レトロな時計。スキーム、説明

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レトロな時計。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事の著者は、「青春時代を思い出そう」と決意し、前四半世紀に生産されたガス放電インジケーターやその他の部品を使ってオリジナルの電子置時計を作りました。

おそらく、アマチュア無線家（特に古い世代）なら、彼にとって電子時計は単なる自家製製品ではなく、家族全員にとって便利な製品であることに同意するでしょう。アマチュア無線活動を始めた当初、各アマチュア無線家は（もちろん私も）いくつかの時計を集めていました。しかしそれは遠い昔、電子時計が最も単純で原始的な場合でも、あるいは電子時計がまったくなくても、驚くべきものであった頃のことです...

90年代半ばに時計業界がプリント基板など時計に必要なものをすべて含んだ「スタート」キットを発売すると、時計製造ブームはあらゆる記録を打ち破った。ラジオ電子研究所の私たちの寮では、ケースのない時計が組み立てられて壁全体に掛けられていました。

しかし、その日々は取り返しのつかないことになってしまいました。今日、貿易では、オリジナルの時計を思いつくことができないように思えるほど、さまざまな時計の幅広いセレクションが提供されています。工業用に匹敵する手作りの建物については何も言いません。誰もがそれを達成できるわけではありません。だから、これ以上時計を手に入れるつもりはなかった。

しかし、16 年ほど前に、IN-1 ガス放電インジケーターを備えた時計の写真をインターネットで見つけました (図 1)。そのようなインジケーターは長い間廃止されてきたという事実にもかかわらず、時計は興味深く、珍しく、非常に懐かしく見えました。私がこのような時計の製造を引き受けるようになったきっかけは 7 つあります。まず、見た目が面白いです。次に、ボディの作り方がとても簡単です。そして 5 番目に、私は長い間ガス排出インジケーターを使用していましたが、これは特に時計用でした。しかし、その後、私は時計を作り始めませんでした。なぜなら、「スタート」セットには、大きくて素晴らしいIVLXNUMX-XNUMX/XNUMXインジケーターが付いていたのに比べて、ガス排出インジケーターが見苦しく見えたからです。

レトロな時計
米。 1. ガス放電インジケーター付き時間 IN-16

しかしその後、歴史の歯車は再び回転し、ガス排出インジケーターを備えた時計が「レトロ」とみなされ始め、ファッショナブルになりました。魔法のようなオレンジ色とガス排出インジケーターの数字のシンプルな形状は、独創的であり、暗闇の中でさえも魅惑的に見えます。

当然のことながら、マイクロコントローラーで時計を組み立てるのか、それとも通常の時計のマイクロ回路で時計を組み立てるのかという疑問が生じました。もちろん、マイクロコントローラー上のクロックにはさらに多くの機能があります。年、月、曜日を表示したり、複数のアラームを設定したり、電化製品を制御したりできます。でも、「レトロな時計」を企画したので、内側も「レトロ」であるのがいいだろうと判断しました。

見た目の複雑さにもかかわらず、開発された時計は特殊な「時計」マイクロ回路で組み立てられているため、製造とセットアップが簡単です。多くの人がこのような超小型回路を棚に眠らせています。捨てるのはもったいないですが、使う場所がありません。古い在庫がない場合は、まだ販売されており、安価です。故障した省エネランプから高電圧トランジスタとダイオードを取り除くことができます。したがって、このような時計の部品セットのコストは最小限で済みます。ほぼ誰でもそれを繰り返すことができます。

「クロック」マイクロ回路上のクロック回路はアマチュア無線家にはよく知られています。しかし、既知の設計には秒の表示はなく、時間と分は LED または真空発光インジケーターで表示されます。したがって、「時計」マイクロ回路をガス排出インジケーターと調整し、秒表示ユニットを追加する必要がありました。

その結果、タイムカウンター（図2の図）、時間と分の表示（図3の図）、高電圧スイッチと電源（図4の図）、カウントと電源（図5の図）のXNUMXつのボードで構成されるデバイスが完成しました。秒表示（図XNUMX）。これらの同じ名前のボードの入力回路と出力回路は相互に接続する必要があります。

米。 2. 計時盤の回路図 (クリックして拡大)

米。 3. 時分表示の仕組み（クリックで拡大）

米。 4. 高電圧スイッチと電源のスキーム (クリックして拡大)

米。 5.秒のカウントと表示のスキーム（クリックして拡大）

K176IE12 (DD2) および K176IE13 (DD3) マイクロ回路は、時計内で連携して動作するように特別に設計されています。これらの超小型回路のすべてのピンの目的については詳しく説明しません。この情報は、数百とは言わないまでも、数十のソースで見つけることができます。ここでは、初心者のアマチュア無線家がクロック回路を理解して設定するために必要ないくつかについてのみ説明します。

