Часы на микросхеме КА1016ХЛ1 и светодиодных индикаторах
РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Бытовая техника >Часы на микросхеме КА1016ХЛ1 и светодиодных индикаторах
Каких только конструкций электронных часов не встретишь сегодня на просторах Интернета! В основном они собраны на микроконтроллерах, и кроме функций отображения времени и будильника могут ещё отображать дату, день недели, температуру и т.д., в том числе с различными визуальными эффектами. В качестве дисплея могут выступать светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические индикаторы и даже механически вращающиеся поверхности накопителей на жёстких дисках и лопастей вентиляторов. Несмотря на доступность повторения таких конструкций появилось желание вдохнуть новую жизнь в старые часы на микросхеме КА1016ХЛ1, собранные когда-то из набора радиоконструктора «Старт 2035», которые прослужили верой и правдой довольно длительное время. К сожалению (или к счастью), используемый в них «подсевший» от времени люминесцентный индикатор УИ-4 уже не найти в продаже, поэтому придётся заменить его на что-то другое. Кроме того, часы такого класса ничего «не умеют», кроме отображения текущего времени и работы примитивного будильника. В большинстве случаев этого, может быть, и достаточно. Но имеются и другие недостатки, такие как слишком большая яркость индикатора при слабом освещении и отсутствие резервного питания на случай отключения питающего напряжения.
Появилось желание ради спортивного интереса собрать часы на этой микросхеме, но на светодиодных индикаторах, с автоматической регулировкой их яркости и источником бесперебойного питания. Конечно, проще и дешевле было бы купить готовые часы, но захотелось выяснить, что же можно «выжать» из этой микросхемы. Ниже описано, что получилось в итоге.
Схема включения микросхемы КА1016ХЛ1 в целом не отличается от схем известных конструкций, описанных в книгах: [В. Борисов. Электронные часы из деталей радиоконструктора. В помощь радиолюбителю. Выпуск 106. с.39-49] и [С.А.Бирюков. Электронные часы на МОП интегральных микросхемах. МРБ 1178. с.35-39]. Вариант применения светодиодных семисегментных индикаторов также был описан в статьях Автомобильные часы на микросхеме КА1016ХЛ1 и [В.Каравкин. Автомобильный будильник на ИМС КА1016ХЛ1. Радиоконструктор, 2011, N4, с.32,33]. Однако, вместо счетверённого светодиодного индикатора пришлось применить отдельные индикаторы 8016B с общим анодом (высотой символа 0,8 дюйма), а вместо инверторов К561ЛН2 — транзисторные ключи. В ходе экспериментов выяснилось, что микросхема КА1016ХЛ1 совмещает по времени импульсы управления сетками С1..С5 для различных разрядов, если в них отображаются одинаковые цифры. Поэтому, за счёт параллельного включения сегментов, такие разряды светятся слабее. Например, при отображении значения времени «22:20» цифры «2» будут светиться заметно слабее, чем цифра «0». Первая версия часов так и работала, с цифровыми транзисторами VT1..VT8 типа DTC114EE в качестве инверторов и всего 8 ограничительными катодными резисторами в их коллекторных цепях, однако через некоторое время описанный эффект начал сильно раздражать. Поэтому было решено разъединить катоды индикаторов резисторами R17..R44 (их теперь стало 28 штук). Но при этом максимально допустимый ток через транзисторные ключи VT1..VT8 увеличился до 4 раз (при отображении четырёх одинаковых цифр), и применение цифровых транзисторов с максимальным током 100 мА стало невозможным. Теперь вместо них установлены более мощные BC817 с внешними резисторами в базовых цепях R1..R16 (раньше эти резисторы были встроены в состав цифровых транзисторов). Такая доработка потребовала изготовления новой печатной платы (но на плате последней ревизии сохранена возможность установки 8 ограничительных резисторов вместо 28, что может быть полезным для экспериментов по подбору их номинала с целью получения требуемой яркости свечения — ведь 8 резисторов легче заменить, чем 28). Примерные номиналы ограничительных резисторов для индикаторов различных цветов приведены в таблице на принципиальной схеме (самые лучшие с точки зрения энергопотребления — ярко-зелёные индикаторы, худшие — красные). Резисторы R54..R57 добавлены для надёжного закрывания ключей VT1..VT8 и исключения паразитной подсветки сегментов.
Для управления яркостью индикаторов сначала планировалось использовать метод широтно-импульсной модуляции на основе таймера NE555 и фоторезистора. При уменьшении освещённости сопротивление фоторезистора увеличивалось, и возрастала скважность формируемых импульсов, которые управляли подачей питания на коллекторы анодных ключей VT9..VT12. Однако, при проверке этого метода оказалось, что импульсы с выхода таймера идут вразнобой с сеточными импульсами, и вместо регулировки яркости получается «мельтешение» разрядов, особенно при малой освещённости. Чтобы не усложнять уже и без того «навороченную» схему, регулировку яркости было решено сделать простым плавным изменением уровня питающего напряжения на коллекторах VT9..VT12 через мощный транзистор VT13 с достаточно большим коэффициентом усиления. За счёт импульсного характера управления индикаторами рассеиваемая узлом мощность оказалась незначительной. Но таймер всё равно пригодился – для управления миганием точек, так как штатный вывод 5 микросхемы КА1016ХЛ1 для этого непригоден также из-за особенностей формирования сеточных импульсов: точки средних индикаторов HL2 и HL3 зажигаются не одновременно, и этот эффект вдобавок зависит от комбинации отображаемых знаков.
За основу источника бесперебойного питания (UPS), показанного на основной схеме часов, взят Бесперебойник для часов, который показал наилучшие результаты по сравнению с другими конструкциями: Преобразователь напряжения 1,5 — 9 вольт и DC-DC преобразователь 1.2-9 вольт. Номиналы деталей изменены таким образом, чтобы обеспечить нормальное функционирование микросхемы КА1016ХЛ1. Резистор 2R2 закрывает транзистор 2VT1 при появлении внешнего питания, прерывая генерацию и исключая разряд аккумулятора. Последний подзаряжается через резистор 2R1, номинал которого зависит от ёмкости применённого аккумулятора (меньший номинал — для большей ёмкости). Вместо светодиода установлен обычный диод 2VD2, отключающий от аккумулятора лишние цепи при пропадании внешнего питания. Стабилитрон 2VD1 с напряжением стабилизации 2В служит для защиты от перенапряжения при работе без нагрузки с отсоединённым аккумулятором, ограничивая в этом режиме неконтролируемый рост напряжения на базе транзистора 2VT1 и, как следствие, выходного напряжения преобразователя. В то же время стабилитрон практически не нагружает аккумулятор, когда он подключён. Микросхема КА1016ХЛ1 категорически отказывается работать при напряжении питания меньше 12 вольт, хотя в некоторых работах утверждается, что она работает при напряжении питания от 8 до 18 вольт. Замечено, что увеличение напряжения питания выше уровня 15 вольт, даже в виде импульсов, приводит к выводу микросхемы из строя. Поэтому выходное напряжение источника бесперебойного питания выбрано порядка 13,5..13,7 вольт при работе от аккумулятора и 14,5..14,7 вольт – при работе от внешнего питания, что гарантирует надёжную работу часов в любом режиме. Источник бесперебойного питания собран на отдельной плате вместе с дополнительными элементами блока питания, не показанными на основной схеме:
К таким дополнительным элементам относятся следующие дешёвые готовые модули: миниатюрный источник питания 220 AC – 5V 0,6A DC и преобразователь напряжения DC-DC MT3608, используемый для формирования напряжения 15В из напряжения 5В. Кроме того, на плате для питания часов предусмотрен разъём Micro USB (если планируется питание только через этот разъём, плату блока питания 5В можно не устанавливать).
