Конструктор электроника 2 часы будильник секундомер
Обновлено: 30.04.2024
Никак не ожидал от себя такого азарта. Выходной день, на улице жара такая, что здоровье не позволяет даже выйти на прогулку- вот я и пустился во все тяжкие с паяльником в руках.
История началась с неожиданного подарка друга: принес кучу газоразрядных индикаторов ИН-12 и ИН-14.
Глядя на это добро, у меня созрел хитрый план: дать нынешним детишкам ощутить радость творчества. Поговорил, показал индикаторы и в интернете посмотрели фотографии часов, собранные любителями.
Вижу, глаза у них загорелись! Договорились, что я покупаю все детали и они соберут себе часы.
Посмотрев различные схемы, я остановился на разработке радиолюбителя под ником Alex Gyver. Он, в свою очередь, взял схему Железнякова Андрея и доработал. Такой вот плод коллективного разума)
Причем самому уже даже плату травить не надо: все заказывается через интернет и остается только полученное собрать как в детском конструкторе.
В часах используется советская микросхема к155ИД1, поэтому большую часть деталей заказал в магазине Чип и Дип
у китайцев заказал модули времени и ардуино
Это обошлось в 1976 рублей 55 копеек
Печатные платы у другого поставщика
Как видим, изготовление в 4 раза дешевле доставки. Выложил еще 764 рубля.
В итоге пять комплектов деталей обошлось 4704 рубля 55 копеек, т.е. один комплект обошелся в 941 рубль. В списке нет несколько резисторов, светодиодов, кнопочных переключателей-это еще рублей 50.
Практически конструктор ретро часов обошелся в 1000 рублей.
Детали прислали очень быстро, а вот печатные платы шли почти месяц. Как только все получил, тут же сообщил юным друзьям, что пришла пора показать молодецкую удаль и в области радиотехники. Тут и началось самое интересное: оказывается, пока шла посылка, удаль успела испариться, а огонек в глазах переключился на другие интересы. Мне клятвенно пообещали через недельки две выкроить время на сборку часов.
Наступила суббота с дикой жарой и я решил немного облегчить задачу на будущее: снять индикаторы со старых плат, почистить и проверить их под напряжением.
Отпаять и отмыть не составило труда, а вот для проверки у меня не оказалось под рукой блока питания. Вот я и собрал электронную половинку часов.
Хоть индикаторы и 1974 года изготовления, но светятся как будто только вчера с конвейера.
Ну раз такое дело, почему бы и не собрать часы до конца? Вот и закипела работа. Я, как полвека назад, с диким азартом паял контакт за контактом, не замечая жары и забывая вытереть стекающий пот.
Отдельная веселуха была установка индикаторов на плату. У индикатора 13 контактов разной длины и надо попасть одновременно в 13 отверстий по кругу.
Если на установку первого индикатора ушло почти 20 минут, то четвертый встал на место за пару минут. Чтобы индикаторы не "гуляли" во время запаивания, сделал простенький шаблон
Огорчил мини модуль времени DS 3231: толи при установке куда то замкнулись контакты, толи изначально модуль был бракованный-отказался работать.
Индикаторы упорно показывали марсианское время.
Благо у меня еще 4 штуки было в запасе, заменить не составило труда
Часы тут же показали текущее время. Вот что значит прогресс: даже вручную не надо выставлять текущее время при первом включении.
Как видите, работу завершил за 20 минут до полуночи. Еще надо сделать корпус, но это не быстро. Да и кое-какие идеи лезут в голову-возможно переделаю конструкцию на свой лад.
Хотел заинтересовать нынешнюю молодёжь, а разбудил мальчишку в глубине души)
Загляните еще в ОГЛАВЛЕНИЕ -там немало интересных статей
Кстати, слово "КАНИКУЛЫ" заимствовано из латинского языка «canikula» и в буквальном смысле означает «собачьи дни». Наступала ужасная жара и богатые римляне, оставив дела, уезжали отдыхать за город. В этом году нас точно собачья жара все лето
57.JPG" />
Данные часы уже несколько раз обозревались, но я надеюсь, что мой обзор будет тоже Вам интересным. Добавил описание работы и инструкцию.
