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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Horloge rétro. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Horloges, temporisateurs, relais, interrupteurs de charge L'auteur de l'article, ayant décidé de « se souvenir de sa jeunesse », a réalisé une horloge de table électronique originale à partir d'indicateurs à décharge de gaz et d'autres pièces produites au cours du dernier quart du siècle dernier. Probablement, tout radioamateur (en particulier l'ancienne génération) conviendra que pour lui, une montre électronique n'est pas seulement un produit fait maison, mais un produit utile pour toute la famille. Au début de ses activités de radioamateur, chaque radioamateur (et moi aussi bien sûr) collectionnait plusieurs montres. Mais c'était il y a bien longtemps, lorsque les montres électroniques, même dans le boîtier le plus simple et le plus primitif, ou même sans elles, étaient quelque chose d'étonnant... Lorsque l'industrie a lancé au milieu des années 90 le kit "Start", qui contenait tout le nécessaire pour une montre, y compris un circuit imprimé, l'essor de la fabrication horlogère a battu tous les records. Dans notre dortoir de l'Institut de radioélectronique, des horloges sans boîtier, assemblées à partir de celui-ci, étaient accrochées à tous les murs. Mais cette époque est irrévocablement révolue. Aujourd’hui, le commerce propose un choix si large de montres variées qu’il semble impossible de trouver quelque chose d’original. Je ne dirai rien du tout sur le bâtiment artisanal, comparable à un bâtiment industriel. Tout le monde ne peut pas y arriver. C'est pourquoi je n'envisageais plus de me lancer dans des montres. Cependant, il y a environ un an, j'ai vu sur Internet une photographie d'une montre équipée d'indicateurs de décharge de gaz IN-16 (Fig. 1). Malgré le fait que ces indicateurs soient obsolètes depuis longtemps, la montre avait l'air intéressante, inhabituelle et très nostalgique. Trois circonstances m'ont poussé à me lancer dans la production de telles montres. Premièrement, il a une apparence intéressante. Deuxièmement, le corps est très simple à réaliser. Et troisièmement, j'ai depuis longtemps des indicateurs de décharge de gaz et ils étaient spécifiquement destinés aux montres. Mais ensuite, je n'ai pas commencé à les surveiller, car le kit "Start" est apparu avec son grand et étonnant indicateur IVL1-7/5, en comparaison duquel les indicateurs de décharge de gaz semblaient inesthétiques.
Mais ensuite la roue de l'histoire a fait un autre tour, les montres avec indicateurs de décharge de gaz ont commencé à être considérées comme « rétro » et sont devenues à la mode. Désormais, la couleur orange magique et la forme simple des chiffres des indicateurs de décharge de gaz semblent originales et même envoûtantes dans l'obscurité. Naturellement, la question s'est posée : assembler une montre sur un microcontrôleur ou des microcircuits de montre ordinaires ? Bien entendu, une horloge sur un microcontrôleur a plus de capacités. Ils peuvent afficher l’année, le mois et le jour de la semaine, avoir plusieurs alarmes, contrôler les appareils électriques et bien plus encore. Mais comme j’envisageais une « montre rétro », j’ai décidé qu’il serait bien qu’elle soit également « rétro » à l’intérieur. Malgré l'apparente complexité, les montres développées sont faciles à fabriquer et à mettre en place, car elles sont assemblées sur des microcircuits spécialisés « montres ». Beaucoup de gens ont ces microcircuits qui traînent sur les étagères - c'est dommage de les jeter, mais il n'y a nulle part où les utiliser. S'ils ne sont pas dans d'anciens stocks, ils sont toujours disponibles à la vente et sont peu coûteux. Les transistors et diodes haute tension peuvent être retirés des lampes à économie d'énergie défectueuses. Par conséquent, le coût d’un ensemble de pièces pour de telles montres est minime. Presque tout le monde peut les répéter. Les circuits d'horloge sur microcircuits « horloge » sont bien connus des radioamateurs. Mais les conceptions connues ne prévoient pas d'indication des secondes, et les heures et les minutes sont affichées sur des indicateurs LED ou luminescents sous vide. Il a donc fallu coordonner les microcircuits «horloge» avec des indicateurs à décharge de gaz et ajouter une unité d'indication des secondes. Le résultat a été un dispositif composé de quatre cartes : compteur de temps (schéma de la Fig. 2), indication des heures et des minutes (schéma de la Fig. 3), interrupteurs haute tension et alimentation (schéma de la Fig. 4), comptage et indication des secondes (schéma de la Fig. 5). Les circuits d'entrée et de sortie de ces cartes du même nom doivent être connectés les uns aux autres.
