Например TDA7294

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Бытовая техника >

Теги статьи: Добавить тег

Часы на газоразрядных индикаторах

Автор: Antares, serega.starovoitov@mail.ru
Опубликовано 19.09.2013
Создано при помощи КотоРед.

Мяу. Товарищи Коты! Всем доброго времени суток!)

Во-первых, позвольте поздравить товарища Кота с Днём Рождения! Желаю всегда оставаться молодым и востребованным! Валерьянки кошечек и всего-всего)))

Во-вторых, позвольте представить вам своё творение – электронные часы на газоразрядных индикаторах. При их создании я заложил следующий функционал:

* индикация текущего времени в формате ЧЧ.ММ – обычный режим работы;

* индикация текущего времени в формате ММ.СС – больше сервисная функция, но может использоваться для замера временных интервалов с точностью до единиц секунд;

* гашение старшего разряда часов при текущем времени от 0:00 по 9:59 – так читабельнее;

* возможность установки текущего времени как обычным способом (ввод текущих значений часов и минут вручную), так и по сигналам точного времени (сброс счётчика времени по на определённую комбинацию клавиш);

* ежесуточная подстройка хода часов (ежесуточное добавление или отнимание от текущего значения времени заданного числа секунд в заданное время);

* 8 уровней яркости индикаторов;

* 2 режима яркости индикаторов (день/ночь) в зависимости от внешней освещённости – предназначено для уменьшения яркости индикаторов ночью, т.к. индикаторы, работающие на полную мощность ночью, могут мешать спать;

* вольтметр сетевого напряжения со шкалой от 180 до 260 Вольт (приятное дополнение);

* источник резервного питания для поддержания хода часов при пропадании сетевого напряжения.

Я не закладывал в свои часы будильник, т.к. планировал располагать их далеко от кровати, да и мобильный телефон вполне успешно реализует эту задачу. В последствии эти часы вообще переехали на кухню, где будильник не нужен вообще. Но при желании Вы можете доработать исходный код, прилагаемый к статье и ввести функцию будильника, благо в управляющем микроконтроллере есть свободные выводы, которые можно назначить для этих целей.

Обзор схемы часов.

Итак, перейдём к схемотехнике часов. Вся электроника расположена на трёх платах (см. схему ниже).

На плате, обозначенной как «Voltmeter» находится измерительный мост вольтметра и цепи защиты трансформатора часов от перенапряжений и перегрузок.

На плате, помеченной как «MainBoard» находится почти вся управляющая электроника и газоразрядные индикаторы.

На плате «ButtonsBoard» находятся кнопки управления часами, индикатор режима день/ночь и фотодатчик.

На этой же схеме указаны все соединения между платами.

Рассмотрим схему платы «Voltmeter». Её схема приведена ниже.

На элементах F1 и VR1 собрана цепь защиты часов от перенапряжений и перегрузок. При перегрузке ток, протекающий через плавкий предохранитель F1, превышает точку плавления, и цепь размыкается. При перенапряжении открывается варистор VR1, вызывая перегрузку цепи и срабатывание предохранителя F1. Резистор R6 предназначен для уменьшения пускового тока трансформатора и устранения срабатывания предохранителя при кратковременных перегрузках.

Остальные элементы представляют собой измерительный мост для замера сетевого напряжения. Диод D1 выпрямляет сетевое напряжение, а конденсаторы С1 и С2 сглаживают пульсации. Правое плечо моста стабилизировано стабилитроном D2. Мост настраивается так, чтобы при напряжении в сети около 180 Вольт потенциалы плеч были равны. Таким образом, шкала измерений начинается не с 0, а со 180 Вольт. В разъём P3 включается измерительная головка.

