English version

Numitronové hodiny

    úvod:
Numitrony, po boku s digitrony a itrony (VFD), pat?í mezi zajímavé historické ?íslicové zobrazova?e. V digitronu svítí doutnavy vyboj v neonové baňce se studenou katodou a zobrazují se celé ?íslice, nikoliv segmenty. Ve VFD svítí luminifor bombardovany elektrony ze ?havené katody ve vakuové baňce. Numitron na rozdíl od nich pracuje na principu klasické ?árovky. Je to vlastně sedmisegmentovka se segmenty tvo?enymi nízkop?íkonovymi wolframovymi inkadescen?ními vlákny. Jako asi jediny z historickych nepolovodi?ovych zobrazova?? pracuje s velmi malym napětím a lze ho napájet ze spole?ného zdroje s logikou. Numitronové za?ízení tedy vysta?í se zdrojem jednoho napětí, narozdíl od digitronového, kde je navíc pot?eba anodové napětí, a itronového, kde je pot?eba k tomu v?emu je?tě ?havící napětí. Pro ty, které zajímají historické zobrazova?e, ale chtějí pracovat jen s naprosto bezpe?nym napětím, jsou numitrony asi nejlep?í volba.
    Já jsem pro své hodiny zvolil sovětské numitrony IV-9 (ИВ-9), proto?e jich mám dostate?né mno?ství a jsou to kdysi jedny z nějbě?něj?ích numitron?. Lze ale pou?ít i jiné typy, jako nap?. IV-16 (ИВ-16), které mají podobné parametry a li?í se jen absencí desetinné ?árky. Já jsem nakonec ?árku v IV-9 jako oddělova? hodin a minut nepou?il, proto?e má poměrně podivny tvar a hlavně je ne?ikovně umístěná spí?e pod ?íslicí, ne? vedle ní.
    Funkce hodin:
Funkcionalitu hodin jsem nevolil zbyte?ně slo?itou. Hodiny zobrazují jednodu?e ?as (hodiny a minuty), mají budík a po?ítadlo provozních hodin. Sekundy se nezobrazují jednodu?e proto?e ?asté změny údaje by mohly sní?it ?ivotnost vláken. Pro je?tě del?í ?ivot se ?íslice mění jedna na druhou postupně po dobu 1,28s pomocí PWM.
    Zapojení:
Numitronové hodiny mají ?ty?místny displej sestaveny z numitron? IV-9 s vy?kou znaku 12mm. Ty nejsou multiplexované, proto?e u numitron? je multiplex o něco komplikovaněj?í, ne? nap?. u LED displej?. Multiplex vy?aduje vy??í napětí, aby efektivní napětí p?i impulzním provozu bylo dostate?né, a také vy?aduje zapojení diody v sérii s ka?dym segmentem. Proto jsem zvolil zapojení bez multiplexu. Numitrony jsou ovládány pomocí vykonovych 8-bitovych posuvnych (SIPO) registr? TPIC6B595N (nebo je?tě lépe TPIC6595N ?i TPIC6A595NE s ni??ím odporem vystup? v sepnutém stavu). Ty sta?í jen 3, proto?e cifra desítek hodin je zapojena zjednodu?eně pro zobrazení pouze ?íslic 1 a 2 (segment f nezapojen, segmenty a, d, e, g spojeny). Jas segment? je ?ízen pomocí pulzně ?í?kové modulace (PWM) s frekvencí 100Hz. U numitron? IV-9 se kv?li riziku vzniku mechanické rezonance doporu?ují frekvence bu? do 105 Hz a nebo nad 1000 Hz. Pomocí PWM je také zaji?těn plynuly p?echod z jednoho stavu do druhého.
    Srdcem hodin je mikroprocesor IO1 - ATtiny24A ?i ATtiny24V taktovany na 4MHz krystalem X1. Piezoreproduktorek Rep1 zaji??uje zvukovy signál budíku (alarmu). Hodiny jsou ovládány pomocí dvou tla?ítek - TL1 a TL2. Pullup odpory nejsou t?eba, proto?e v IO1 jsou aktivovány vnit?ní (20-50k). Obvod se napájí zdrojem 5V. Odběr proudu zále?í hlavně na odběru numitron?, tedy i na nastaveném jasu. Nejvy??í odběr je cca do 300mA p?i maximálním jasu a maximálním po?tu rozsvícenych segment?. Hodiny mají zálohovací baterii. P?i provozu z baterie hodiny p?echázejí do úsporného re?imu - displej pochopitelně nesvítí. Zálohovací baterie m??e mít napětí 3 - 4,5V. M??e to byt nap?. jeden knoflíkovy ?lánek 3V, dva a? t?i jakékoliv ?lánky 1,5V, t?i ?lánky NiMH nebo NiCd 1,2V nebo jeden ?lánek Li-ion ?i Li-pol (3,6 - 3,7V). Odběr p?i provozu z baterie 3V je ?ádově cca 100uA. Oba zdroje napájení - sí?ovy adaptér i baterie - jsou slou?eny pomocí schottkyho diod D1 a D2. D1 zabraňuje zpětnému toku proudu z baterie do vypnutého sí?ového zdroje a chrání také hodiny p?ed p?epólováním tohoto zdroje. D2 zabraňuje nechtěnému dobíjení baterie p?i napájení ze sítě. Schottkyho diody by měly mít co nejmen?í úbytek v propustném směru i závěrny proud. P?ítomnost sí?ového napájení je snímána p?es R2 portem PA7.
    Program:
Program numitronovych hodin je ní?e ke sta?ení v HEX souboru p?ímo pro nahrání do mikrokontroléru i jako zdrojovy kód v Assembleru. Na obrázku ní?e je vidět nastavení konfigura?ních bit? mikroprocesoru. P?esny ?as je ?ízen krystalem 4 MHz.
    Ovládání:
Hodiny se ovládají pomocí tla?ítek TL1 (mód) a TL2 (nastavení). Tla?ítko TL1 p?epíná postupně jednotlivé módy - zobrazení ?asu a nastavení budíku:
1. Hodiny
V tomto základním módu je zobrazen reálny ?as ve tvaru "HH MM" (Hodiny Minuty). Tla?ítko TL2 zde slou?í k nastavování jasu numitron? v 17 stupních. Jas se ka?dym stiskem postupně zvy?uje a po dosa?ení maximálního jasu se vrátí opět na minimální jas.
2. Nastavení hodin budíku
Nastaví ?as alarmu. V tomto kroku pomocí TL2 nastavte hodiny budíku. Zobrazení "HH A"
3. Nastavení minut budíku
Nastaví ?as alarmu. V tomto kroku pomocí TL2 nastavte minuty budíku. Zobrazení "A MM"
4. Zapínání budíku a typ budíku
Pomocí TL2 zvolte "A-0" (vypnuty budík), "A-1" (jednorázovy budík) nebo "A-7" (ka?dodenní budík).

