复古时钟。方案、说明

复古时钟。无线电电子电气工程百科全书

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文章作者决定“记住自己的青春”，用上世纪最后XNUMX年生产的气体放电指示器和其他部件制作了一个原创的台式电子钟。

也许任何无线电爱好者（尤其是老一辈）都会同意，对他来说，电子表不仅仅是一个自制产品，而且是对整个家庭有用的产品。在业余无线电活动开始时，每个无线电爱好者（当然还有我）都收集了几块手表。但那是很久以前的事了，当时电子表，即使是最简单、最原始的情况，甚至根本没有它，也是令人惊奇的……

当业界在90年代中期发布“Start”套装时，其中包含了手表所需的一切，包括印刷电路板，制表热潮打破了所有记录。在我们无线电电子研究所的宿舍里，所有的墙上都挂着用它组装而成的没有表壳的钟表。

但那些日子已经一去不复返了。如今，市场上提供的手表种类繁多，以至于您似乎无法想出任何原创的东西。自制建筑我就不多说了，它堪比工业建筑。不是每个人都能做到。这就是为什么我不打算再买手表的原因。

然而，大约一年前，我在互联网上看到了一张带有 IN-16 气体放电指示器的手表的照片（图 1）。尽管这些指示器早已过时，但这款手表看起来很有趣、不寻常且非常怀旧。三种情况促使我开始生产此类手表。首先，它有一个有趣的外观。其次，身体很容易制作。第三，我长期以来一直拥有气体放电指示器，并且是专门为手表设计的。但后来我并没有开始用它们制作手表，因为“开始”系列出现了它巨大而令人惊叹的IVL1-7/5指示器，与之相比，气体放电指示器显得难看。

复古时钟
米。 1. 带气体放电指示器的手表 IN-16

但随后历史的车轮又转动起来，带有气体放电指示器的手表开始被视为“复古”并成为时尚。现在，气体放电指示器数字的神奇橙色和简单形状看起来很原始，甚至在黑暗中也很迷人。

自然地，问题出现了 - 在微控制器或普通手表微电路上组装手表？当然，微控制器上的时钟具有更多功能。它们可以显示年、月、星期几，可以有多个警报、控制电器等等。但由于我正在计划一款“复古手表”，所以我决定它的内部也应该“复古”。

尽管表面上很复杂，但所开发的手表很容易制造和设置，因为它们组装在专门的“手表”微电路上。许多人把这些微电路放在架子上——扔掉它们很可惜，但又无处可使用。如果它们不是旧库存，它们仍然可以出售并且价格便宜。有故障的节能灯可以去掉高压晶体管和二极管。因此，此类手表的一套零件的成本是最低的。几乎任何人都可以重复它们。

“时钟”微电路上的时钟电路对于无线电爱好者来说是众所周知的。但已知的设计不提供秒的指示，并且小时和分钟显示在LED或真空发光指示器上。因此，有必要将“时钟”微电路与气体放电指示器配合，并添加秒指示单元。

结果是一个由四块板组成的设备：计时（图 2 中的方案）、小时和分钟指示（图 3 中的方案）、高压开关和电源（图 4 中的方案）、计数和计时。秒指示（图 5 中的方案）。这些同名板的输入和输出电路应相互连接。

米。 2.计时板示意图（点击放大）

米。 3. 时分显示方案（点击放大）

米。 4、高压开关及电源方案（点击放大）

米。 5. 计秒显示方案（点击放大）

微电路 K176IE12 (DD2) 和 K176IE13 (DD3) 专为在数小时内协同工作而设计。我不会详细描述这些微电路的所有引脚的用途 - 这些信息可以在数十个甚至数百个来源中找到。我将仅详细介绍一些对于初学者无线电业余爱好者理解时钟电路及其调整所必需的内容。

芯片DD2产生秒脉冲和分脉冲。它们被馈送到 DD3 芯片，该芯片包含分钟、小时计数器和警报内存寄存器，以及用于在给定时间打开声音警报的装置。

石英谐振器 ZQ12 以 13 Hz 的频率连接到 DD2 芯片的引脚 1 和 32768，并具有与芯片内部振荡器配合工作所需的元件。这样的谐振器称为“时钟”。电容器 C1 对于微调发生器的频率是必需的，而时钟的精度取决于发生器的频率。在DD14芯片的引脚2处，该频率可以由频率计数器控制。

DD2 芯片计数器初始设置的输入（引脚 5 和 9）连接到 DD4 芯片的相应输出（引脚 3）。当您按下时间校正按钮SB1时，来自DD3芯片的信号将重置这些计数器。它通过晶体管VT20上的电平转换器，输入单位秒DD6和几十秒DD8的计数器的初始设置的输入(图5)。