DD2 チップは秒パルスと微小パルスを生成します。それらは DD3 チップに送信されます。DDXNUMX チップには、分、時間カウンターと、指定された時間にアラーム音を鳴らすためのデバイスを備えた目覚まし時計メモリレジスタが含まれています。

マイクロ回路の内部発振器が動作するために必要な要素を備えた周波数 12 Hz の水晶共振子 ZQ13 は、DD2 マイクロ回路のピン 1 と 32768 に接続されています。このような共振器は「時計回り」と呼ばれます。コンデンサ C1 は、クロックの精度が依存する発振器周波数の正確な調整に必要です。 DD14 チップのピン 2 で、この周波数は周波数メーターで監視できます。

DD2 チップのカウンタの初期セットアップ入力 (ピン 5 および 9) は、DD4 チップの対応する出力 (ピン 3) に接続されています。時刻修正ボタン SB1 を押すと、DD3 チップからの信号によってこれらのカウンターがリセットされます。トランジスタ VT20 のレベルコンバータを介して、秒単位 DD6 および数十秒単位 DD8 のカウンタの初期設定の入力に供給されます (図 5)。

問題のデバイスの時間と分の表示は動的です。これは、各インジケータが、この特定のインジケータに表示される数字コードが DD13 マイクロ回路のピン 14、15、1、3 に設定されている時間間隔でのみオンになることを意味します。 DD3 マイクロ回路のピン 1、15、2、2 からの信号は、HG1 ～ HG4 インジケータの交互のスイッチングを制御し、トランジスタ VT9 ～ VT12、VT14、VT15、VT17、VT18 に組み込まれた高電圧スイッチに供給されます (図4を参照)。これらのスイッチは、インジケーターのアノードに正極性の高電圧を印加します。ただし、制御信号を反転するため、キーに送信する前に再度反転する必要があります。インバータ DD1.1 ～ DD1.4 はこのために設計されています (図 2 を参照)。

DD4 マイクロ回路はピン 2 で、自身の入力 C (ピン 7) に送られる 19 番目のパルスを生成します。同じパルスが、トランジスタ VT5 (図 6) のレベルコンバータを介して、DD8 チップ上の秒単位カウンタの入力に供給されます。このカウンタの出力 11 (ピン 8) からの信号は、DD7 チップ上の 9 秒カウンタの入力に送られます。両方のカウンタのビットの出力からの信号は、高電圧デコーダ DD5、DD6 に供給され、次にインジケータ HGXNUMX、HGXNUMX に供給されます。したがって、単位と数十秒の表示は動的ではなく、静的です。

二次パルスは、HL8 ネオンランプを制御する VT1 トランジスタの高電圧スイッチの入力にも適用されます。時計の最終バージョンでは、毎秒点滅するドットを廃止しましたが、対応するノードを図から削除しませんでした。時計にそのような点を望む人がいる可能性があります。

時計にカウンターと秒インジケーターを追加するために使用したオプションには 155 つの機能があります。カウンタ K2IE155、K4IE3 は入力パルスの立ち下がりに応じて状態を変化させるため、DD59 チップのカウンタによる秒の切り替えは分の切り替えより XNUMX 秒遅れて行われます。ただし、これが顕著になるのは XNUMX 秒目がゼロに変わるときだけです。これがデメリットだとは思いませんでした。この時計は普通ではなく「レトロ」であるため、これがあるべき姿だと思わせてください。

DD6 チップのピン 3 はクロック補正信号入力です。目覚まし時計サウンド信号の出力はピン 7 です。そこから、信号はトランジスタ VT6 および VT7 上のパワーアンプに送られ、次にサウンドエミッタ HA1 に送られます。

すでに述べたように、DD13 マイクロ回路のピン 14、15、1、3 から、数字コードはレベルコンバータ (トランジスタ VT1 ～ VT4) を介してストレージレジスタ (クワッド D トリガー DD4) の情報入力に供給されます。このレジスタへの書き込みは、トランジスタ VT12 のレベルコンバータを通過した、DD3 マイクロ回路のピン 5 からの信号に基づいて行われます。

レジスタ出力から、時と分の桁のコードが共通デコーダ DD5 (図 3 を参照) に送信され、その出力は同じ名前のインジケータ HG1 ～ HG4 の結合カソードに接続されます。未使用のインジケーター陰極の端子は、いかなる状況でも未接続のままにしないでください。そうしないと、対応する番号の寄生発光が発生する可能性があります。