Доставка заняла около 3х недель, набор пришел в обычном полиэтиленовом пакетике, который в свою очередь был упакован в небольшой «пупырчатый» пакет. На выводах индикатора был небольшой кусочек пенопласта, остальные детали были без какой либо защиты.
Из документации только небольшой листочек формата А5 со списком радиодеталей с одной стороны и принципиальной электрической схемой с другой.
1. Принципиальная электрическая схема, используемые детали и принцип работы
Узел начального сброса служит для установки внутренних регистров микроконтроллера в начальное состояние. Он служит для подачи после подключения питания на 1 вывод МК единичного импульса длительностью не менее 1 мкс (12 периодов тактовой частоты).
Состоит из RC цепочки, образуемой резистором R1 и конденсатором C1.
Схема ввода состоит из кнопок S1 и S2. Программно сделано так, что при одиночном нажатии любой из кнопок в динамике раздается одиночный сигнал, а при удержании двойной.
Модуль индикации собран на четырехразрядном семисегментном индикаторе с общим катодом DS1 и резистивной сборке PR1.
Резистивная сборка представляет собой набор резисторов в одном корпусе:
Звуковая часть схемы представляет собой схему собранную на резисторе R2 10кОм, pnp транзисторе Q1 SS8550(выполняющего роль усилителя) и пьезоэлемента LS1.
Питание подается через разъем J1 с подключенным параллельно сглаживающим конденсатором C4. Диапазон питающих напряжений от 3 до 6В.
2. Сборка конструктора
Я начал с панельки, так как она единственная не является радиодеталью:
Следующим шагом я припаял резисторы. Перепутать их невозможно, они оба на 10кОм:
После этого установил на плату соблюдая полярность электролитический конденсатор, резисторную сборку (также обращая внимание на первый вывод) и элементы тактового генератора — 2 конденсатора и кварцевый резонатор
Следующим шагом припаиваю кнопки и конденсатор фильтра питания:
После этого очередь за звуковым пьезоэлементом и транзистором. В транзисторе главное установить правильной стороной и не перепутать выводы:
В последнюю очередь припаиваю индикатор и разъем питания:
Подключаю к источнику напряжением 5В. Все работает.
3. Установка текущего времени, будильников и ежечасового сигнала.
После включения питания дисплей находится в режиме («ЧАСЫ: МИНУТЫ») и отображает время по умолчанию 12:59. Ежечасный звуковой сигнал включен. Оба будильника включены. Первый установлен на время срабатывания 13:01, а второй – 13:02.
При каждом кратковременном нажатии на кнопку S2 дисплей будет переключаться между режимами («ЧАСЫ: МИНУТЫ») и («МИНУТЫ: СЕКУНДЫ»).
При длительном нажатии кнопки S1 происходит вход в меню настроек, состоящее из 9 подменю, обозначенных буквами A, B, C, D, E, F, G, H, I. Подменю переключаются кнопкой S1, значения изменяются кнопкой S2. После подменю I следует выход из меню настроек.
А: Установка показаний часов текущего времени
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю B.
B: Установка показаний минут текущего времени
При нажатии кнопки S2 значение минут изменяется от 0 до 59. После установки минут необходимо нажать S1 для перехода в подменю С.
C: Включение ежечасного звукового сигнала
По умолчанию включено (ON) – каждый час с 8:00 до 20:00 подается звуковой сигнал. При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в подменю D.
D: Включение\выключение первого будильника
По умолчанию будильник включен (ON). При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в следующее подменю. Если будильник выключен, то подменю E и F пропускаются.
E: Установка показаний часов первого будильника
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю F.
F: Установка показаний минут первого будильника
При нажатии кнопки S2 значение минут изменяется от 0 до 59. После установки минут необходимо нажать S1 для перехода в подменю С.
G: Включение\выключение второго будильника
По умолчанию будильник включен (ON). При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в следующее подменю. Если будильник выключен, то подменю H и I пропускаются и происходит выход из меню настроек.
H: Установка показаний часов второго будильника
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю I.
I: Установка показаний минут второго будильника
При нажатии кнопки S2 значение минут изменяется от 0 до 59. После установки минут необходимо нажать S1 для выхода из меню настроек.
