Часы на ив 12. Схема простейших электронных часов. Особенности самодельных часов

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

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

Техзадание:

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

В схеме ничего нового и сверхъестественного: часы реального времени DS1307, динамическая индикация, несколько кнопок управления, все это под управлением ATmega8. Для замера освещенности в комнате применен фотодиод ФД-263-01, как наиболее чувствительный из доступных. Правда у него со спектральной чувствительностью косяк есть небольшой - пик чувствительности находиться в инфракрасном диапазоне и как следствие он на отлично чует свет солнца/ламп накаливания, а люминесцентных ламп/светодиодного освещения - на троечку.

Анодные/сеточные транзисторы - BC856, PNP с максимальным рабочим напряжением 80в. Для индикации секунд поставил завалявшийся меньший по габаритам ИВ-6, так как оный имеет и меньшее напряжение накала - гасящий резистор на 5,9Ом ему в помощь.

Под сигнал будильника - пьезоизлучатель со встроенным генератором HCM1206X. Плата разведена под: резисторы 390К 1206 габаритом, остальные 0805, транзисторы в SOT23, стабилизатор 78L05в SOT89, защитные диоды в SOD80, трех вольтовая батарейка 2032, ATmega8 и DS1307 в DIP корпусе. От блока питания вся схема потребляет по линии +9в до 50мА, накал - 1,5в 450мА, накал относительно земли находиться под потенциалом -40в, потребление - до 50мА. Итого в сумме максимум 3Вт.

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

Первые пробы:

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

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

Сборка корпуса:

После сбора корпуса и "причесывания" прошивки у часов осталось 3 кнопки: условно назовем их "А" "В" "С".

В нормальном состоянии кнопка "С" отвечает за переключение режима с отображения времени "часы - минуты" на дату "число - месяц", секундный индикатор при этом отображает день недели, деле на год, далее в режим "минуты - секунды", по четвертому нажатию - в первоначальное состояние. Кнопка "А" при этом быстрый переход в отображение времени.

Из режима "часы - минуты" кнопка "А" переключает по кругу в режим "настройка будильника" / "настройка времени, даты" / "настройка яркости индикатора". При этом кнопка "В" - переключает по разрядам, а "С" - собственно изменяет выбранный разряд.

Режим "настройка будильника", буква А (Alarm) на среднем индикаторе означает что будильник включен.

Режим "настройка времени, даты" - когда выбран разряд "секунды" кнопка "С" - округляет их (с 00 до 29 сбрасывает их в 00, с 30 до 59 сбрасывает в 00 и добавляет +1 к минуте).

В режиме "настройка времени, даты" на выводе SQW м/с DS1307 меандр 32,768кГц - необходим при подборе кварца/емкостей к генератору, в остальных режимах на нем 1Гц.

Режим "настройка яркости индикатора": "AU" - автоматический, показывает измеренную освещенности в у.е. "US" - ручная настройка в тех же единицах. Фух, вроде ни чего не забыл.

Часы в сборе:

Прошивка и печатную плату можно скачать по этой ссылке:

Принципиальная схема часов представлена на рис. Часы реализованы на пяти микросхемах. Генератор минутной последовательности импульсов выполнен на микросхеме К176ИЕ12. Задающий генератор использует кварцевый резонатор РК-72 с номинальной частотой 32768 Гц. Кроме минутной микросхема позволяет получить последовательности импульсов с частотами следования 1, 2, 1024 и 32768 Гц. В данных часах используются последовательности импульсов с частотами следования: 1/60 Гц (вывод 10) — для обеспечения работы счетчика единиц минут, 2 Гц (вывод 6) — для первоначальной установки времени, 1 Гц (вывод 4) — для «мигающей» точки. При отсутствии микросхемы К176ИЕ12 или кварца на частоту 32768 Гц генератор может быть выполнен на: других микросхемах и кварце на другую частоту.
Счетчики и дешифраторы единиц минут и единиц часов выполнены на микросхемах К176ИЕ4, обеспечивающих счет до десяти и преобразование двоичного кода в семиэлементный код цифрового индикатора. Счетчики и дешифраторы десятков минут и десятков часов выполнены на микросхемах К175ИЕЗ, обеспечивающих счет до шести и дешифрирование двоичного кода в код цифрового индикатора. Для работы счетчиков микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4 необходимо, чтобы на выводы 5, 6 и 7 подавался логический 0 (напряжение, близкое к 0 В) или эти выводы были соединены с общим проводом схемы. Выводы(вывод 2) и входы (вывод 4) счетчиков минут и часов соединяются последовательно.

Установка 0 делителей микросхемы К176ИЕ12 и микросхемы К176ИЕ4 счетчика единиц минут осуществляется подачей на входы 5 а 9 (для микросхемы К176ИЕ12) и на вход 5 (микросхемы К176ИЕ4) положительного напряжения 9 В кнопкой S1 через резистор R3. Первоначальная установка времени остальных счетчиков осуществляется подачей на вход 4 счетчика десятков минут с помощью кнопки S2 импульсов с частотой следования 2 Гц. Максимальное время установки времени не превышает 72 с.
Схема установки 0 счетчиков единиц и десятков часов при достижении значения 24 выполнена на диодах VD1 и VD2 и резисторе R4, реализующих логическую операцию 2И. Установка в 0 счетчиков происходит тогда, когда на анодах обеих диодов появится положительное напряжение, что возможно только при появлении числа 24. Для создания эффекта «мигающей точки» импульсы с частотой следования 1 Гц с вывода 4 микросхемы К176ИЕ12 подаются на точку индикатора единиц часов или на сегмент г дополнительного индикатора.
Для часов целесообразно использовать семиэлементные люминесцентные цифровые индикаторы ИВ-11, ИВ-12, ИВ-22. Такой индикатор представляет собой электронную лампу с оксидным катодом прямого накала, управляющей сеткой и анодом, выполненным в виде сегментов, образующих цифру. Стеклянный балон индикаторов ИВ-11, ИВ-12 цилиндрической, ИВ-22 — прямоугольной формы. Выводы электродов у ИВ-11 — гибкие, у ИВ-12 и ИВ-22 — в виде коротких жестких штырей. Отсчет номеров ведется по часовой стрелке от укороченного гибкого вывода или от увеличенного расстояния между штырями.
На сетку и на анод должно подаваться напряжение до 27 В. В данной схеме часов на анод и сетку подается напряжение +9 В, так как использование более высокого напряжения требует дополнительно 25 транзисторов для согласования выходов микросхем, рассчитанных на питание 9 В с напряжением 27 В, подаваемым на сегменты анодов цифровых индикаторов. Снижение напряжения, подаваемого на сетку и анод, уменьшает яркость свечения индикаторов, однако она остается на достаточном для большинства случаев применения часов уровне.
Если указанных индикаторов нет, то можно использовать индикаторы типа ИВ-ЗА, ИВ-6, имеющие меньшие размеры цифр. Напряжение накала нити катода лампы ИВ-ЗА 0,85 В (потребляемый ток 55 мА) ИВ-6 и ИВ-22 — 1,2 В (ток 50 и 100 мА соответственно), у ИВ-11, ИВ-12 — 1,5 В (ток 80 — 100 мА). Один из выводов катода, соединенный с токопроводящим слоем (экраном), рекомендуется соединять с общим проводом схемы.
Питающее устройство обеспечивает работу часов от сети переменного тока 220 В. Оно создает напряжение +9 В для питания микросхем и сеток ламп, а также переменное напряжение 0,85 — 1,5 В для накала катода и ламп индикаторов.
Питающее устройство содержит понижающий трансформатор с двумя выходными обмотками, выпрямитель и фильтрующий конденсатор. Дополнительно устанавливается конденсатор С4 и наматывается обмотка для питания накальных цепей катодов ламп. При напряжении накала катода 0,85 В необходимо намотать 17 витков, при напряжении 1,2 В — 24 витка, при напряжении 1,5 В — 30 витков проводом ПЭВ-0,31. Один из выводов соединяется с общим проводом (— 9 В), второй — с катодами ламп. Последовательное включение катодов ламп не рекомендуется.
Конденсатор С4 емкостью 500 мкФ кроме уменьшения пульсаций питающего напряжения позволяет обеспечить работу счетчиков часов (сохранение времени) примерно в течение 1 мин при выключении сети, например, при переносе часов из одной комнаты в другую. Если возможно более длительное выключение напряжения сети, то параллельно конденсатору следует включить батарейку «Крона» или аккумулятор типа 7Д-0Д с номинальным напряжение»- 7,5 — 9 В.
Конструктивно часы выполнены в виде двух блоков: основного и питающего. Основной блок имеет размеры 115X65X50 мм, питающее устройстве» 80X40X50 мм. Основной блок установлен на подставке от письменного прибора.

Индикатор, микросхема	Сегменты анода индикатора								Сетка	Катсд	Общий
Индикатор, микросхема	а	б b	в	г	д	е	ж	Точка	Сетка	Катсд	Общий
ИВ-З, ИВ-6	2	4	1	3	5	10	6	11	9	7	8
ИВ- 1lH	6	8	5	7	9	3	10	4	2	11	1
ИВ-12	8	10	7	9	1	6	5	-	4	2	3
ИВ-22	7	8	4	3	10	2	11	1	6	12	5
К176ИЕЗ, К176ИЕ4	9	8	10	1	13	11	12	-	-	-	7
К176ИЕ12	-	-	-	-	-	-	-	4	-	-	8

Литература

.

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

Плата сделанная год назад:

Дорожки 0.3мм. ЛУТом.

Основная плата:

Дорожки 0.6 , так же ЛУТом.

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

Собрал питание проверил как светит лампа.

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

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

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

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

Управление:

установка времени

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

управление подсветкой

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

Включени\выключение блютуз - долгое нажатие левой кнопки.

Пришло время поговорить о сборке.

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

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

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

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

И в финале ИП на 3.3 вольта:

В итоге проверяем собранные ИП в точках указанных на рисунке:

Если все соответствует, то запаиваем перемычки A и B.

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

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

Далее я подключил собранную плату индикации и проверил каждый ключик.

После того как все налажено, припаял МК.

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

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

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

Удачной сборки!

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

Upd 2015\10\04:

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

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

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

Датчик температуры необходимо вынести за корпус.

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

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

Прошивка 1.1 показания температуры(фото Николай В. ):

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

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

Upd 2015\12\17:

Spoiler :

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

Часы в корпусе от Максим М.

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

Upd 2016\03\07:

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

Настройки клиента WiFi:
Настройка сервера WiFi:

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

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

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

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

О прошивке модуля.

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

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

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

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

Во время прошивки на экране будет это:

По окончании прошивки выключаем питание, убираем перемычку с GPIO0.

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

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

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

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

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

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

Вакуумные люминесцентные индикаторы включаюзт по триодной схеме, причем в качестве анодов используются сегменты, с помощью которых можно синтезировать знаки.

Наиболее часто применяется управление по анодам в сеточным цепям. Индикаторы выдерживают большое количество переключений (3Х10^8-10^10 и более по анодам и сеточным цепям) в течение долговечности и срока сохраняемости.

Питание цепей накала вакуумных люминесцентных индикаторов рекомендуется осуществлять переменным током синусоидальной или прямоугольной формы от обмотки трансформатора со средней точкой (рис. 1), являющейся одновременно общей точкой вывода

катода. Допускается питание цепи накала от трансформатора без средней точки, которая в этом случае может быть создана искусственно делителем напряжения R1, R2 (рис. 2). Следует учитывать, что падение напряжения на резисторах делителя R1, R2 от суммарного тока анодов и сетки уменьшает напряжение между катодов и анодом, что может привести к снижению яркости или необходимости повышения напряжения на аноде. Цепь накала может питаться и от источника постоянного тока. Рекомендуется в качестве общей точки выбрать вывод катода, соединенный с отрицательным полюсом источника питания (рис. 3). Питание анодных и сеточных цепей может осуществляться, как показано в описанных выше схемах, от источника постоянного или пульсирующего напряжения. Во избежание мельканий изображения частота следования импульсов должна быть не менее 40 Гц при скважности не более 10 (в некоторых случаях даже 5).

Как правило, индикаторы используются при одинаковом анодном и

сеточном напряжении. При постоянном напряжении их предельное эксплуатационное значение равно 30 В (номинальное напряжение 20 В — 27 В), а при импульсном — 70 В (номинальное 30 В — 50 В). Индикаторы могут функционировать при различных анодном и сеточном напряжениях. При этом рекомендуется выбирать режим питания, при котором анодное напряжение выше сеточного, что позволяет при одной и той же яркости уменьшить энергопотребление, так как ток сетки заметно уменьшается, а ток анодов-сегментов возрастает незначительно. Наличие двух режимов работы люминесцентных индикаторов и нескольких цепей управления свечением анодов-сегментов позволяет реализовать два режима управления: статический и динамический.

В статическом режиме управления могут работать только одноразрядные индикаторы. В этом режиме каждый электрод индикатора (аноды-сегменты, сетка, катод) отдельно подключается к источнику питания (постоянного или импульсного напряжения для анодов и сеток) и управление может осуществляться по любой из трех цепей управления (рис. 1-3).

В динамическом режиме управления могут применяться как одноразрядные, так и многоразрядные индикаторы. Этот режим характеризуется тем. что соответствующие электроды каждого одворазрадного иадикатора и каждого знакоместа в многоразрядных индикаторах имеют общее подключение к источникам питания и управление может осуществляться по цепям сеток и анодов (рис. 4). По цепям сеток производится включение выбранного индикатора (знакоместа), а по цепям анодов — включение анодов-сегментов в выбранном индикаторе (знакоместе). Для надежного запирания индикатора на время отсутствия управляющего сигнала на сетке необходимо подавать на нее запирающее напряжение от отдельного источника или от делителя напряжения питания анодов индикатора. Для этой же цели в общей цепи эмиттеров транзисторных ключей (рис. 5),

управляющих сетками люминесцентных индикаторов, в прямом направлении включены два кремниевых диода.

При использовании нескольких индикаторов рекомендуется цепи накала соединять параллельно.

Выпускаются индикаторы повышенной надежности различного цвета свечения, имеются экспериментальные образцы многоцветных индикаторов.

Характеристики одноразрядных индикаторов приведены в табл. 1. Для управления индикаторами выпускаются преобразователи двоично-десятичного кода в позиционный код индикатора со встроенными анодными ключами и матрица для включения сеток индикатора в динамическом режиме управления. Многоразрядные индикаторы выпускаются плоской или цилиндрической конструкции.

Таблица 1.

индикатора

Символы

Напряжение

накала, В

накала, мА

Напряжение

анода, мА

сетки, мА

красные буквы цифры

Характеристики многоразрядных индикаторов приведены в табл. 2.

Таблица 2.

индикатора

Символы

разрядов

Напряжение

накала, В

Напряжение

анода, мА

сетки, мА

матричный столбик

В табл. 3 приведены характеристики дешифраторов для вакуумных люминесцентных индикаторов, а в табл. 4 — состояния входов и выходов дешифратора К161ПР2.

Таблица 3.

микросхемы

Назначение

Напряжение

питания, В

потребления,

Напряжение

коммутатора,

Преобр. кода

Коммут. 7-кан

Тоже, но прямые выходы

Таблица 4.

Значащая	Информационный код				Сигналы на сегментах
Значащая	8	4	2	1	a	b	c	d	e	f	g

Нумерация выводов микросхем К161ПР1, К161ПР2, К161ПРЗ, К161КН1, К161КН2 показана на рис. 6.

Источник - Партин А.И. Популярно о цифровых микросхемах (1989)

Принципиальная схема самодельных часов на микросхемах К176ИЕ18, К176ИЕ13 и люминесцентных индикаторах ИВ-11. Простая и красивая самоделка для дома. Приведена схема часов, чертежи печатных плат, а также фото готового устройства в собранном и разобранном виде.

Предлагаю для обзора и возможно повторения данную конструкцию часов на советских люминесцентных индикаторах ИВ-11. Схема (приведена на рисунке 1) довольна проста и при правильной сборке начинает работать сразу же после включения.

Принципиальная схема

В основе электронных часов лежит микросхема К176ИЕ18, которая представляет собой специализированный двоичный счётчик с генератором и мультиплексором. Также в состав микросхемы К176ИЕ18 входит генератор (выводы 12 и 13), который рассчитан на работу с внешним кварцевым резонатором частотой 32 768 Гц, еще микросхема содержит два делителя частоты с коэффициентами деления 215=32768 и 60.

