабилизаторов в блоке 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 нуждаются.
При проверке делителя частоты следует иметь в виду, что длительность его выходных импульсов очень мала и поэтому наблюдать их непосредственно можно только с помощью специального осциллографа (например, С1-70). Об исправности делителя частоты судят по работе первого триггера счетчика единиц секунд. Если в каждую секунду времени триггер переходит из одного устойчивого состояния в другое, то делитель частоты функционирует правильно.
В80
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 методика расчета их некоторых узлов. Учтены интересы начинающих и квалифицированных радиолюбителей.
Для широкого круга радиолюбителей.
2402020000 — 079
В—————-31 — 83
072(02)-83
6Ф2.9
Составитель Николай Федорович Назаров
Редактор М. Е. Орехова
Художник В. А. Клочков
Художественный редактор Т. А. Хитрова
Технический редактор 3. И. Сарвина
Корректор И. С. Судзиловская
ИБ № 1418
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. Тираж 700 000 экз. (1-ый з-д 1 — 550 000). № заказа 3 — 444. Цена 35 к. Изд. № 2/г — 241, Ордена «Знак Почета» Издательство ДОСААФ СССР 1?9П0, г. Москва, И-110, Олимпийский просп. 22 Головное предприятие республиканского производственного объединения «Полиграфкнига». 252057, Киев, ул. Довженко, 3
pandia.ru
В последнее время большую популярность среди радиолюбителей получили часы на газоразрядных индикаторах, а также на вакуумно-люминесцентных индикаторах. Такие часы привлекают взгляд теплым ламповым свечением, особенно желто-оранжевое свечение газоразрядных индикаторов. У меня в наличии были только вакуумно-люминесцентные индикаторы, которые имеют зеленый цвет свечения. В общем, я решил собрать часы на индикаторах ИВ-11, с возможностью синхронизации времени по спутникам GPS.
У меня в наличии оказались индикаторы марки ИВ-11, это семисегментные вакуумно-люминесцентные индикаторы зеленого цвета свечения, с гибкими выводами. Существует практически аналогичная модель ИВ-12, с жесткими выводами, у которой отсутствует десятичная точка. Принцип действия индикатора такой же, как и у электронной лампы, по сути это обычная радиолампа.
Для работы индикатора необходимо два напряжения, для накала, а также для анодов сегментов и сетки. Накал обычно питают переменным напряжением, для равномерного свечения сегментов и симметричного износа нитей катода. Напряжение накала для индикатора ИВ-11 составляет 1,5В и может варьироваться в небольших пределах, ток накала 100мА. Постоянное напряжение анодов сегментов и сетки составляет 27-30В, такое напряжение характерно для большинства вакуумно люминесцентных индикаторов. Суммарный ток всех сегментов 3,5мА, ток сетки 12мА. В плане питания с газоразрядными индикаторами проще, там нужно только одно напряжение.
Для управления несколькими индикаторами обычно применяется динамическая индикация с управлением по сетке, при этом время свечения отдельного индикатора уменьшается, что вызывает снижение яркости. Для этого варианта в справочнике указывается импульсное напряжение анодов сегментов и сетки, которое может составлять от 50 до 70В, что повышает яркость свечения при динамической индикации. Но при этом скважность импульсов не должна быть меньше 10. Напомню скважность это отношение периода следования импульсов к длительности импульса. Уменьшение скважности приводит к увеличению яркости и наоборот.
Ниже представлена схема ламповых часов на вакуумно-люминесцентных индикаторах ИВ-11:
Для питания индикаторов я собрал высокочастотный двухтактный импульсный преобразователь на специализированной микросхеме CD4047В (DD1), микросхема управляет сборкой полевых транзисторов DD2, которые коммутируют импульсный трансформатор T1. Трансформатор намотан на ферритовом кольце, диаметром 13мм, сечение 6 на 3 мм. Все обмотки имеют отвод от середины, первичная обмотка содержит 14 витков, вторичная для накала 2 витка, проводом 0,4мм. Вторичная анодная обмотка 140 витков, проводом 0,2мм. Намотка не составляет труда при использовании специального челнока. Частота генератора составляет 50 кГц. Полное напряжение накала составило 1,42В по осциллографу, анодное напряжение относительно среднего вывода около 50В.
