Coraz większa popularność wyświetlaczy VFD, ich stosunkowo niska cena oraz ciekawy wygląd skłoniły mnie do zbudowania zegara opartego na takim właśnie wyświetlaczu.
Sercem zegara jest jeden z najstarszych wyspecjalizowanych radzieckich mikroukładów do zegarów elektronicznych wykonanych jeszcze w technologii p-MOS КР145ИК1911 (KR145IK1911) w obudowie 40-DIP. Układ posiada możliwość sterowania zewnętrznymi urządzeniami lub po prostu może służyć jako budzik i minutnik. W moim rozwiązaniu nie skorzystałem z tych funkcji. Całość została zmontowana na uniwersalnej płytce drukowanej.
Sekcja zasilania pozostała na oryginalnej płytce z uszkodzonego zegara. Mikroukład КР145ИК1911 wymaga zasilania prądem stałym o napięciu -27V, pochodzi ono ze stabilizatora opartego o mostek prostowniczy, diody Zenera i tranzystor. Zastosowany jest transformator małej mocy z dwoma uzwojeniami wtórnymi, jedno do uzyskania napięcia -27V, a drugie do uzyskania przemiennego napięcia żarzenia 5V. Ponieważ obwód żarzenia wyświetlacza jest jednocześnie katodą, trafo posiada odczep na środku uzwojenia. W celu przedłużenia żywotności wyświetlacza napięcie żarzenia jest zmniejszone do wartości około 4,8V. Zegar wyposażony jest również w układ podtrzymania działania głównego oscylatora oparty na dwóch bateriach A23 połączonych szeregowo.
Na wyjściach mikroukładu 12-18 generowany jest siedmiosegmentowy kod cyfrowy. Do wskazania liczb służy wyświetlacz VFD ИВЛ1-7/5 (IVL1-7/5) ze sterowaniem multipleksowym. Sygnały z układu КР145ИК1911 kontrolują potencjał anod poszczególnych cyfr i znaków serwisowych zapewniając ich naprzemienne włączanie. Na raz wyświetlana jest tylko jedna cyfra, ale przejście z jednej cyfry na drugą następuje z częstotliwością 500Hz, co sprawia, że świecenie cyfr na wyświetlaczu wydaje się dla naszego oka być ciągłe. Miganie znaków serwisowych (kropek) wyświetlacza odbywa się poprzez podanie sygnału o częstotliwości 1Hz z wyjścia 22. Zegar posiada również funkcję wygaszania nieznaczącego zera podczas wyświetlania godzin jedno cyfrowych, opartą na tranzystorze BC313 i dwóch rezystorach.
Główny oscylator znajduje się wewnątrz mikroukładu połączony ze standardowym zegarkowym rezonatorem kwarcowym o częstotliwości 32,768kHz. Oscylator połączony był początkowo z układem rezonatora i dwóch kondensatorów 20pF. Jednak jego dokładność nie była zadowalająca o czym pisałem tutaj: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3852502.html.
Postanowiłem zatem dodać do układu dodatkową pojemność w formie kondensatora trymera 4,2-20pF. Pomimo licznych prób regulacji częstotliwości i wymianie kondensatorów na nieco większą pojemność (22pF) postanowiłem poszukać innego rozwiązania.
Wersja pierwotna zegara:
Zastosowałem ostatecznie jako oscylator specjalizowany układ DS32kHz firmy Dallas, będący oscylatorem kwarcowym z kompensacją temperatury (TCXO) o częstotliwości wyjściowej 32,768kHz. Jest on zasilany poprzez stabilizator UL75P05 napięciem 5V, układ posiada również podtrzymanie zasilania oparte o zasilanie rezerwowe głównego oscylatora układu КР145ИК1911. Zastosowany układ DS32kHz jak podaje producent posiada odchyłkę rzędu ±2ppm co daje w konsekwencji ±1 minutę / rok (0,17 sekundy / dzień). Układ sprawdza się doskonale, chód zegara jest bardzo dokładny. Obecnie po trzech miesiącach nieprzerwanej pracy zegara odchyłka od czasu rzeczywistego wyniosła około +0,03 sekundy / dzień (+0,9 sekundy / miesiąc), co daje dokładność rzędu ±0,3 ppm! Po roku bezawaryjnej pracy odchyłka wyniosła 6 sekund.
Zgodnie z kartą katalogową producenta dla uzyskania większej stabilności chodu warto zasilać układ DS32kHz napięciem zbliżonym do 5V (najlepiej ok. 4,9V), jak widać daje to bardzo dobre rezultaty.
Zastosowany stabilizator napięcia UL75P05 oraz tranzystor BC313 pochodzą z epoki i są produkcji polskiego CEMI wykonane w metalowych "kapeluszowych" obudowach TO39.