Часы собраны на двух платах размером 100×50 мм, соединённых через втулки M3: на основной плате собственно часов и на плате блока питания с источником бесперебойного питания. Указанные размеры плат (не более 100 мм) позволяют недорого заказать их изготовление в Китае. Если плату блока питания ещё можно изготовить методом ЛУТ, то основную плату уже, наверное, не получится. Нужно заметить, что печатные платы и светодиодные индикаторы – самые дорогие элементы этой конструкции. Вид собранной основной платы часов снизу:
Некоторые радиоэлементы могут быть выводными и напаиваться на плату снизу, например: мощный ограничительный резистор R49, излучатель BA1 (можно использовать подходящий излучатель с сопротивлением катушки порядка 40 Ом или пьезоэлектрический, включив параллельно его выводам резистор номиналом 10 кОм), кварцевый резонатор ZQ1, подстроечный конденсатор C9, электролитический конденсатор C5: 
На схеме предусмотрены элементы цепи сброса микросхемы VD6, VD7, C11, однако практика показала, что в них нет необходимости. Следует учитывать, что микросхема чувствительна к статическому напряжению, а также к остаткам флюса или другой жидкости (спирт, вода). Поэтому после монтажа перед включением плату нужно тщательно промыть и просушить феном для волос.
Для включения и выключения будильника можно использовать подходящий кнопочный выключатель с фиксацией или ползунковый. Тактовые кнопки управления используются с общей высотой 15,5 мм, но можно использовать и другие подходящие выключатели без фиксации или с фиксацией.
Для передней панели подойдёт прозрачное оргстекло толщиной 2 мм, в качестве задней панели – такой же материал или непрозрачный пластик. Можно обклеить оргстекло светлой тонирующей автомобильной плёнкой, но в этом случае яркость свечения индикаторов, возможно, придётся увеличивать.
Вид собранной основной платы спереди:
Вид сбоку:
Один из вариантов готовой конструкции спереди:
и сзади:
Для защиты от пыли сверху можно зафиксировать крышку из тонкого прозрачного материала, например, плёнки, используемой для ламинирования. Такой же материал удобно использовать для защитного кожуха на плате блока питания, ограничивающего доступ к высоковольтным цепям:
Вид платы блока питания сверху (показана старая версия платы, поэтому могут быть отличия):
и снизу:
Вместо перемычки 2J1 на плате блока питания можно использовать подходящий ползунковый переключатель:
Для проверки функционирования источника бесперебойного питания (пока без платы часов) нужно подключить предварительно заряженный аккумулятор (напряжение на нём должно быть не меньше 1,2..1,4 вольт), замкнув перемычку 2J1, и проконтролировать напряжение на выходе (U-рез; U+рез) — оно должно быть в указанных на схеме пределах. Затем подсоединить к контактам разъёма (U-рез; U+рез) нагрузку в виде резистора номиналом 10 кОм (выводы последнего можно вставить в отверстия гнездового разъёма) – выходное напряжение должно оставаться в допуске. Можно при этом проконтролировать напряжение на аккумуляторе – оно должно оставаться на уровне не ниже 1,2 вольт, т.е. не должно «проседать» под нагрузкой. Предел работоспособности наступает при напряжении на аккумуляторе меньше порядка 1В — в этом случае напряжение на выходе преобразователя становится меньше 12 вольт, и микросхема КА1016ХЛ1 перестаёт работать. При проведении тестового «прогона» источника бесперебойного питания с аккумулятором б/у неизвестной ёмкости (из старой переносной телефонной трубки) микросхема КА1016ХЛ1 проработала без сбоев 8 часов! Необходимо помнить, что соединять платы между собой нужно при отключённом аккумуляторе.
Органы управления часов:
При длительном отсутствии внешнего электропитания необходимо выключить источник резервного питания (UPS) перемещением движка переключателя вниз. После подачи питания перевести движок переключателя вверх.
Четыре экземпляра таких часов с разными цветами свечения индикаторов (показаны на фото в начале статьи), работают без проблем уже около года. В процессе монтажа таких часов можно отрабатывать навыки пайти SMD элементов, начиная с типоразмера 0603.
Во вложении: рисунки печатных плат в формате Sprint Layout и гербер-файлы для заказа на производстве.
Файлы:
Печатные платы
Все вопросы в Форум.
|
Как вам эта статья? |
Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
|
КА1016ХЛ1 выполнена в 24-выводном корпусе для планарного монтажа
Основные параметры КА1016ХЛ1:
|
Назначение выводов КА1016ХЛ1:
|
Автомобильные часы на микросхеме КА1016ХЛ1
В продаже, в различных ларьках и автомагазинах, всегда есть очень большой выбор цифровых автомобильных часов на жидкокристаллических индикаторах. Подавляющее большинство этой продукции китайского полуподпольного происхождения, сделано на жидкокристаллических панелях, предназначенных для использования в карманных или настольных часах. Такие индикаторы боятся холода и тепла, прямых солнечных лучей, повышенной влажности, и быстро либо выходят из строя полностью и навсегда, либо частично и временно (летом от тепла индикатор темнеет и ничего не показывает, зимой от холода он светлеет и так же ничего не показывает, либо видны только отдельные сегменты). Кроме того, такие часы неудобны, — индикаторы не светятся и их ночью не видно.
Схема часов на КА1016ХЛ1Можно попытаться установить в автомобиле покупные отечественные или самодельные часы с электровакуумным индикатором, но и здесь возникают проблемы, — требуется источник повышенного напряжения, низкая механическая прочность стеклянного индикатора.
Для автомобиля, — оптимальный вариант это часы на светодиодных индикаторах повышенной яркости света. Но и здесь не все гладко, -имеющиеся в продаже китайские радиочасы на светодиодных индикаторах в автомобиле установить сложно из-за того, что они синхронизируются от электросети и нужно делать источник импульсов частотой 50Гц и «изобретать» систему ключей для осуществления динамической индикации с такой частотой.
В общем, легче часы сделать, чем подобрать в торговле. Обычно, радиолюбители часы на светодиодах делают на основе микросхем К176 или микроконтроллеров. Широко распространенные специализированные микросхемы типа К145ИК1901 КА1035ХЛ1, КА1016ХЛ1 универсальны и позволяют сделать часы с минимумом навесных деталей, но в типовом включении они предназначены для работы с электровакуумным индикатором и поэтому требуют относительно высокого напряжения питания.