Les microcircuits K176IE12 (DD2) et K176IE13 (DD3) sont spécialement conçus pour fonctionner ensemble dans les montres. Je ne décrirai pas en détail le but de toutes les broches de ces microcircuits - ces informations peuvent être trouvées dans des dizaines, voire des centaines de sources. Je m'attarderai seulement sur quelques-uns qui sont nécessaires aux radioamateurs débutants pour comprendre le circuit de l'horloge et le mettre en place. La puce DD2 produit des impulsions de seconde et minute. Ils sont envoyés à la puce DD3, qui contient des compteurs de minutes, d'heures et une mémoire de réveil avec un dispositif permettant d'allumer l'alarme sonore à une heure donnée. Un résonateur à quartz ZQ12 à une fréquence de 13 Hz avec les éléments nécessaires au fonctionnement de l'oscillateur interne du microcircuit est connecté aux broches 2 et 1 du microcircuit DD32768. Un tel résonateur est dit « horaire ». Le condensateur C1 est nécessaire pour un réglage précis de la fréquence de l'oscillateur, dont dépend la précision de l'horloge. Au niveau de la broche 14 de la puce DD2, cette fréquence peut être surveillée avec un fréquencemètre. Les entrées de configuration initiale des compteurs de la puce DD2 (broches 5 et 9) sont connectées à la sortie correspondante (broche 4) de la puce DD3. Lorsque vous appuyez sur le bouton de correction du temps SB1, le signal de la puce DD3 réinitialisera ces compteurs. Grâce à un convertisseur de niveau sur le transistor VT20, il est fourni aux entrées du montage initial des compteurs d'unités de secondes DD6 et de dizaines de secondes DD8 (Fig. 5). L'indication des heures et des minutes dans l'appareil en question est dynamique. Cela signifie que chaque indicateur n'est allumé que dans l'intervalle de temps où le code numérique qui doit être affiché sur cet indicateur particulier est défini sur les broches 13, 14, 15, 1 du microcircuit DD3. Les signaux des broches 3, 1, 15, 2 du microcircuit DD2, qui contrôlent l'allumage alternatif des indicateurs HG1-HG4, sont fournis aux interrupteurs haute tension montés sur les transistors VT9-VT12, VT14, VT15, VT17, VT18 ( voir fig. 4). Ces interrupteurs appliquent une haute tension de polarité positive aux anodes des indicateurs. Mais comme ils inversent les signaux de commande, ils doivent être inversés à nouveau avant d'être envoyés aux touches. Les onduleurs DD1.1 - DD1.4 sont conçus à cet effet (voir Fig. 2). Au niveau de la broche 4, le microcircuit DD2 génère des secondes impulsions qui vont à sa propre entrée C (broche 7). Les mêmes impulsions, via un convertisseur de niveau sur le transistor VT19 (Fig. 5), sont fournies à l'entrée du compteur d'unités de secondes sur la puce DD6. Le signal de la sortie 8 (broche 11) de ce compteur va à l'entrée du compteur de dizaines de secondes sur la puce DD8. Les signaux des sorties des bits des deux compteurs sont transmis aux décodeurs haute tension DD7, DD9 puis aux indicateurs HG5, HG6. Ainsi, l'indication des unités et des dizaines de secondes n'est pas dynamique, mais statique. Des impulsions secondaires sont également appliquées à l'entrée de l'interrupteur haute tension du transistor VT8, qui contrôle la lampe au néon HL1. Dans la version finale de l'horloge, j'ai abandonné le point clignotant toutes les secondes, mais je n'ai pas supprimé le nœud correspondant