時計の動作を制御するには、ボタン SB1 ～ SB4 と押しボタンスイッチ SA1 を使用します（目覚まし時計の音をオンまたはオフにします）。ボタンSB2とSB3はそれぞれ分と時の設定に使用され、ボタンSB4はアラーム時刻の設定に使用されます。 SB4ボタンを押すと、今度はインジケーターが表示されます。変更するには、SB2 ボタンを放さずに SB3 と SB4 ボタンを押す必要があります。

ボタン SB1 を使用すると、時計の読み取り値を調整できます。現在の時間が実際に終了する数秒前に押す必要があります。この場合、時間のカウントは停止します。チップ DD2 および DD3 の内部分および秒カウンタ、ならびにカウンタ DD6 および DD8 はリセットされます。停止時の分数が 40 未満の場合、DD3 チップの時カウンタの値は変化しません。それ以外の場合は、1 ずつ増加します。正確な時報が来たら、SBXNUMX ボタンを放す必要があります。その後、時間のカウントが継続されます。

残念ながら、SB1 ボタンを押しても、一部のインジケーターの数字が点灯したままになります。時計を複雑にしないために、レトロ時計の欠点とは言えないと考えて、すべてのインジケーターを消すためのユニットは作成しませんでした。ただし、図に示す図に従って組み立てることにより、そのようなユニットを追加することができます。 [24]の1。

すでに述べたように、提案された時計では、時間と分の表示は動的であり、秒は静的です。 HG5 および HG6 インジケーターの明るさが HG1 ～ HG4 インジケーターの明るさと変わらないようにするために、HG25 および HG26 インジケーターのアノード回路の抵抗 R5 および R6 の値は 150 kΩ に増加します。

時計ケース内にスペースがないため、トランスレス回路を使用して電源を作りました。したがって、時計のすべての部分は主電源電圧下にあります。それらを設定するときは、特別な注意を払う必要があります [2]。

設計を繰り返す際に、ケース内に降圧トランスを入れるスペースがある場合は、トランス電源の使用をお勧めします。変圧器の二次巻線は、負荷電流 12 ～ 150 mA で電圧約 200 V になるように設計する必要があります。この場合、コンデンサ C8、抵抗 R9、ツェナーダイオード VD7 は回路から除外されます。

もう 9 つのオプションは、12 または 12 V のリモート安定化スイッチング電源を使用することです。このようなユニットは通常、携帯電話の充電器と設計が似ており、どこでも使用されます。 8 V 電源を使用する場合、コンデンサ C9、抵抗 R6、ダイオードブリッジ VD7、ツェナーダイオード VD9 は回路から除外されます。電源の出力電圧は極性に従ってコンデンサ C9 に供給されます。 13 V 電源を使用する場合、前の段落にリストした要素に加えて、トランジスタ VT14、抵抗 R9、ツェナーダイオード VD10 も回路から除外され、ダイオード VD9 のアノードはコンデンサの正端子に接続されます。 CXNUMX.

コンデンサ C10 の静電容量が大きいため、停電後もしばらくクロックを動作させることができます。ダイオード VD10 はコンデンサ C10 から他の回路を遮断し、蓄えられたエネルギーをマイクロ回路 DD1 ～ DD3 に電力を供給するためにのみ消費できるようにします。図に示す静電容量が 2200 μF の場合、時計は 10 分以上動作し続けます。これは、読み取りエラーを防ぐだけでなく、たとえば時計をある部屋から別の部屋に移動する場合にも十分です。論文 [3] には、クロックの持続時間のこのコンデンサの静電容量への依存性に関する実験データが含まれています。

それでもバックアップ電源が必要な場合は、論文 [3] を参照してください。その著者はいくつかのオプションを提供しています。また、時計の目覚まし時計の音が気に入らない場合は、[3] と [4] の図を使用して別の時計を組み立てることができます。 [5] には、UMS 音楽シンセサイザーチップ上の目覚まし時計のバージョンもあります [6]。

図では、図 6 は、クロックが組み立てられるプリント基板を示しています。クロック回路もプリント基板も何度も変更や改造が行われているため、図面は掲載しておりません。たとえば、時計に秒表示板を追加することにしたとき、新しい基板を設計するのではなく、既存の時分表示板に追加の秒表示板を取り付けるだけでした。他の板にも変化がありました。時計は XNUMX つのコピーで作られたため、変更を考慮してプリント基板を作り直すことはありませんでした。