所考虑的设备中的小时和分钟指示是动态的。这意味着每个指示器仅在DD13微电路的引脚14、15、1、3上设置应在该特定指示器上显示的数字代码的时间间隔内打开。 DD3微电路的1、15、2、2脚信号控制HG1-HG4指示灯的交替开启，提供给晶体管VT9-VT12、VT14、VT15、VT17、VT18上组装的高压开关(见图4）。这些开关向指示器的阳极施加正极性高电压。但由于它们反转了控制信号，因此在发送到按键之前必须再次反转。逆变器 DD1.1 - DD1.4 就是为此而设计的（见图 2）。

在引脚 4 处，DD2 微电路生成第二个脉冲，该脉冲进入其自己的输入 C（引脚 7）。相同的脉冲通过晶体管 VT19（图 5）上的电平转换器提供给 DD6 芯片上秒单位计数器的输入。来自该计数器的输出 8（引脚 11）的信号进入 DD8 芯片上的数十秒计数器的输入。来自两个计数器的位的输出的信号被馈送到高压解码器DD7、DD9，然后馈送到指示器HG5、HG6。因此，单位和几十秒的指示不是动态的，而是静态的。

第二脉冲也被施加到晶体管VT8上的高压开关的输入，该晶体管控制氖灯HL1。在时钟的最终版本中，我拒绝了每秒闪烁的点，但没有从电路中删除相应的节点。可能有人希望在他的手表上有这样一个点。

我用来向时钟添加计数器和秒指示器的选项有一个功能。由于计数器K155IE2和K155IE4根据输入脉冲的衰减而改变其状态，因此秒的切换比DD3微电路的计数器的分钟的切换晚半秒。然而，只有当第 59 秒变为零时，这一点才明显。我不认为这是一个缺点。让他们认为这就是应该的样子，因为手表不是普通的，而是“复古”的。

DD6芯片的3脚为时钟校正信号输入。闹钟声音信号的输出是引脚7。信号从该引脚进入晶体管VT6和VT7上的功率放大器，然后到达发声器HA1。

如前所述，数字代码从 DD13 微电路的引脚 14、15、1、3 通过电平转换器（晶体管 VT1-VT4）提供至存储寄存器 - 四路 D 触发器 DD4 的信息输入。对该寄存器的写入基于来自 DD12 微电路引脚 3 的信号，该信号通过晶体管 VT5 上的电平转换器。

小时和分钟数字的代码从寄存器输出被发送到公共解码器DD5（见图3），其输出连接到同名指示器HG1-HG4的组合阴极。未使用的指示器阴极端子在任何情况下都不应悬空，否则可能会出现相应数字的寄生辉光。

为了控制时钟的操作，使用按钮SB1-SB4和按钮开关SA1（它们打开和关闭闹钟声音）。按钮SB2和SB3分别用于设置分钟和小时，按钮SB4用于设置闹钟时间。当按下SB4按钮时，指示灯显示此时。要更改它，必须按下 SB2 和 SB3 按钮，而不释放 SB4 按钮。

SB1 按钮允许您校正时钟，为此应在当前小时实际结束前几秒钟按下该按钮。这将停止计时。 DD2和DD3微电路的内部分钟和秒计数器以及计数器DD6和DD8将被重置为零。如果停止时的分钟数小于40，则DD3芯片的小时计数器中的值不会改变，否则增加1。当收到准确时间信号时，应释放 SBXNUMX 按钮，然后继续计时。

不幸的是，当按下 SB1 按钮时，某些指示灯上的数字仍然亮着。为了不让手表变得复杂，我没有制作一个用于熄灭所有指示器的装置，考虑到这不能被视为复古手表的缺点。但是，您可以按照图 24 所示的图进行组装，将这样的单元添加到其中。 1 在[XNUMX]中。

正如已经指出的，在所提出的手表中，小时和分钟的指示是动态的，而秒是静态的。为了保证HG5和HG6指示灯的亮度与HG1-HG4指示灯的亮度没有差异，将HG25和HG26指示灯阳极电路中的电阻R5和R6的值增加到150kOhm。

由于表壳空间不足，我采用无变压器电路为其供电。因此，手表的所有部件都处于电源电压之下。设置它们时应特别小心[2]。

如果在案例中重复设计时，有地方需要降压变压器，我建议使用变压器电源。变压器的次级绕组必须设计为在负载电流为 12 ... 150 mA 时电压约为 200 V。在这种情况下，电路中不包括电容器C8、电阻器R9和齐纳二极管VD7。