Итак, с этой платой, вроде разобрались, что куда и зачем. Про настройку и детали поговорим ниже, в соответствующих разделах, а теперь, перейдём к рассмотрению платы «MainBoard». Смотрим на схему:

Переменное напряжение 12 Вольт от трансформатора поступает на плату через разъём P1 и выпрямляется диодным мостиком D3 (на самом деле, на плате 4 отдельных диода, но на схеме они обозначены как один мостик). Далее выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором C2 и поступает на стабилизатор на микросхеме U2, где понижается до 5 Вольт, необходимых для питания микроконтроллера и управляющей логики. Диод D1 предназначен для защиты микросхемы стабилизатора от ситуации, когда выходное напряжение превышает входное. Конденсаторы C3 – C5 предназначены для устранения возбуждения стабилизатора и дополнительной фильтрации. К разъёму P2 подключается резервный источник питания (3 щелочные батарейки типоразмера «ААА» с суммарным напряжением около 4,5 Вольт). Применение солевых батарей в качестве источника резервного питания нежелательно из-за возможной их «протечки». При наличии сетевого напряжения на выходе стабилизатора U2 присутствует напряжение +5 Вольт. Так как напряжение стабилизатора больше, чем напряжение резервного источника, диод D4 закрыт, а диод D2 открыт, и часы питаются от сети. Благодаря резистору R2 производится подзарядка батареи микротоком. При пропадании сетевого напряжения потенциал анода диода D2 падает до нуля, и диод закрывается и микроконтроллер часов питается от резервного источника через диод D4.

На элементах R1, R3-R5, R11, R12, C1, C6, C8, C9, L1, D5, D6, Q1, Q2, U1 собран повышающий преобразователь step-up для питания газоразрядных индикаторов. Он питается от напряжения +12 Вольт, получаемого от выпрямителя D3. Работает преобразователь следующим образом: на микросхеме-таймере (555) U1 собран генератор прямоугольных импульсов, которые поступают на затвор полевого транзистора Q1. Когда транзистор открыт, через катушку L1 протекает ток, и она запасает энергию в магнитном поле. Когда транзистор Q1 закрывается, на катушке формируется выброс самоиндукции, который выпрямляется диодом D4 и накапливается в конденсаторе C9. Энергии, запасаемой катушкой L1, достаточно чтобы сформировать на конденсаторе C9 напряжение около 180 Вольт. Цепь R11, R12, Q2 обеспечивает стабилизацию выходного напряжения за счёт обратной связи. Когда напряжение на конденсаторе C9 меньше заданного, напряжение на базе транзистора Q2 за счёт делителя R11, R12 меньше 0,6 Вольт, и транзистор закрыт. Когда напряжение на конденсаторе C9 начинает превышать заданное, напряжение на базе Q2 превышает 0,6 Вольт, и транзистор начинает открываться. За счёт этого падает напряжение на выводе 5 микросхемы U1. Генерируемые ею импульсы становятся короче, и в катушке запасается меньше энергии. Мощность выбросов самоиндукции уменьшается, и напряжение на конденсаторе C9 уменьшается. Таким образом реализуется стабилизация напряжения, питающего газоразрядные индикаторы. Выходное напряжение этого узла регулируется при помощи подстроечного резистора R12. Конденсатор C20 и диод D12 уменьшают выбросы от самоиндукции в цепь +12 Вольт.