Чтобы исключить свечение сегментов при отсутствии управляющего напряжения, нужно подать на сетку отрицательное смещение относительно катода. Это можно реализовать положительным смещением напряжения накала относительно общего провода. Для этой цели в схеме установлен стабилитрон VD3 подколоченный к среднему выводу обмотки накала, на катод стабилитрона через резистор подается анодное напряжение, для получения смещения.
Для коммутации анодов сегментов и сетки я использовал специализированные высоковольтные драйвера TD62783AP (DA1, DA2), максимальное коммутируемое напряжение 50В.
Вообще часто встречается другая схема управления, на катод подают отрицательное смещение равное анодному напряжению, аноды сегменты и сетки при этом коммутируют с помощью биполярных pnp транзисторов на общий провод. Я не захотел паять кучу транзисторов, и усложнять печатную плату, поэтому применил драйвера, о чем говорил выше.
В качестве управляющего микроконтроллера DD3 был выбран PIC16F876A, так как потребовалось много линий для подключения всех компонентов. Программа написана на ассемблере.
В качестве часов реального времени используется популярный модуль DS3231, в котором нужно выпаять резистор, подающий внешнее питание на батарейку, а также светодиод, можно и микросхему памяти выпаять.
Для возможности синхронизации времени я использовал GPS модуль u-blox NEO-6mv2, на сайте уже была статья, посвященная этому модулю. С помощью транзистора VT3 микроконтроллер управляет питанием GPS модуля. Для установки связи с микроконтроллером, модуль должен иметь следующие настройки порта: скорость передачи 9600 бит в сек, 8 бит данных, 1 стоповый бит. По умолчанию модуль обычно поставляется именно с такими настройками, если это не так, нужно изменить параметры порта через специальную программу u-center, подключив модуль к компьютеру через USB-UART переходник.
Я дополнительно добавил в схему часов на ИВ-11 фоторезистор R14, и реализовал в программе микроконтроллера автоматическую регулировку яркости свечения индикаторов, в зависимости от освещения. Яркость регулируется путем изменения скважности.
Светодиод HL1 является разделителем часов и минут, он мигает во время отображения времени, светодиоды HL2-HL5 установлены для подсветки индикаторов. Зуммер для сигнала будильника имеет встроенный генератор, обычный зуммер не будет издавать звука. Из-за нехватки выводов микроконтроллера, пришлось оставить только две кнопки для настройки часов.
Часы смонтированы на двух односторонних печатных платах, индикаторы, фоторезистор и светодиоды располагаются на отдельной плате, которая при помощи разъемов вставляется в основную плату.
Драйверы DA1, DA2 можно заменить на KID65783AP, UDN2981A- UDN2984A, M54563P. Полевой транзистор VT3 можно заменить на IRLML2244, IRLML6402 и др., сборку полевых транзисторов DD2 на IRF7311, IRF7341, IRF7351, диоды VD1, VD2 на HER107- HER108, STTh210.
Корпус для часов я решил сделать из дерева, мне кажется, пластиковый корпус смотрелся бы скучно и не интересно. Для начала я выпилил из сосновой доски прямоугольный брусок, в котором просверлил 4 сквозных отверстия под индикаторы ИВ-11, с помощью перового сверла. Далее с нижней стороны вырезал полость, просверлил много отверстий и удалил лишнюю древесину тонкогубцами. Затем с помощью той же дрели и специальной насадки шлифовал внутреннюю поверхность полости. По внутренним углам оставил выступы, чтобы в дальнейшем закрепить плату.
Далее по центру были просверлены отверстия под светодиод разделитель и фоторезистор, на задней стенке отверстия под разъем питания, зуммер и кнопки. Следующая стадия это скругление углов и шлифовка наружной поверхности наждачной бумагой. В результате получается готовый деревянный корпус.
Оставлять корпус в таком виде нежелательно, нужно чем-то обработать древесину. В общем, решил пропитать корпус льняным маслом. Оно экологически чистое и безвредное, дерево пропитанное маслом становится водостойким, не высыхает и не растрескивается, улучшаются эстетические характеристики.
Я купил нерафинированное льняное масло в аптеке, но лучше использовать специальное рафинированное, которое используется художниками, можно купить в канцелярских товарах, оно более светлое. Льняное масло может очень долго сохнуть (полимеризация) после пропитки, поэтому его лучше прокипятить. Греть нужно до появления легкого дымка и постоянно контролировать процесс, затем выключить плитку и подождать пока дым не исчезнет. Нужно проделать эту процедуру несколько раз. При этом выделяется сильный запах рыбьего жира, скорее всего из-за того что масло нерафинированное, но это не точно. Сильно греть не стоит, так как масло может загореться, нужно быть осторожным.