另一种选择是使用 9 或 12 V 的远程稳定开关电源。此类装置的设计通常与手机充电器类似，并且随处可见。当使用12V电源时，电路中不包括电容器C8、电阻器R9、二极管电桥VD6和齐纳二极管VD7。电源的输出电压（注意极性）提供给电容器 C9。若采用9V电源，电路中除上段所列元件外，还排除晶体管VT13、电阻R14和稳压二极管VD9，二极管VD10的阳极接电容器的正极。 C9。

电容器C10的大电容允许时钟在市电关闭后运行一段时间。 VD10 二极管切断电容器 C10 的其他电路，使其仅使用存储的能量为 DD1-DD3 微电路供电。如图所示电容为2200uF，时钟持续工作10分钟以上。这不仅足以防止读数失败，而且还可以将时钟从一个房间移动到另一个房间。文章[3]中有关于时钟持续时间对该电容器电容的依赖性的实验数据。

如果您仍然需要备用电源，请研究文章 [3] - 它的作者提供了几种选择。如果您不喜欢手表上的闹钟声音，您可以使用[3]和[4]中的图表组装另一个闹钟。在[5]中甚至有一个基于UMS音乐合成器芯片[6]的闹钟版本。

在图中。图 6 显示了组装时钟的印刷电路板。我不提供他们的图纸，因为时钟电路和印刷电路板都经过反复更改和修改。例如，当我决定在我的手表上添加一个秒指示器时，我没有设计一个新的面板，而是简单地在现有的小时和分钟指示器板上附加一个额外的面板。其他董事会也发生了变化。由于手表是制作的一个副本，我没有重新加工印刷电路板以考虑到这些变化。

复古时钟
米。 6. 组装时钟的电路板

您可以使用 K176IE12 代替 K176IE18 芯片，但开启方案不同。

允许使用 K176LE7 代替所述手表中的 K176LA5 微电路，并且无需对电路进行任何更改。只是不要忘记，如果决定根据文章[1]中的图表制作指示器熄灭单元，则这种替换将变得不可能。

您可以使用 K155TM7，而不是四路 D 触发器 K155TM5。 K155TM7芯片的使用只能通过我有库存的事实来解释。我将它安装在时钟中，使反向触发输出空闲。

许多零件可以取自有缺陷的节能灯的电子镇流器。例如，从中取出一个小型氧化物电容器C7。其电容范围为 2,2...10 µF。可用镇流器中使用的晶体管ME13003、MJE13005、MJE13007、MJE13009代替KT605A。国产晶体管中，KT604A适合替代。您还可以使用两个 K166NT1A 晶体管组件，这会使印刷电路板的开发变得有些复杂，但会减小其尺寸。最后，可以从有故障的镇流器中取出1N4007二极管，这将取代时钟中的所有二极管（齐纳二极管除外）。您还可以用它们组装一个二极管电桥，而不是 KTs407A。

国产二极管中，允许反向电压为102V以上的其他小功率硅二极管，例如KD300A、KD104B-KD105D，适合作为KD105B二极管的替代品。在所考虑的情况下，KD102A 二极管可以替换为任何低功率硅二极管。如果电路板尺寸允许，您可以使用带有任何字母索引的 KTs407 或 KTs402，而不是 KTs405A 二极管电桥。

晶体管KT315G和KT361G可用任意字母索引的同系列晶体管或其他相应结构的、允许集电极-发射极电压至少为15V的低功率硅晶体管代替。

除了 KT815G 晶体管外，任何指数的 KT815、KT817、KT819 系列晶体管都适用。然而，由于尺寸的原因，最好使用塑料外壳中的KT819系列晶体管（无索引M）。

由于 5 V 稳压器的输入端提供 12 V 电压，因此 VT16 晶体管会产生大量热量。因此，它必须有一个散热器，可以是任何设计。例如，厚度为几毫米、面积至少为15…20厘米的铝板²。按钮 SB1-SB4 - 任何适合表壳的按钮。在相同条件下，可以使用任何滑动或杠杆开关来代替 SA1 按钮开关。声音发射器HA1是电阻至少为50欧姆的电话胶囊。如果外壳空间允许，您可以通过任何晶体管接收器的输出变压器连接来使用小型动圈头。在这种情况下，报警信号的音量会明显增大。

灭弧电容器C8由73个容量为17μF的恒压1V电容器K630-1并联而成。它们可以放置在箱内的任何可用空间中。请记住，并非所有电容器都适合淬火。例如，不能使用电容器 BM、MBM、MBGP、MBGTS-2、MBGTS-7 [42]。如果外壳尺寸允许，您可以使用电容器 MBGCH 或 K19-250（电压至少为 400 V）或 MBGO（电压至少为 XNUMX V）。

