mylms

... web o elektronice


Digitronové hodiny

Podařilo se mi sehnat fajnový digitronový stopky z roku 1980 od ZPA Pragatron. Původně jsem je chtěl přenechat kámošoj, který momentálně stopky staví, že by si je třeba překuchal, nebo tak něco… On je (pro jeho smůlu) nechtěl a mě bylo líto je vyhodit. Rozhodl jsem se tedy přestavět je na digitronový hodiny. Dnes se digitrony sháněj blbě, takže to je celkem libovka (navíc ukazují i sekundy :) )

digitron-hodiny-0

 
digitron-hodiny-2

Původní koncepce

 
digitron-hodiny-1

Pracuju na tom

 

Obvod obsahuje dva zdroje. První pro digirtony (160 V DC) a druhý pro TTL (a CMOS) logiku (5 V DC) . Ze zdroje je navíc „odpíchlá“ časová základna → stopky mají přesnost jako frekvence sítě.

 
digitron-hodiny-osc-1

Napájecí napětí, měřeno na transformátoru (efektivní hodnota, frekvence)

 
digitron-hodiny-osc-2

Stejnosměrné napětí před stabiliátorem (efektivní hodnota)

 
digitron-hodiny-osc-3

Střídavá složka napětí před stabiliátorem (maximální a minimální hodnota střídavé složky)

 
digitron-hodiny-osc-4

To samý co vejš (efektivní hodnota střídavé složky, frekvence)

 
digitron-hodiny-osc-5

Napájecí napětí digitronů (efektivní hodnota, frekvence)

 

Pod zdrojovou částí je ovládací logika → spouštění, vypínání a reset stopek. Navíc se dá připojit externí zdroj 100 Hz impulzů. Za usměrňovačem je frekvence sítě 100 Hz.

Pravá část schéma (výpočet a zobrazení) se skládá z digitronů (RFT Z573M), dekodéru 1 z 10 s výstupem k buzení digitronů (MH74141), čítače v BCD kódu (MH7490A) a čtyřnásobný dvouvstupový NAND (MH7437), který slouží k tomu aby se sekundy resetovali po 59 a ne po 99sec.

digitron-hodiny-schema-1s

Původní zapojení

 
digitron-hodiny-schema-2s

Upravené zapojení (červeně – přerušené cesty; modře – připojení externích obvodů)

 

Časová základna

Původní stopky používali jako časovou základnu síťový kmitočet 50 Hz. O jeho přesnosti se můžete něco přečíst zde. Jako náhradu jsem vytvořil časovou základnu alá co dům dal (viz schéma). IC mají samozřejmě napájení blokováno kondenzátorem cca 100 nF.

Tímto obvodem dostaneme z krystalu jmenovitou frekvenci. 

digitron-hodiny-schema-6s

 
digitron-hodiny-osc-6

Obdelník na výstupu fXtal (max. amplituda, frekvence)

 
digitron-hodiny-osc-7

Obdelník na výstupu fXtal (min. a max. aplituda)

 

Základ je krystal 4. 194 MHz (4194304 Hz) spolu s obvodem CMOS 4011 (4×dvouvstupové hradlo NAND). Frekvence krystalu jde ještě doladit kapacitním trimrem (na fotkách ještě není kapacitní trimr ale kondenzátor 27 pF). Na výstupu 4 z IC1 je obdélníkový signál o frekvenci krystalu.

 

digitron-hodiny-schema-3s

 

Signál je třeba ještě vydělit tak, aby jsme měli na výstupu přesně 1 Hz. Nejjednodušší by to bylo asi obvodem CMOS 4536 (programovatelný dělič kmitočtu s 24 stupňovým čítačem). Ovšem ten doma nemám a kupovat se mi ho nechce. Našel jsem ale CMOS 4040 (12stupňový čítač). Protože je to ale jen 12 stupňový čítač minimální frekvence na jeho výstupu (Q11) bude 1024 Hz. Je tedy potřeba ještě jeden tento obvod, který frekvenci 1024 Hz vydělí na potřebný 1 Hz. Výstup Q9 (f = 1 Hz) se připojí do bodu A na schématu stopek místo původní časové základny.