Однако, если внимательно изучить схему, например, часов на базе КА1016ХЛ1 (Л1) можно заметить, что сама микросхема питается относительно низким напряжением (15-18V), а напряжение 40V поступает через подтягивающие резисторы на сегменты и сетки вакуумного индикатора. Реально, микросхема КА1016ХЛ1 нормально работает при снижении напряжения питания до 8V. Практическое изучение выходов микросхемы КА1016ХЛ1 показало, что эти выходы
сделаны по схемам ключей, замыкающих вывод на положительный провод питания (на вывод 12). Ключи выполнены по открытым схемам, и находясь в разомкнутом состоянии, они высокоомны. К тому же, они обеспечивают небольшой ток в нагрузке. Эти обстоятельства не позволяют использовать выходы микросхемы КА1016ХЛ1 непосредственно для управления светодиодными индикаторами. Но, если выходы «подтянуть» резисторами к минусу питания и использовать для управления индикаторами буферные каскады, обеспечивающие достаточный ток на выходе, можно подключить светодиодный индикатор, например, такой как LFD5222. представляющий собой сборку из четырех семисегментных индикаторов, у которых объединены сегментные выводы, и отдельные общие выводы от каждого разряда. Но для этого потребуется две микросхемы типа К561ЛН2 и четыре транзисторных ключа.
Рассмотрим схему. Кнопками S1-S4 устанавливают коррекцию, сброс, минуты и часы. Частота задающего генератора стабилизирована резонатором Q1, а точность хода можно подогнать подстроечным конденсатором С5.
Питание на микросхему должно подаваться непосредственно от автомобильного аккумулятора. Гнездо «+АКК» отдельным проводником подключают прямо на положительную клемму аккумулятора, а гнездо «GND» на его отрицательную клемму. Это снижает воздействие помех электросхемы автомобиля на работу часов.
Дополнительно, с той же целью, в схему введен дроссель L2 и конденсатор С2. Постоянная подача питания на микросхему обеспечивает сохранность хода в то время, когда автомобиль находится на стоянке и индикаторы часов выключены. В это время, ток потребления минимален, и, практически не приводит к разряду аккумулятора. Активные уровни выходов сегментов (выводы 16, 18, 20. 19, 21, 17, 22)-единицы.
К нулю эти выходы «подтянуты» резисторами R1-R8. Здесь используется четырехразрядный светодиодный индикатор LFD5222, у которого активные уровни управления сегментами — нули, а уровни опроса — единицы. Микросхема D2 и два элемента микросхемы D3 служат не только буферными каскадами, усиливающими мощность логических сигналов, поступающих на сегменты индикатора, но и выполняют функции инверторов. Резисторы R9-R17 ограничивают токи через сегменты индикатора, обеспечивая равномерность его свечения и снижение нагрева микросхем D2 и D3. Для динамического опроса разрядов индикатора служат транзисторные эмиттерные повторители, способные работать на значительно большую нагрузку, чем выходы микросхемы типа К561ЛН2. Импульсы опроса поступают на базы этих транзисторов с выводов 9, 8, 7 и 6 микросхемы D1.
Для разделения разрядов часов и минут служит децимальная точка младшего разряда индикации часов. Для того, чтобы точка горела только в этом разряде, вход нижнего, по схеме, инвертора D3 подключен к выводу 8 D2, включающему этот разряд. В момент включения этого разряда подается питание на него через VT2 и логический ноль на вывод 3 HL1 с выхода D3.
Питание на коллекторы транзисторов VT1-VT4 подается от замка зажигания автомобиля, поэтому, индикаторы работают только тогда, когда включено зажигание.
Кнопки S1-S4 — без фиксации, миниатюрные кнопки «тумблерного» типа, импортного производства (крепятся гайкой). Кварцевый резонатор, — отечественный, часовой. Транзисторы КТ3102 можно заменить любыми n-p-п транзисторами, допускающими ток до 100mA. Вместо микросхем К561ЛН2 можно использовать микросхемы К561ЛЕ5 или К561ЛА7 (число используемых в схеме инверторов — 8). Но при этом, яркость свечения индикаторов может оказаться ниже, поскольку у этих микросхем ниже ток выхода, чем у К561ЛН2.
Вместо LFD5222 можно использовать практически любой четырехразрядный светодиодный семисегментный цифровой индикатор с общими анодами, рассчитанный на динамическую индикацию Если индикатор для статической индикации, — нужно все одноименные выводы сегментов соединить вместе. Не исключено применение и отдельных одно цифровых индикаторов, соединив все их одноименные выводы сегментов вместе, а общие аноды использовать для опроса индикатора.
Если будет нарушен порядок индикаторов, нужно соответственно перепаять эмиттеры транзисторов VT1-VT4.
Катушка L2 намотана на ферритовом кольце диаметром 7 мм, она содержит 100 витков провода ПЭВ 0,12.
Из этой категории:«Часы, которые не тикают» из Китая с японским дисплеем
В продолжение обзоров всяких интересных вещей с Тао решил я написать обзор того, что заказал просто «для души», отчасти из любопытства, отчасти от того что мне ну очень нравятся всякие VFD (ВЛИ) экранчики. Ну и не стоит наверно забывать, что считается что каждый начинающий радиолюбитель должен собрать свои часы 🙂Конечно это у меня не первые часы, но когда собираю подобное, вспоминаю те первые, на КР145ИК1901. В общем сегодня скорее ностальгический обзор на тему часов.
Во время очередных странствий по просторам ТоаБао случайно наткнулся на магазинчик, где были представлены разные VFD дисплеи, а также устройства с ними. Вообще, похоже продавец торгует всякими железками с разборки, потому как вид некоторых просто удручает и наверное потому я решил «спасти» хоть некоторые из них.
И собственно один из дисплеев входил в состав набора «собери сам часы», хотя понятие набор в данном случае очень условно, так как процесс скорее напоминал квест.
Товары от продавца пришли в нескольких пакетах, так как заказывал разные, при этом плата часов и индикатор были отдельно, я даже когда делала распаковку, как-то расстроился, так как по задумке дисплей должен был быть в комплекте.
Позже он нашелся, просто его запаковали в один пакет с другими дисплеями, также заказанными у данного продавца, но о них я расскажу в другой раз.
В общем имеем набор, VFD дисплей и печатная плата с набором компонентов.
Высыпаем содержимое на стол и вы наверное уже догадались… в комплекте нет инструкции, да какой там инструкции, хотя бы банальной схемы или просто монтажного чертежа, только набор деталек.
Печатная плата, внешне качество неплохое, по крайней мере смотрится приятно.
Плата двухсторонняя, разработка 2014 года.
Если присмотреться внимательнее, то видно что качество все таки хромает, переходные отверстия далеко не в центрах своих «пятачков», но в данном случае особо без разницы.
Входящие в состав набора компоненты.
1. Основой часов выступает микроконтроллер STC15W401AS, также используется драйвер VFD дисплея STF16360EN и RTC DS3231.
2. Также дали шесть транзисторов и SMD светодиод.
3. Мелкие резисторы, диоды, конденсаторы и стабилитрон.
4. Ну и трансформатор, несколько электролитических конденсаторов, фоторезистор, еще один светодиод и фотоприемник.
Как я уже писал, схемы в комплекте не было, пришлось собирать все скорее интуитивно потому сначала я решил запаять то, в чем уверен если не на 100, то хотя бы на 99%.
Куда паять микросхемы, понятно было и так, также рассмотрел диодный мост и место для стабилитрона. Пара транзисторов с маркировкой Y1 явно стоит в инверторе, это было понятно из схемотехники, второй транзистор в таком же корпусе больше нигде не поставить, большой конденсатор один и место на плате такое тоже одно. Ну а мелкие керамические имели один номинал и подходили по количеству к местам на плате.
Перед монтажом драйвера дисплея обратил внимание что скорее всего он БУ, на некоторых выводах остался припой.
Собственно что получилось в итоге. Здесь видны не все блокировочные конденсаторы, часть из них на второй стороне.
