DIGITRONOVÉ HODINY

Úvod
www.elweb.cz
Ještě než se v České republice strhl boj o poslední zbytky starých číselných zobrazovačů na principu studeného výboje, takzvaných digitronů, stihl jsem přesunout téměř všechny skladové zásoby Z574M společnosti TIPA, spol. s r.o. pod sekci Stavebnice a moduly s myšlenkou, že se jednou budou hodit. Pro firmu 15 let neprodejný šrot na čas zkrátka ležel jen na jiném místě, kde už se zbavil štítku prodejní položka a čekal na další využití. Hned po objevu součástek jsem přemýšlel, jak se zbavit nutnosti použít transformátoru pro napájení anod digitronů a čím budu řídit spínání číslic. Ještě před nahlédnutím na internet pro nějaké ty nápady jsem měl na jazyku dvě věci: místo transformátoru Villardův násobič napětí a pro ovládání digitronů dekadické čítače CMOS 4017. Po zhlédnutí cizích zapojení jsem zjistil, že můj geniální nápad řešení nebyl až tak jedinečný.
www.elweb.cz

www.elweb.cz
Během přípravy limitované série 100ks stavebnic digitronových hodin ze začala vynořovat spousta amatérských konstrukcí a s tím i hlad po těžko sehnatelných, ale designově jistě výjimečných zobrazovačích. Po pár kusech, které jsem nechal k prodeji, se jen zaprášilo. Proto jsem rád, že jsem jich stovky uchránil od velkých očí mnoha amatérských konstruktérů a mohl je využít pro výjimečnou profesionální stavebnici, která bude díky nynějšímu vysokému zájmu o hodiny podobných konstrukcí jistě velice žádaná. www.elweb.cz
Obsah
www.elweb.cz

1.	Základní parametry	
2.	Schéma zapojení
2.1.	Zdroj napětí
2.1.1.	Externí napájecí zdroj
2.1.2.	Zdroj anodového napětí
2.1.3.	Zdroj řídící logiky a záložní zdroj nouzového provozu
2.2.	Časová základna
2.2.1.	Oscilátor
2.2.2.	Dělení signálu na minutový puls – 1/60Hz
2.3.	Čítání a zobrazení minut
2.3.1.	Čítání a zobrazení jednotek minut
2.3.2.	Čítání a zobrazení desítek minut
2.3.3.	Čítání a zobrazení jednotek hodin
2.3.4.	Čítání a zobrazení desítek hodin
2.4.	RESET
2.4.1.	Globální RESET
2.4.2.	Lokální RESET
2.5.	Zobrazení číslic
3.	Konstrukce
3.1.	Plošný spoj
3.1.1.	Obrazec spoje
3.2.	Sestavení hodin
3.2.1.	Osazení digitronů a doutnavky
3.2.2.	Osazení hodinového krystalu
3.3.	Sestavení externího zdroje
3.4.	Oživení
3.5.	Experimenty s podsvícením digitronů
3.6.	Rozpis součástek a dílů
Závěr
Resumé
Použité zdroje
Elektronická média

1. Základní parametry
www.elweb.cz
Napájecí napětí: ~24 – 30V
Proudový odběr: max 65mA
Spotřeba el. energie ze sítě: max 2W
Proudový odběr při nouzovém provozu z 9V baterie: max 6mA
Doladění taktu oscilátoru: ±10 sekund za den
Napájecí transformátor: HAHN EI30/12,5 1,9VA ta70/F 230V/2x12V 2x79mA, hermeticky uzavřený
Přístrojová krabička zdroje střídavého napětí 24V: Z-42
Rozměry plošného spoje: 186,7 x 67,3 mm