Dále na výstupech IC3 máme obdélníkové signály vyšších frekvencí, kterým lze hodiny řídit. Požadovanou frekvenci připojíme přes mikrospínač a kondenzátor (100 nF) do bodu A (budou rychle ubíhat sekundy), nebo bodu D (budou rychle ubíhat minuty).

 
digitron-hodiny-osc-8

Výstup 16Hz na seřizování hodin (frekvence, max. amplituda)

 

Jde pěkně vidět že NANDy fungují jako tvarovač signálu. Na vstupu (fXtal) vypadá obdélník trochu jinak než na výstupu 16 Hz. Možná by na výstup (za kondenzátory) nebylo špatný zapojit ještě invertor (v IC1 jsou dva volný) jako oddělení.

 

Čítač CMOS 4040
Výstup Pin Dělící poměr Frekvence na výstupu
Q0 9 1:2 512Hz
Q1 7 1:4 256Hz
Q2 6 1:8 128Hz
Q3 5 1:16 64Hz
Q4 3 1:32 32Hz
Q5 2 1:64 16Hz
Q6 4 1:128 8Hz
Q7 13 1:256 4Hz
Q8 12 1:512 2Hz
Q9 14 1:1024 1Hz
Q10 15 1:2048 0.5Hz
Q11 1 1:4096 0.25Hz
Výstupní hodnoty při frekvenci 1024 Hz na vstupu MR

 

digitron-hodiny-5

Stavba časové základny

 
digitron-hodiny-6

Strana spojů

 
digitron-hodiny-7

Návrh na papíře

 
digitron-hodiny-schema-5

Návrh z počítače. Je možný, že ve finále jsem některý cesty vedl trochu jinak. Ale na funkci to nemá vliv…

 

Řízení hodin

Původně stopky „stopkovaly“ do 99 min 59,99 sec. U hodin potřebujeme 23 hod, 59 min, 59 sec. Je tedy nutné vytvořit obvod, který resetuje sekundy při 60 sec a zároveň minuty posune o 1 napřed. To lze velmi elegantně provést pomocí hradla NAND.

 

Výstupy z obvodu MH7490
Zobrazená číslice A B C D
0 0 0 0 0
1 1 0 0 0
2 0 1 0 0
3 1 1 0 0
4 0 0 1 0
5 1 0 1 0
6 0 1 1 0
7 1 1 1 0
8 0 0 0 1
9 1 0 0 1
Zvýrazněny jsou stavy, které se budou vyhodnocovat

 

digitron-hodiny-schema-4s


Resetování sekund a navýšení minut
Z výstupu IC4.11 je vedena cesta, která posune IC5 o jedno číslo vpřed. Tu je potřeba odstranit. Resetovací vstup IC4.2 a IC4.3 je potřeba oddělit od ostatních resetů (viz. červené značky na schématu stopek) aby se při resetování 60 sekundy neresetoval celý obvod včetně minut a hodin.

 

  • reset se provádí připojením log. 1 na resetovací vstupy obvodů
  • čítání se provádí přivedením log. 0 na vstup (negovaný vstup)

 

Na vstupy hradla IC1.1 jsou přivedeny výstupy z čítače desítek sekund (IC4.8 (bod B) a IC4.9 (bod C)). Pokud se na výstupech čítače objeví log. hodnota čísla 6 (0110 – viz. pravdivostní tabulka) hradlo IC1.1 se uzavře na na výstupu (IC5.14 (bod D))se objeví log. 0 → přičte se minuta.
Zároveň se na výstupu hradla IC2.2 (IC4.2, IC4.3 (bod E)) objeví log. 1, která obvod čítající desítky sekund vyresetuje.

 

digitron-hodiny-8

Časová základna a ovládací logika na jedné desce (1. verze zapojení)

 
digitron-hodiny-9

Strana spojů (1. verze zapojení)

 

Resetování celého obvodu po uplynutí 24 hodin
Pokud se na čítačích reprezentující hodiny zobrazí číslice 2 a 4 otevře se hradlo IC1.3, výstup se neguje obvodem IC1.4 (reset se provádí log. 1) a vyresetují se všechny obvody kromě IC4, který není potřeba resetovat (právě napočítal 60 minut).

  • původě se používalo 5 hradel NAND (2× obvody MH7437), dalo se to ale zjednodušit. Druhá patice DIL je nyní rezerva.