du diagramme. Il est possible que quelqu’un veuille avoir un tel point sur sa montre. L'option que j'ai utilisée pour ajouter un compteur et un indicateur des secondes à l'horloge a une fonctionnalité. Etant donné que les compteurs K155IE2 et K155IE4 changent d'état en fonction des diminutions des impulsions d'entrée, la commutation des secondes se produit une demi-seconde plus tard que la commutation des minutes par le compteur de la puce DD3. Cependant, cela n'est perceptible que lorsque la 59e seconde passe à zéro. Je n'ai pas considéré cela comme un inconvénient. Laissez-les penser que c'est ainsi que cela devrait être, car la montre n'est pas ordinaire, mais « rétro ». La broche 6 de la puce DD3 est l'entrée du signal de correction d'horloge. La sortie du signal sonore du réveil est la broche 7. De là, le signal va à l'amplificateur de puissance sur les transistors VT6 et VT7 puis à l'émetteur sonore HA1. Comme déjà mentionné, à partir des broches 13, 14, 15, 1 du microcircuit DD3, le code numérique est fourni via des convertisseurs de niveau (transistors VT1-VT4) aux entrées d'informations du registre de stockage - le quad D-trigger DD4. L'écriture dans ce registre s'effectue sur la base d'un signal provenant de la broche 12 du microcircuit DD3, transmis via un convertisseur de niveau sur le transistor VT5. A partir des sorties du registre, les codes des chiffres des heures et des minutes sont envoyés à un décodeur commun DD5 (voir Fig. 3), dont les sorties sont connectées aux cathodes combinées des indicateurs du même nom HG1-HG4. Les bornes des cathodes indicatrices inutilisées ne doivent en aucun cas être laissées déconnectées, sinon une lueur parasite des numéros correspondants pourrait se produire. Pour contrôler le fonctionnement de l'horloge, les boutons SB1-SB4 et le bouton-poussoir SA1 sont utilisés (ils allument et éteignent le son du réveil). Les boutons SB2 et SB3 sont utilisés pour régler respectivement les minutes et les heures, et le bouton SB4 est utilisé pour régler l'heure de l'alarme. Lorsque le bouton SB4 est enfoncé, les indicateurs affichent cette fois. Pour le changer, vous devez appuyer sur les boutons SB2 et SB3 sans relâcher le bouton SB4. Le bouton SB1 permet de régler les lectures de l'horloge, pour lesquelles il faut l'appuyer quelques secondes avant la fin effective de l'heure en cours. Dans ce cas, le décompte du temps s’arrêtera. Les compteurs internes des minutes et secondes des puces DD2 et DD3, ainsi que les compteurs DD6 et DD8 seront réinitialisés. Si le nombre de minutes au moment de l'arrêt était inférieur à 40, la valeur du compteur horaire de la puce DD3 ne changera pas, sinon elle augmentera de un. Au signal horaire exact, le bouton SB1 doit être relâché, après quoi le décompte du temps continuera. Malheureusement, lorsque vous appuyez sur le bouton SB1, le numéro de certains indicateurs reste allumé. Afin de ne pas compliquer la montre, je n'ai pas réalisé de boîtier pour éteindre tous les indicateurs, considérant que cela ne peut pas être considéré comme un inconvénient de la montre rétro. Cependant, vous pouvez leur ajouter une telle unité en l'assemblant selon le schéma illustré à la Fig. 24 en [1]. Comme déjà indiqué, dans la montre proposée, l'indication des heures et des minutes est dynamique et les secondes sont statiques. Pour