Ostateczny schemat połączeń:
Płytka:
Wygląd zegara:
Sercem zegara jest jeden z najstarszych wyspecjalizowanych radzieckich mikroukładów do zegarów elektronicznych wykonanych jeszcze w technologii p-MOS КР145ИК1911 (KR145IK1911) w obudowie 40-DIP. Układ posiada możliwość sterowania zewnętrznymi urządzeniami lub po prostu może służyć jako budzik i minutnik. W moim rozwiązaniu nie skorzystałem z tych funkcji. Całość została zmontowana na uniwersalnej płytce drukowanej.
Sekcja zasilania pozostała na oryginalnej płytce z uszkodzonego zegara. Mikroukład КР145ИК1911 wymaga zasilania prądem stałym o napięciu -27V, pochodzi ono ze stabilizatora opartego o mostek prostowniczy, diody Zenera i tranzystor. Zastosowany jest transformator małej mocy z dwoma uzwojeniami wtórnymi, jedno do uzyskania napięcia -27V, a drugie do uzyskania przemiennego napięcia żarzenia 5V. Ponieważ obwód żarzenia wyświetlacza jest jednocześnie katodą, trafo posiada odczep na środku uzwojenia. W celu przedłużenia żywotności wyświetlacza napięcie żarzenia jest zmniejszone do wartości około 4,8V. Zegar wyposażony jest również w układ podtrzymania działania głównego oscylatora oparty na dwóch bateriach A23 połączonych szeregowo.
Na wyjściach mikroukładu 12-18 generowany jest siedmiosegmentowy kod cyfrowy. Do wskazania liczb służy wyświetlacz VFD ИВЛ1-7/5 (IVL1-7/5) ze sterowaniem multipleksowym. Sygnały z układu КР145ИК1911 kontrolują potencjał anod poszczególnych cyfr i znaków serwisowych zapewniając ich naprzemienne włączanie. Na raz wyświetlana jest tylko jedna cyfra, ale przejście z jednej cyfry na drugą następuje z częstotliwością 500Hz, co sprawia, że świecenie cyfr na wyświetlaczu wydaje się dla naszego oka być ciągłe. Miganie znaków serwisowych (kropek) wyświetlacza odbywa się poprzez podanie sygnału o częstotliwości 1Hz z wyjścia 22. Zegar posiada również funkcję wygaszania nieznaczącego zera podczas wyświetlania godzin jedno cyfrowych, opartą na tranzystorze BC313 i dwóch rezystorach.
Główny oscylator znajduje się wewnątrz mikroukładu połączony ze standardowym zegarkowym rezonatorem kwarcowym o częstotliwości 32,768kHz. Oscylator połączony był początkowo z układem rezonatora i dwóch kondensatorów 20pF. Jednak jego dokładność nie była zadowalająca o czym pisałem tutaj: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3852502.html.
Postanowiłem zatem dodać do układu dodatkową pojemność w formie kondensatora trymera 4,2-20pF. Pomimo licznych prób regulacji częstotliwości i wymianie kondensatorów na nieco większą pojemność (22pF) postanowiłem poszukać innego rozwiązania.
Wersja pierwotna zegara:
Zastosowałem ostatecznie jako oscylator specjalizowany układ DS32kHz firmy Dallas, będący oscylatorem kwarcowym z kompensacją temperatury (TCXO) o częstotliwości wyjściowej 32,768kHz. Jest on zasilany poprzez stabilizator UL75P05 napięciem 5V, układ posiada również podtrzymanie zasilania oparte o zasilanie rezerwowe głównego oscylatora układu КР145ИК1911. Zastosowany układ DS32kHz jak podaje producent posiada odchyłkę rzędu ±2ppm co daje w konsekwencji ±1 minutę / rok (0,17 sekundy / dzień). Układ sprawdza się doskonale, chód zegara jest bardzo dokładny. Obecnie po trzech miesiącach nieprzerwanej pracy zegara odchyłka od czasu rzeczywistego wyniosła około +0,03 sekundy / dzień (+0,9 sekundy / miesiąc), co daje dokładność rzędu ±0,3 ppm! Po roku bezawaryjnej pracy odchyłka wyniosła 6 sekund.
Zgodnie z kartą katalogową producenta dla uzyskania większej stabilności chodu warto zasilać układ DS32kHz napięciem zbliżonym do 5V (najlepiej ok. 4,9V), jak widać daje to bardzo dobre rezultaty.
Zastosowany stabilizator napięcia UL75P05 oraz tranzystor BC313 pochodzą z epoki i są produkcji polskiego CEMI wykonane w metalowych "kapeluszowych" obudowach TO39.
Ostateczny schemat połączeń:
Płytka:
Wygląd zegara:
Fajne? Ranking DIY
Skąd można pozyskać jakieś egzemplarze? W Polsce nic nie znalazłem, tylko eBay i to przesyłka z Rosji, więc obecnie nie ma opcji żeby doszła. Może są jakieś inne, bardziej dostępne układy do zegarów VFD, również implementujące wszystkie funkcjonalności w jednym układzie?