 

digitron-hodiny-10

Deska ze stopek

 
digitron-hodiny-11

Pár věcí je potřeba „odpíchnout“. V levé části fotky je vidět čip (MH7437) na drátech – úplně první verze (ještě bez desky a časové základny)

 
digitron-hodiny-13

Digitron 8)

 
digitron-hodiny-14

Tohle má něco do sebe :)

 

Zdroj a záloha zdroje (udržení času při výpadku sítě)

Nyní je přes ochranou diodu na vstup stabilizátoru připojena 9V baterie. Ale odběr z baterie je cca 400 mA(!!), takže se při výpadku napájení budou nejspíš odpojovat i dekodéry 1 z 10 na ovládání digitronů. Doteď jsem vyměnil původní stabilizátor MA7805 za moderní 7805 a kondenzátory 2×1000 uF, 16 V za kondenzátor 3300 uF, 50 V.

Další nectnost je, když jsou hodiny napájeny baterií a připojí se do sítě tak něco zakmitá a hodiny to rozšteluje (někdy ne, někdy o 2 minuty, někdy o víc).

 

Intenzita svitu digitronů

Už asi týden to mám vedle postele a … na to že to jsou vlastně doutnavky, tak docela solidně svítí. Takže v plánu je i stmívání „displeje“. Původně jsem chtěl jen přidat do série a napájením digitronů větší odpor. Ale asi udělám něco sofistikovanějšího – s ubývající intenzitou okolního osvětlení budou digitrony stmívat. Takže to vidím na nějaký tranzistor, fotoodpor a dělič…

  • Zdroj, ani svit digitronů už se měnit nebude. Hodiny jsem prodal někomu, komu budou sloužit víc než mě (u mě ležely už delší dobu ve skříni).

 

Krabička

To co jste tady četli a viděli, tak to stejně nikdo neocení :( Každému jde hlavně o vzhled. A i když já něco stavím, tak se snažím aby to (z venku) vypadalo aspoň trochu k světu…teda, pokud už od začátku není plán, že to bude nakonec někde ležet.

Z toho důvodu jsem na hodiny udělal dřevěnou krabičku (viz obrázky). Vše kromě bočních stran je ze sololitu. Celý to přijde ještě naleštit a bude to. Snad to vypadá aspoň trošku snesitelně :)

digitron-hodiny-12

Rozdělaná krabička

 

Původně byla DPS příšroubovaná ke dnu na čtyřech distančních sloupcích…

 
digitron-hodiny-15

Rozdělaná krabička

 

Ale aby digitrony vynikly, prostrčil jsem digitrony co nejvíc ven a DPS zajistil kouskem dřeva který jsem přišrouboval ke dvěma špalíčkům na okrajích.



Napsal Petan před šesti roky v kategorii Elektronika. Připojeno 10 komentářů.
Přečteno 15218x.

Na programy zde poskytované není žádná záruka na funkčnost (viz licence). Jednotlivé články, stejně jako celý obsah stránek není návodem a slouží pouze k studijním účelům. Zapojení výše mají pouze informativní charakter! Vždy se řiďte originálním návodem k použití! Na elektrickém (vyhrazeném) zařízení smí pracovat pouze osoba s příslušnou kvalifikací dle vyhlášky 50/78 Sb! Vše tedy děláte na vlastní nebezpečí! Autor stránek nebere žádnou zodpovědnost za případné újmy na zdraví, životě, majetku a jiné!

I když jsou články psány s co největší pečlivostí, mohou obsahovat chyby. Vše tedy bez záruky!

Jakékoliv části webu je zakázáno bez svolení autora a uvedení zdroje publikovat! Některé části článků mohou obsahovat texty, případně obrázky ze stránek Wikipedia a Wikimedia Commons. Tyto části jsou dostupné pod původní licencí Creative Commons.



1 | digitrontube @ | před šesti roky | digitrontubes.mypage.cz

Zdravim tě, moc pěkná konstrukce, je fajn že se najde i v dnešní době procesorů ještě někdo kdo používá TTL logiku. Kdžtak se podívej na muj web, tam jsou digitronové hodiny s TTL taky. Jinak ten oscilátor teď předělávám na frekvenci s krystalem 100kHz skleněným od tesly a samozřejmě všechny TTL obvody jsou také tesla. ;-)

reagovat

2 | ivan @ | před šesti roky

Dobrý.