レトロな時計
米。 6. 時計を組み立てる基板

K176IE12 マイクロ回路の代わりに K176IE18 を使用することもできますが、その接続回路は異なります。

説明した時計の K176LA7 マイクロ回路の代わりに K176LE5 を使用することもでき、回路を変更する必要はありません。記事[1]の図に従ってインジケーター消灯ユニットを作成することに決めた場合、そのような交換は不可能になることを忘れないでください。

K155TM7 クワッド D トリガーの代わりに、K155TM5 を使用できます。 K155TM7マイクロ回路の使用は、それが在庫にあったという事実によってのみ説明されます。私はそれをクロックに取り付け、トリガーの反転出力を解放したままにしました。

故障した省エネランプの電子安定器から多くの部品を取り出すことができます。例えば、小型の酸化物コンデンサC7がそこから取られました。静電容量の範囲は 2,2 ～ 10 µF です。 KT13003Aの代わりに安定器に使用されているトランジスタME13005、MJE13007、MJE13009、MJE605を使用できます。国産トランジスタではKT604Aが置き換えに適しています。 166 つの K1NT1A トランジスタアセンブリを使用することもできます。これにより、プリント基板の開発が多少複雑になりますが、寸法は縮小されます。最後に、故障した安定器から 4007N407 ダイオードを取り出し、クロック内のすべてのダイオード (ツェナーダイオードを除く) を置き換えることができます。 KTsXNUMXAの代わりにそれらからダイオードブリッジを組み立てることもできます。

国産ダイオードの中でも、許容逆電圧が 102 V 以上の他の低電力シリコンダイオード (KD300A、KD104B ～ KD105D など) は、KD105B ダイオードの代替品として適しています。検討中のケースでは、KD102A ダイオードを低電力シリコンダイオードに置き換えることができます。ボードの寸法が許せば、KTs407A ダイオードブリッジの代わりに、任意の文字インデックスを備えた KTs402 または KTs405 を使用できます。

トランジスタ KT315G および KT361G は、任意の文字インデックスを持つ同じシリーズのトランジスタ、または許容コレクタ - エミッタ間電圧が少なくとも 15 V の対応する構造の他の低電力シリコントランジスタで置き換えることができます。

KT815G トランジスタの代わりに、任意のインデックスを持つ KT815、KT817、KT819 シリーズのトランジスタが適しています。ただし、サイズ上の理由から、プラスチックケースに入ったKT819シリーズのトランジスタを使用することをお勧めします（インデックスMなし）。

5V 電圧レギュレータの入力は 12V であるため、トランジスタ VT16 はかなりの量の熱を生成します。したがって、ヒートシンクが必要ですが、その設計は任意です。たとえば、厚さが数ミリメートル、面積が少なくとも15〜20 cmのアルミニウム板²。ボタン SB1 ～ SB4 - 時計のケースに収まるボタン。 SA1押しボタンスイッチの代わりに、スライドスイッチやレバースイッチでも同様の条件で使用できます。 HA1 サウンドエミッタは、少なくとも 50 オームの抵抗を持つ電話カプセルです。ケース内のスペースに余裕があれば、トランジスタレシーバーの出力トランスを介して小型ダイナミックヘッドを接続して使用することもできます。同時に、アラーム信号の音量も大幅に増加します。

クエンチングコンデンサ C8 は、73 V の定電圧に対して容量 17 μF の K1-630 コンデンサ 1 個を並列接続して構成されています。ケースの空きスペースに設置できます。すべてのコンデンサがクエンチングコンデンサとして適しているわけではないことに注意してください。たとえば、コンデンサ BM、MBM、MBGP、MBGC-2、MBGC-7 は使用できません [42]。ハウジングの寸法が許せば、電圧が少なくとも 19 V の場合はコンデンサ MBGCH または K250-400 を、電圧が少なくとも XNUMX V の場合は MBGO を使用できます。

時計が友人や知人に与える印象は時計ケースに依存するため、時計ケースの製造には細心の注意を払って取り組む必要があります。次に時計の寸法を示します。当然、変更することも可能です。

幅50 mm、厚さ5 mmの滑らかでよく磨かれた木製のストリップを用意します。長さ 200 mm の部分を 70 つ、長さ 200 mm の部分を 80 つ切断します。木材用の金ノコよりも歯の細かい金属用の金ノコを使用することをお勧めします。厳密に直角に切るようにしてください。次に、木工用接着剤 (PVA など) を使用してフレームを接着します。外形寸法はXNUMX×XNUMXmmです。

明るい底を作るには、少なくとも5 mmの厚さの有機ガラスの板が必要です。結果として得られるフレームと同じサイズの長方形にマークを付け、金属用の弓のこを使用して、厳密に直角に、停止せずに切断しようとして、それを切り取ります。プレートの端を磨き、得られた底部をモーメント接着剤でフレームに接着します。