По идее, пропитывать дерево нужно тонкими слоями с помощью кисточки или тканью, и так несколько раз, пока масло не перестанет впитываться. Я подумал, что это будет слишком долго и решил просто погрузить корпус в горячее масло. При этом из дерева выделяются пузырьки воздуха. Я продержал корпус около часа, время от времени нагревал масло для ускорения процесса. В итоге корпус стал тонуть в масле, пузырьки больше не выделялись.
Через сутки корпус для часов на ИВ-11 практически высох, и приобрел темный неравномерный оттенок, более отчетливо проявилась текстура дерева. Также уменьшился общий размер корпуса, примерно на 1мм.
У меня не было опыта в пропитке дерева, я пока не знаю всех нюансов данного процесса. Но думаю, что получилось неплохо для первого раза. Итак, корпус готов, осталось собрать все воедино.
Сборка не составляет труда, остается вставить часы в корпус и закрыть снизу текстолитовой крышкой на 4 шурупа, вот и все готово.
Для питания часов я использовал блок питания на 5В и 1,5А. Максимальный потребляемый ток составил 0.4А. При первом включении светодиод разделитель мигает с частотой 2Гц, это означает, что время не установлено или не синхронизировано. Время можно установить вручную или синхронизировать по спутникам GPS, после чего светодиод будет мигать с нормальной частотой 1Гц.
Коротким нажатием кнопки “Установка” можно включить или выключить подсветку, на свое усмотрение. Состояние включено или выключено сохраняется, и восстанавливается после подачи питания.
Для входа в меню настройки параметров, нужно одновременно нажать кнопку “Установка” и “Ввод”, первый параметр это часовой пояс, на индикаторах высветится фраза [P-01]. Часовой пояс нужен для корректировки значения часов во время синхронизации по GPS, так как модуль получает всемирное координированное время UTC. Значение часового пояса можно задать в пределах от -12 до +12 (по умолчанию -1). Редактирование происходит поразрядно, текущий разряд при этом мигает, короткое нажатие кнопки “Ввод” перебирает цифры по кругу от 0 до 9, или изменяет значение параметра, коротким нажатием кнопки Установка можно переключиться на следующий разряд. Для сохранения изменений и переключения на следующий параметр, нужно удерживать кнопку “Ввод”.
Второй параметр: режим регулировки яркости индикаторов, по умолчанию установлен автоматический режим по фоторезистору, на индикаторах символы [brAu], коротким нажатием кнопки “Установка” можно установить ручной режим [brrU]. После нажатия кнопки “Ввод”, высветится условное значение текущей яркости [br 8], кнопкой “Установка” можно задать значение от 1 до 9, и сразу же наблюдать изменение яркости. Если установлен автоматический режим, подменю ручного задания яркости пропускается.
Третий параметр: режим синхронизации времени по GPS, по умолчанию установлен автоматический режим, [UPAU]. Кнопкой “Установка” можно отключить синхронизацию [UPoF], и затем нажатием кнопки “Ввод” перейти к следующему параметру. Если установлен автоматический режим, после нажатия кнопки “Ввод”, высветится текущий период синхронизации, по умолчанию 1 раз в месяц [UP4n]. Кнопкой Установка можно изменить период, каждый день [UP1d], 1 раз в неделю [UP1n], 1 раз в 2 недели [UP2n].
По времени, синхронизация происходит в 15.00 по определенным числам месяца, для еженедельного периода это 1, 8, 15, 22 число. Для периода 1 раз в 2 недели это 1 и 15 число, если 1 раз в месяц то 1 число.
Далее следует настройка года, на индикаторах цифры [2019]. Затем следует настройка даты, на индикаторах слева число месяца, справа номер месяца [28.03]. И наконец, настройка времени, часы и минуты [23.45].
Из меню настройки можно выйти в любой момент, для этого нужно удерживать кнопку “Установка”, также имеется автоматический выход из любого меню по бездействию в течение 2-х минут. Настройки часового пояса, режима яркости и синхронизации сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера, отключение питания не повлияет на них.