Были еще три транзистора два p-n-p и один n-p-n.
Маркировку того что n-p-n проводимость я даже не стал искать так как его можно было поставить только в цепь управления другим транзистором.
А вот с парой оставшихся было сложнее, одинаковый корпус, одинаковая проводимость, поиск по маркировке и корпусу выдал что это:
Y2 — SS8550 — pnp 25В/1,5А
BA — 2SA1015 — pnp 50В/150мА либо BCW61A — pnp 32В/100 мА
При этом один транзистор управляет пищалкой, второй подключен к дисплею, также можно заметить что второй транзистор (BA) более высоковольтный, соответственно получается что он и идет на дисплей (VFD дисплеи обычно требуют напряжения выше 20-25 Вольт).
Чистая дедукция 🙂
С резисторами все было значительно хуже, на плате никакой маркировки нет, установочных место меньше чем резисторов, два лишних.
На странице продавца была найдена фотография собранного устройства, где кое как удалось разглядеть номиналы некоторых элементов, стало чуть легче, дальше опять пришлось подключить логику и немного понятия о схемотехнике.
С более крупными компонентами проблема была скорее в том, что и в какой последовательности паять так чтобы одно не мешало потом другому.
Хотя нет, одна проблема все таки была и довольно серьезная, трансформатор. Опят же подключаем логику, схема инвертора пуш-пул, трансформатор рассчитан на то чтобы повышать с 5 до 20-30 Вольт.
Обмоток четыре:
Первичная силовая — разделена на две части, должна иметь сопротивление ниже
Первичная обратной связи, одинарная
Вторичная высоковольтная — одинарная, сопротивление заметно выше чем у первичной.
Вторичная накала — разделена на две части, имеет низкое сопротивление.
Собственно зная что и куда получилось ез проблем понять как ставить трансформатор, потом уже на каких-то фото я разглядел что ключ каркаса везде направлен в одну сторону, это и подтвердило мою догадку.
Единственная проблема которая возникла, это полярность пищалки, судя по тому что я видел, она явно должна быть обратной, в пользу этого говорит и проводимость транзистора который ею управляет. Но здесь вопрос был решен проще, мне пищалка вообще не нужна и потому даже не стал ее запаивать. Также не запаивал и фотоприемник так как пульта все равно нет.
Дисплей, это то, ради чего я и решил собрать данную конструкцию.
Имеется маркировка — LD8140, вполне возможно что действительно произведен в Японии. Но мало того, дисплея универсальный, рассчитан как на динамический, так и на статический режим работы, хотя это было ясно уже по виду количества дорожек от драйвера и по самому драйверу. Чаще всего применяется динамическая индикация, она требует меньшего количества выводов как от дисплея, так и от драйвера, но статическая иногда воспринимается немного приятнее на глаз.
Немного поближе. уже потом заметил что нитей накала всего две, почему-то ожидал увидеть три, при таком размере.
На самом деле даже если бы я перепутал номиналы резисторов, то ничего страшного скорее всего не произошло бы, ну может работало бы немного не так как задумано.
В общем подключаем к блоку питания и видимо что часы работать все таки пытаются, ток потребления при этом не очень большой, значит явных косяков в сборке нет, но почему-то работают как-то странно, то светятся все сегменты, то не все, то идут, то не идут.
Начал внимательнее просматривать пайку и заметил несколько непропаев, от микроконтроллера, потому часы то работали то нет, и от драйвера к дисплею, соответственно не светилось пара сегментов. Виной всему плохое качество лужения либо плата долго лежала на открытом воздухе.
Все запаял, плату промыл, больше проблем не было, теперь можно показать что получилось. Кстати все компоненты установил сходу правильно, ничего перепаивать не пришлось.
Батарейки в комплекте не было, выковырял из какой-то материнской платы.
Сборка окончена, часы работают, работает и автоматическая регулировка яркости.
Кроме того вы наверняка обратили внимание на то, что для подключения используется кабель USB. При попытке подключить к компьютеру несколько раз вспыхивают светодиоды и выдается сообщение что устройство не опознано.
Оба светодиода подключены к линиям данных, потому собственно и моргают при подключении. В интернете по похожим часам найдена информация что они могут синхронизироваться с компьютером для автоматической установки времени Используя метку времени Unix, но как ее использовать, я не в курсе.
Со светофильтром конечно читаемость заметно выше, особенность VFD дисплеев, их сегменты сильно засвечиваются вспышкой.
Насколько я понимаю, основное управление производится от пульта, которого нет в комплекте. Там должна быть установка будильника, обнуление секунд и ручная регулировка яркости. мне же доступны только две кнопки, одна переводит часы в режим установки часов или минут, вторая переключает формат времени 12/24 часа.
Уже когда готовил фото для обзора, то заметил что на некоторых кадрах секундные точки имеют некоторую промежуточную яркость, хотя на глаз гаснут мгновенно.
Здесь может показаться что дисплей имеет голубой цвет свечения, на самом деле он более привычного, зеленого цвета.
В процессе вспомнил что где-то на балконе лежит еще пара часов, отправленных туда за ненадобностью. Не поленился, покопался в ящиках и нашел, а подключив питания выяснил, что они еще и работают 🙂
Слева на базе КР145ИК1901, питание от 12 Вольт, использовались в качестве таймера включения/выключения нагрузки.
Справа на базе КА1016ХЛ1, просто часы. 
У вторых часов питание сетевое, через гасящий конденсатор, дальше инвертор из 15 Вольт в необходимые часам. Гальваническая развязка есть, хотя расстояние между первичной и вторичной стороной такое что можно сказать что почти и нет.
Делалось еще в прошлом веке, да еще и с платами рисованными рейсфедером, в общем мрак еще тот.
Вообще у меня есть еще одни часы, из набора Старт, только в варианте с корпусом, собирал примерно лет 30 назад и они до сих пор исправно работают и имеют приличную точность. Отстраивал их еще когда учился в техникуме, благо там был неплохой частотомер.
Ну а по данным часам могу сказать что вообще конечно вещь по своему интересная, прежде всего фирменным дисплеем, правильным питанием накала, резервной батареей, питанием от 5 Вольт, автоматической регулировкой яркости, статической индикацией и просто неплохим качеством работы. Но вот за полное отсутствие информации для сборки, да и вообще отсутствием какой либо документации, продавцу минус, как так можно продавать наборы?
Дальше хорошо бы сделать им корпус, но пока нет идей какой именно. Можно из акрила, но мне не очень нравится, из дерева как-то банально, из металла вряд ли нормально сделаю, в общем еще думаю.
Вспомнил что как-то делал часы с двумя экранами размещенными примерно под углом друг к другу, для лучшего обзора, работали от одной платы, а сами экраны были соединены параллельно, корпус паял из стеклотекстолита. Интересная конструкция была, при взгляде сверху похожа на самолет.