表壳的制造应格外小心，因为手表给朋友和熟人留下的印象取决于它。接下来我指出我的手表的尺寸。当然，它们是可以改变的。

取一块平坦、抛光良好的木板，宽 50 毫米，厚 5 毫米。从中锯下两个200毫米长的部分和两个70毫米长的部分。我建议使用齿比钢锯更小的钢锯。尝试严格以直角切割。然后，使用任何木胶（例如 PVA）粘合框架。其外部尺寸为 200x80 毫米。

要制作发光底部，您需要一块厚度至少为 5 毫米的有机玻璃板。标记一个与所得框架大小相同的矩形，并使用钢锯切割金属，尝试严格以直角切割，不停歇地把它切掉。抛光板的末端，然后用 Moment 胶将所得底部粘合到框架上。

在机箱后壁上，安装按钮 SB1-SB4 和开关 SA1，在其中为熔断器支架 FU1 和电源线钻孔。不要忘记通风孔。

这项工作最重要的部分是用有色玻璃制造手表的顶盖。不是每个人都可以自己切割这样的盖子，甚至可以为指示器打孔，所以我建议联系最近的玻璃车间。他们在任何城市，即使是最小的城市。他们切割窗户、镜子的玻璃，制作水族馆。只需将盖子的准确尺寸带到那里，并准确指示指示器孔的中心和直径即可。

如果盖子是有机玻璃的话，会得到完全满意的结果，但手表的外观会有些不同。但这样的封面可以自己制作。

特别值得关注的是细节，这些细节将使制造的手表更具魅力。这些是照亮底部指示器的蓝色 LED 灯和照亮表壳底部后边缘的黄色 LED 灯带。 LED 和灯带的类型有很多，几乎任何都可以使用。如果有人怀疑 LED 灯应该是蓝色的，胶带应该是黄色的，我不会争论。每个人都有自己的品味。您可以尝试任何颜色，甚至可以使用 RGB LED 和带有遥控器的 RGB 灯带。这种控制器可以在销售电器产品的商店购买。

HL2-HL7 LED 分别安装在六个指示灯下方。它们在数字周围和指示器顶部形成美丽的蓝色发光光环 - 这种效果在手表外观照片中清晰可见（图 7）。 LED串联起来，通过灭弧电阻R24接入+300V电路，通过选择这个电阻，即可达到LED所需的亮度。我使用的 LED 即使在 2...3 mA 的电流下也具有足够的亮度，因此电阻器消耗的功率不超过 0,5 W。

米。 7.复古时钟组件

当然，不使用高压为背光LED供电，而是使用低压整流器的输出——电容器C9，相应地减小电阻器R24的阻值，会更安全。我将解释为什么决定使用高压整流器而不是低压整流器为它们供电。秒指示板上已提供+300 V 电压，若要以低电压为 HL2-HL7 LED 供电，则必须再添加一根电线。

LED 灯带由 50 毫米长的并联部分组成，每个部分包含两个或三个 LED 和一个串联的电阻。电源电压为12V的胶带适合用在手表上，从中分离出200毫米长的一段（四段），用透明胶将其粘在表壳底部的后边缘上。通过选择电阻器 R12 设置所需的亮度。需要记住的是，胶带的亮度越大，消耗的电流就越大，淬灭电容的容量就应该越大。

C8。当该电容容量为3μF时，胶带消耗的电流不应超过60mA，否则电容C9上的电压将降至12V以下，导致晶体管VT13退出工作模式。根据图表中所示的额定值，我手表中的胶带消耗的电量正是如此，并且发光非常明亮，尽管其上的电压只有 9 V。

文学

Alekseev S. K176 系列微电路的使用。 - 广播，1984 年，第 4 期，第 25 页28-5；第 36 页，第 40 页。 6-32；第 35 页，第 XNUMX 页。 XNUMX-XNUMX。
小心！电！ - 广播，2015 年，第 5 期，第 54 页。 XNUMX.
Nikishin D. LED 指示器上的时钟 KLTS202A。 - 广播，1998 年，第 8 期，第 46 页48-XNUMX。
Alekseev S. 驾驶员的电子手表。 - 广播，1996 年，第 11 期，第 46 页48-XNUMX。
Turchinsky D. 用音乐闹钟代替常规闹钟。 - 广播，1998 年，第 2 期，第 48 页49、XNUMX。
Drinevsky V.，Sirotkina G. UMS 系列音乐合成器。 - 广播，1998 年，第 10 期，第 85 页86、XNUMX。
Biryukov S. 带淬火电容器的网络电源的计算。 - 广播，1997 年，第 5 期，第 48 页50-XNUMX。

作者：A.卡尔帕乔夫

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