ケースの後壁にボタン SB1 ～ SB4 とスイッチ SA1 を取り付け、ヒューズリンクホルダー FU1 と電源コード用の穴を開けます。通気孔も忘れずに。

この作業で最も重要な部分は、時計のトップカバーを着色ガラスで作ることです。特にインジケーター用の穴がある場合、誰もがそのようなカバーを自分で切り取ることができるわけではないので、最寄りのガラス工房に連絡することをお勧めします。たとえ小さな都市であっても、彼らはどこにでもいます。窓ガラスや鏡をカットしたり、水槽を作ったりします。カバーの正確な寸法を持ってきて、インジケーターの穴の中心と直径を正確に指定するだけです。

蓋が有機ガラスでできていれば完全に満足のいく結果が得られますが、時計の外観は多少異なります。しかし、そのような蓋は自分で作ることができます。

特に、製造された時計にさらなる魅力を与えるディテールに注目する価値があります。これらは、底部のインジケーターを照らす青色の LED と、時計ケースの底部の後端を照らす黄色の LED ストリップです。 LED とストリップには非常に多くの種類があり、ほぼすべてを使用できます。 LED が正確に青色で、テープが黄色であるべきであることに疑問を抱く人がいるとしても、私は反論しません。人はそれぞれ自分の好みに合わせて。任意の色を試したり、リモコン付きコントローラーで RGB LED や RGB ストリップを使用したりすることもできます。このようなコントローラーは、電気製品を販売する店で購入できます。

LED HL2 ～ HL7 は、7 つのインジケーターのそれぞれの下に取り付けられています。数字の周囲とインジケーターの上部に、美しく青く光る後光が形成されます。この効果は、時計の外観の写真ではっきりと確認できます (図 24)。 LED は直列に接続され、クエンチング抵抗 R300 を介して +2 V 回路に接続されており、この抵抗を選択することで LED の希望の明るさが得られます。私が使用した LED は 3 ～ 0,5 mA の電流でも十分な明るさがあるため、抵抗による消費電力は XNUMX W を超えません。

米。 7. レトロな時計の組み立て

もちろん、バックライト LED に高電圧ではなく、低電圧整流器の出力、つまりコンデンサ C9 から電力を供給し、それに応じて抵抗 R24 の抵抗値を下げる方が安全です。なぜ低電圧整流器ではなく高電圧から電力を供給することにしたのかについて説明します。 +300 V の電圧は秒表示ボードですでに利用可能であり、HL2 ～ HL7 LED に低電圧で電力を供給するには、ワイヤを XNUMX 本追加する必要があります。

LED ストリップは、長さ 50 mm の並列接続されたセクションで構成され、各セクションには 12 つまたは 200 つの LED と直列に接続された抵抗が含まれています。電源電圧 12 V のテープは時計に適していますので、長さ XNUMX mm に切り分け (XNUMX つの部分)、時計ケースの底部の後端に透明な接着剤で貼り付けます。抵抗 RXNUMX を選択して、希望の明るさを設定します。テープの輝度が高くなるほど、消費する電流も多くなり、クエンチングコンデンサの容量も大きくする必要があることに注意してください。

C8. このコンデンサの容量が 3 μF の場合、テープによって消費される電流は 60 mA を超えてはなりません。そうしないと、コンデンサ C9 の電圧が 12 V 未満に低下し、トランジスタ VT13 が動作モードを終了します。図に示されている定格では、電圧がわずか 9 V であるにもかかわらず、私の時計のテープはまさにその量を消費し、非常に明るく輝きます。

文学

Alekseev S. K176 シリーズ超小型回路の応用。 - ラジオ、1984 年、第 4 号、p. 25-28; No.5、p. 36-40; No.6、p. 32-35。
気をつけて！電気！ - ラジオ、2015 年、第 5 号、p. 54.
日進D. クロックオンLEDインジケーター KLTS202A。 - ラジオ、1998 年、第 8 号、p. 46-48。
Alekseev S. 車愛好家の電子時計。 - ラジオ、1996 年、第 11 号、p. 46-48。
Turchinsky D. 通常の目覚まし時計の代わりに、音楽的な目覚まし時計です。 - ラジオ、1998 年、第 2 号、p. 48、49。
Drinevsky V.、Sirotkina G. UMS シリーズのミュージカルシンセサイザー。 - ラジオ、1998 年、第 10 号、p. 85、86。
Biyukov S. クエンチングコンデンサを使用したネットワーク電源の計算。 - ラジオ、1997 年、第 5 号、p. 48-50。

著者: A. カルパチョフ

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