garantir que la luminosité des indicateurs HG5 et HG6 ne diffère pas de la luminosité des indicateurs HG1-HG4, les valeurs des résistances R25 et R26 dans les circuits anodiques des indicateurs HG5 et HG6 sont augmentées à 150 kOhm. Faute de place dans le boîtier de la montre, j'ai réalisé son alimentation à l'aide d'un circuit sans transformateur. Par conséquent, toutes les pièces de la montre sont sous tension secteur. Lors de leur mise en place, des précautions particulières doivent être prises [2]. Si, lors de la répétition de la conception, il y a de la place dans le boîtier pour un transformateur abaisseur, je recommande d'utiliser une alimentation par transformateur. L'enroulement secondaire du transformateur doit être conçu pour une tension d'environ 12 V avec un courant de charge de 150...200 mA. Dans ce cas, le condensateur C8, la résistance R9 et la diode Zener VD7 sont exclus du circuit. Une autre option consiste à utiliser une alimentation à découpage stabilisée à distance de 9 ou 12 V. De telles unités sont généralement de conception similaire aux chargeurs de téléphone portable et sont utilisées partout. Lors de l'utilisation d'une alimentation 12 V, le condensateur C8, la résistance R9, le pont de diodes VD6 et la diode Zener VD7 sont exclus du circuit. La tension de sortie de l'alimentation, en respectant la polarité, est fournie au condensateur C9. Si une alimentation 9 V est utilisée, en plus des éléments listés dans le paragraphe précédent, le transistor VT13, la résistance R14 et la diode Zener VD9 sont également exclus du circuit, et l'anode de la diode VD10 est connectée à la borne positive du condensateur. C9. La grande capacité du condensateur C10 permet à l'horloge de fonctionner pendant un certain temps après une panne de courant. La diode VD10 coupe les autres circuits du condensateur C10, lui permettant de dépenser l'énergie stockée uniquement pour alimenter les microcircuits DD1-DD3. Avec une capacité de 2200 μF indiquée sur le schéma, l'horloge continue de fonctionner pendant plus de 10 minutes. C'est largement suffisant pour non seulement éviter les échecs de lecture, mais aussi, par exemple, pour déplacer l'horloge d'une pièce à une autre. L'article [3] contient des données expérimentales sur la dépendance de la durée de l'horloge sur la capacité de ce condensateur. Si vous avez encore besoin d'une alimentation de secours, étudiez l'article [3] - son auteur propose plusieurs options. Et si vous n'aimez pas le son du réveil sur votre montre, vous pouvez en assembler un autre en utilisant les schémas de [3] et [4]. Dans [5] il existe même une version d'un réveil sur une puce de synthétiseur musical UMS [6]. En figue. La figure 6 montre les circuits imprimés sur lesquels l'horloge est assemblée. Je ne fournis pas leurs dessins, car le circuit de l'horloge et les circuits imprimés ont été changés et modifiés à plusieurs reprises. Par exemple, lorsque j'ai décidé d'ajouter un indicateur de secondes à ma montre, je n'ai pas conçu de nouveau tableau, mais j'en ai simplement attaché un supplémentaire au tableau indicateur d'heures et de minutes existant. Des changements ont également eu lieu dans d'autres conseils d'administration. La montre ayant été réalisée en un seul exemplaire, je n'ai pas retravaillé les circuits imprimés pour tenir compte des modifications.