Коррекция секунд
В режиме («МИНУТЫ: СЕКУНДЫ») необходимо удержать кнопку S2 для обнуления секунд. Далее коротким нажатием на кнопку S2 запустить отсчет секунд.
4. Общие впечатления от часов.
Плюсы:
+ Низкая цена
+ Легкая сборка, минимум деталей
+ Удовольствие от самостоятельной сборки
+ Достаточно низкая погрешность (у меня за сутки отстали на несколько секунд)
Минусы:
— После отключения питания не держит время
— Отсутствие какой либо документации, кроме схемы (данная статья частично решила этот минус)
— Прошивка в микроконтроллере защищена от считывания
5. Дополнительно:
2) Проблему аварийного питания при отключении электроэнергии можно решить при помощи батарейки на 3В и двух диодов:
Радиоконструктор «Старт 7176» появился в продаже весной 1985 года. Набор можно было заказать через Посылторг наложенным платежом и получить в своём почтовом отделении за 16 рублей.
Электронными часами уже тогда удивить кого-либо было трудно, но это были часы на СБИС, сверхбольшой интегральной схеме. Это давало радиолюбителям возможность прикоснуться к современнейшим технологиям и получить от этого чувство глубокого удовлетворения.
Далее я расскажу, как запустил найденные на «развале» часы из набора «Старт 7176».
Часы мне достались в хорошем состоянии, но у них не было блока питания. На печатной плате часов было распаяно семь кнопок управления. Какой-либо инструкции или паспорта в наличии не было.
В найденном на просторах Интернета скане руководства по эксплуатации на схеме электрической принципиальной количество кнопок управления – шесть.
На печатной плате конструктора – четыре посадочных места под кнопки. В комплекте поставки набора кнопок только две.
Согласно руководству по эксплуатации конструктор «Старт 7176» можно использовать или в качестве электронных часов, когда две кнопки из комплекта поставки подключаются как S1 (установка минут) и S2 (установка часов), или в качестве секундомера с подключением кнопок как S3 (индикация секунд) и S5 (фиксация показаний).
Для установки точного времени в режиме часов нужно было подключить отсутствующую в комплекте поставки третью кнопку S6. Для возврата из режима секундомера в режим электронных часов нужно было подключить кнопку S4.
Напомню, что на печатной плате установочных мест под кнопки – четыре. В принципе, с четырьмя кнопками можно было организовать следующий функционал: установка текущего времени в формате «ЧЧ: ММ» кнопками S1 и S2, переключение в режим индикации текущего времени в формате «ММ: СС» кнопкой S3, возврат к индикации текущего времени в формате «ЧЧ: ММ» кнопкой S4. Если включить питание часов с такой конфигурацией незадолго до передачи сигналов точного времени, то точное время можно было бы установить, нажав и отпустив любую из кнопок S1, S2 или S4 в начале шестого сигнала, а затем установить текущее время.
Это уже лучше, чем просто часы, но всё ещё недостаточно: помимо установки и индикации текущего времени используемая в наборе СБИС позволяла устанавливать время срабатывания двух будильников, а также могла работать в режиме таймера.
Это несоответствие формы и содержания породило целую волну народного творчества. В журналах «Радио» №6 и №7 за 1986 год был опубликован своеобразный «дайджест» из писем в редакцию по доработке часов из набора «Старт 7176».
Очень важно, что был опубликован полный функционал часов на СБИС К145ИК1901:
Добавлением нескольких кнопок скромные часы из набора превращались во многофункциональное устройство, не побоюсь этого слова – в «гаджет».
На двух выходах СБИС при срабатывании будильников или таймера появлялся сигнал низкого уровня. К этим выходам можно было подключить формирователь звуковых сигналов:
Подключением к часам вместо формирователя звуковых сигналов устройства управления нагрузкой, например, лампой фотоувеличителя, можно было превратить часы из набора в «мечту фотолюбителя»:
Существенным доработкам подвергалась схема питания часов. Предлагалась замена однополупериодного выпрямителя на диодный мост, подключение средней точки обмотки накала через стабилитрон и т.п.