При питании от резервного источника останавливаются все функции, кроме хода часов. Для того, чтобы микроконтроллер мог определить, от какого источника производится в данный момент питание, предназначена цепь R28, R29, C19, D11. Конденсатор C19 служит для предотвращения реагирования микроконтроллера на кратковременные просадки напряжения питающей сети. Резисторы R28, R29 и диод D11 образуют делитель напряжения. Когда часы питаются от сети напряжение +5 Вольт приходит с микросхемы стабилизатора U2 на делитель, формируя на выводе 28 микроконтроллера U5 уровень лог. «1». При питании от резервного источника напряжение на делитель не поступает, и вывод 28 микроконтроллера за счёт резистора R29 оказывается притянутым к земле. Микроконтроллер считывает состояние данной цепи два раза в одну секунду. Если сетевое напряжение пропало, отключаются все службы, кроме счётчика времени. При появлении сетевого напряжения все функции часов восстанавливаются. Изначально в своей конструкции я хотел использовать половину микросхемы сдвоенного операционного усилителя U3 в режиме компаратора для реализации функции определения наличия сетевого напряжения, но микросхема LM358 не может выдать на выход напряжение более 3,5 Вольт, из-за чего микроконтроллер никогда обработает такой сигнал как лог. «1». Поэтом в нынешнем виде половинка операционника не используется. При желании можно реализовать такой вариант работы данной цепи, если применить Rail-To-Rail операционный усилитель. Но это уже по вашему желанию).

На второй половине операционного усилителя собран усилитель сигнала оптодатчика. Он представляет собой неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления около 5. Фотодиод к усилителю подключается в режиме диода (прямого тока), т.е. подключен последовательно с резистором к источнику напряжения +5 Вольт и образует регулируемый освещённостью делитель напряжения (см. ниже описание платы «ButtonsBoard»). Усиленный сигнал приходит на вход АЦП микроконтроллера, данные с которого два раза в секунду (при наличии сетевого питания) обрабатываются управляющей программой. Если в течении минуты сигнал с датчика будет превышать заданный порог, будет включен режим яркости индикаторов «день». Если в течении минуты сигнал с датчика будет ниже заданного порога, будет включен режим яркости индикаторов «ночь».

Микроконтроллер запитан от резервируемого источника напряжения +5 Вольт. Конденсаторы C12, C13 и C15 дополнительно фильтруют питающее напряжение. Тактируется микроконтроллер от внутреннего источника 1МГц. Цепочка Y1, C14, C16, C17 образует собой тактовый генератор часов реального времени. Ход часов может подстраиваться при помощи конденсатора C14. Вывод сброса микроконтроллера зашунтирован цепочкой R15, C11 для предотвращения сброса микроконтроллера от внешних помех и наводок. Прошивается микроконтроллер через разъём P3. Он имеет нестандартную разводку, позволяющую удобно расположить его выводы на плате. АЦП микроконтроллера запитывается напрямую от источника питания микроконтроллера, т.к. измерения АЦП не нуждаются в высокой точности. Более того, в микроконтроллере ATMega8 (не ATMega8A) существует аппаратная ошибка на уровне топологии кристалла, из-за которой питание АЦП подключено к питанию контроллера на самом кристалле.

В часах реализована динамическая индикация. Это значит, что в один момент времени работает только один из индикаторов, но переключения между ними происходят настолько быстро (данном случае – с частотой около 1кГц), что глаз не успевает это заметить. Аноды индикаторов запитаны через высоковольтные ключи, управляемые микроконтроллером и токоограничивающий резистор R19, а катоды – через дешифратор с высоковольтными выходами на микросхеме U4. Микросхема дешифратора подключается к микроконтроллеру через резисторы R30 – R33 для согласования КМОП и ТТЛ уровней. Так как дешифратор потребляет достаточно большой ток и не нужен при отсутствии питания от сети (так как индикаторы погашены), он питается от нерезервируемого источника напряжения +5 Вольт (напрямую от микросхемы стабилизатора U2). Так как потребление по входу ТТЛ-микросхем минимально при наличии на их входах лог. «1», при питании от резервного источника микроконтроллер устанавливает на своих выводах 23-26 лог. «1».

К разъёму P1 подключается выход трансформатора сетевого питания, к разъёму P2 – резервный источник, к разъёму P3 – программатор для загрузки прошивки в микроконтроллер, к разъёму P4 – плата ButtonsBoard.

Перейдём к плате «ButtonsBoard».