На этом все, надеюсь что обзор вызвал из памяти приятные воспоминания о тех часах которые «не тикают» 🙂
Часы на микросхеме КА1016ХЛ1 и светодиодных индикаторов
РадиоКот> Схемы> Аналоговые схемы> Бытовая техника>Часы на микросхеме КА1016ХЛ1 и светодиодных индикаторов
Каких только электронных конструкций часов не встретишь сегодня на просторах Интернета! В основном собраны на микроконтроллерах, и кроме они отображения времени и будильника могут ещё отображать дату, день недели, температуру и т.д., другими в том числе с различными визуальными эффектами. В качестве дисплея могут выступать светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические индикаторы и даже механически вращающиеся поверхности накопителей на жёстких дисках и лопастей вентиляторов. Несмотря на доступность повторения таких конструкций появилось желание вдохнуть новую жизнь в старые часы на микросхеме КА1016ХЛ1, собранные когда-то из набора радиоконструктора «Старт 2035», которые прослужили верой и правдой довольно длительное время.К сожалению (или к счастью), используется в них «подсевший» от времени люминесцентный индикатор УИ-4 уже не найти в продаже, поэтомуётся заменить его на что-то другое. Кроме того, часы такого класса ничего «не умеют», кроме отображения времени и работы примитивного будильника. В большинстве случаев этого, может быть, и достаточно. Имеются и другие недостатки, такие как слишком большая яркость индикатора при слабом освещении и отсутствие питания на случай отключения питающего напряжения.
Появилось желание ради спортивного интереса собрать часы на этой микросхеме, но на светодиодных индикаторах, с автоматической регулировкой их яркости и бесперебойного питания. Конечно, проще и дешевле было бы купить готовые часы, но нужно выяснить, что же можно «выжать» из этой микросхемы. Ниже описано, что получилось в итоге.
Схема включения микросхемы КА1016ХЛ1 в целом не отличается от схем известных конструкций, описанных в книгах: [В.Борисов. Электронные часы из деталей радиоконструктора. В помощь радиолюбителю. Выпуск 106. с.39-49] и [С.А.Бирюков. Электронные часы на МОП интегральных микросхемах. МРБ 1178. с.35-39]. Вариант применения светодиодных семисегментных индикаторов также был описан в статьях Автомобильные часы на микросхеме КА1016ХЛ1 и [В.Каравкин. Автомобильный будильник на ИМС КА1016ХЛ1. Радиоконструктор, 2011, №4, с.32,33]. Однако, вместо счетверённого светодиодного индикатора применили отдельные индикаторы 8016B с общим анодом (высотой 0,8 дюйма), а инверторов К561ЛН2 — транзисторные ключи.В ходе экспериментов морнилось, что микросхема КА1016ХЛ1 совмещает по временисы управления сетками С1..С5 для различных разрядов, если в них используются одинаковые цифры. Поэтому, за счёт параллельного включения сегментов, такие разряды светятся слабее. Например, при отображении значения времени «22:20» цифры «2» будут светиться заметно слабее, чем цифра «0». Первая версия часов так и работала, с цифровыми транзисторами VT1..VT8 типа DTC114EE в качестве инверторов и всего 8 ограничительными катодными резисторами в их коллекторных цепях, однако через некоторое время описанный эффект начал сильно раздражать.Поэтому было решено разъединить катоды индикаторов резисторами R17..R44 (их теперь стало 28 штук). Но при этом максимально допустимый ток через транзисторные ключи VT1..VT8 увеличился до 4 раз (при отображении четырёх одинаковых цифр), и применение цифровых транзисторов с максимальным током 100 мА стало невозможным. Теперь вместо них установлены более мощные BC817 с внешними резисторами в базовых цепях R1..R16 (раньше эти резисторы были встроены в состав цифровых транзисторов). Такая доработка потребовала изготовления новой печатной платы (но на плате последней ревизии сохранена возможность установки 8 ограничительных резисторов вместо 28, что может быть полезным для экспериментов по подбору их номинала с целью достижения требуемой яркости свечения — ведь 8 резисторов легче заменить, чем 28).Примерные номиналы ограничительных резисторов для индикаторов различных цветов в таблице на основной схеме (самые лучшие с точки зрения энергопотребления — ярко-зелёные индикаторы, худшие — красные). Резисторы R54..R57 добавлены для надёжного закрывания ключей VT1..VT8 и исключения паразитной подсветки сегментов.
Для управления яркостью индикаторов сначала планировалось использовать метод широтно-импульсной модуляции на основе таймера NE555 и фоторезистора. При уменьшении освещенности сопротивления фоторезистора увеличилось, и возрастала скважность характеристик импульсов, которые управляли подачей питания на коллекторы анодных ключей VT9..VT12. Однако, при проверке этого метода оказывается, что моменты с выходом таймера идут вразнобой с сетчатыми импульсами, и вместо регулировки яркости получается «мельтешение» разрядов, особенно при малой освещённости. Чтобы не усложнять уже и без «навороченную» схему, регулировку яркости было решено сделать простым плавным изменением уровня напряжения коллектора VT9..VT12 через мощный транзистор VT13 с достаточно большим коэффициентом усиления. За счёт импульсного характера управления индикатором рассеиваемая узлом мощность незначительной.Но таймер всё равно пригодился — для управления миганием точек, так как штатный вывод 5 микросхемы КА1016ХЛ1 для этого непригоден также из-за выполнения формирования сеточных импульсов: средние точки индикаторов HL2 и HL3 зажигаются не одновременно, и этот эффект вдобавок добавок зависит от комбинации представляемых.
За основу источника бесперебойного питания (ИБП), взят бесперебойник для часов, показал наилучшие результаты по сравнению с другими конструкциями: Преобразователь напряжения 1,5 — 9 вольт и преобразователь постоянного тока 1.2-9 вольт. Номиналы деталей таким образом, чтобы обеспечить нормальное функционирование микросхемы КА1016ХЛ1. Резистор 2R2 закрывает транзистор 2VT1 при появлении внешнего питания, прерывая генерацию и исключая разряд аккумулятора. Последний подзаряжается через резистор 2R1, номинал которого зависит от ёмкости применённого аккумулятора (меньший номинал — для большей ёмкости). Вместо светодиода установлен обычный диод 2VD2, отключающий от аккумулятора лишние цепи при пропадании внешнего питания.Стабилитрон 2VD1 с напряжением стабилизации 2 служит для защиты от перенапряжения при работе без нагрузки с отсоединённым аккумулятором, ограничивая в этом режиме неконтролируемый рост напряжения на базе транзистора 2VT1 и, как следствие, выходного напряжения преобразователя. В то же время стабилитрон практически не нагружает аккумулятор, когда он подключён. Микросхема КА1016ХЛ1 категорически отказывается работать при напряжении питания меньше 12 вольт, хотя в некоторых случаях утверждается, что она работает при напряжении питания от 8 до 18 вольт.Замечено, что увеличение напряжения питания выше уровня 15 вольт, даже в виде импульсов, приводит к выводу микросхемы из строя. Поэтому выходное напряжение источника бесперебойного питания выбрано порядка 13,5..13,7 вольт при работе от аккумулятора и 14,5..14,7 вольт — при работе от внешнего питания, что гарантирует надёжную работу часов в любом режиме. Источник бесперебойного питания собран на отдельной плате вместе с дополнительными элементами блока питания, не показанными на основной схеме:
К таким дополнительным элементам относятся следующие дешёвые готовые модули: миниатюрный источник питания 220 AC — 5V 0,6A DC и преобразователь напряжения DC-DC MT3608, использование для формирования напряжения 15В из напряжения 5В.Кроме того, на плате для питания часов предусмотрен разъём Micro USB.