A la place du microcircuit K176IE12, vous pouvez utiliser le K176IE18, mais son circuit de connexion est différent. Au lieu du microcircuit K176LA7 dans la montre décrite, il est permis d'utiliser le K176LE5 et aucune modification du circuit ne sera nécessaire. N'oubliez pas qu'un tel remplacement deviendra impossible s'il est décidé de réaliser une unité d'extinction de clignotant selon le schéma de l'article [1]. Au lieu du quadruple déclencheur D K155TM7, vous pouvez utiliser le K155TM5. L'utilisation du microcircuit K155TM7 s'explique uniquement par le fait que je l'avais en stock. Je l'ai installé dans l'horloge en laissant libres les sorties inverses des triggers. De nombreuses pièces peuvent être extraites des ballasts électroniques des lampes à économie d'énergie défectueuses. Par exemple, un condensateur à oxyde de petite taille C7 en a été extrait. Sa capacité peut aller de 2,2 à 10 µF. Les transistors ME13003, MJE13005, MJE13007, MJE13009 utilisés dans les ballasts peuvent être utilisés à la place du KT605A. Parmi les transistors domestiques, le KT604A convient à leur remplacement. Vous pouvez également utiliser deux ensembles de transistors K166NT1A, ce qui compliquera quelque peu le développement d'un circuit imprimé, mais réduira ses dimensions. Enfin, à partir des ballasts défectueux vous pouvez prendre des diodes 1N4007, qui remplaceront toutes les diodes de l'horloge (sauf les diodes Zener). Vous pouvez également en assembler un pont de diodes au lieu du KTs407A. Parmi les diodes domestiques, d'autres diodes au silicium de faible puissance avec une tension inverse admissible de 102 V ou plus, par exemple KD300A, KD104B-KD105D, conviennent en remplacement des diodes KD105B. Dans le cas considéré, les diodes KD102A peuvent être remplacées par n'importe quelle diode silicium de faible consommation. Si les dimensions de la carte le permettent, au lieu du pont de diodes KTs407A, vous pouvez utiliser KTs402 ou KTs405 avec n'importe quel indice de lettre. Les transistors KT315G et KT361G peuvent être remplacés par des transistors de la même série avec n'importe quelle lettre ou d'autres transistors en silicium de faible puissance de la structure correspondante avec une tension collecteur-émetteur admissible d'au moins 15 V. Au lieu du transistor KT815G, les transistors des séries KT815, KT817, KT819 avec tous les indices conviennent. Cependant, pour des raisons d'encombrement, il est préférable d'utiliser des transistors de la série KT819 dans un boîtier plastique (sans l'indice M). Étant donné que l'entrée du régulateur de tension 5 V est de 12 V, le transistor VT16 génère une quantité importante de chaleur. Par conséquent, il doit avoir un dissipateur thermique, qui peut être de n'importe quelle conception. Par exemple, une plaque d'aluminium d'une épaisseur de plusieurs millimètres et d'une superficie d'au moins 15...20 cm2. Boutons SB1-SB4 - tous ceux qui rentrent dans le boîtier de la montre. A la place de l'interrupteur à bouton-poussoir SA1, n'importe quel interrupteur à glissière ou à levier peut être utilisé dans les mêmes conditions. L'émetteur sonore HA1 est une capsule téléphonique dotée d'une résistance d'au moins 50 Ohms. Si l'espace dans le boîtier le permet, vous pouvez utiliser une tête dynamique de petite taille en la connectant via un transformateur de sortie de n'importe quel récepteur à transistor. Dans le même temps, le volume du signal d’alarme augmentera considérablement. Le condensateur d'extinction C8 est composé de trois condensateurs K73-17 d'une capacité de 1 µF pour une tension constante de 630 V, connectés en parallèle. Ils peuvent être placés dans n'importe quel espace libre du boîtier. Gardez à l’esprit que tous les condensateurs ne conviennent pas comme condensateurs d’extinction. Par exemple, les condensateurs BM, MBM, MBGP, MBGC-1, MBGC-2 ne peuvent pas être utilisés [7]. Si les dimensions du boîtier le permettent, vous pouvez utiliser des condensateurs MBGCH ou K42-19 pour une tension d'au moins 250 V ou MBGO pour une tension d'au moins 400 V. La fabrication d'un boîtier de montre doit être abordée avec le plus grand soin, car l'impression que la montre fera sur les amis et connaissances en dépend. Ensuite j'indique les dimensions de mes montres. Bien entendu, ils peuvent être modifiés. Prenez une bande de bois lisse et bien polie de 50 mm de large et 5 mm d'épaisseur. Sciez deux parties de 200 mm de long et deux parties de 70 mm de long. Je recommande d'utiliser une scie à métaux pour le métal avec des dents plus fines qu'une