Наличие звукового сигнала и светящийся в темноте индикатор делали часы из набора очень удобным будильником. Схема автоматической регулировки яркости индикатора, приведённая на рис. 20, делала этот будильник ещё удобней.
Наиболее ценной в публикации, на мой взгляд, была информация о том, как подключить к выходам СБИС не только микросхемы серии К172, которых уже тогда было не достать, но и доступные даже сейчас микросхемы серий К176 и К561, имеющие многочисленные зарубежные аналоги. Не менее важной была информация о том, что к выводу 48 СБИС можно подключить резервную батарею напряжением 18 В для сохранения работоспособности часов (естественно, без индикации времени) при отключении питания.
Оригинальный блок питания содержал сетевой трансформатор с вторичными обмотками на 27 и 5 В. От обмотки 27 В питалась сама схема часов, а от обмотки 5 В – накал люминесцентного индикатора. Скорее всего, там использовался трансформатор Т19-220-50, специально разработанный для применения в электронных часах с электролюминесцентными индикаторами ИВЛ1-7/5 и им подобными. Мощность трансформатора – 5 Вт, габаритные размеры – 40х35х38 мм. Такие трансформаторы уже не выпускаются.
В принципе, можно было бы запитать цепи накала индикатора постоянным током от зарядного устройства USB, а минус 27 В получить от повышающего преобразователя DC-DC, но практика показывает, что для обеспечения равномерной яркости свечения цифр индикатора накал должен питаться переменным током, причём накальная обмотка должна иметь отвод от середины. Кроме того, в документации на индикатор ИВЛ1-7/5 прямым текстом указано, что питание накала постоянным током значительно снижает ресурс.
Решено было искать замену трансформатору Т19-220-50. Похожий по характеристикам трансформатор нашёлся, им оказался ТП121-14. Первичная обмотка этого трансформатора рассчитана на напряжение 220 В, вторичные обмотки – 21,8 и две по 2,0 В. ТП121-14 имеет максимальную мощность 4,5 Вт. Габаритные размеры трансформатора – 43х36х33,3 мм.
Блок питания на основе ТП121-14 был собран по схеме на рис. 14а, опубликованной на стр. 29 журнала «Радио» №7 за 1986 год. После подключения блока питания часы заработали сразу, что меня очень сильно порадовало.
Теперь попробуем разобраться с кнопками управления. Таблица с назначением кнопок у нас есть, схема электрическая принципиальная – тоже.
Назначение кнопок управления было установлено путём «прозвонки» соединений. Картина получилась следующей:
В такой конфигурации часов можно выставить точное время кнопками «Ч», «М» и «К», а также включить индикацию текущего времени в формате «ММ: СС» кнопкой «С» и вернуться к индикации в формате «ЧЧ: ММ» кнопкой «В».
Кнопкой «Т» включается обратный отсчёт таймера. Установленное по умолчанию значение – 55 минут 55 секунд (55:55). Установку таймера можно изменить в диапазоне от 00:00 до 59:59 кнопками «Ч» и «М» после нажатия кнопки «Б1». Возврат из режима установки – по кнопке «Т».
Нужно отметить, что если установить таймер в пределах от 00:00 до 23:59 в минутах и секундах, то в соответствующее время в часах и минутах сработает будильник 1, поэтому при доработках возможность отключения звуковых сигналов в таких часах просто необходима.
Краткие выводы
Итак, найденные на «барахолке» электронные часы из набора «Старт 7176» снова работают. Чтобы не быть голословным, представляю видеоролик работы этих часов. Приятного просмотра:
Радиоконструктор «Старт 7176» по вызванному резонансу и популярности можно, несомненно, считать «народным» конструктором.
Конструктор дал возможность советским радиолюбителям поработать со СБИС, но предлагаемая разработчиками набора схема электронных часов не раскрывала всех возможностей применённой в нём микросхемы К145ИК1901.
Ситуация была исправлена публикацией в журнале «Радио» многочисленных доработок часов из конструктора, предлагаемых читателями журнала.
Конструктор из публикации был выпущен в 1985 году. Спустя 36 лет, часы из этого набора всё ещё работают.
