Здравейте, както бях обещал тук ще публикувам схеми, снимки и история на проектирането и идеята за моя часовник с газоразрядни индикаторни лампи. Макар че най-лесно в днешно време е часовника да бъде изпълнен с микроконтролер, аз имах желание да го изпълня със логически схеми, така по-автентично от старата школа. Използвах CMOS интегрални схеми основно от серия 4000.
Тъй като имах желание часовника да е с по-висока прецизност и точност от съвременните стандартни часовници цялата разработка започна с тестване на различни кварцови резонатори и съответните схемни решения. Първо тествах часовниковите кварцове на 32768 херца тъй като с тях най-лесно ще стане делението на честотата. За съжаление обаче се оказа че тези кварцове имат доста лоша стабилност на честотата от температурата и затова реших да заложа на друг тип кварцове, по-високочестотни.
Изкопах руски и немски вакуумни кварцове в стъклен балон - 200к, 576к (Narva) и 10М. Тествах ги за температурна стабилност и всички се оказаха доста зависими от температурата, като Нарва-та беше най-добре но и тя не беше задоволителна.
Реших да тествам кварц който имах от новите, китайските в метален корпус 4MHz на производителя SJK. Резултатите ме изненадаха много приятно - кварца имаше поне 3 пъти по-малка температурна нестабилност от Нарва-та и поне 10 пъти по-добра от руските. Разбрах че очевидно през всички тези години кварцовете са се развили доста и че моя кварц ще бъде от съвременните, но дойде въпроса за делението. 4 мегахерца не се делят лесно - т.е. трябват много интегрални схеми десетични броячи. Добра новина е наличието на интегрална схема HEF4521 която с кварц 4.194304 Мегахерца има изход който дава точно 1 херц. На всичко отгоре в интегралната схема има вграден инвертор за реализиране на осцилатор на Пирс, по този начин целия тактов генератор се заключава в една интегрална схема и един кварц. Да, но не би! Явно не е било писано да стане както трябва - оказа се че 4.194304 мегахерцовите кварцове са с по-ниска температурна стабилност па макар и на същия производител (обяснявам си го само с това че е друга партида, по-стара) Ок не се отказвам толкова лесно - може би във Фарнел ще се намери кварц с тази честота който има също толкова магически добра температурна стабилност както прословутия 4 мегахерцов - не! Няма, все едно и също, едни по-зле, зреги МНОООГО зле но така или иначе всички бягат поне 3 пъти повече от 4 мегахерцовия. Е, примирих се че в името на точността ще правя генератора по трудния начин, ама то нали в същност това е целта на хобито, самото занимание и проектирането.
Та по този начин се роди и пълната схема на часовника, която се извинявам но все още не съм начертал на компютъра, затова прилагам снимки от работната тетрадка
:
Първата схема е генератора на Пирс и делителя на честота, заедно с логиката за премахване на ефекта от „притрепване“ на контактите на бутоните за настройка, както и осъществяване на постоянно увеличаване на стойността при задържане на бутона.
Втората схема е каскадата от десетични броячи с дешифрирани изходи които директно управляват транзисторите в катодите на газоразрядните индикатори.
Както се разбира имах желание да направя по-сложно логическо управление около бутоните, така че да реализирам функции подобни на всички стандартни часовници при задържане на бутончето да започва увеличаване на стойността постоянно с честота 5 херца. Да го наречем желание за демонстрация на възможности за проектиране на логически схеми
.
Другата част от схемата с броячите е относително стандартна, поставил съм RS тригери за нулирането, така че сигнала ресет да се задържа в рамките на половин такт на честотата 1 херц. Това е за да се осигури стабилна и надеждна работа на съкрътените броячи, както се препоръчва от производителя на чиповете, а не че не работи и при по-простото директно подаване на съответния изход към ресет входа на брояча, но там вече нещата стават много „асинхронни“ и крактото време за активиране на ресет сигнала има някакви шансове да не нулира брояча а да го остави в някакво неразрешено състояние.
И така цялата схема наброява 19 интегрални схеми с обща консумация 4.5милиампера (така че при използване на CMOS логика няма смисъл от притеснения относно консумацията).
Печатните платки проектирах в Sprint Layout като основната платка се наложи да бъде двустранна за по-стабилна маса, и респективно по-стабилна и надеждна работа на схемата. Ръчното опроводяване на тази логическа схема с разхвърляни логически елементи от един чип на различни места в схемата си беше направо кошмар, ето в такива случаи наистина има полза да се използва автоматично опроводяване. Но мисля че в крайна сметка опроводяването се получи много добре, и най-важното без никакви грешки и платката си заработи безпроблемно още от първия път:
Захранващата платка съдържа умножител и стабилизатор за анодното напрежение на газоразрядните лампи, изработваща 200 волта, заряден регулатор за оловен акумулатор 6V/1.3Ah, стабилизатор на напрежение с нисък пад за получаване на 5 волта за логическата схема и схема за изключване на акумулатора напълно от схемата при спадане на напрежението му под 5.3 волта.
Всичко гореописано можеше да бъде реализирано с някакви интегрални схеми специализирани за съответната цел, но изборе беше направен да стане почти изцяло с дискретни елементи. Само два TL431 има в схемата за задаване на няколко напрежения с по-малка температурна зависимост.
Собствена консумация на схемата при работа от акумулатора (3.5 милиампера) и пълна липса на консумация от акумулатора при достигане на долния праг на напрежението. Последното е реализирано с CMOS транзистор като ключ и веднъж изключен от схемата акумулатора повече не се включва до подаване на захранващо напрежение от ел мрежата.
Схемата е разхвърляна по тетрадката на отделни части и все още цялата не съм я начертал на едно място и затова не я прилагам но в скоро бъдеще ще я. И снимка на готовата платка за съжаление не намерих, в бързината при сглабянето на кутията не съм снимал. В скоро време ще отворя кутията и ще наснимам каквото не съм.
Ето снимки и на платките в процеса на изработка, преди ецването:
Ето и платката на часовника вече наситена с повечето неща:
И поради достигане на ограниченията продължавам с още снимки в следващото мнение
.
Начало
Активни теми
Търси
Вход
Регистрация
Тема: Часовник с газоразрядни индикаторни лампи Z570M (Прочетена 6359 пъти)
29 Януари, 2014, 04:42:21