Форум за любителите на Стара електроника
Нови технологии => Микроелектроника, инструменти, Направи сам => Темата е започната от: origo в 14 Януари, 2017, 11:52:22
-
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 :):
[attach=1] [attach=2]
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:
[attach=3] [attach=4]
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:
[attach=5] [attach=6]
[attach=7]
Ето и платката на часовника вече наситена с повечето неща:
[attach=8] [attach=9]
И поради достигане на ограниченията продължавам с още снимки в следващото мнение :).
-
Към администраторите: Докато качвах снимки в първото мнение от темата възникна тази грешка, ресайзвах, компресирах и т.н. и кто че се излъга и ги качи, сега обаче същото и вече не се излъгва, излиза ми това:
[attach=1]
Файловете са JPG с резолюция 2136х1424 и обем под 1 мегабайт всеки, опитвам да кача в случая 6 файла защо излиза това съобщение и какво точно не му харесва???????????!!!!!!!!!?!?!!!!??!!!??!!?!
-
Прилагам снимките на часовника в по-завършен вид включително и работещ.
[attach=1] [attach=2]
[attach=3] [attach=4]
[attach=5] [attach=6]
Скоро в същата тема ще публикувам и снимки на часовника монтиран вече в кутията. Не се гордея с дизайна който се получи на тази класика вкарана в пластмасова кутия, но какво да се прави, един ден може да му измисля и нещо по-подходящо.
Прилагам като прикачен файл и RAR архив с печатните платки в LAY формат.
-
:bravo: :bravo: :bravo:
-
Браво, Митко! Много труд си положил, но резултата е чудесен, поздравления! :hi:
-
Към администраторите: Докато качвах снимки в първото мнение от темата възникна тази грешка, ресайзвах, компресирах и т.н. и кто че се излъга и ги качи, сега обаче същото и вече не се излъгва, излиза ми това:
(Връзка към прикаченият файл)
Файловете са JPG с резолюция 2136х1424 и обем под 1 мегабайт всеки, опитвам да кача в случая 6 файла защо излиза това съобщение и какво точно не му харесва???????????!!!!!!!!!?!?!!!!??!!!??!!?!
2048х1024 е максималния размер, който форума приема. И дори той е доста голям.
-
Ясно, е тогава как съм качил всички останали снимки които се виждат и в момента? Само един от файловете направи проблем. Явно в същност бъга е в това че са се качили :) ще имам предвид за резолюцията следващия път.
-
Този часовник заслужава плексигласова , та да се вижда чудесната платка вътре. :bravo:
Страхотен е , даже точковите индикатори са подравнени :good:
-
Ейй супер е ! Амбицирам се и аз да си направя . :)
-
Това с глим лампите ми хареса,ако ми се наложеше сам нямаше да се сетя,смятам че това е най уникалното в схемата.
-
За глимките за двуеточията ли говориш? Попринцип мисля че всички които правят часовници с газоразрядни индикатори слагат глимки за двуеточия, така или иначе самите лампи са си едни глимки, близко до ума е и за точки да се използват глимки. Някак не върви да туриш светодиоди за точки в такъв часовник ако не друго то никак няма да се вържат по цвят с лампите :).
-
Страхотна изработка , с внимание в детайлите. Браво ! За изработка на платката ползва метода на тонер трансфера ли ?
-
Не, тонер трансфера е голям таралеж и не става добре с нови принтери. Доста години работих с него но резултатите никога не бяха на ниво. Последния проблем беше недостатъчна плътност на тонера от моя принтер Canon LBP3010.
Сега ги правя по технология с негативен сух фоторезист, тук съм я описал надлежно (последното мнение от темата):
https://www.sandacite.com/forum/index.php?topic=4979.msg34318#msg34318 (https://www.sandacite.com/forum/index.php?topic=4979.msg34318#msg34318)
Всичко е предвидимо и резултатите са постоянно добри. Писти с ширина 0.3мм не са никакъв проблем за тази технология. Резултатите в отношение на качеството на фините делайли са недостижими от тонер трансфера.
-
Здравейте господа, реших тази зима и аз да се позабавлявам с един нов часовник с цифрови лампи .Последната ми заигравка бе преди повече от 10г, може да я видите в темата на колегата Fisher.
Отдавна ми залежават няколко бройки ИН8-2. Реших да ползвам готова схема и един братушка руснак ми препоръча с atmega8 ... Е, пипнах я малко да си я "побългаря" и...... ето :
-
:hi:
-
Красота!!!
-
Сега когато се повдигна темата за тези часовници и си потърсих темата, видях, че в същност така и не съм качил чертеж на пълната схема на часовника на компютър.
Та ето я и нея:
На схемата в ляво е представен кварцовия генератор на 4 мегахерца, делителя на честота, който изработва всички честоти използвани в часовника и схемата за формиране на сигналите от бутоните, която премахва неидеалните комутации в механичните бутони и задава постоянно увеличение на стойността при задържан бутон.
На схемата в дясно е представена основната броячна група с прилежащите и елементи и управлението на цифровите индикаторни лампи.
[attach=1] [attach=2]
На тази схема е изобразен захранващият блок. Съдържа нисковолтово стабилизирано захранване подсигурено с оловен акумулатор, както и схема за извършване на заряд на акумулатора с константен ток и поддръжка в готовност с константно напрежение. Също така има и грижата при разряд да спре консумацията от акумулатора при падане на напрежението под определена зададена стойност. Също така съдържа и схема за осигуряване на стабилизирано високо напрежение за лампите, за която стана вече въпрос и в другата тема.
Като цяло, както се вижда замисълът ми беше всичко да се изпълни по "допотопен" начин почти без да се възползваме от достиженията на съвременната интегрална схемотехника, просто така виждах часовника тогава. Сега бих реализирал всичко с микроконтролер и преместващи регистри за управление на лампите, но пак не бих отстъпил от статичното им управление.
[attach=3]