Привет, geektimes! В первой части статьи были рассмотрены принципы получения точного времени на самодельных часах. Пойдем дальше, и рассмотрим, как и на чем это время лучше выводить.
Итак, у нас есть некая платформа (Arduino, Raspberry, PIC/AVR/STM-контроллер, etc), и стоит задача подключить к нему некую индикацию. Есть множество вариантов, которые мы и рассмотрим.
Сегментная индикация
Тут все просто. Сегментный индикатор состоит из обычных светодиодов, которые банально подключаются к микроконтроллеру через гасящие резисторы.
Осторожно, траффик!
Плюсы: простота конструкции, хорошие углы обзора, невысокая цена.
Минус: количество отображаемой информации ограничено.
Конструкции индикаторов бывают двух видов, с общим катодом и общим анодом, внутри это выглядит примерно так (схема с сайта производителя).
Есть 1001 статья как подключить светодиод к микроконтроллеру, гугл в помощь. Сложности начинаются тогда, когда мы захотим сделать большие часы — ведь смотреть на мелкий индикатор не особо удобно. Тогда нам нужны такие индикаторы (фото с eBay):
Они питаются от 12В, и напрямую от микроконтроллера просто не заработают. Тут нам в помощь приходит микросхема CD4511, как раз для этого предназначенная. Она не только преобразует данные с 4-битной линии в нужные цифры, но и содержит встроенный транзисторный ключ для подачи напряжения на индикатор. Таким образом, нам в схеме нужно будет иметь «силовое» напряжение в 9-12В, и отдельный понижающий преобразователь (например L7805) для питания «логики» схемы.
Матричные индикаторы
По сути, это те же светодиоды, только в виде матрицы 8х8. Фото с eBay:
Продаются на eBay в виде одиночных модулей либо готовых блоков, например по 4 штуки. Управление ими весьма просто — на модулях уже распаяна микросхема MAX7219, обеспечивающая их работу и подключение к микроконтроллеру с помощью всего лишь 5 проводов. Для Arduino есть много библиотек, желающие могут посмотреть код.
Плюсы: невысокая цена, хорошие углы обзора и яркость.
Минус: невысокое разрешение. Но для задачи вывода времени вполне достаточно.
ЖК-индикаторы
ЖК-индикаторы бывают графические и текстовые.
Графические дороже, однако позволяют выводить более разнообразную информацию (например график атмосферного давления). Текстовые дешевле, и с ними проще работать, они также позволяют выводить псевдографику — есть возможность загружать в дисплей пользовательские символы.
Работать с ЖК-индикатором из кода несложно, но есть определенный минус — индикатор требует много управляющих линий (от 7 до 12) от микроконтроллера, что неудобно. Поэтому китайцы придумали совместить ЖК-индикатор с i2c-контроллером, получилось в итоге очень удобно — для подключения достаточно всего 4х проводов (фото с eBay).
ЖК-индикаторы достаточно дешевые (если брать на еБее), крупные, их просто подключать, и можно выводить разнообразную информацию. Единственный минус это не очень большие углы обзора.
OLED-индикаторы
Являются улучшенным продолжением предыдущего варианта. Варьируются от маленьких и дешевых с диагональю 1.1", до больших и дорогих. Фото с eBay.
Собственно, хороши всем кроме цены. Что касается мелких индикаторов, размером 0.9-1.1", то (кроме изучения работы с i2c) какое-то практическое применение им найти сложно.
Газоразрядные индикаторы (ИН-14, ИН-18)
Схема их подключения несколько сложнее, т.к. эти индикаторы для зажигания используют напряжение в 170В. Преобразователь из 12В=>180В может быть сделан на микросхеме MAX771. Для подачи напряжения на индикаторы используется советская микросхема К155ИД1, которая специально для этого и была создана. Цена вопроса при самостоятельном изготовлении: около 500р за каждый индикатор и 100р за К155ИД1, все остальные детали, как писали в старых журналах, «дефицитными не являются». Основная сложность тут в том, что и ИН-хх, и К155ИД1, давно сняты с производства, и купить их можно разве что на радиорынках или в немногих специализированных магазинах.