Главная особенность рассматриваемых часов на ИВ-11, в том, что время можно не настраивать, эти данные можно получить по GPS. Кроме автоматической синхронизации, имеется возможность запуска синхронизации в любой момент, для этого нужно удерживать кнопку “Установка”, на индикаторах высветится фраза [UPd0], цифра 0 означает, что данные от GPS модуля не корректны, цифра 1 – выполняется чтение данных. На подоконнике у окна синхронизация выполняется за несколько минут, после чего светодиод разделитель мигает с частотой 1Гц. Если в течение 10 минут GPS модуль не поймает сигнал от спутников, светодиод разделитель будет мигать с частотой 2Гц, индицируя неудачную синхронизацию времени. Повторным удерживанием кнопки “Установка”, можно принудительно завершить процесс синхронизации.
Внутри помещения сигнал от спутников сильно ослабевает, для надежной синхронизации нужно расположить часы у окна, или же закрепить GPS модуль отдельно на окне, и при помощи кабеля соединить с часами.
Во время синхронизации, дата не обновляется, с этим все сложнее. GPS модуль получает дату привязанную к всемирному координированному времени UTC, из-за наличия часовых поясов, полученная дата не всегда совпадает с местной датой. Нужно вводить поправки в соответствии с календарем. На данный момент я еще не реализовал такую возможность.
Для настройки будильника нужно удерживать кнопку “Ввод”, высветится текущее состояние будильника, по умолчанию выключен [buoF]. Кнопкой “Установка” можно включить будильник [buOn], нажатием кнопки “Ввод” переходим к настройке времени будильника [00.05], после чего нажимаем кнопку “Ввод”, будильник установлен. Сигнал будильника звучит 5 минут, его можно выключить нажатием любой кнопки.
Короткими нажатиями кнопки “Ввод” можно посмотреть соответственно дату, год, и перейти к отображению счета секунд, при этом светодиод разделитель будет мигать.
Думаю часы на индикаторах ИВ-11 прекрасно украсят интерьер в комнате и будут радовать глаза окружающих. Также я собрал не менее привлекательные часы на газоразрядных индикаторах.
Ниже представлены ссылки на модули и комплектующие для сборки часов на ИВ-11:
Модуль часов реального времени DS323
GPS модуль u-blox NEO-6mv2
Драйвер TD62783AP
Драйвер M54563P
Драйвер KID65783AP
Драйвер UDN2981A
Фоторезисторы
Микроконтроллер PIC16F876A
Сборка полевых транзисторов IRF8313
Полевой транзистор IRLML9301
Обновление прошивки от 28.04.19, исправлены ошибки в по автоматическому обновлению времени и др. Исходник и прошивкаradiolaba.ru
Схема соединения электродов лампы ИВ-22 | Корпус лампы ИВ-22 |
| |
Описание
Индикатор вакуумный люминесцентный одноразрядный для отображения информации в виде цифр и десятичного знака. Оформление — стеклянное. Индикация производится через торец баллона. Размер знака 10×18 мм. Изображение формируется из светящихся анодов-сегментов. Цвет свечения — зеленый. Масса 20 г. Выводы электродов: 1(и) — точка; 2(е) — анод-сегмент; 3(г) — анод-сегмент; 4(в) — анод-сегмент; 5 — катод, проводящий слой на внутренней поверхности баллона; 6 — сетка; 7(а) — анод-сегмент; 8(б) — анод-сегмент; 10(д) — анод-сегмент; 11(ж) — анод-сегмент; 12 — катод. Для получения цифр и букв рекомендуется подключать выводы анодов следующим образом: цифра 1 — 2, 4; цифра 2 — 3, 4, 7, 10, 11; цифра 3 — 2, 3, 4, 7, 11; цифра 4 — 2, 3, 4, 8; цифра 5 — 2, 3, 7, 8, 11; цифра 6 — 2, 3, 7, 8, 10, 11; цифра 7 — 2, 4, 7; цифра 8 — 2, 3, 4, 7, 8, 10, 11; цифра 9 — 2, 3, 4, 7, 8, 11; цифра 0 — 2, 4, 7, 8, 10, 11; точка — 1.
| Основные данные | |||
| Параметр | Условия | ИВ-22 | Ед. изм. |
| Аналог | — | — | — |
| Яркость свечения | — | 300-600 | кд/м2 |
| Угол обзора | — | ≥80° | — |
| Ток накала | — | 100±15 | мА |
| Ток анодов-сегментов суммарный | — | 2,5-6 | мА |
| Ток сетки | — | 6-12 | мА |
| Напряжение накала | — | 1,2+0,12-0,2 | В |
| Напряжения анодов и сетки | в статическом режиме | 27+3-5 | В |
| в импульсном режиме | ≤80 | ||
| Скважность | — | ≥12 | — |
| Наработка | — | ≥5000 | ч |
Описание всех параметров смотрите в буквенных обозначениях параметров радиоламп.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
rudatasheet.ru
Автор: RoboCЛампа: ИВ-4
Схема: есть ( PIC 16F887 )
Плата:есть ( Sprint-Layout 6 )
Прошивка:есть
Исходник: нет
Описание: есть
Особенности: все из недорогих и доступных деталей, ночной режим, светодиодная подсветка.
Схема:
Плата сделанная год назад:
Основная плата:
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$, аж 10 шт. Выбор РТС — очевиден.
Кстати, не зря китае.. наши «предприимчивые друзья» их продают недорого. Dsка бывает с 1 раза не стартует, что ни разу не наблюдалось на мс купленной за 3.5$.
Затем я немного отложил :), изготовление этих часов и решил попробовать все предполагаемые части схемы на более простом проекте. Получились часы на ИВ-22.
С учетом полученного опыта сделана монтажная плата, которая в последствии переименовывалась в основную и, усовершенствованную версию которой, можно наблюдать в данном проекте.
Для первой версии, пожалуй, достаточно, ведь возможно будет и вторая.
Управление:
Пришло время поговорить о сборке.
Начинаем сборку, как всегда, с источников питания.
Первым в списке у нас ИП -27 Вольт.
Затем очередь за переменкой на накал.
Часть платы занимаемая схемой:
И в финале ИП на 3.3 вольта:
В итоге проверяем собранные ИП в точках указанных на рисунке:
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 🙂 .
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.
Удачной сборки!
Файлы проекта: прошивка , плата (номиналы подписаны) , перечень элементов.
Р.S. Файл прошивки для РТС DS1307, вместо DS3231.
Не забываем питание DS1307 = 5В , поэтому надо перенастроить преобразователь 3.3В на 5В. Так же Вы не сможете подключить НС-05(если нужно).
Upd 2015/02/05:
Исправил ошибку на плате. Особая благодарность ewrey .
Upd 2015/03/17:
Для любителей собственных шрифтов.
Карта символа:
Spoiler:
Для примера возьму цифру «1″.
Аналогично заполняется массив Sibol_PORTB. Для цифры «1» : 0b11011110 или 0xDE. Желающие получить свой шрифт, присылайте мне на почту измененные массивы, я откомпилирую для Вас прошивку. Количество попыток ограничено:) .
Удачи.
Upd 2015/07/18:
Часы в корпусе от ewrey.
На фото платы видно что схема несколько изменена.
Пытаюсь сделать корпус. Сделал уже, пожалуй, 10ок таких крышек и все продал :). Надо себе оставить из следующей отливки.
Архив картинок , где видно номиналы.
Отмечу, плата на фото несколько отличается от выложенной, т.к. это прототип.
Фото резисторы я брал на Али , там же BMP180e, DS18b20.
Upd 2015\09\27: 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)Прошивка 1.1 показания температуры( фото Николай В.):
Изменилась контактная почта, так что те, кто писал мне на Рамблер, обратите внимание. К старой почте доступа у меня нет 🙁 .
Upd 2015\12\17:
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.
ESP-12(ESP-12E) расположен на отдельной плате. Схема подключения модуля нарисована ниже.
Сам модуль крепится к плате двухсторонним скотчем или клеем.
На фото модуль уже с SD-катрой. Предполагалось собирать еще статистику, но пока это далекое будущее.
.
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 статье к часам на ESP8266 тут.
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 тут.
Команада для заливки прошивки:
c:\esptool.exe -vv -cd ck -cb 115200 -cp COM1 -ca 0x00000 -cf c:\ESPweb20160301.bin
Для перевода модуля в реж заливки прошивки надо замкнуть GPIO0 на землю.
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
. 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>
.
robocua.blogspot.com
|
tec.org.ru
Расположение и условное обозначение анодов-сегментов ИВ-22
