Электронные часы с люминесцентными индикаторами получили в нашей стране широкое распространение в 80-е годы прошлого века.
Такие часы состояли из одних достоинств. У них был яркий индикатор, хорошо видимый в темноте. Такие часы были беззвучны и не тикали. Если же в электронных часах был будильник, он деликатно пищал, а не «орал благим матом», как звонок механического.
Относительными недостатками были цена (порядка 45 рублей) и питание от сети переменного тока 220 В. Чтобы при отключения сети часы не сбрасывались, в качестве резервного источника питания обычно применялась батарейка типа «Крона». При работе от неё индикация времени на часах отсутствовала.
Недавно мне достались хорошо пожившие часы «Электроника 6.15М». В публикации мы их разберём, почистим и попытаемся разобраться, как они работают.
Вскрытие показало
Часы при продаже позиционировались как нерабочие. Повреждений корпуса не было. Стекло сильно потёрто. Сетевой шнур был отрезан.
«Прозвонка» по шнуру показала, что короткого замыкания внутри нет. При «вскрытии» обугленных компонентов и вздувшихся конденсаторов не обнаружено. Предохранитель – исправен.
Схема электронных часов собрана на двухсторонней печатной плате с металлизированными переходными отверстиями. Сборку делали вручную.
В частотозадающих цепях установлены качественные керамические конденсаторы и кварцевый резонатор в миниатюрном корпусе. Остальные компоненты характерны для советской бытовой техники: конденсаторы К10-7, К50-16 и К50-35; резисторы С1-4; микросхемы в пластиковых корпусах.
Заменяем сетевой шнур на годный. Включаем часы в сеть. На экране появляется индикация. Продавец ввёл в заблуждение: часы работают!
Устанавливаем переключателем «Я» режим нормальной яркости. Кнопкой «Ч» устанавливаем текущее значение часов. Кнопкой «К» устанавливаем точное время: сбрасываем показания минут в ноль. Когда кнопка нажата, все разряды индикатора гаснут. Кнопкой «М» устанавливаем текущее значение минут.
Время срабатывания будильника устанавливается кнопками «Ч» и «М» при нажатой кнопке «Б». Переключателем «С» разрешается подача будильником звукового сигнала, при этом на индикаторе появляется значок в виде колокольчика.
Как эти часы работают
Схему от часов удалось найти только в таком ужасном качестве:
Функционально часы состоят из источника питания (нижняя часть схемы), люминесцентного индикатора (HG1) и специализированного набора микросхем.
В часах используются микросхемы К176ИЕ18, К176ИЕ13 и К176ИД3. В справочнике В.Л. Шило «Популярные цифровые микросхемы» 1987 года издания данных о них нет. Анализ работы схемы будем проводить по публикации С. Алексеева «Применение микросхем серии К176», Радио, 1984, № 4, с.25-28, № 5, с.36-40, № 6, с.32-35.
Функции часов с будильником в этой схеме выполняет микросхема К176ИЕ13. Она содержит счётчики разрядов единиц и десятков минут, единиц и десятков часов, а также узел установки времени срабатывания будильника и схему сравнения текущего времени с временем срабатывания будильника. Внутренний коммутатор микросхемы обеспечивает поочередный вывод значений разрядов в двоично-десятичном коде (BCD) на дешифратор К176ИДЗ, преобразующий BCD в код управления семисегментным индикатором.
Для работы К176ИЕ13 нужен задающий генератор. На схеме ниже приведён пример совместной работы микросхемы часов К176ИЕ13 с задающим генератором на микросхеме К176ИЕ12:
С выходов микросхемы К176ИЕ12 на счётчик К176ИЕ13 подаются импульсы с частотой 1024 Гц, 2 Гц и 1/60 Гц (минутные). Для переключения разрядов индикатора К176ИЕ12 формирует на выходах четыре сигнала с частотой 128 Гц и скважностью 4, сдвинутых относительно друг друга на четверть периода. На рисунке ниже показаны временные диаграммы этих сигналов:
Работа микросхемы К176ИЕ18 во многом похожа на К176ИЕ12, но есть отличия. Выходы для переключения разрядов индикатора в К176ИЕ18 выполнены по схеме с открытым стоком, поэтому для подключения к ним управляющих сеток люминесцентного индикатора не нужны схемы согласования, достаточно «подтягивающих» резисторов. Скважность сигналов переключения разрядов увеличена с 4 до 32/7. При подаче высокого уровня на вывод 14 микросхемы К176ИЕ18 скважность сигналов переключения разрядов увеличивается в 3,5 раза, что существенно снижает яркость свечения индикатора.
Ещё одним отличием микросхемы К176ИЕ18 является наличие схемы звуковой сигнализации. При подаче со схемы сравнения микросхемы К176ИЕ13 на вывод 9 микросхемы К176ИЕ18 сигнала высокого уровня на выводе 7 этой микросхемы появляется прерывистый сигнал звуковой частоты, который можно подать прямо на пьезоизлучатель. На схеме он обозначен как BQ1.
В часах применена динамическая индикация. Одноимённые сегменты всех четырёх разрядов индикатора ИВЛ1-7/5 соединены параллельно. Индикация времени производится следующим образом: на сетку индицируемого разряда с соответствующего выхода К176ИЕ18 подаётся управляющий сигнал, в этот момент на выходе счётчика К176ИЕ13 установлен двоично-десятичный код индицируемого значения, который преобразуется дешифратором К176ИД3 в код управления анодами семисегментного индикатора.
Особенностью дешифратора К176ИД3 является то, что выходы этой микросхемы выполнены по схеме с открытым стоком, но «подтягивающие» резисторы на выходах почему-то отсутствуют.
Параметры источника питания определяются требованиями индикатора. В применённом в часах люминесцентном индикаторе ИВЛ1-7/5 в цепь накала подаётся 5 В «переменки», а для питания анодов и сеток требуется источник постоянного напряжения 27 В. Применённые в часах микросхемы питаются от источника постоянного напряжения 9 В.
Питание от сети переменного тока 220 В подаётся на трансформатор Т1 типа Т19-220-50, который был разработан специально для применения в часах с вакуумно-люминесцентными индикаторами ИВЛ1-7/5 или аналогичными. Выпрямленное диодом VD2 напряжение на конденсаторе C3 составляет порядка 30 В. Через токоограничивающие резисторы R5, R6 оно подаётся на стабилитрон VD3. В результате получаем источник двухполярного питания +9/-22 В.
Напряжение смещения на среднюю точку накальной обмотки подаётся с делителя R5, R6. Смещение нужно, чтобы все знаки индикатора светились одинаково ярко.
Краткие выводы
Советская промышленность выпускала несколько моделей электронных часов со специально разработанными для применения в электронных часах люминесцентными индикаторами и наборами микросхем.
В публикации мы разобрали устройство одной из моделей — «Электроники 6.15М» с индикатором ИВЛ1-7/5 и набором микросхем К176ИЕ18, К176ИЕ13 и К176ИД3. Каких-то сведений о зарубежных аналогах этих микросхем и индикатора найти не удалось.
Люминесцентные индикаторы обладали хорошим углом обзора и высокой яркостью свечения. Цвет свечения в зависимости от модели мог быть от зелёного до синего.
Вакуумно-люминесцентные индикаторы были вытеснены светодиодными и жидкокристаллическими, которые имели гораздо более простые схемы подключения и становились год от года дешевле и технологичней.
ВПС хостинг с быстрыми NVMе-дисками и посуточной оплатой можно у Маклауд.