Тут всё просто. Цепочки R1-C1, R4-C2, R7-C4 и R9-C5 – противодребезговые. Резисторы R2, R5, R8, R10 ограничивают ток, протекающий через контакты кнопок во время разряда конденсаторов противодребезговых цепочек. Светодиод D1 индицирует текущий режим яркости (вкл. – «день», выкл. – «ночь»). R6, C3 – обвязка фотодиода D2.

Рассмотрим коммутацию плат.

Питание от сети подаётся от разъёма, установленного на корпусе часов, по проводам на разъём P1 платы Voltmeter. Пройдя через эту плату, напряжение поступает через разъём P2 платы Voltmeter на сетевой трансформатор Т1, установленный на корпус часов и подключенный проводами к разъёмам P2 на плате Voltmeter и P1 на плате MainBoard. Трансформатор понижает сетевое напряжение до 12 Вольт, которое далее поступает на плату MainBoard через разъём P1 этой платы. Через разъём P2 на плате MainBoard при помощи проводов подключается резервный источник питания, закреплённый на корпусе часов. Платы MainBoard и ButtonsBoard соединяются при помощи шлейфа, разводка которого показана на схеме. Измерительная головка M1, установленная на корпусе часов, соединяется при помощи проводов с платой Voltmeter через разъём P3.

Работа с часами.

При первом включении часы переходят в обычный режим. Отсчёт времени начинается со значения 23:50.

Опрос кнопок производится 2 раза в секунду, поэтому короткое одиночное нажатие может быть не воспринято часами.

Переход к режиму отображения времени в формате ММ.СС производится из обычного режима нажатием на кнопку «Select». Возврет в режим отображения в формате ЧЧ.ММ производится нажатием на кнопку «Select» или «Menu».

Если, находясь в обычном режиме, нажать на кнопку «Menu», часовые индикаторы погаснут, а минутные будут показывать текущее значение счётчика минут. Нажимая на кнопку «Select» можно изменить текущее значение минут.

При нажатии на кнопку «Menu» минутные индикаторы погаснут, а часовые – зажгутся и будут отображать текущее значение счётчика часов. Нажимая на кнопку «Select» можно изменить текущее значение часов.

При нажатии на кнопку «Menu» часовые и минутные индикаторы погаснут, будет лишь мигать разделительная точка с частотой 1 Гц. В этом режиме производится настройка часов по сигналам точного времени. Если в такой настройке нет нужды – нажатием на кнопку «Menu» можно перейти в обычный режим. Если же настраиваем часы по сигналам точного времени – зажимаем кнопку «Select» и отпускаем в момент начала новой минуты. Часы сбрасываются в сторону ближайшего часа. Это значит, что если кнопка «Select» была нажата в 13:29:59, то по её отпускании часы сбросятся до 13:00:00, а если кнопка была нажата в 13:30:00, то часы сбросятся до 14:00:00. После этого часы переходят в обычный режим.

Если в обычном режиме нажать и удерживать кнопку «Brightness», то текущая яркость будет изменяться каждые 0,5 секунды, пока кнопка не будет отпущена (всего 8 значений яркости). Выставленная яркость будет сохранена для данного режима отображения (день/ночь) в энергозависимую память микроконтроллера. Эта информация будет там храниться, пока будет работать сетевой ил резервный источник питания. Для смены режима нужно засветить (или затемнить фотодатчик). Текущий режим отображается при помощи светодиода на плате «ButtonsBoard».

Если в обычном режиме нажать на кнопку «Level», то текущая освещённость фотодатчика будет записана как пороговая в энергонезависимую память микроконтроллера. Таким образом, освещённость выше установленной будет приводить яркость индикаторов к яркости, заданной для режима «день», а освещённость ниже установленной – к яркости, заданной для режима «ночь». При этом значения яркостей обоих режимов также заносятся в энергонезависимую память. Это занимает некоторое время, поэтому индикаторы могут мерцать во время записи. Если в энергонезависимую память ещё не вносились значения, то уровень переключения будет равен нулю, то есть, индикаторы будут работать с яркостью, заданной для режима «день».

