Na stiahnutie

Článok začína pod videom.

Tieto hodiny neobsahujú žiadne integrované obvody a navrhol som ich sám. Všetky súčiastky sú bežné a ľahko zohnateľné. Môžu tu nájsť uplatnenie aj staré súčiastky získané rozoberaním starej elektroniky, ktoré sú v poriadku.

Táto konštrukcia je určená stredne pokročilým elektrotechnikom, ktorí už vedia ako spájkovať, a vyznajú sa v elektronických súčiastkach, ich parametroch a polarite.

Hodiny určite upútajú nejednu návštevu a budú zaujímavým doplnkom miestnosti.

Parametre

• Digitálne aj binárne zobrazenie času
• 24-hodinový formát času, blikajúce dvojbodky
• 2 tlačidlá na nastavenie času (hodiny a minúty zvlášť)
• Zdrojom hodinovej frekvencie je hodinový kryštál
• Napájacie napätie 5 V / 500 mA max.
• 596 diód a 221 tranzistorov
• Rozmery plošného spoja: 50 x 37 cm (V1) alebo 48,5 x 37 cm (V3) - výška x šírka

Interaktívny osadzovací plán a zoznam súčiasok je k dispozícii v súbore BOM.html a ako obrázok v súbore Top.png. Všetky súbory sú na stiahnutie na spodku tejto stránky.

Popis zapojenia

Podrobný popis je v dokumentácii na stiahnutie, je tam aj schéma. Bloková schéma vyzerá takto (klikni pre zväčšenie):

Jednotlivé sekcie sú pomenované po anglicky, aby sedeli s názvami na plošnom spoji - tam sú aj ohraničené pre lepšiu orientáciu.

Oscilátor riadený hodinovým kryštálom poskytuje signál o tvare podobnom sínusu a o frekvencii 32,768 kHz, avšak s offsetom a nevhodnými minimálnymi a maximálnymi hodnotami. Pre ďalšie spracovanie je nutné tento signál upraviť na logické úrovne teda 0 a 5 V (v tvare obdĺžnika), a to je úlohou sekcií Buffer a Shaper.

Nasleduje niekoľko klopných obvodov, ktoré delia frekvenciu 32,768 kHz dvoma toľko krát, kým nevznikne signál o frekvencii 1 Hz a ten sa používa na počítanie sekúnd.

Delička desiatimi počíta sekundy, delička šiestimi počíta desiatky sekúnd. Výstupy z klopných obvodov deličiek smerujú na LEDky pre binárne zobrazenie času, ale tiež do dekóderov, kde sa určuje, ktoré segmenty displeja majú svietiť pri ktorých stavoch klopných obvodov.

Rovnako fungujú sekcie pre počítanie minút, ale je tam malý rozdiel, a to je tlačidlo na nastavenie minút. Keď je stlačené, minúty sú taktované frekvenciou 2 Hz, a keď nie, sú taktované z výstupu deličky desiatok sekúnd.

Sekcie pre počítanie jednotiek a desiatok hodín sú navzájom prepojené tak, aby počítali od 0 do 23. Opäť je tu tlačidlo na nastavenie hodín, ktoré funguje tak, ako pri minútach.

Resetovací obvod (reset circuit) zaisťuje, že po zapnutí hodiny začínajú od 00:00:00 a nie v náhodnom stave.

Deličky 6, 10, a 24, sú v podstate sekvenčné logické obvody pozostávajúce z klopných obvodov a logických členov (hradiel), a tieto sú zostavené výlučne z tranzistorov a diód. Nasledujúce obrázky sú z programu Logisim - simulátora logických obvodov.

Delička 10

Delička 6

Delička 24

Jednotlivé logické členy vyzerajú v podobe tranzistorov a diód takto:

Klopný obvod

Logický člen AND

Logický člen OR - v tejto konštrukcii sú použité oba typy

Všetky podrobné informácie o zapojení, postup stavby a rôzne rady sú v dokumentácii na stiahnutie nižšie.