Часы собраны на двух платах размером 100×50 мм, соединенных через втулки M3: на основной плате собственно часов и на плате блока питания с помощью бесперебойного питания. Указанные размеры плат (не более 100 мм) позволяют недорого заказать их изготовление в Китае. Если плату блока питания ещё можно получить методом ЛУТ, то основную плату уже, наверное, не получится.Нужно заметить, что печатные платы и светодиодные индикаторы — самые дорогие элементы этой конструкции. Вид собранной основной платы часов снизу:
Некоторые радиоэлементы могут быть выведены и напаиваться на платы снизу, например: мощный ограничительный резистор R49, излучатель BA1 конденсатор C9, электролитический конденсатор C5:
На схеме представлены элементы цепи сброса практика микросхемы VD6, VD7, C11, однако показала, что в них нет необходимости.Следует учитывать, что микросхема чувствительна к статическому напряжению, а также к остаткам флюса или другой жидкости (спирт, вода). Поэтому после монтажа нужно тщательно промыть и просушить феном для волос.
Для включения и выключения будильника можно использовать подходящий кнопочный выключатель с фиксацией или ползунковый. Тактовые кнопки управления используются с общей высотой 15,5 мм, но можно использовать и другие подходящие выключатели без фиксации или с фиксацией.
Для передней панели подойдёт прозрачный оргстекло толщиной 2 мм, в качестве задней панели — такой же материал или непрозрачный пластик. Можно обклеить оргстекло светлой тонирующей автомобильной плёнкой, но в этом случае яркость свечения индикаторов, возможно, придётся увеличивать.
Вид собранной основной платы спереди:
Вид сбоку:
Один из вариантов готовой конструкции спереди:
и сзади:
Для защиты от пыли сверху можно зафиксировать крышку из тонкого прозрачного материала, например, плёнки, используемой для ламинирования.Такой же материал удобно использовать для защитного кожуха на плате блока питания, ограничивающего доступ к высоковольтным цепям:
Вид платы блока питания сверху (старая версия платы, поэтому могут быть отличия):
и снизу:
Вместо перемычки 2J1 на плате блока питания можно использовать подходящий ползунковый переключатель:
Для проверки функционирования источника бесперебойного питания (пока без платы часов) нужно подключить заряженный аккумулятор (напряжение на нём должно быть не меньше 1,2..1,4 вольт), замкнув перемычку 2J1, и проконтролировать напряжение на выходе (U-рез; U + рез) — оно должно быть в указанной на схеме пределах. Затем подключить к контактам разъёма (U-рез; U + рез) нагрузку в виде резистора номиналом 10 кОм (выводы можно вставить в отверстия гнездового разъёма) — выходное напряжение должно оставаться в допуске. Можно при этом проконтролировать напряжение на аккумуляторе — оно должно оставаться на уровне не ниже 1,2 вольт, т.е. не должно «проседать» под нагрузкой.Предел работоспособности наступает при напряжении на аккумуляторе меньше порядка 1В — в этом случае напряжение на выходе преобразователя становится меньше 12 в, и микросхема КА1016ХЛ1 перестаёт работать. При проведении тестового «прогона» источника бесперебойного питания с аккумулятором б / у неизвестной емкости (из старой переносной телефонной трубки) микросхема КА1016ХЛ1 проработала без сбоев 8 часов! Необходимо помнить, что соединять плату между собой нужно при отключенном аккумуляторе.
Органы управления часов:
При длительном отсутствии внешнего электропитания необходимо выключить источник резервного питания (UPS) перемещение движка переключателя вниз.После подачи питания перевести движок переключателя вверх.
Четыре экземпляра таких часов с разными цветами свечения индикаторов (отображаются на фото в начале статьи), работают без проблем уже около года. В процессе монтажа таких часов можно отрабатывать навыки пайти Элементы SMD, начиная с типоразмера 0603.
Во вложении: рисунки печатных плат в формате Sprint Layout и гербер-файлы для заказа на производстве.
Файлы:
Печатные платы
Все вопросы в Форум.
|
Как вам эта статья? |
Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
.|
КА1016ХЛ1 выполнено в 24-выводном корпусе для планарного монтажа
Основные параметры КА1016ХЛ1:
|
Назначение выводов КА1016ХЛ1:
|
Часы на микросхеме КА1016ХЛ1 и светодиодных индикаторов
РадиоКот> Схемы> Аналоговые схемы> Бытовая техника>Часы на микросхеме КА1016ХЛ1 и светодиодных индикаторов
Каких только электронных конструкций часов не встретишь сегодня на просторах Интернета! В основном собраны на микроконтроллерах, и кроме они отображения времени и будильника могут ещё отображать дату, день недели, температуру и т.д., другими в том числе с различными визуальными эффектами. В качестве дисплея могут выступать светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические индикаторы и даже механически вращающиеся поверхности накопителей на жёстких дисках и лопастей вентиляторов. Несмотря на доступность повторения таких конструкций появилось желание вдохнуть новую жизнь в старые часы на микросхеме КА1016ХЛ1, собранные когда-то из набора радиоконструктора «Старт 2035», которые прослужили верой и правдой довольно длительное время.К сожалению (или к счастью), используется в них «подсевший» от времени люминесцентный индикатор УИ-4 уже не найти в продаже, поэтомуётся заменить его на что-то другое. Кроме того, часы такого класса ничего «не умеют», кроме отображения времени и работы примитивного будильника. В большинстве случаев этого, может быть, и достаточно. Имеются и другие недостатки, такие как слишком большая яркость индикатора при слабом освещении и отсутствие питания на случай отключения питающего напряжения.
Появилось желание ради спортивного интереса собрать часы на этой микросхеме, но на светодиодных индикаторах, с автоматической регулировкой их яркости и бесперебойного питания. Конечно, проще и дешевле было бы купить готовые часы, но нужно выяснить, что же можно «выжать» из этой микросхемы. Ниже описано, что получилось в итоге.
Схема включения микросхемы КА1016ХЛ1 в целом не отличается от схем известных конструкций, описанных в книгах: [В.Борисов. Электронные часы из деталей радиоконструктора. В помощь радиолюбителю. Выпуск 106. с.39-49] и [С.А.Бирюков. Электронные часы на МОП интегральных микросхемах. МРБ 1178. с.35-39]. Вариант применения светодиодных семисегментных индикаторов также был описан в статьях Автомобильные часы на микросхеме КА1016ХЛ1 и [В.Каравкин. Автомобильный будильник на ИМС КА1016ХЛ1. Радиоконструктор, 2011, №4, с.32,33]. Однако, вместо счетверённого светодиодного индикатора применили отдельные индикаторы 8016B с общим анодом (высотой 0,8 дюйма), а инверторов К561ЛН2 — транзисторные ключи.В ходе экспериментов морнилось, что микросхема КА1016ХЛ1 совмещает по временисы управления сетками С1..С5 для различных разрядов, если в них используются одинаковые цифры. Поэтому, за счёт параллельного включения сегментов, такие разряды светятся слабее. Например, при отображении значения времени «22:20» цифры «2» будут светиться заметно слабее, чем цифра «0». Первая версия часов так и работала, с цифровыми транзисторами VT1..VT8 типа DTC114EE в качестве инверторов и всего 8 ограничительными катодными резисторами в их коллекторных цепях, однако через некоторое время описанный эффект начал сильно раздражать.Поэтому было решено разъединить катоды индикаторов резисторами R17..R44 (их теперь стало 28 штук). Но при этом максимально допустимый ток через транзисторные ключи VT1..VT8 увеличился до 4 раз (при отображении четырёх одинаковых цифр), и применение цифровых транзисторов с максимальным током 100 мА стало невозможным. Теперь вместо них установлены более мощные BC817 с внешними резисторами в базовых цепях R1..R16 (раньше эти резисторы были встроены в состав цифровых транзисторов). Такая доработка потребовала изготовления новой печатной платы (но на плате последней ревизии сохранена возможность установки 8 ограничительных резисторов вместо 28, что может быть полезным для экспериментов по подбору их номинала с целью достижения требуемой яркости свечения — ведь 8 резисторов легче заменить, чем 28).Примерные номиналы ограничительных резисторов для индикаторов различных цветов в таблице на основной схеме (самые лучшие с точки зрения энергопотребления — ярко-зелёные индикаторы, худшие — красные). Резисторы R54..R57 добавлены для надёжного закрывания ключей VT1..VT8 и исключения паразитной подсветки сегментов.