Надеюсь, я ещё не сильно утомил Вас. Ничего, осталось немного). Осталась лишь ежесуточная (программная) правка хода часов. Повлиять на скорость хода часов можно двумя путями: во-первых, при помощи подстроечного конденсатора С14 на плате MainBoard; во-вторых, при помощи программной поправки. Каюсь, поленился я в своё время сделать эту настройку через кнопки часов, поэтому, для такой регулировки нужно перекомпилировать исходный код. Алгоритм таков:

1. Переводим часы в режим отображения ММ.СС.

2. Берём образцовые часы и какой-либо момент времени (например, в 12:00:00) отмечаем показания наших самодельных часов.

3. Можно вернуться в режим отображения ММ.СС.

4. Ровно через сутки повторяем пункты 1 – 3. Так мы узнаем, на сколько спешат или отстают наши часы.

5. В исходном файле прошивки (my_clocks.c) ищем строку «#define CORRECTOR 4». Вместо числа 4 подставляем полученную в п.4 погрешность хода часов (со знаком «-», если часы спешат). Сохраняем изменения.

6. Перекомпилируем проект в AVR Studio с плагином GCC.

Детали.

Плата Voltmeter.

Резисторы R1, R2 – невозгораемые выводные, мощностью 0,25 Вт. Резистор R6 – невозгораемый, мощностью 0,5 Вт. Остальные резисторы – SMD типоразмера 1206. (У меня были только такого типоразмера. Если есть желание, можно подправить плату под типоразмер 0805.)

Конденсаторы C1, C2 – электролитические, на напряжение не менее 25 Вольт.

Диод D1 – 1N4007. Можно заменить на любой другой с обратным напряжением не менее 400 Вольт (лучше – не менее 1000 Вольт). Стабилитрон D2 – маломощный на напряжение стабилизации 9 Вольт.

Предохранитель F1 на номинальный ток 0,15 мА (желательно на 80 мА, но меньше, чем на 150 мА у меня не было). На плате разведено посадочное место под держатель обычного предохранителя от старого зарубежного телевизора.

Варистор VR1 – диаметром не менее 10 мм и обозначением 391, 431 или 471.

Разъёмы P1 – P3 – PLS. В разъёмах P1, P2 лишние выводы удаляются. При небольшой доработке плат можно использовать разъёмы с винтовыми клеммами.

Измерительная головка, подключаемая к плате – малогабаритная, от магнитофона или радиоприёмника.

Сетевой трансформатор – с выходным напряжением 12 Вольт и током не менее 0,45 А. Желательно использовать советского производства, нежели китайского, например ТП-8-3, ТП-8-8. Эти трансформаторы греются незначительно, в отличии от современных китайских, в которых экономят на меди и железе. Этот факт усугубляется ещё и тем, что часы будут включены в сеть постоянно, и большую часть времени находиться без присмотра. Поэтому следует тщательно подойти к выбору сетевого трансформатора.

Плата MainBoard.

Все резисторы, кроме R10 – R12, R17, R19, R22, R23, R26 – SMD типоразмера 1206. Резистор R12 – подстроечный, типа СП3-1Б. Можно заменить на любой другой подходящей конструкции. Остальные резисторы – МЛТ-0,25 или другие подходящей конструкции, мощностью не менее 0,25 Вт и максимальным рабочим напряжением не менее 250 Вольт.

Конденсаторы C3, C4, C7, C10 – C12, C15, C18, C19 – керамические SMD типоразмера 1206. Конденсаторы – C6, C8, C16, C17 – малогабаритные выводные керамические; C16 и С17 – с низким ТКЕ. Конденсатор C14 – КТ4-25Б или другой подстроечный с низким ТКЕ. Конденсаторы С1, С2, С20 – электролитические на напряжение не менее 25 Вольт. Конденсаторы С5, С13 – электролитические или танталовые на напряжение не менее 10 Вольт. Конденсатор С9 – электролитический на напряжение не менее 250 Вольт.