С индикацией мы более-менее разобрались, осталось решить, какую аппаратную платформу лучше использовать. Тут есть несколько вариантов (самодельные я не рассматриваю, т.к. тем кто умеет развести плату и припаять процессор, эта статья не нужна).
Arduino
Самый простой вариант для начинающих. Готовая плата стоит недорого (около 10$ на eBay с бесплатной доставкой), имеет все необходимые разъемы для программирования. Фото с eBay:
Под Arduino есть огромное количество разных библиотек (например для тех же ЖК-экранов, модулей реального времени), Arduino аппаратно совместима с различными дополнительными модулями.
Главный минус: сложность отладки (только через консоль последовательного порта) и довольно-таки слабый по современным меркам процессор (2КБайт RAM и 16МГц).
Главный плюс: можно сделать много чего, практически не заморачиваясь с пайкой, покупкой программатора и разводкой плат, модули достаточно соединить друг с другом.
32-разрядные процессоры STM
Для тех кто захочет что-то помощнее, есть готовые платы с процессорами STM, например плата с STM32F103RBT6 и TFT-экраном. Фото с eBay:
Здесь мы уже имеем полноценную отладку в полноценной IDE (из всех разных мне больше понравилась Coocox IDE), однако понадобится отдельный программатор-отладчик ST-LINK с разъемом JTAG (цена вопроса 20-40$ на eBay). Как вариант, можно купить отладочную плату STM32F4Discovery, на которой этот программатор уже встроен, и его можно использовать отдельно.
Raspberry PI
И наконец, для тех кто хочет полной интеграции с современным миром, есть одноплатные компьютеры с Linux, всем уже наверное известные Raspberry PI. Фото с eBay:
С Raspberry (и процессорами STM32) есть одна единственная сложность — ее пины используют 3-вольтовую логику, а большинство внешних устройств (например ЖК-экраны) работают «по старинке» от 5В. Можно конечно подключить и так, в принципе заработает, но это не совсем правильный метод, да и испортить плату за 50$ как-то жалко. Правильный способ — использовать «logic level converter», который на eBay стоит всего 1-2$.
Фото с eBay:
Теперь достаточно подключить наше устройство через такой модуль, и все параметры будут согласованы.
ESP8266
Способ скорее экзотический, но довольно-таки перспективный в силу компактности и дешевизны решения. За совсем небольшие деньги (около 4-5$ на eBay) можно купить модуль ESP8266, содержащий процессор и WiFi на борту.
Фото с eBay:
Изначально такие модули предназначались как WiFi-мост для обмена по serial-порту, однако энтузиастами было написано множество альтернативных прошивок, позволяющих работать с датчиками, i2c-устройствами, PWM и пр. Гипотетически вполне возможно получать время от NTP-сервера и выводить его по i2c на дисплей. Для тех кто хочет подключить много различной периферии, есть специальные платы NodeMCU с большим числом выводов, цена вопроса около 500р (разумеется на eBay):
Единственный минус — ESP8266 имеет очень мало памяти RAM (в зависимости от прошивки, от 1 до 32КБайт), но задача от этого становится даже интересней. Модули ESP8266 используют 3-вольтовую логику, так что вышеприведенный конвертор уровней тут также пригодится.
На этом вводный экскурс в самодельную электронику можно закончить, автор желает всем удачных экспериментов.
Я в итоге остановился на использовании Raspberry PI с текстовым индикатором, настроенным на работу с псевдографикой (что вышло дешевле чем графический экран той же диагонали). Сфоткал экран настольных часов во время написания этой статьи.
Часы выводят точное время, взятое из Интернета, и погоду которая обновляется с Яндекса, все это написано на Python, и вполне работает уже несколько месяцев. Параллельно на часах запущен FTP-сервер, что позволяет (вкупе с пробросом портов на роутере) обновить на них прошивку не только из дома, но и из любого места где есть Интернет. Как бонус, ресурсов Raspberry в принципе хватит и для подключения камеры и/или микрофона с возможностью удаленного наблюдения за квартирой, или для управлением различными модулями/реле/датчиками. Можно добавить всякие «плюшки», типа светодиодной индикации о пришедшей почте, и так далее.