www.elweb.cz
2. Schéma zapojení
www.elweb.cz
Zařízení je realizováno za pomocí klasických CMOS obvodů řady 4000, vyznačuje se nízkou spotřebou, jednoduchým ovládáním a je vybaveno nouzovým bateriovým režimem pro případ výpadku elektrické rozvodné sítě ~230V.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
2.1. Zdroj napětí
www.elweb.cz
2.1.1. Externí napájecí zdroj
www.elweb.cz
Hodiny je třeba napájet střídavým napětím 24V. Zapojení jsem nechtěl nijak komplikovat střídačem, a proto využívám transformovaného síťového napětí. Jelikož je odběr našeho zařízení velmi malý, pro jeho provoz naprosto dostačuje maličký transformátor HAHN 1,9W 230V/2x12V, jehož dvě sekundární vinutí propojíme v jedno a získáme tak střídavé napětí 24V. Primární okruh je chráněn pojistkou F1.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
2.1.2. Zdroj anodového napětí
www.elweb.cz
Pro provoz digitronů Z574M potřebujeme anodové napětí cca 160V a relativně malý proud. Nabízí se nám dvě varianty, jak napětí ~24V transformovat. Buďto pomocí dalšího transformátorku (čehož já jsem odpůrce, jelikož se špatně shání a ruční navíjení mě nebaví), nebo Villardova násobiče napětí složeného z kondenzátorů a diod, jak vidíme na obrázku. Náš násobič je tříčlenný, vstupní napětí násobí 23x, tedy 8x. Je-li na vstupu 24V, na výstupu naměříme 192V. Za násobičem následuje část nastavitelného stabilizátoru napětí (R33, R34, TR1, D7, C9, T29), přičemž trimrem TR1 nastavujeme hodnotu výstupního napětí.
www.elweb.cz

www.elweb.cz
2.1.3. Zdroj řídící logiky a záložní zdroj nouzového provozu
www.elweb.cz
Veškeré řídicí CMOS obvody jsou napájeny devíti volty, log. 1 se tedy rovná úrovni cca 7,5V – 9V. Bývá zvykem užívat 5V logiku, já však nejsem limitován ani 5V mikroprocesorem, ani TTL obvody, a proto si můžu dovolit napětí mezi 3 – 18V. Při 5V by byly rezistory 100k (kterých máme nadměrné množství a potřebují zužitkovat) na bázi spínacích tranzistorů příliš vysoké hodnoty, při napájení 18V zase zbytečně zvyšujeme odběr zařízení a nejsem si jistý, zda by to snesl hodinový krystal. Vzhledem k tomu, že pro nouzový režim jsem si jako zdroj napětí vybral 9V baterii, jako nejrozumnější se jevilo i při běžném režimu použít 9V napájení. Sáhl jsem tedy po jednocestném usměrnění (D8), filtraci (C10) a následné stabilizaci obvodem 7809 (IC9). Proti rozkmitu obvodu jsou na jeho vstupu i výstupu užity kondenzátory 100n (C11, C12). V případě výpadku elektrické rozvodné sítě začne řídící logiku napájet 9V baterie skrze diodu D9. Počítáme-li s úbytkem na PN přechodu 0,7V, samotné CMOS obvody jsou pak napájeny cca 8,3V. Jakmile dojde k obnovení dodávky elektrické energie, za stabilizátorem naměříme 9V, což je napětí vyšší, než 8,3V. Jelikož je na katodě D9 vyšší napětí než na její anodě, ocitne se dioda v nepropustném směru a záložní bateriový zdroj se přestane využívat, tím i vybíjet. Toto zapojení tedy nerealizuje nabíječku záložní baterie, jsou-li hodiny v síti. Proto je možno připojit zcela obyčejnou 9V baterii, kterou je však nutné jednou za čas (cca co tři roky, záleží na množství výpadků elektřiny) vyměnit.
www.elweb.cz
2.2. Časová základna
www.elweb.cz
2.2.1. Oscilátor
www.elweb.cz
Základním prvkem oscilátoru hodin je integrovaný obvod 4060 (IC1) vyvinutý speciálně pro časové aplikace. Jde o 12-ti bitový čítač se zabudovanými invertory pro postavení oscilátoru s krystalem (jinak většinou realizovaného pomocí hradel NAND zapojených jako invertory). Výstup oscilátoru je připojen na 14-ti stupňový 12-ti bitový čítač, u jehož posledních 11 stupňů je indikováno naplnění logickou hodnotou na výstupech Q4 – Q14. Jako každý čítač lze i tento využít pro účely dělení kmitočtu. Tak dostaneme na výstup Q14 z původních 32,768kHz hodinového krystalu nižší takt o frekvenci 8Hz. To je ovšem stále příliš vysoký kmitočet. Pro čítání minut jej budeme muset dále dělit. Kapacitním trimrem C2 můžeme jemně doladit kmitočet a tím i seřídit rychlost hodin v případě, že se budou opožďovat či zrychlovat oproti reálnému času.
www.elweb.cz