Микросхема К176ИЕ18 содержит специальный формирователь звукового сигнала. При подаче на вход вывод 9 импульса положительной полярности с выхода микросхемы К176ИЕ13 на выводе 7 К176ИЕ18 появляются пачки отрицательных импульсов с частотой заполнения 2048 Гц и скважностью 2.

Рис. 1. Принципальная схема самоедльных часов на люминесцентных индикаторах ИВ-11.

Длительность пачек - 0,5 секунд, период заполнения - 1 секунда. Выход звукового сигнала (вывод 7) выполнен с "открытым" стоком и позволяет подключать излучатели сопротивлением более 50 Ом без эмиттерных повторителей.

За основу мною была взята принципиальная схема электронных часов с сайта "radio-hobby.org/modules/news/article.php?storyid=1480". При сборке были обнаружены значительные ошибки автора данной статьи в печатной плате и нумерации некоторых выводов.

При нанесении рисунка проводников требуется делать перевертыш печатки по горизонтали в зеркальном варианте - еще один минус. Исходя из всего этого исправил все ошибки в разводке печатки и перевел сразу в зеркальном отражении. На рисунке 2 представлена печатная плата автора с неправильной разводкой.

Рис. 2. Оригинальная печатная плата, содержащая ошибки.

На рисунках 3 и 4 приведена моя версия печатной платы, она исправленная и зеркальная, вид со стороны дорожек.

Рис. 3. Печатная плата для схемы часов на ИВ-11, часть 1.

Рис. 4. Печатная плата для схемы часов на ИВ-11, часть 2.

Изменения в схеме

Теперь скажу несколько слов по схеме, при сборке и экспериментировании со схемой столкнулся с теми же проблемами, что и люди которые оставили комментарии к статье на сайте автора. А именно:

Нагрев стабилитронов;
Сильный нагрев транзисторов в преобразователе;
Нагрев гасящих конденсаторов;
Проблема по накалу.

в конечном итоге гасящие конденсаторы были составлены на общую емкость 0,95 мкФ - два конденсатора 0,47х400в и один 0,01х400в. Резистор R18 заменен от указного номинала на схеме на 470ком.

Рис. 5. Внешний вид основной платы в сборе.

Стабилитроны использовал - Д814В. Резистор R21 в базах преобразователя был заменен на 56 кОм. Трансформатор намотал на ферритовом кольце, которое извлек из старого соединительного кабеля монитора с системным блоком компьютера.

Рис. 6. Внешний вид основной платы и платы с индикаторами в сборе.

Вторичной обмотки намотано 21х21 виток провода диаметром 0,4мм, а первичная обмотка содержит 120 витков проводом 0,2мм. Вот впрочем все изменения в схеме, которые позволили устранить вышеперечисленные сложности в ее работе.

Транзисторы преобразователя греются достаточно сильно, примерно градусов на 60-65 по Цельсию, но работают без проблем. Изначально вместо транзисторов КТ3102 и КТ3107 пробовал ставить пару КТ817 и КТ814 - они также работают, чуть теплые, но как-то не устойчиво.

Рис. 7. Внешний вид готовых часов на люминесцентных индикаторах ИВ-11 и ИВ-6.

При включении запускался преобразователь через раз. Поэтому я не стал ничего переделывать и оставил все как есть. В качестве излучателя использовал попавшийся на глаза динамик от какого то сотового телефона, его и установил в часы. Звук от него не слишком громкий, но достаточный чтоб разбудить утром.

И последнее, что можно отнести к недостатку или к достоинству - так это вариант бестрансформаторного питания. Несомненно при наладке или каких других манипуляциях со схемой есть риск отхватить не хилый удар током, не говоря уже про более плачевные последствия.

При экспериментах и наладке пользовался понижающим трансформатором на 24 вольта переменки по вторичке. Подключал его сразу к диодному мосту.

Кнопок как у автора я не нашел, поэтому взял какие были под рукой, воткнул их в выточенные отверстия корпуса и все. Корпус изготовлен из прессованной фанеры, склеенной клеем ПВА и обклеенной декор-пленкой. Получилось вполне неплохо.

Итог проделанной работы: еще одни часы дома и исправленная рабочая версия для желающих повторить. Вместо индикаторов ИВ-11 можно ставить ИВ-3, ИВ-6, ИВ-22 и другие подобные. Все будут работать без проблем (с учетом цоколевки конечно).