PS: Почему eBay?
Как можно было видеть, для всех девайсов приводились цены или фото с ебея. Почему так? К сожалению, наши магазины часто живут по принципу «за 1$ купил, за 3$ продал, на эти 2 процента и живу». В качестве простого примера, Arduino Uno R3 стоит (на момент написания статьи) 3600р в Петербурге, и 350р на eBay с бесплатной доставкой из Китая. Разница действительно на порядок, безо всяких литературных преувеличений. Да, придется подождать месяц чтобы забрать посылку на почте, но такая разница в цене думаю, того стоит. Но впрочем, если кому-то надо прямо сейчас и срочно, то наверно и в местных магазинах есть выбор, тут каждый решает сам.
Электронные часы с люминесцентными индикаторами получили в нашей стране широкое распространение в 80-е годы прошлого века.
Такие часы состояли из одних достоинств. У них был яркий индикатор, хорошо видимый в темноте. Такие часы были беззвучны и не тикали. Если же в электронных часах был будильник, он деликатно пищал, а не «орал благим матом», как звонок механического.
Относительными недостатками были цена (порядка 45 рублей) и питание от сети переменного тока 220 В. Чтобы при отключения сети часы не сбрасывались, в качестве резервного источника питания обычно применялась батарейка типа «Крона». При работе от неё индикация времени на часах отсутствовала.
Недавно мне достались хорошо пожившие часы «Электроника 6.15М». В публикации мы их разберём, почистим и попытаемся разобраться, как они работают.
Часы при продаже позиционировались как нерабочие. Повреждений корпуса не было. Стекло сильно потёрто. Сетевой шнур был отрезан.
«Прозвонка» по шнуру показала, что короткого замыкания внутри нет. При «вскрытии» обугленных компонентов и вздувшихся конденсаторов не обнаружено. Предохранитель – исправен.
Схема электронных часов собрана на двухсторонней печатной плате с металлизированными переходными отверстиями. Сборку делали вручную.
В частотозадающих цепях установлены качественные керамические конденсаторы и кварцевый резонатор в миниатюрном корпусе. Остальные компоненты характерны для советской бытовой техники: конденсаторы К10-7, К50-16 и К50-35; резисторы С1-4; микросхемы в пластиковых корпусах.
Заменяем сетевой шнур на годный. Включаем часы в сеть. На экране появляется индикация. Продавец ввёл в заблуждение: часы работают!
Устанавливаем переключателем «Я» режим нормальной яркости. Кнопкой «Ч» устанавливаем текущее значение часов. Кнопкой «К» устанавливаем точное время: сбрасываем показания минут в ноль. Когда кнопка нажата, все разряды индикатора гаснут. Кнопкой «М» устанавливаем текущее значение минут.
Время срабатывания будильника устанавливается кнопками «Ч» и «М» при нажатой кнопке «Б». Переключателем «С» разрешается подача будильником звукового сигнала, при этом на индикаторе появляется значок в виде колокольчика.
Схему от часов удалось найти только в таком ужасном качестве:
Функционально часы состоят из источника питания (нижняя часть схемы), люминесцентного индикатора (HG1) и специализированного набора микросхем.
В часах используются микросхемы К176ИЕ18, К176ИЕ13 и К176ИД3. В справочнике В.Л. Шило «Популярные цифровые микросхемы» 1987 года издания данных о них нет. Анализ работы схемы будем проводить по публикации С. Алексеева «Применение микросхем серии К176», Радио, 1984, № 4, с.25-28, № 5, с.36-40, № 6, с.32-35.
Функции часов с будильником в этой схеме выполняет микросхема К176ИЕ13. Она содержит счётчики разрядов единиц и десятков минут, единиц и десятков часов, а также узел установки времени срабатывания будильника и схему сравнения текущего времени с временем срабатывания будильника. Внутренний коммутатор микросхемы обеспечивает поочередный вывод значений разрядов в двоично-десятичном коде (BCD) на дешифратор К176ИДЗ, преобразующий BCD в код управления семисегментным индикатором.