Диоды D1 – D2, D4, D5, D11 – 1N4148 или любые маломощные высокочастотные (КД521, КД522 и им подобные). Диодный мостик D3 на плате реализован в виде четырёх диодов 1N4001. Их можно заменить без переразводки платы на любые выпрямительные диоды с обратным напряжением не менее 50 Вольт, током не менее 1 Ампер (1N4001…1N4007, КД243 и т.п.). Диоды D6-D10, – FR105, или быстродействующие (Ultra fast) диоды с обратным напряжением не менее 250 Вольт и током не менее 100 мА (UF4004…UF4007, 10DF6, 1N4944, КД102 и т.п.). Диод D12, – FR105, или быстродействующий (Ultra fast) диод с обратным напряжением не менее 250 Вольт и током не менее 1 А (UF4004…UF4007, 10DF6, 1N4944).

Транзистор Q1 – полевой n-канальный MOSFET-транзистор с максимальным током стока не менее 1 А и максимальным напряжением сток-исток не менее 300 Вольт (например, IRF820, BUZ90, КП707 и т.п.). Транзистор Q2 – маломощный n-p-n транзистор (например, BC547, 2N2222, КТ315, КТ3102). Транзисторы Q3, Q5, Q7, Q8 - p-n-p транзисторы с максимальным напряжением эмиттер-коллектор не менее 250 Вольт и максимальным током коллектора не менее 10 мА (например, КТ505 и т.п.). Транзисторы Q4, Q6, Q9 – Q11 – n-p-n транзисторы с максимальным напряжением эмиттер-коллектор не менее 250 Вольт и максимальным током коллектора не менее 10 мА (например, КТ506, КТ940, MJE13001…MJE13007 и т.п.).

Кварцевый резонатор Y1 – часовой (32768 Гц). Я достал его вместе с конденсаторами C1, C16, C17 из старых сломанных советских часов.

Катушка L1 сделана из выходного дросселя от энергосберегающей лампочки, с которого смотан весь провод кроме последних 2 слоёв.

Микросхема U1 – таймер 555 или его аналог (LN555, NE555, 7555, КР1006ВИ1). Микросхема U2 – стабилизатор напряжения 5 вольт (7805, КР142ЕН5А и их аналоги). Микросхема U3 – сдвоенный операционный усилитель с подходящей распиновкой, способный работать от питающего напряжения 5 Вольт (LM358). Микросхема U4 – двоично-десятичный дешифратор с высоковольтными выходами К155ИД1. Микросхема U5 – микроконтроллер ATMega8-PU (в DIP-корпусе, без изменений в плате и прошивке может быть заменена на ATMega8A-PU или ATMega8L-PU).

Индикаторы VL1 – VL4 – ИН-8-2. У этих индикаторов длинные гибкие выводы, которые распаиваются согласно рисунку на печатной плате в ряд. Для изоляции выводов на них надеваются кембрики. Если используются индикаторы ИН-8, то необходимо на их жёсткие выводы напаять куски проволоки для подпайки к плате. Нежелательно использовать какие-либо индикаторы кроме ИН-8 и ИН-18, т.к. в большинстве советских газоразрядных индикаторов для отображения цифры «5» используется перевёрнутый контур цифры «2». Индикатор VL5 – любая неонка подходящих размеров и конструкции с выводами достаточной длины.

Разъёмы P1 – P4 – PLS. Разъёмы P1 – P2 можно заменить на разъёмы с винтовыми клеммами при небольшом изменении топологии печатной платы.

Плата ButtonsBoard.

Все резисторы – SMD типоразмера 1206.

Все конденсаторы - SMD типоразмера 1206.

Все кнопки – тактовые, взяты от старого зарубежного телевизора. При небольшой доработке платы могут быть заменены на современные тактовые кнопки.

Светодиод D1 – жёлтого цвета диаметром 3 мм.

Фотодиод D2 – ФД-265, можно заменить на любой фотодиод или фототранзистор видимого спектра подходящей конструкции.

Разъём P1 – PLS.

Конструкция часов.

В своё время я поленился сделать надписи для кнопок и новую шкалу для вольтметра. В принципе, это не сказывается на удобстве пользования часами (лично для меня), но это – уже дело вашей лени и вашего вкуса) Кто кого переборет)))

Я использовал для корпуса часов пластмассовый цветочный вазон с прямыми стенками. Сверху он закрывается металлической крышкой, вырезанной из куска листовой жести и оклеенной самоклеющейся плёнкой. Крышка крепится к вазону при помощи четырёх саморезов – по одному с каждой стороны вазона. К этой крышке при помощи винтов и стоек крепится плата MainBoard на расстоянии 3 см ниже крышки. В крышке просверлены отверстия под газоразрядные индкаторы. Остальные платы крепятся при помощи винтов и стоек к корпусу часов. Разъём питания, измерительная головка, сетевой трансформатор и резервный источник питания крепятся к корпусу часов при помощи винтов.

Фотодиод на плате ButtonsBoard следует установить так, что в поле его зрения не попадал сет от светодиода, установленного на этой же плате. То есть, фотодиод должен быть вынесен немного вперёд по сравнению со светодиодом.

Установка индикаторов на плату MainBoard производится следующим образом: индикаторы, образующие пары (часовую и минутную), склеиваются одним оборотом прозрачной липкой ленты. При этом индикаторы располагаются таким образом, чтобы рабочие (лицевые) поверхности «смотрели» вперёд (как на уже собранных часах). При этом индикаторы должны быть совмещены по высоте. Далее на проволочные выводы индикаторов надеваются кембрики необходимой длины. Выводы индикаторов вставляются в соответствующие отверстия печатной платы таким образом, чтобы расстояние между нижним краем баллонов индикаторов и платой составляло около 27 мм. Индикаторы запаиваются так, чтобы они стояли перпендикулярно плате, поле чего снимается связывающая индикаторы попарно липкая лента. Жёсткости выводов индикаторов ИН-8-2 достаточно, чтобы поддерживать индикаторы в нужном положении. Индикатор разделительной точки запаивается следующим образом: на проволочные выводы неонки надеваются кембрики необходимой длины, после чего неонку запаиваем так, чтобы она была перпендикулярна плоскости печатной платы, а расстояние между платой и нижней часть баллона неонки составляло около 29 мм.

Настройка.

Итак, часы собраны, осталось их настроить. В первую очередь необходимо проверить монтаж, соблюдение полярности полупроводниковых элементов и полярных конденсаторов, правильность запайки всех микросхем. Отсутствие непропаев и лишних перемычек из припоя. Внимание! Микроконтроллер U5 платы MainBoard сразу не запаивать! Его нужно будет запаять в процессе настройки.

Внимание! Во время настройки будет вестись работа как с гальванически связанными с сетью высоковольтными цепями, так и с высоковольтными цепями, питающими индикаторы! Соблюдайте осторожность и меры электробезопасности!

Сначала настроим измерительный мост вольтметра. Подключаем разъём P1 платы Voltmeter к трансформатору с выходным напряжением около 180 Вольт. Разъёмы P2 и P3 оставляем пустыми. Проверяем напряжение на стабилитроне D2. Оно должно быть около 9 Вольт. Если оно меньше 8,7 Вольт – увеличиваем сопротивление резистора R5, пока напряжение на стабилитроне не начнёт им стабилизироваться. Если напряжение на стабилитроне больше 9,4 Вольт и растёт с увеличением сетевого напряжения – следует заменить стабилитрон. Итак, правое плечо моста настроено, переходим к левому плечу. Подбором резисторов R4.1 и R4.2 добиваемся, чтобы напряжение между нижними по схеме выводами резисторов R1 и R2 было равно нулю. После этого подключаем к разъёму P3 измерительную головку и увеличиваем сетевое напряжение до 260 Вольт. Подбором резисторов R3.1 и R3.2 устанавливаем стрелку головки на максимальное деление шкалы. На этом настройка вольтметра завершена. Чтобы каждый раз не перепаивать резисторы удобно использовать переменный резистор на 10 кОм с последовательно подключенным постоянным резистором на 1 кОм. Эта конструкция подключается вместо подбираемых резисторов, и поле регулировки заменяется парой постоянных резисторов, суммарное сопротивление которых максимально близко к полученному на данной конструкции сопротивлению.

Далее настроим платк MainBoard. Собираем часы по схеме Connection, выпаиваем микроконтроллер U5 и резистор R19, отключаем резервный источник и включаем в сеть. Если на плате Voltmeter не сгорел предохранитель и нет явно нагревающихся элементов, проверяем напряжение в местах подключения ножек 20 и 22 микроконтроллера U5. Оно должно быть в пределах 4,25 – 4,75 Вольт, если это не так, проверку прекращаем и ищем неисправность.

Далее регулировкой резистора R12 пытаемся получить на конденсаторе C9 напряжение около 200 Вольт. Если это не удаётся, пытаемся это исправить подбором ёмкости конденсатора C6 и числа витков дросселя L1. Если напряжение при всех попытках не превышает 150 Вольт, меняем дроссель L1. Если и это не помогает, проверяем исправность всех элементов высоковольтной вторичной цепи.

Далее отключаем часы от сети и подключаем резервный источник. проверяем напряжение в местах подключения ножек 20 и 22 микроконтроллера U5. Оно должно быть не ниже 3,5 Вольт, если это не так, проверку прекращаем и ищем неисправность.

Далее запаиваем микроконтроллер и резистор R19 на свои места. Прошиваем микроконтроллер (HEX, исходный текст программы и проект для AVR Studio находятся в прилагаемом архиве). Fuse-настройки микроконтроллера выставляем так, что тактирование производится от внутреннего источника 1 МГц, делитель на 8 отключен, схема BOD натроена напряжение 2,7 Вольт, watchdog таймер отключен.

Снова проверяем напряжение на конденсаторе C9 – уже при наличии нагрузки. Если не се цифры индикаторов засвечиваются полностью, поднимаем напряжение (макс. 230 Вольт), или уменьшаем сопротивление резистора R19. Все индикаторы должны хорошо отображать все цифры на всех уровнях яркости.

Включаем часы в сеть и создаём такую освещённость фототранзистора, при которой должно происходить переключение между режимами освещённости (день/ночь). Напряжение на выводе 28 микроконтроллера должно быть в пределах 1,2 – 2,5 Вольт. Если это не так, подбором резистора R8 добиваемся появления напряжения около 1,5 Вольт на этом выводе.

Далее настраиваем ход часов это делается либо при помощи подстроечного конденсатора C14, либо программно, при помощи метода, описанного в конце пункта «Работа с часами», либо обоими способами.

Пару слов о содержимом архива. Изначально я делал часы без схемы, поэтому с тех времён сохранилась только плата в формате Sprint Layout. Уже по ней я восстанавливал схему в Altium Designer'е. В одном файле spl лежат три платы в виде закладок (их можно перелистывать как вкладки внизу окна с платой).

Для тех, у кого нет Altium Designer'a, в папке JPEGSchematic лежат скриншоты схем в виде Jpeg-картинок.

В исходном файле прошивки много комментариев. Надеюсь, понятных)))

Вот, вроде, и всё. Надеюсь, я не сильно утомил вас. На сим позвольте откланяться. До новых встреч!)


Файлы:
Архив со схемами, печатными платами и прошивкой


Все вопросы в Форум.




Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

8 1 0