Для управления яркостью индикаторов сначала планировалось использовать метод широтно-импульсной модуляции на основе таймера NE555 и фоторезистора. При уменьшении освещенности сопротивления фоторезистора увеличилось, и возрастала скважность характеристик импульсов, которые управляли подачей питания на коллекторы анодных ключей VT9..VT12. Однако, при проверке этого метода оказывается, что моменты с выходом таймера идут вразнобой с сетчатыми импульсами, и вместо регулировки яркости получается «мельтешение» разрядов, особенно при малой освещённости. Чтобы не усложнять уже и без «навороченную» схему, регулировку яркости было решено сделать простым плавным изменением уровня напряжения коллектора VT9..VT12 через мощный транзистор VT13 с достаточно большим коэффициентом усиления. За счёт импульсного характера управления индикатором рассеиваемая узлом мощность незначительной.Но таймер всё равно пригодился — для управления миганием точек, так как штатный вывод 5 микросхемы КА1016ХЛ1 для этого непригоден также из-за выполнения формирования сеточных импульсов: средние точки индикаторов HL2 и HL3 зажигаются не одновременно, и этот эффект вдобавок добавок зависит от комбинации представляемых.
За основу источника бесперебойного питания (ИБП), взят бесперебойник для часов, показал наилучшие результаты по сравнению с другими конструкциями: Преобразователь напряжения 1,5 — 9 вольт и преобразователь постоянного тока 1.2-9 вольт. Номиналы деталей таким образом, чтобы обеспечить нормальное функционирование микросхемы КА1016ХЛ1. Резистор 2R2 закрывает транзистор 2VT1 при появлении внешнего питания, прерывая генерацию и исключая разряд аккумулятора. Последний подзаряжается через резистор 2R1, номинал которого зависит от ёмкости применённого аккумулятора (меньший номинал — для большей ёмкости). Вместо светодиода установлен обычный диод 2VD2, отключающий от аккумулятора лишние цепи при пропадании внешнего питания.Стабилитрон 2VD1 с напряжением стабилизации 2 служит для защиты от перенапряжения при работе без нагрузки с отсоединённым аккумулятором, ограничивая в этом режиме неконтролируемый рост напряжения на базе транзистора 2VT1 и, как следствие, выходного напряжения преобразователя. В то же время стабилитрон практически не нагружает аккумулятор, когда он подключён. Микросхема КА1016ХЛ1 категорически отказывается работать при напряжении питания меньше 12 вольт, хотя в некоторых случаях утверждается, что она работает при напряжении питания от 8 до 18 вольт.Замечено, что увеличение напряжения питания выше уровня 15 вольт, даже в виде импульсов, приводит к выводу микросхемы из строя. Поэтому выходное напряжение источника бесперебойного питания выбрано порядка 13,5..13,7 вольт при работе от аккумулятора и 14,5..14,7 вольт — при работе от внешнего питания, что гарантирует надёжную работу часов в любом режиме. Источник бесперебойного питания собран на отдельной плате вместе с дополнительными элементами блока питания, не показанными на основной схеме:
К таким дополнительным элементам относятся следующие дешёвые готовые модули: миниатюрный источник питания 220 AC — 5V 0,6A DC и преобразователь напряжения DC-DC MT3608, использование для формирования напряжения 15В из напряжения 5В.Кроме того, на плате для питания часов предусмотрен разъём Micro USB.
Часы собраны на двух платах размером 100×50 мм, соединенных через втулки M3: на основной плате собственно часов и на плате блока питания с помощью бесперебойного питания. Указанные размеры плат (не более 100 мм) позволяют недорого заказать их изготовление в Китае. Если плату блока питания ещё можно получить методом ЛУТ, то основную плату уже, наверное, не получится.Нужно заметить, что печатные платы и светодиодные индикаторы — самые дорогие элементы этой конструкции. Вид собранной основной платы часов снизу:
Некоторые радиоэлементы могут быть выведены и напаиваться на платы снизу, например: мощный ограничительный резистор R49, излучатель BA1 конденсатор C9, электролитический конденсатор C5:
На схеме представлены элементы цепи сброса практика микросхемы VD6, VD7, C11, однако показала, что в них нет необходимости.Следует учитывать, что микросхема чувствительна к статическому напряжению, а также к остаткам флюса или другой жидкости (спирт, вода). Поэтому после монтажа нужно тщательно промыть и просушить феном для волос.
Для включения и выключения будильника можно использовать подходящий кнопочный выключатель с фиксацией или ползунковый. Тактовые кнопки управления используются с общей высотой 15,5 мм, но можно использовать и другие подходящие выключатели без фиксации или с фиксацией.
Для передней панели подойдёт прозрачный оргстекло толщиной 2 мм, в качестве задней панели — такой же материал или непрозрачный пластик. Можно обклеить оргстекло светлой тонирующей автомобильной плёнкой, но в этом случае яркость свечения индикаторов, возможно, придётся увеличивать.
Вид собранной основной платы спереди:
Вид сбоку:
Один из вариантов готовой конструкции спереди:
и сзади:
Для защиты от пыли сверху можно зафиксировать крышку из тонкого прозрачного материала, например, плёнки, используемой для ламинирования.Такой же материал удобно использовать для защитного кожуха на плате блока питания, ограничивающего доступ к высоковольтным цепям:
Вид платы блока питания сверху (старая версия платы, поэтому могут быть отличия):
и снизу:
Вместо перемычки 2J1 на плате блока питания можно использовать подходящий ползунковый переключатель:
Для проверки функционирования источника бесперебойного питания (пока без платы часов) нужно подключить заряженный аккумулятор (напряжение на нём должно быть не меньше 1,2..1,4 вольт), замкнув перемычку 2J1, и проконтролировать напряжение на выходе (U-рез; U + рез) — оно должно быть в указанной на схеме пределах. Затем подключить к контактам разъёма (U-рез; U + рез) нагрузку в виде резистора номиналом 10 кОм (выводы можно вставить в отверстия гнездового разъёма) — выходное напряжение должно оставаться в допуске. Можно при этом проконтролировать напряжение на аккумуляторе — оно должно оставаться на уровне не ниже 1,2 вольт, т.е. не должно «проседать» под нагрузкой.Предел работоспособности наступает при напряжении на аккумуляторе меньше порядка 1В — в этом случае напряжение на выходе преобразователя становится меньше 12 в, и микросхема КА1016ХЛ1 перестаёт работать. При проведении тестового «прогона» источника бесперебойного питания с аккумулятором б / у неизвестной емкости (из старой переносной телефонной трубки) микросхема КА1016ХЛ1 проработала без сбоев 8 часов! Необходимо помнить, что соединять плату между собой нужно при отключенном аккумуляторе.
