Przeszukaj forum

Opis ten dotyczy zegara, który został przeze mnie zbudowany trzydzieści lat temu w 1995 roku. Natomiast projekt tego zegara pochodzi ze starszego o jedenaście lat „Radioelektronika” nr 3/84. Zegar ten wskazuje czas za pomocą kolorowych diod LED, które również imitują ruch wahadła. Zegar zawiera też dwa głośniki. Jeden z nich wykorzystany jest w budziku, a drugi z nich symuluje tykanie zegara mechanicznego. Zegar ustawia się za pomocą dwóch przełączników dźwigniowych. Kolejne dwa przełączniki służą do wyłączenia budzika i tykania zegara. W chwili budowy tego zegara była to już podstarzała konstrukcja pod względem technicznym. Kiedy już wykonałem elektronikę tego zegara pojawił się problem jego obudowy. Zrobiłem ją z drewna stylizując na obudowę zabytkowego zegara. Później dodałem niej dodałem „ozdoby” w postaci orzełków, efektu świetlnego LED włączającego się wraz z budzikiem i powstał taki swoisty kicz. Dziś zupełnie inaczej wykonał bym tą obudowę. Opis i schemat Zegar ten bo był prawdziwy „hard core”. Zbudowany jest on od podstaw na cyfrowych układach scalonych TTL i jednym CMOS. Ich liczba jest spora bo 30 szt. Natomiast w oryginalnej konstrukcji było 34 szt. układów TTL. Zegar nieco odchudziłem o układy scalone w odniesieniu do pierwotnej jego koncepcji. Głównie w generatorze 50Hz, który zbudowałem w oparciu o układ CMOS 4060 i TTL 7474. Poniżej mamy oryginalny schemat tego generatora, schemat dzielników częstotliwości oraz układu dekodera wyświetlaczy. W schemacie dzielników częstotliwości za wiele nie dało się uprościć. Natomiast w schemacie dekodera wyświetlaczy można było (co mi wówczas umknęło) wyeliminować trzy układy TTL 74154 zmieniając sterowanie tymi diodami na multipleksowe. Dekodery te są aktywowane sygnałami K1-K4 (kwadranse). Tymczasem sygnały te po inwersji i wzmocnieniu (tranzystor) poziomu logicznego można było wykorzystać do aktywowania jednej z czterech sekcji diod LED od strony anod. Natomiast od strony katod wszystkie cztery sekcje diod LED dołącza się do jednego demultipleksera 74154, eliminując pozostałe trzy demultipleksery 74154. W danym momencie świeci jedna dioda minutowa i godzinowa, więc wystarczy jeden rezystor ograniczający prąd dla każdej z tych diod. Zegar wyposażony jest dodatkowo w elektroniczne wahadło imitujące zapalaniem diod LED ruch prawdziwego wahadła. Drugim układem jest efekt dźwiękowy „tik – tak”. Głośnik jest wpięty w obwód kolektora tranzystora przez potencjometr umożliwiający „regulację głośności”. Nie ma diody zabezpieczającej tranzystor, który mimo to nie uległ uszkodzeniu. Być może dzięki temu potencjometrowi, który ograniczał wartość prądu przepięcia powstającego na cewce głośniczka. Również „mała” cewka głośniczka może nie generuje tak dużych przepięć jak cewka przekaźnika. Zegar wyposażony jest również skompilowany w budowie i obsłudze budzik. Dwa dekodery 74154 i dwa multipleksery 75150, które kod BCD dekodują na kod dziesiętny, po to aby porównać go z kodem BCD ustawionym na wejściach adresowych multiplekserów 75150. Osobno ustawia się godziny i minuty w kodzie BCD oraz kwadranse. Po zdekodowaniu czasu budzenia włączany jest generator. Tutaj początkowo przewidziałem multiwibrator monostabilny 74121, który miał włączyć generator sygnału budzenia na określony czas. Dźwięk oryginalnego generatora nie należał raczej do przyjemnych. Stąd pomysł, aby użyć układu odgrywającego 16 melodii UM3482M. Na płytce pojawiła się uproszczona wersja tej pozytywki. Jednak z jakiegoś powodu później zamontowałem tą pozytywkę na osobnej płytce. Być może ta uproszczona pozytywka nie działa poprawnie, a nie chciałem drugi raz wykonywać dużej płytki drukowanej i tak już zostało. Pozytywka włączana jest przez przekaźnik kontaktronowy. Jest on zbędny, ale myślałem przyszłościowo i jego drugi styk można wykorzystać do włączenia innego urządzenia. Później wykorzystałem go do włączania efektu świetlnego. Układ budzika można uprościć eliminując multipleksery i ich kłopotliwe ustawianie w kodzie BCD. Można je zastąpić przełącznikami SW DIP, lub zworkami goldpin wybierając, godzinę, minutę i kwadrans włączenia alarmu. Oryginalnie programator budzika wykonany jest na przełącznikach SW DIP umieszczony w plastikowej obudowie z tyłu, na zewnątrz obudowy zegara. Zasilacz na pięciu tranzystorach został zastąpiony układem LM7805. Do budowy zegara wykorzystywałem układy scalone TTL w wersji „LS” lub „L”. Wersja „LS” to wersja szybka o zmniejszonym poborze mocy. Wersja „L” to wersja o zmniejszonym poborze mocy. Trzeba bowiem wiedzieć, że układy cyfrowe TTL w w standardowej wersji są mocno prądożerne i jeden demultiplekser 74154 to może pobierać nawet około 60 mA prądu! Ostatecznie udało mi się zjeść z poborem