www.elweb.cz
2.2.2. Dělení signálu na minutový puls – 1/60Hz
www.elweb.cz
Z řady CMOS obvodů se po zbytek zapojení setkáme už pouze s jediným, a to s dekadickým čítačem 1 z 10, 4017. Za podmínky, že je vstup ENABLE (13) a RESET (15) připojen k zemi (log. 0), se při každém impulsu na vstupu CLOCK (14) navýší stav čítače vždy o jeden a na příslušném výstupu Q0 – Q9 se objeví log. 1. Je-li stav čítače 5, naměříme na výstupu Q5 log. 1 a na všech ostatních výstupech log. 0. Při přetečení (10. cyklu) se na výstupu CARRY OUT (12) na chvíli objeví log 0. a stav čítače se vynuluje. Kmitočet na CO je tak roven 1/10 kmitočtu na vstupu CLK. Tak získáváme děličku kmitočtu 1:10, ve schématu obvod IC2. Pro získání minutového pulsu však musíme 8Hz signál vydělit 480, zatím jsme učinili dělení pouze desíti, proto za obvodem IC2 následují další dvě děličky využívající stejný CMOS obvod 4017. IC3 je zapojen jako dělička 1:8 a čítací cyklus je uměle zkrácen na 8 stavů, jelikož devátý výstup je přiveden na vstup RESET – při posunu na hodnotu 8 (nesmíme zapomenout na hodnotu 0, osmička je tedy už devátým stavem, který využijeme pro aktivaci RESETu) se na Q8 a díky propojení i na RESETU objevuje log. 1 a čítání probíhá nanovo. Na jakémkoli výstupu Q0 – Q7 tak bude kmitočet roven 1/8 kmitočtu na vstupu CLK. Já jsem si jako výstup vyděleného signálu vybral Q7 a přivedl jej na vstup CLK IC4, posledního ze série děličů signálu na minutový puls. Zde je nastaven dělicí poměr na 1:6. Postup je stejný jako u IC3, jen místo 9. výstupu (Q8) používáme pro aktivaci RESETU výstup sedmý (Q6) a vydělený signál můžeme vést dále z výstupů Q0 – Q5, přičemž já jsem si opět zvolil poslední možný (Q5). Nyní si zrekapitulujeme všechna dělení 8Hz signálu. Nejdříve jsme dělili 10-ti, poté 8-mi a nakonec 6-ti. Jak víme i z matematiky, pořadí členů podílu je libovolné a na výsledku se nic nemění. Pro jednodušší pochopení tedy signál dělíme 8-mi, 6-ti a 10-ti ŕ 8Hz¸8¸6¸10 ŕ 8Hz¸8¸ (6x10) ŕ 8Hz¸8 = 1Hz, 1Hz¸60 = 1/60Hz. Signálu nesoucímu minutový puls záměrně zvýšíme impedanci o 100kW zapojením rezistoru R40 do jeho cesty, čímž v případě potřeby dáme přednost signálu s nižší impedancí. (Signál pro nastavení hodin, který v cestě žádný rezistor nemá, je tvrdším zdrojem napětí, a proto je v případě stisknutí některého z tlačítek pro nastavení času upřednostněn před minutovým pulsem.)
www.elweb.cz