scie à métaux pour le bois. Essayez de couper strictement à angle droit. Ensuite, à l'aide de n'importe quelle colle à bois (par exemple PVA), collez le cadre. Ses dimensions extérieures sont de 200x80 mm. Pour réaliser un fond lumineux, il vous faut une plaque de verre organique d'une épaisseur d'au moins 5 mm. Marquez un rectangle de la même taille que le cadre obtenu et utilisez également une scie à métaux pour le métal, en essayant de couper strictement à angle droit et sans vous arrêter, découpez-le. Polissez les extrémités de la plaque et collez le fond obtenu sur le cadre avec de la colle Moment. Sur la paroi arrière du boîtier, installez les boutons SB1-SB4 et l'interrupteur SA1, percez des trous pour le porte-fusible FU1 et le cordon d'alimentation. N'oubliez pas les trous de ventilation. La partie la plus importante du travail consiste à réaliser le couvercle supérieur de la montre en verre teinté. Tout le monde ne peut pas découper lui-même un tel couvercle, notamment avec des trous pour les indicateurs, je recommande donc de contacter l'atelier de verre le plus proche. Il y en a dans n'importe quelle ville, même la plus petite. Ils coupent du verre pour les fenêtres, les miroirs et fabriquent des aquariums. Il suffit d'y apporter les dimensions exactes du couvercle et d'indiquer avec précision les centres et diamètres des trous pour les indicateurs. Un résultat tout à fait satisfaisant sera obtenu si le couvercle est en verre organique, mais l'aspect de la montre sera quelque peu différent. Mais vous pouvez fabriquer vous-même un tel couvercle. Il convient particulièrement de se concentrer sur les détails qui donneront encore plus de charme à la montre fabriquée. Il s'agit de LED bleues éclairant les indicateurs en bas et d'une bande LED jaune éclairant le bord arrière du bas du boîtier de la montre. Il existe de nombreux types de LED et de bandes LED et presque tous peuvent être utilisés. Si quelqu’un doute que les LED doivent être exactement bleues et que le ruban doit être jaune, je ne discuterai pas. A chacun son goût. Vous pouvez expérimenter n'importe quelle couleur ou même utiliser des LED RVB et des bandes RVB avec des télécommandes. Ces contrôleurs peuvent être achetés dans les magasins vendant des produits électriques. Des LED HL2-HL7 sont installées sous chacun des six indicateurs. Ils créent un magnifique halo bleu brillant autour des chiffres et en haut des indicateurs - cet effet est clairement visible sur la photographie de l'apparence de la montre (Fig. 7). Les LED sont connectées en série et connectées via une résistance d'extinction R24 au circuit +300 V. En sélectionnant cette résistance, la luminosité souhaitée des LED est obtenue. Les LED que j'ai utilisées ont une luminosité suffisante même à un courant de 2...3 mA, donc la puissance dissipée par la résistance ne dépasse pas 0,5 W.
Bien sûr, il serait plus sûr d'alimenter les LED de rétroéclairage non pas avec une haute tension, mais à partir de la sortie d'un redresseur basse tension - du condensateur C9, réduisant en conséquence la résistance de la résistance R24. Je vais vous expliquer pourquoi il a été décidé de les alimenter à partir d’un redresseur haute tension plutôt que d’un redresseur basse tension. Une tension de +300 V est déjà disponible sur la carte indicatrice des secondes, et pour alimenter les LED HL2-HL7 en basse tension, il faudrait ajouter un fil supplémentaire. La bande LED se compose de sections connectées en parallèle de 50 mm de long, chacune contenant deux ou trois LED et une résistance connectée en série. Pour une utilisation dans les montres, un ruban avec une tension d'alimentation de 12 V. Séparez-en un morceau de 200 mm de long (quatre sections) et collez-le avec de la colle transparente sur le bord arrière du fond du boîtier de la montre. Réglez la luminosité souhaitée en sélectionnant la résistance R12. Il ne faut pas oublier que plus la luminosité de la bande est grande, plus elle consomme de courant et plus la capacité du condensateur d'extinction doit être grande. C8. Avec une capacité de ce condensateur de 3 µF, le courant consommé par la bande ne doit pas dépasser 60 mA, sinon la tension sur le condensateur C9 tombera en dessous de 12 V, provoquant la sortie du transistor VT13 du mode de fonctionnement. Avec les valeurs nominales indiquées dans le schéma, la bande de ma montre consomme exactement autant et brille assez fort, bien que sa tension ne soit que de 9 V. littérature
Auteur : A. Karpachev
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