Prvá verzia plošného spoja (V1) má dva nedostatky - 1) v návrhu chýbajú ochranné rezistory 150 R pre displeje, preto sa plošné spoje predávajú s už naletovanými SMD rezistormi, a 2) chýbajú kondenzátory na ošetrenie zákmitov tlačidiel, taktiež sa dajú doplniť dodatočne, aj keď fungovať to bude aj bez nich. Detaily k obom záležitostiam sú v priloženej dokumentácii.

Vzhľadom na vysokú časovú náročnosť návrhu tejto konštrukcie nie je návrh plošného spoja zverejnený (schéma však je v zip súbore na stiahnutie, je dôležitá pri oživovaní zapojenia). Kvôli veľkým rozmerom výroba plošného spoja tiež nie je zrovna najlacnejšia.

Plošný spoj si v prípade záujmu môžeš kúpiť odo mňa. Nižšie je vždy aktuálny počet dostupných kusov a ceny. V prípade veľkého záujmu pôjdu do výroby aj ďalšie kusy novších verzií. Dostupné sú aj sady (nových) súčiastok. Poštovné hradí kupujúci a závisí od celkovej hmotnosti zásielky a dopravcu. Dobierka je možná, ale aspoň to poštovné je potrebné uhradiť vopred na účet. Posielam cez Slovenskú poštu, alebo cez Packetu (po starom sa to volalo Zásielkovňa). Je možné aj zaslanie do zahraničia. Osobný odber je možný v Žiline. Ak máš záujem, pošli mi e-mail a dohodneme detaily.

• Plošný spoj (V3 - čierny) - 120 € / ks - dostupný počet 1 ks
• Plošný spoj (V2 - zelený) - 100 € / ks - vypredané
• Plošný spoj (V1 - zelený) s osadenými SMD rezistormi 150 R - 90 € / ks - dostupný počet 3 ks
• Sada súčiastok - 50 € / ks - dostupný počet 4 ks
• Poskladané a oživené s adaptérom - 300 €

Sada súčiastok obsahuje:

• NPN tranzistory (208 ks)
• PNP tranzistory (13 ks)
• diódy 1N4148 (596 ks)
• kondenzátory elektrolytické 10 μF / 16 V (10 ks)
• kondenzátory elektrolytické 1000 μF / 16 V (2 ks)
• kondenzátory keramické 100 pF (105 ks)
• kondenzátory keramické 22 pF (2 ks)
• kondenzátory keramické 100 nF (12 ks)
• kondenzátory keramické 22 nF (2 ks)
• kondenzátor keramický 1 nF
• rezistory 150 Ω (66 ks)
• rezistory 1 kΩ (74 ks)
• rezistory 100 kΩ (144 ks)
• rezistory 10 kΩ (165 ks)
• rezistory 1 MΩ (2 ks)
• rezistor 10 MΩ
• rezistor 470 kΩ
• kryštálový rezonátor 32,768 kHz
• displej 38,1 mm (1,5 in) červený 20 mcd (6 ks)
• LED diódy 5 mm červené 20 mcd (24 ks)
• tlmivka radiálna 120 μH alebo podobná
• tlačidlá 6 mm do DPS (2 ks)
• kolíková lišta 1x20, rozostup pinov 2,54 mm
• svorkovnica do DPS dvojpólová

Zmeny vo verziách (changelog)

Zmeny vo verzii 3 (V3) oproti V2:

• čierny plošný spoj namiesto zeleného
• úprava trasovania niektorých spojení k 3. displeju
• menší posun 150 R resistorov ďalej od okraja plošného spoja
• zmenšený odstup prednej plochy rozliatej medi na 0,3 mm
• vertikálna vzdialenosť vývodov displeja zväčšená o 0,2 mm

Zmeny vo verzii 2 (V2) oproti V1:

• zmenšená výška plošného spoja o 1,5 cm, aby neprekračoval maximálne rozmery pri posielaní niektorými dopravcami
• pridanie ochranných rezistorov (150 Ω) pre displeje aj do schémy a na plošný spoj
• pridanie kondenzátorov (22 nF) na potlačenie zákmitov tlačidiel aj do schémy a na plošný spoj
• pridaná jedna montážna diera
• upravené rozostupy montážnych dier na celé milimetre
• odobratie hornej vrstvy GND na plošnom spoji v oblasti oscilátora