Dlouhym stiskem TL1 se dostanete do zobrazení po?ítadla provozních hodin a na?ízení hodin.
-- 1. Po?ítadlo provozních hodin
V tomto módu se zobrazí po?ítadlo provozních hodin. Jeliko? se 6-ciferné po?ítadlo na displej nevejde, zobrazuje se rozdělené na spodní a horní troj?íslí. Kdy? dr?íte stisknuté TL2, zobrazí se horní troj?íslí, jinak se zobrazí spodní troj?íslí. P?íklad: hodiny mají za sebou 12 345 hodin provozu. P?i stisku TL2 se tedy zobrazí '012 a po jeho uvolnění ,345.
-- 2. Nastavení hodin
Nyní pomocí TL2 nastavte hodiny. P?i nastavování hodin se nezobrazují minuty.
-- 3. Nastavení minut
Nyní pomocí TL2 nastavte munity. P?i nastavování minut se nezobrazují hodiny.

Vynulování po?ítadla provozních hodin je mo?né dlouhym stiskem TL1 a TL2 sou?asně p?i propojené propojce DP1. Nulování v?ak doporu?uji provádět pouze v p?ípadě vyměny numitron? nebo v p?ípadě, ?e by po?áte?ní hodnota po?ítadla nebyla nulová.

    Zku?enosti z provozu hodin:
7. 7. 2019 - 33 500 h provozu bez poruchy, bez známek opot?ebení.

    Cely program ke sta?ení:
Zdrojovy kód v assembleru (ASM)
P?elo?eny v HEX souboru (1576 Bajt?)
Zapisování programu do AVR se podrobněji věnuji zde.

P?ípadnym zájemc?m mohu naprogramovany mikroprocesor poslat. Více info zde.

Schéma numitronovych hodin
Schéma numitronovych hodin s AVR ATtiny24A / ATtiny24V. (Klikněte pro zvět?ení)


Nastavení konfigura?ních bit? v progamu AVRISP.
(Hexadecimální hodnoty jsou Low Fuse: FD, High Fuse: C7, Extended Fuse: FF.)


Hotové numitronové hodiny s IV-9 (ИВ-9).


Otev?ené numitronové hodiny





Deska numitronovych hodin














Numitrony v provozu











Sovětské numitrony IV-9 (ИВ-9).





Detail numitronu IV-9.










Numitron IV-9 (ИВ-9) - datasheet 1
Numitron IV-9 (ИВ-9) - datasheet 1.

Numitron IV-9 (ИВ-9) - datasheet 2
Numitron IV-9 (ИВ-9) - datasheet 2. (Klikněte pro zvět?ení)

Numitron IV-9 (ИВ-9) - datasheet 3
Numitron IV-9 (ИВ-9) - datasheet 3. (Klikněte pro zvět?ení)

Numitron IV-9 (ИВ-9) - datasheet 4
Numitron IV-9 (ИВ-9) - datasheet 4. (Klikněte pro zvět?ení)

?ivotnost ?árovky vs. napájecí napětí
Dva r?zné grafy z neznámého zdroje se závislostí ?ivotnosti klasické vláknové (wolframové) ?árovky na napájecím napětí, data se p?ibli?ně shodují. Graf p?ímo pro numitrony asi neexistuje, ale závislost jejich ?ivotnosti na napětí by měla byt podobná ?árovkám. Dal?í zdroje uvádějí, ?e ?ivotnost klasické ?árovky je nep?ímo úměrná 13. a? 14. mocnině napájecího napětí.


Video - numitronové hodiny



P?idáno: 15. 6. 2015
zpět na úvodní stránku
手机捕鱼游戏