prądu do około 0,8A. Z tego też powodu zegar nie ma podtrzymania bateryjnego. Głównym prądożercą są właśnie układy cyfrowe TTL. Choć w dzisiejszych czasach nie było by problemu z odpowiednim akumulatorem o małych wymiarach. Szczególnie w tak dużej obudowie. Stabilizator LM7805 mocno się nagrzewał i zastosowałem drugi stabilizator LM7812, który dostarcza napięcie do „efektu świetlnego” włączanego z budzikiem oraz wstępnie obniża napięcie dla układu LM7805. Transformator do zasilacza został przeze mnie przezwojony z transformatora z odzysku. Wykonanie zegara Zegary wykonałem trzydzieści lat temu w czasach kiedy wiedzę czerpało się z książek i czasopism, a komputery dopiero trafiały pod strzechy. Nie wypominając o programach EDA i internecie. Płytki drukowane których rysunki się zachowały powstały ręcznie na papierze do drukarki (płytka wyświetlacza) z użyciem szkolnych przyborów rysunkowych, linijki, cyrkla i kątomierza. Płytki malowane ręcznie i ręcznie wiercone. Projektując płytki miałem dylemat jak je zaprojektować. Czy diody LED umieścić poza płytką i łączyć przewodami, czy umieścić ja na płytce. Wybrałem to drugie rozwiązanie. Kolejny problem to długości ścieżek adresowych demultiplekserów 74154 na płytce wyświetlacza, które wynoszą około 60 cm! Układy TTL są podatne na zakłócenia i nie lubią tak długi połączeń. Później doszły kolejne długie połączenia między płytkami za pomocą przewodów. Aż dziw bierze, że zegar działa bez większych problemów. Płytki zegara. Kolejno od lewej, płytka wyświetlacza, płytka liczników i budzika i ostatnia mała płytka jako "poprawka" w odniesieniu do błędu w oryginalnym schemacie. Płytki efektu świetlnego - serduszka. Pierwsza od lewej płytka główna. Następna płytka to płytka wyświetlacza. Wnętrze zegara. Pierwsze zdjęcie od lewej, ogólny widok wnętrza zegara. Drugie zdjęcie zbliżenie na płytkę liczników. Trzecie zdjęcie Przełączniki SW DIP do ustawiania budzika. Pierwsze zdjęcie z lewej zbliżenie na płytkę wyświetlacza. W lewym górnym rogu wyświetlacza widoczna jest płytka pozytywki. W prawym górnym rogu płytki wyświetlacza widoczna jest płytka główna efektu świetlnego. Drugie zdjęcie zbliżenie na płytkę główną efektu świetlnego i dodatkowy zasilacz 12V z nietypowym radiatorem. Po wykonaniu płytek i wlutowaniu elementów połączyłem je na stole przewodami i nastąpiła próba. Zegar ruszył od razu, lecz obserwując jego wskazania błędnie były wskazywane godziny. Okazało się, że na oryginalnym schemacie jest błąd licznika godzin, którego to błędu nie zauważyłem. Mianowicie użyto licznika 7492 -układ U11, który pracuje w kodzie 6421 zamiast 8421. Stąd mała płytka przyklejona na płytce wyświetlacza (niebieska ramka na rysunku płytki wyświetlacza) z układami 7493 i 7400 (potrzebny był inwerter) korygujące ten błąd. Kilka tygodni później wykonałem obudowę zegara ze zdjęcia i umieściłem w niej zegar. Trymerem musiałem skorygować taktowanie generatora, aby zegar nie miał dużych odchyłek wskazań czasu. Również moje obawy dotyczące długich ścieżek na płytkach i długich połączeń kablowych okazały się na wyrost. Zegar pracował poprawnie pomimo braku kondensatorów odsprzedając zasilanie poszczególnych układów TTL. Choć jak pamiętam sporadycznie zdarzało się, że od zakłóceń z sieci energetycznej zegar się samoczynnie przestawiał. Poniżej film z działania tego zegara. Słabej jakości, na szybko nagrany kiepskim telefonem komórkowym Niestety zegara tego już nie mam i innych filmów i zdjęć nie mam jak zrobić. Kilka lat później powstały jaszcze dwa inne podobne pod względem obudowy zegary, które możemy zobaczyć poniżej. Dziś zupełnie inaczej bym wykonał ten zegar. Uprościł o kilka kolejnych układów TTL i zmieścił na jednej płytce drukowanej formatu kartki A4 lub nieco mniejszej. Zamontował bym go w obudowie w formie zbliżonej do ramki obrazu. Być może za płytą czołową z pleksi, aby było widać jego wnętrze na fabrycznie wykonanej płytce drukowanej, aby odpowiednio wyeksponować jego wnętrze. Projekt ten w dzisiejszych czasach nie jest wart naśladowania. Chyba, że w celach edukacyjnych. Również niektóre układy scalone TTL mogą być trudno dostępne, a ich cena niewspółmierna do ich funkcji i możliwości. Załączniki: 1. Wydruki PDF z Protel99SE.zip – wydruki PDF z wirtualnej drukarki z Protela 99 SE ze schematami i rysunkami płytek. Zostały one przerysowane około dziewięć lat później do Protela 99 SE. Nie były one sprawdzane praktycznie, a płytki zostały przerysowane bez synchronizacji ze schematem. Nie wykluczam więc ewentualnych błędów. Zegar RE_3-84.pdf.zip 2. Zegar RE_3-84.pdf.zip – skany oryginalnego projektu tego zegara z „Radioelektronika” 3/84 zapisane w pliku PDF liczącym cztery strony. Zegar RE_3-84.pdf.zip Wydruki PDF z Protel99SE.zip