Výborný nápad s tou dřevěnou bednou (i když by to šlo i řešit elegantněji). Určitě to řešení vyplynulo z pohledu do zásob a odpadu někde v koutě, ale to je právě to kouzelné na bastlení, že se využívá co dům dá a nekoupí se všechno „super“ a na míru. Fakt mě ta bednička moc potěšila. I.

reagovat

3 | bob @ | před třemi roky

schema

Zdravím hezká práce, mám něco podobného v plánu nebylo by přesné schéma zapojení,,díky.

  • Peťan: Hodně štěstí při stavbě. Přesné schéma je v článku uvedeno.
  • reagovat

    4 | bob @ | před třemi roky

    schema

    myslel jsem tu časovou základnu jak jí spojit se starým spojem s digitrony nějak mi to nejde na rozum

  • Peťan: Na původním schématu jsou modře naznačeny body A - H. Časová základna příjde připojit do bodu "A". U časové základny i u logických obvodů jsou všechny body napsaný...
  • reagovat

    5 | bob @ | před třemi roky

    schema

    [4] bob: zrovna na to koukám tak nějak to snad zapojím až mi příjdou stopky domů

    reagovat

    6 | bob @ | před třemi roky

    schema

    tak,že tam budou jeden 4011 dva 4040 a jeden 7437

  • Peťan: Tak to mám já. 4011 + dva 4040 slouží jako časová základna a 7437 jako logika. Na původní desce jsou přerušené některé cesty (červeně přeškrtlé) a do míst označených modrými body jsou zapojeny vstupy/výstupy IO výš.

    PS.: Dva 4040 jdou nahradit jedním 4536.

    PPS.: Teď bych už časovou základnu nedělal. Síť je dost stabilní. Sice pak nejde udělat bateriové zálohování...ale to jsem tam stejně nemel.
  • reagovat

    7 | bob @ | před třemi roky

    schema

    aha díky za rady už to chápu nechám to podle původního plánu když je to vše cmos hodí se to k tomu stavěl jsem digitronové hodiny z tipa a bojoval jsem tam s krystalem zabil jsem dva než jsem upravil oscilátor a nemaj vteřiny proto chci postavit tyto je tam šest digitronu oproti čtyřem co mám teď vlastní oscilátor mi příjde lepší když se dá doladit síť je stabilní taky by to šlo řešit takto.akorát ta spotřeba je dost velká.na tipácký mi stačí trafo 220/24v2VA z kontrolky TR2 T6 systém uplně v pohodě

    reagovat

    8 | bob @ | před třemi roky

    schema

    tak zrovna si hraju s hodinama a mam problém při 23.59 se to nehodí na 00.00 použil jsem misto mh 7437 mh 7400 a asi to bude problém

  • Peťan: V tom by problém bejt neměl. Oboje je NAND. Zkus připojit na piny 9 a 10 log. 1. Pokud je integráč funkční a správně připojenej, tak to resetuje hodiny. V tom případě máš špatně připojenej vstup. Pokud hodiny neresetuje, tak může být špatnej IO, nebo špatně připojenej výstup.
    Můžeš zkusit pin 9 a 10 spojit a připojit pouze do bodu "H". Mělo by to taky funovat.
    Snad mám vše správně zakresleno :) Kdyžtak zkus zapojit ještě větší kus mozku a nějak to vybádat :-P
  • reagovat

    9 | bob | před třemi roky

    schema

    [8] bob: mh jsou dobré hradla fungují jsou nové někde je to blbě zapojený díky za rady jdu hledat

    reagovat

    10 | bob | před třemi roky

    schema

    tak jsem odpojil od ic2 ten společný reset pěti ic a už je to dobré už se to chová jakmá :-)

    reagovat

    Připojte váš komentář!

    Hvězdičkou jsou označena povinná pole.
    E-mailovou adresu k příspěvku přidávat nemusíte. Autor stránek odpovídá vždy do komentáře, ne na přiložený mail!.
    Kvůli zachování kompletnosti komentáře budou vložené odkazy na obrázky vloženy do komentáře přímo jako obrázek. Původní soubor bude zkopírován na tuto stránku.