www.elweb.cz
2.3. Čítání a zobrazení minut
www.elweb.cz
2.3.1. Čítání a zobrazení jednotek minut
www.elweb.cz
Minutový puls z IC4 přivádíme na vstup CLK dalšího CMOS 4017 (IC5), který poslouží jako dělič i budič jednotlivých číslic digitronu E1 zobrazujícího jednotky minut. Potřebujeme čítat do devíti, a to vždy, bez výjimky. Čítací cyklus dekadického čítače 4017 tedy nebude třeba nijak upravovat. Při přetečení (desátém pulsu) začne čítat opět od nuly a vyšle impuls z CARRY OUT na vstup CLK IC6, čítače a budiče desítek minut – po čísle devět na jednotkách minut se tedy navýší hodnota o 1 na desítkách minut.
www.elweb.cz
2.3.2. Čítání a zobrazení desítek minut
www.elweb.cz
Je jasné, že jen těžko bychom zobrazovali více jak 59 minut. Proto všechna čísla větší než 5 jsou pro nás nepotřebná a zkrátíme čítací cyklus pouze po číslo 5. Poté bude následovat reset a vyslání pulsu na vstup CLK IC7, čítače a budiče jednotek hodin.
www.elweb.cz
2.3.3. Čítání a zobrazení jednotek hodin
www.elweb.cz
Vždy po 59. minutě dojde k vynulování jednotek i desítek minut a navýšení jednotek hodin o jednu hodinu. (je li méně jak 23 hodin). Cyklus čítání je zde podmíněný – mění se tedy podle aktuální situace. V případě, že stav čítače desítek hodin je roven „2“, čítá pouze po hodnotu 3 (23:59) a poté se spolu s čítačem desítek hodin vynuluje (resetuje). Za předpokladu, že stav čítače desítek hodin je menší než „2“, proběhne nezkrácený čítací cyklus až po číslo 9 (19:59) a z CARRY OUT vyjde impuls na vstup CLK IC8, čítače a budiče desítek hodin – po čísle devět na jednotkách hodin se tedy navýší hodnota o 1 na desítkách hodin.
www.elweb.cz
2.3.4. Čítání a zobrazení desítek hodin
www.elweb.cz
Více, než dvě číslice zde potřebovat nebudeme. Vystačíme si s jedničkou a dvojkou. Nulu je zbytečné zobrazovat a proto výstup Q0 zůstane nezapojen na žádný ze spínacích tranzistorů. Jakmile by mělo dojít k zobrazení 24 hodin, dojde k resetu všech čítačů/budičů jednotlivých digitronů.
www.elweb.cz
2.4. RESET
www.elweb.cz
2.4.1. Globální RESET
www.elweb.cz
Při přivedení napájecího napětí ~24V je třeba vynulovat všechny čítače IC5 – IC8. K tomuto slouží globální RESET. Při startu tedy potřebujeme na okamžik vyslat log. 0 na všechny vstupy RES zmíněných obvodů. Toho docílíme jednoduše pomocí C13 a R4. Okamžik trvá, než se kondenzátor C13 nabije – v tu chvíli je propustný a na R4 tak naměříme skokově 9V – log. 1. Jakmile se kondenzátor nabije, stane se neprůchozí a odporem R4 připojeným na GND definujeme log. 0. Funkce RESET je aktivována pouze při log. 1, během chvíle po startu jsou tedy hodiny v provozním stavu. Ke globálnímu RESETu dojde rovněž v případě, že není připojeno střídavé napětí 24V a připojíme záložní baterii. V případě, že je připojena záložní baterie 9V, ke globálnímu RESETu nikdy nedojde – C13 je udržován stále nabitý. K obvodům IC6-IC8 je globální RESET veden skrze diody D13 a D14, aby nebyl ovlivňován lokálním RESETem těchto obvodů.
www.elweb.cz
2.4.2. Lokální RESET
www.elweb.cz