Для работы К176ИЕ13 нужен задающий генератор. На схеме ниже приведён пример совместной работы микросхемы часов К176ИЕ13 с задающим генератором на микросхеме К176ИЕ12:
С выходов микросхемы К176ИЕ12 на счётчик К176ИЕ13 подаются импульсы с частотой 1024 Гц, 2 Гц и 1/60 Гц (минутные). Для переключения разрядов индикатора К176ИЕ12 формирует на выходах четыре сигнала с частотой 128 Гц и скважностью 4, сдвинутых относительно друг друга на четверть периода. На рисунке ниже показаны временные диаграммы этих сигналов:
Работа микросхемы К176ИЕ18 во многом похожа на К176ИЕ12, но есть отличия. Выходы для переключения разрядов индикатора в К176ИЕ18 выполнены по схеме с открытым стоком, поэтому для подключения к ним управляющих сеток люминесцентного индикатора не нужны схемы согласования, достаточно «подтягивающих» резисторов. Скважность сигналов переключения разрядов увеличена с 4 до 32/7. При подаче высокого уровня на вывод 14 микросхемы К176ИЕ18 скважность сигналов переключения разрядов увеличивается в 3,5 раза, что существенно снижает яркость свечения индикатора.
Ещё одним отличием микросхемы К176ИЕ18 является наличие схемы звуковой сигнализации. При подаче со схемы сравнения микросхемы К176ИЕ13 на вывод 9 микросхемы К176ИЕ18 сигнала высокого уровня на выводе 7 этой микросхемы появляется прерывистый сигнал звуковой частоты, который можно подать прямо на пьезоизлучатель. На схеме он обозначен как BQ1.
В часах применена динамическая индикация. Одноимённые сегменты всех четырёх разрядов индикатора ИВЛ1-7/5 соединены параллельно. Индикация времени производится следующим образом: на сетку индицируемого разряда с соответствующего выхода К176ИЕ18 подаётся управляющий сигнал, в этот момент на выходе счётчика К176ИЕ13 установлен двоично-десятичный код индицируемого значения, который преобразуется дешифратором К176ИД3 в код управления анодами семисегментного индикатора.
Особенностью дешифратора К176ИД3 является то, что выходы этой микросхемы выполнены по схеме с открытым стоком, но «подтягивающие» резисторы на выходах почему-то отсутствуют.
Параметры источника питания определяются требованиями индикатора. В применённом в часах люминесцентном индикаторе ИВЛ1-7/5 в цепь накала подаётся 5 В «переменки», а для питания анодов и сеток требуется источник постоянного напряжения 27 В. Применённые в часах микросхемы питаются от источника постоянного напряжения 9 В.
Питание от сети переменного тока 220 В подаётся на трансформатор Т1 типа Т19-220-50, который был разработан специально для применения в часах с вакуумно-люминесцентными индикаторами ИВЛ1-7/5 или аналогичными. Выпрямленное диодом VD2 напряжение на конденсаторе C3 составляет порядка 30 В. Через токоограничивающие резисторы R5, R6 оно подаётся на стабилитрон VD3. В результате получаем источник двухполярного питания +9/-22 В.
Напряжение смещения на среднюю точку накальной обмотки подаётся с делителя R5, R6. Смещение нужно, чтобы все знаки индикатора светились одинаково ярко.
Краткие выводы
Советская промышленность выпускала несколько моделей электронных часов со специально разработанными для применения в электронных часах люминесцентными индикаторами и наборами микросхем.
В публикации мы разобрали устройство одной из моделей — «Электроники 6.15М» с индикатором ИВЛ1-7/5 и набором микросхем К176ИЕ18, К176ИЕ13 и К176ИД3. Каких-то сведений о зарубежных аналогах этих микросхем и индикатора найти не удалось.
Люминесцентные индикаторы обладали хорошим углом обзора и высокой яркостью свечения. Цвет свечения в зависимости от модели мог быть от зелёного до синего.
Вакуумно-люминесцентные индикаторы были вытеснены светодиодными и жидкокристаллическими, которые имели гораздо более простые схемы подключения и становились год от года дешевле и технологичней.
ВПС хостинг с быстрыми NVMе-дисками и посуточной оплатой можно у Маклауд.
Читайте также: