Часы на индикаторах ив-11

Часы на ИВ-11 схема

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, STTH110.

Корпус для часов на ИВ-11

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.

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.

Кроме того предложеный автором вариант печатной платы был выполнен в лаеуте,что не очень удобно и плюс ко всему вид со стороны деталей одновременно с проводниками со стороны пайки. Проще говоря вид сверху в прозрачном варианте.

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.