Lokální RESET se týká pouze určitých obvodů, jedná se o samostatné okruhy napomáhající zkrátit čítací cykly, je vyvolán za předem stanovených podmínek. U IC6 násilně krátíme čítací cyklus, abychom mohli zobrazovat pouze čísla 0-5. O něco složitější je to u IC7 a IC8 (jednotky a desítky hodin). Potřebujeme je vynulovat v případě, že by se měla zobrazit hodnota „24“. Tedy „2“ u IC8 a „4“ u IC7. Zde přichází na řadu funkce AND. Chci vyvolat reset v případě, že Q2 IC8 = 1 a zároveň (x) Q4 IC7 = 1. Když to přeložím: RESET vyvolat jedině za předpokladu, že zároveň na obou výstupech (Q2 IC8, Q4 IC7) naměřím 9V, tedy log.1. To se dá realizovat pomocí hradla AND. Ale uvažme, je třeba na spoj umisťovat další CMOS obvod? Není, můžeme si opět pomoci diodami. Budeme sledovat skrze D10 a D11 logickou hodnotu na již zmíněných výstupech. Díky užití diod pak v případě rozdílných hodnot na obou výstupech nedojde k jejich zkratování, zároveň jsme však za diodami schopni naměřit jedině log. 0 z důvodu jejich jednocestné propustnosti. Log. 1 je potom zcela nedefinovaná a to napravíme rezistorem R3. V případě, že bude alespoň na jednom z výstupů log. 0, bude i na RESET IC7 a IC8 skrze R2 přiváděna log. 0 a k vynulování tedy nedojde. Když bude na obou výstupech log. 1, dioda D12 se ocitne v propustném směru a dojde ke vzniku odporového děliče (R3+RD12):R4 a na vstup RESET IC7 a IC8 se tak přivede napětí (10/11x9V-10/11x0,7V) postačující pro vynulování obou čítačů IC7, IC8. Možná byste namítli, že zapojení mohu zjednodušit vypuštěním R2 a D12. To bych ovšem v případě, že by na Q2 IC8 či Q4 IC7 byla log. 0, zablokoval globální RESET.
www.elweb.cz
2.5. Zobrazení číslic
www.elweb.cz
K tomu, aby se na digitronu zobrazila jedna z číslic 0-9, potřebuji mít v provozu zdroj anodového napětí cca 160V i zdroj napětí 9V pro řídící logiku. Proto v případě pouhého nouzového napájení z baterie nedojde k rozsvícení žádné z číslic. Mezi anodou a spínanou zemí (katodou digitronu) je potenciál 160V, je tedy logické, že 9V logika nemůže digitrony řídit přímo. Proto využíváme vysokonapěťových NPN tranzistorů MPSA42, kterými propojujeme jednotlivé katody (číslice) se zemí (GND).
www.elweb.cz
3. Konstrukce
www.elweb.cz
3.1. Plošný spoj
www.elweb.cz
Plošné spoje pro tuto stavebnici vyrobila společnost SEMACH z Valašského Meziříčí. DPS jsou pocínované, vyvrtané, nastříhané, s nepájivou maskou a potiskem rozložení součástek. Veškeré součástky až na externí zdroj střídavého napětí 24V jsou umístěny na jednu jedinou desku PT029, navrženou v prostředí EAGLE 4.11 for Windows. Spoj je jednostranný, při jeho tvorbě byly užity upravené a vlastní knihovny součástek s většími pájecími ploškami. Zapojení je tak schopen sestavit i méně zdatný konstruktér.
www.elweb.cz
3.1.1. Obrazec spoje
www.elweb.cz
3.2. Sestavení hodin
www.elweb.cz
Jako první zapájíme jediné dvě drátové propojky PR1 a PR2. Poté osadíme rezistory. V případě, že se na spoj nevejdou naležato, ohneme jeden drátový vývod a zapájíme je nastojato. Pokud zařízení stavíte pro soutěžní účely, nezapomeňte na stejnou orientaci barevného značení rezistorů. Pokračujeme ve stavbě osazením diod, patic, tlačítek, svorkovnice, kondenzátorů, trimrů. Jako jedny z posledních pájíme integrované obvody a tranzistory. Teď už nás čekají pouze ty největší lahůdky.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
3.2.1. Osazení digitronů a doutnavky
www.elweb.cz
