úvod:
Cílem bylo postavit men?í digitronové hodiny bez pou?ití mikroprocesoru (AVR, PIC a podobně), pouze s pou?itím
bě?nych primitivních logickych obvod?.
Co to jsou digitrony popisuji podrobněji v tomhle ?lánku.
Díky absenci mikroprocesoru (MCU) je funkcionalita hodin velmi jednoduchá: zobrazují ?as a na?izují se dvěma tla?ítky.
Zapojení:
Hodiny mají ?ty?místny displej sestaveny ze známych digitron? Z574M od RFT. Pou?ít ale lze v podstatě jakékoliv jiné digitrony.
Trafo Tr1 (230V / 9V - 1,5VA) slou?í spolu s obvodem 7805 (s malym chladi?em) jako zdroj 5V pro logiku.
Aby nedo?lo k vynulování hodin p?i vypadku sítě, nechybí jim ani
zálohovací baterie. Ta má napětí 3 - 4,5V. M??e byt tvo?ena nap?. dvěma a? t?emi tu?kovymi nebo mikrotu?kovymi ?lánky ?i 3V lithiovym ?lánkem (CR2032).
Zpětnému toku proudu z baterie do dekodér? 74141 a do 7805 zabraňuje schottkyho dioda D2.
Dioda D3 zabraňuje nechtěnému nabíjení baterie p?i provozu ze sítě. Odběr z baterie během zálohování je jen cca 25uA.
Hodiny jsou ?ízené krystalem 32 768 Hz. Jeho frekvence je dělena pomocí 14-bitového binárního děli?e 4060 (HCF4060, CD4060, 74HC4060).
Na jeho posledním vystupu je frekvence 2 Hz. Pot?ebná frekvence 1 Hz je získána nevyu?itym binárním děli?em v IO2.
IO2, IO3 a IO4 jsou dvojité dekadické děli?e 74HC390 (CD74HC390). Ka?dy dekadicky děli? se skládá ze samostatného dvojkového a pětkového děli?e, které
lze v p?ípadě pot?eby vyu?ít i samostatně. Získaná frekvence 1 Hz vstupuje do IO4, ktery po?ítá sekundy a desítky sekund.
Desítky sekund jsou p?i stavu 6 resetovány na 0 pomocí D8 a D9.
Zobrazení sekund není osazeno, ale v p?ípadě pot?eby je mo?né ho doplnit (obdobnym zp?sobem, jako je ?e?eno zobrazení minut).
Na 6. vyvodu IO4 je frekvence 1/60 Hz, která sestupnou hranou taktuje IO3 - po?ítadlo minut a desítek minut. Desítky minut jsou resetovány
p?i dosa?ení hodnoty 6 pomocí D6 a D7, obdobně jako u desítek sekund. Na 6. vyvodu IO3 je frekvence 1/3600 Hz.
Sestupná hrana taktuje po?ítadlo hodin IO2 v okam?iku p?ete?ení minut z 59 na 00. Diody D3 a D4 resetují p?i stavu 24 zároveň hodiny i desítky hodin.
Binární hodnoty jsou dekódovány pomocí obvod? MH 74141 (Pop?. SN74141N, 74141 nebo K155ID1). To jsou dekodéry z BCD kódu na 1 z 10, ur?ené pro p?ímé buzení digitron?.
Jejich vystupy jsou otev?ené kolektory NPN tranzistor? s ochrannymi zenerovymi diodami 60V.
Desítky hodin se obejdou bez dekodéru. Stavy jsou pouze 0, 1 a 2.
V p?ípadě, ?e nechceme zobrazovat po?áte?ní nulu, sta?í dva tranzistory (T1 a T2) pro spínání ?íslice 1 a 2.
Jako oddělova? hodin a minut slou?í doutnavka blikající s frekvencí 1 Hz, spínaná tranzistorem T3. K na?ízení hodin slou?í tla?ítka TL1 a TL2,
která umo?ňují 2 stupně zrychleného chodu hodin. Obvody IO1 a? IO4 by měly byt v CMOS provedení (?ada HC), aby jejich spot?eba byla
nízká a hodiny bylo mo?né zálohovat baterií. P?i pou?ití klasickych bipolárních obvod? (nap?. 74390 nebo 74LS390) sice hodiny budou fungovat,
ale spot?eba logiky bude zna?ně vy??í a bateriové zálohování bude problematické. P?i zálohování z baterie digitrony pochopitelně nesvítí
a ani dekodéry 74141 nejsou napájeny.
Digitrony jsou napájeny ze sítě bez oddělení. Sí?ové napětí 230V je svou velikostí ?ádově vhodné k napájení digitron?.
Provoz bez oddělovacího transformátoru je mo?ny, pokud jsou celé hodiny uzav?ené do vhodné bezpe?né sk?íňky a ?ádná ?ivá ?ást není
zven?í p?ístupná. Zálohovací baterie musí byt uzav?ena a nep?ístupná z ven?í (nelze pou?ít nap?. pouzdro pro baterii s dví?ky).
Tla?ítka musí byt dimenzována na 250V~, proto?e nejde jen o napětí kontakt-kontakt, ale i napětí kontakt-?lověk ma?kající hmatník :).
Digitrony samoz?ejmě nejsou odkryté, jsou za bezpe?nym pr?hlednym krytem. Samoz?ejmě je ale mo?né
konstrukci doplnit o oddělovací transformátor. Digitrony jsou napájeny jednou p?lperiodou sítě bez filtrace.
Proud digitrony je zvolen co nejmen?í pro prodlou?ení jejich ?ivotnosti. Pro Z574M a podobné
(Z573M, Z570M, Z5700M, Z5730M, Z5740M, ZM1080, ZM1080T, ZM1082, ZM1082T) je povolené rozmezí proudu 1,5 - 2,5mA. P?íli? maly proud m??e zp?sobit, ?e katoda
nerozsvítí celá. P?i napájení pulzujícím proudem musí ?pi?kovy proud p?esáhnout minimální pot?ebnou hodnotu.
Napájení pulzujícím proudem je jednou z metod stmívání digitron? a pro zvy?ení jasu je mo?né doplnit filtra?ní kondenzátor.
Odpory R8 - R11 ur?ují proud digitrony.
úbytek digitron? je cca 140V a ?pi?kové napětí sítě je 325V, na odporech je tedy ?pi?kové napětí 185V.
Odpory jsou voleny tak, aby ?pi?kovy proud p?esáhl minimální provozní proud, ale nebyl zbyte?ně vysoky.
Pokud by proud nesta?il ke správnému zobrazení, lze hodnoty odpor? sní?it.
Já jsem zvolil odpory 82k, kterymi te?e ?pi?kovy proud cca 2,25mA (st?ední proud je cca 0,5 - 0,6mA), co? se ukázalo jako dostate?né ke správnému zobrazení
i k dobré ?itelnosti digitron?. Spot?eba hodin je cca 1,8W.
Zku?enosti z provozu hodin:
7. 10. 2015 - za?átek nep?etr?itého provozu digitronovych hodin.
28. 6. 2019 - 3 roky a 8 měsíc? provozu bez poruchy, bez známek opot?ebení.