Органы управления часов:
При длительном отсутствии внешнего электропитания необходимо выключить источник резервного питания (UPS) перемещение движка переключателя вниз.После подачи питания перевести движок переключателя вверх.
Четыре экземпляра таких часов с разными цветами свечения индикаторов (отображаются на фото в начале статьи), работают без проблем уже около года. В процессе монтажа таких часов можно отрабатывать навыки пайти Элементы SMD, начиная с типоразмера 0603.
Во вложении: рисунки печатных плат в формате Sprint Layout и гербер-файлы для заказа на производстве.
Файлы:
Печатные платы
Все вопросы в Форум.
|
Как вам эта статья? |
Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
.Автомобильные часы на микросхеме КА1016ХЛ1
В продаже, в различных ларьках и автомагазинах, всегда есть очень большой выбор автомобильных часов на жидкокристаллических индикаторах. Подавляющее большинство китайского полуподпольного происхождения, сделано на жидкокристаллических панелях, предназначенных для использования в карманных или настольных часах. Такие индикаторы боятся холода и тепла летом, прямые солнечные лучи, повышенная температура, либо частично и временно (индикатор от тепла темнеет и ничего не показывает, зимой от холода он светлеет и так же ничего не показывает) , либо видны только отдельные сегменты).Кроме того, такие часы неудобны, индикаторы не светятся и ночью не видно.
Схема часов на КАЧЕСТВО1016ХЛ1Можно попытаться установить в автомобиле покупные отечественные или самодельные часы с электровакуумным индикатором, но здесь возникают проблемы, — требуется источник повышенного напряжения, низкая механическая прочность стеклянного индикатора.
Для автомобиля, — другой вариант это часы на светодиодных индикаторах повышенной яркости света.Но и здесь не все гладко, -имеющиеся в продаже китайские радиочасы на светодиодных индикаторах в автомобиле установить сложно из-за того, что они синхронизируются от электросети и нужно делать источники импульсов 50Гц и «изобретать» систему ключей для осуществления динамической индикации с такой системой .
В общем, легче часы сделать, чем подобрать в торговле. Обычно радиолюбители часы на светодиодах делают на основе микросхем К176 или микроконтроллеров. Широко распространенные специализированные микросхемы типа К145ИК1901 КА1035ХЛ1, КА1016ХЛ1 универсальны и позволяют сделать часы с минимумом навесных деталей, но в типом включении они предназначены для работы с электровакуумным индикатором и поэтому требуют относительно высокого напряжения питания.
Однако, если внимательно изучить схему, например, часов на базе КА1016ХЛ1 (Л1) можно заметить, что сама микросхема питается относительно напряжением (15-18 В), напряжение 40 В поступает через подтягивающие резисторы на сегменты и сетки вакуумного индикатора. Реально, микросхема КА1016ХЛ1 нормально работает при снижении напряжения питания до 8В. Практическое изучение выходов микросхемы КА1016ХЛ1 показало, что эти выходы
сделаны по схемам ключей, замыкающих вывод на положительный провод питания (на вывод 12).Ключи выполнены по открытым схемам, находясь в разомкнутом состоянии, они высокоомны. К тому же, они обеспечивают небольшой ток в нагрузке. Эти обстоятельства не позволяют использовать выходы микросхемы КА1016ХЛ1 непосредственно для управления светодиодными индикаторами. Но, если выходы «подтянуть» резисторы к минусу питания и использовать для управления индикаторами буферные каскады, обеспечивающие достаточный ток на выходе, можно подключить светодиодный индикатор, например, такой как LFD5222.представляющий собой сборку из четырех семисегментных индикаторов, у которых объединены сегментные выводы, и отдельные выводы от каждого разряда. Но для этого потребуются две микросхемы типа К561ЛН2 и четыре транзисторных ключа.
Рассмотрим схему. Кнопками S1-S4 устанавливают коррекцию, сброс, минуты и часы. Частота задающего генератора стабилизируется резонатором Q1, а точность хода можно подогнать подстроечным конденсатором С5.
Питание на микросхему должно подаваться непосредственно от автомобильного аккумулятора.Гнездо «+ АККн.» Проводником подключают прямо на положительную клемму, а гнездо «G» на его отрицательную клемму. Это снижает воздействие помех электросхемы автомобиля на работу часов.
Дополнительно, с той же целью, в схему введен дроссель L2 и конденсатор С2. Постоянная подача питания на микросхему обеспечивает сохранение хода в то время, когда автомобиль находится на стоянке и индикаторы часов выключены. В это время, потребление минимален, и практически не приводит к разряду аккумулятора.Активные уровни выходов сегментов (выводы 16, 18, 20. 19, 21, 17, 22) -единицы.
К нулю эти выходы «подтянуты» резисторами R1-R8. Здесь используется четырехразрядный светодиодный индикатор LFD5222, у которых активные уровни управления сегментами — нули, уровни опроса — единицы. Микросхема D2 и два элемента микросхемы D3 не только буферными каскадами, усиливающими мощность логических сигналов, поступающих на сегменты индикатора, но и функции инверторов. Резисторы R9-R17 ограничивают токи через сегменты индикаторов, проверяют качество микросхем D2 и D3.Для динамического разрядового провода опроса транзисторные эмиттерные повторители, способные работать на значительно большие нагрузки, чем выходы микросхемы типа К561ЛН2. Импульсы опроса поступают на базы этих транзисторов с выводами 9, 8, 7 и 6 микросхемы D1.
Для разделения разрядов часов и минут децимальная точка младшего разряда индикации часов. Для того, чтобы точка горела только в этом разряде, вход нижнего, по схеме, инвертора D3 подключен к выводу 8 D2, включающему этот разряд.В момент включения этого разряда подается питание на него через VT2 и логический ноль на вывод 3 HL1 с выходом D3.
Питание на коллекторы транзисторов VT1-VT4 подается от замка зажигания автомобиля, поэтому индикаторы работают только тогда, когда включено зажигание.
Кнопки S1-S4 — без фиксации, миниатюрные кнопки «тумблерного» типа, импортного производства (крепятся гайкой). Кварцевый резонатор, — отечественный, часовой. Транзисторы КТ3102 можно заменить любыми n-p-п транзисторами, допускающими ток до 100mA.Вместо микросхем К561ЛН2 можно использовать микросхемы К561ЛЕ5 или К561ЛА7 (число используемых в схеме инверторов — 8). Но при этом, яркость свечения индикаторов может оказаться ниже, поскольку у выхода этих микросхем ниже ток, чем у К561ЛН2.
Вместо LFD5222 можно использовать практически любой четырехразрядный светодиодный семисегментный цифровой индикатор с общими анодами, рассчитанный на динамическую индикацию Если индикатор для статической индикации, — нужно все одноименные выводы сегментов соединить вместе.Не исключено применение для опроса индикатора, соединив все их одноименные выводы сегментов вместе, общие аноды использовать для опроса индикатора.
Если будет нарушен порядок индикаторов, нужно соответственно перепаять эмиттеры транзисторов VT1-VT4.
Катушка L2 намотана на ферритовом кольце диаметром 7 мм, она содержит 100 витков провода ПЭВ 0,12.
Из этой категории: .