Digitrony Z574M mají dlouhé pájitelné vývody, proto stavebnice nevyužívá patice pro elektronky. V praxi to znamená, že jak si je zapájíte, tak už budou navěky stát. Projeví se tak vaše míra trpělivosti. Doporučuji zkrátit vývody digitronů, ještě než se ho pokusíte zapasovat do spoje. Půjde vám pak daleko lépe synchronizované zasunutí všech 13-ti vývodů najednou. Digitrony umístíme přibližně 3mm nad spoj, řádně je srovnáme a připájíme zatím jen několik vývodů každého z nich. Znovu překontrolujeme, zdali jsou všechny čtyři zobrazovače upevněny rovně a v případě, že jsme spokojeni, dopájíme zbylé vývody. Předěl mezi hodinami a minutami nám vytváří doutnavka E5. Snažíme se ji rovněž upevnit rovně, cca 1 až 3mm nad spoj. To že posléze bude svítit pouze jedna ze dvou elektrod (katoda), je způsobeno stejnosměrným napájením doutnavky, nejedná se o žádnou závadu.
www.elweb.cz
3.2.2. Osazení hodinového krystalu
www.elweb.cz
Hodinový krystal je vůbec tou nejchoulostivější součástkou stavebnice. Je háklivý na nárazy, ale i teplotu pájení. Při teplotě hrotu pájky 300°C nesmíme krystal pájet déle jak 3 sekundy. Vůbec s největší opatrností pájíme při použití trafopájky. Prolít cín a rychle pryč. Počkat alespoň minutu a až potom zapájet druhý vývod. Nastavte si tedy minimální teplotu pájky a rovněž co nejkratší dobu pájejte. V případě, že Vám potom hodiny nepojedou, nebo poběží jen krátký čas, je nejpravděpodobnější příčinou přehřátí krystalu při pájení.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
3.3. Sestavení externího zdroje
www.elweb.cz
Stavebnice obsahuje již sestavený zdroj, jehož pocínované drátové vývody pouze připojíme ke svorkovnici. Jedná se o střídavé napětí, a proto nezáleží na tom, který drát přichytíme do první či druhé zdířky. Pro konstruktéry, kteří si toto zapojení budou chtít postavit sami na vlastní pěst, nebo jim nic jiného nezbude na vybranou, až se tato limitovaná série doprodá, popíši postup konstrukce zdroje. Snažil jsem se o co nejjednodušší a nejlevnější řešení. Proto jsem se rozhodl využít krabičku Z-42 určenou přímo pro menší síťové adaptéry a jako nejvhodnější transformátor jsem shledal model „HAHN EI30/12,5 1,9VA ta70/F 230V/2x12V 2x79mA“, který je běžně k dostání například u konkurenční společnosti www.gme.cz. Sekundární vinutí má dvojí. Když je zapojíme do série, získáme potřebných 24V/79mA. V případě proudového odběru tedy máme ještě malou rezervu. Transformátorek se namíru vejde do vybrané krabičky. Přilepíme jej tavicí pistolí. Primární okruh jistíme pojistkou. Aby ji bylo možno vyměnit, použili jsme pojistkové pouzdro určené pro autorádia – jeho výhodou jsou drátové vývody a také to, že se po boku transformátoru tak akorát vejde do krabičky. Optimální bude použít 10mA jištění. Propojíme síťovou vidlici s primárním vinutím (skrze zmíněnou pojistku), spojíme sekundární vinutí (na obrázku patrná cínová kapka), a vyvedeme dvojlinkou střídavých 24V. Nezapomeneme všechny vodiče dobře zaizolovat, například stahovací bužírkou. Poté pájecí pistolí zatavíme také síťovou vidlici. Počkáme pár minut, až horký plast ztuhne a krabičku uzavřeme. Před ostrým nasazením změříme výstupní napětí. To může naprázdno přesáhnout 30V. (Pro čínské transformátorky HAHN je typické, že i při zatížení je jejich výstupní napětí o něco vyšší, než se uvádí na jeho pouzdru.)
www.elweb.cz

www.elweb.cz
3.4. Oživení
www.elweb.cz
Zapojení stavíte i užíváte na vlastní riziko! Pracujete s nebezpečným síťovým napětím 230V. V samotné konstrukci hodin za násobičem napětí naměříme až 200V. Stejně vysoké napětí se objevuje i na jezdci trimru TR1. V žádném případě se jej nedotýkejte a pro jeho nastavení NEPOUŽÍVEJTE neizolovaný šroubovák. Když je zařízení v provozu, dotýkejte se pouze nevodivých částí, nesahejte v žádném případě na plošný spoj ze strany vodivých cest. Zdroj anodového napětí je sice velmi měkký a neměl by Vám ublížit, přesto dbejte nejvyšší opatrnosti. Jednáte na své vlastní nebezpečí. U lidí se srdečním onemocněním může v případě úrazu dojít k zástavě srdce. Společnost TIPA, spol. s r.o. a autor zapojení se zříkají jakékoli právní odpovědnosti za užívání tohoto zařízení. Oživení zařízení není složité, ale vzhledem k vysokému napětí, které je nutné pro provoz digitronů, je třeba ctít základní bezpečnostní zásady. V žádném případě nastavení ani jakoukoli jinou manipulaci se zapnutými hodinami nečiňte bez dohledu druhé osoby. Používejte k práci pouze jednu ruku a tu druhou si raději schovejte do kapsy (není horší situace, než uzavřít obvod skrze ruce a srdce). Doporučujeme použít gumové rukavice a v případě užití nářadí používejte pouze nástrojů s izolovanou rukojetí. Při jejich používání se nedotýkejte jejich neizolovaných částí. Nejprve pečlivě zkontrolujte, zdali jsou všechny součástky zapájeny správně. Tedy správné hodnoty a orientace. Buďte obezřetní obzvláště u orientace diod. Při jejich špatném zapájení se v lepším případě změní čítací cykly CMOS 4017, v tom horším dojde ke zkratu, který může vést ke zničení dalších součástek (obzvláště náchylné jsou tranzistory MPSA42). Opačné zasunutí CMOS obvodů vede k jejich destrukci, stejně tak může dojít k explozi v případě otočení elektrolytického kondenzátoru. Pokud jste do teď důkladně neočistili DPS (desku plošných spojů) ze strany spojů, učiňte tak a případné zanesení kalafunou či jiné špíny důkladně otřete lihem. Zkontrolujte vizuálně a v případě nepřehledných spojů i elektricky, zdali nedošlo nedopatřením k nepatřičnému prolití některých cest. Pamatujte, že důkladná kontrola vaší konstrukční práce je ve výsledku úsporou spousty času i peněz. Trimr TR1 nastavíme téměř na doraz doleva. Vodiče napájecího zdroje připevníme do svorkovnice dříve než jej zapojíme do zásuvky. Nyní zdroj připojíme do sítě a vyčkáme dvě sekundy. Pokud se za tu dobu nerozsvítí digitrony (měly by se zobrazit tři nuly), zařízení ihned vypneme a hledáme konstrukční chyby v podobě zkratu či studeného spoje. Pozor, dokud po vypnutí doutnavka i nepatrně svítí, je v kondenzátorech násobiče stále akumulováno vysoké napětí. S manipulací doporučuji počkat až do chvíle, kdy doutnavka zcela zhasne. V případě, že se digitrony úspěšně rozsvítí, snižujeme anodové napětí trimrem TR1 otáčením doprava do chvíle, než se číslice začnou rozostřovat. Tlačítky S1 – S3 nastavíme čas. Stiskem jednoho z tlačítek přivádíme na místo minutového pulsu frekvenci vyšší. Tím zrychlíme proces čítání a jednoduše nastavíme požadovaný čas. Každé z tlačítek je pro jinou rychlost posunu. Stisknutím S1 posouváme čas velice pomalu, užíváme ho především pro nastavení minut. U S3 dojde naopak k velmi rychlému posunu. Pokud čas stojí a nepohne se, bude nejspíš nefunkční oscilátor. S největší pravděpodobností půjde o vadný krystal, který se patrně při pájení přehřál. Zjistit, zdali oscilátor kmitá, lze buďto osciloskopem, logickou sondou nebo v případě, že nemáme ani jedno z uvedených zařízení, použijeme LED diodu s předřadným rezistorem cca 220R. Anodu připojíme na +9V a katodu skrze rezistor na PIN 3 obvodu IC1. Běli bychom vidět blikání. Pokud nám 8Hz takt blikání splývá, můžeme se připojit za první děličku, PIN 12 IC2. V případě, že ani zde nepostřehneme blikání LED diody, je skutečně nefunkční oscilátor. Pokud nepomůže výměna krystalu či CMOS 4060, závada bude patrně opět v konstrukci a nějakém studeném spoji či zkratu (tyto věci hledejme vždy jako první). Pokud vše správně funguje, máme nastavený čas, kontrolujeme co 24 hodin, jestli se hodiny zpožďují či zrychlují. Jejich takt lze jemně regulovat kapacitním trimrem C2. Čím větší plocha pevně usazených a otočných plíšků bude splývat, tím více snížíme takt hodin.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
3.5. Experimenty s podsvícením digitronů
www.elweb.cz
Poslední dobou jsou velice populární super-jasné modré LED diody a ani naše retro hodiny se podobným experimentům nebrání. Pro LEDkomaniaky jsem tedy záměrně nechal ve spoji pod digitrony vyvrtat díry o dostatečné velikosti, aby do ní bylo možné zapustit 5-ti mm LED diodu. Toto podsvětlení ovšem bude mít spotřebu možná vyšší jak celé hodiny a dodávaný zdroj již pro další spotřebiče není dimenzován.
www.elweb.cz
3.6. Rozpis součástek a dílů
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
Závěr
www.elweb.cz
Cíle: Chtěl jsem vytvořit atraktivní a výjimečné zapojení, které zaujme široké spektrum lidí. Výsledky: Myslím si, že vytvořený časoměřič je proveden na profesionální úrovni ve všech ohledech - design, srozumitelné schéma zapojení, kompaktní konstrukce - a uživateli bude dobře sloužit k měření času v průběhu několika desítek let. Resumé I wanted to create an atractive and outstanding device which would be interesting for many people. In my opinion this nixie clock is developed and made profesionally - it has very good design, schema and construction – so it will serve you well for many coming years.
www.elweb.cz

www.elweb.cz

www.elweb.cz
Použité zdroje
www.elweb.cz
Elektronická média
www.elweb.cz
http://www.edunet.souepl.cz/~weisz/dilna/ - učební materiály SOU elektrotechnického v Plzni
www.elweb.cz
http://veverka.sh.cvut.cz/~sykora/prj/digihodiny/digihodiny.html - konstrukce digitronových hodin
www.elweb.cz

www.elweb.cz

Zde popsanou konstrukci můžete zakoupit
v podobě elektronické stavebnice v obchodě:
www.Tipa.eu

www.elweb.cz

www.elweb.cz


obrázek/schéma ve formátu gif
plošný spoj ve formátu gif (spodní strana)
rozložení součástek na plošném spoji ve formátu gif
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg
fotografie/obrázek ve formátu jpg