Digitronové hodiny

Na netu jsem našel pár obrázků hodin, které místo LCD nebo LED displejů používaly na zobrazení digitrony (digitron je vlastně doutnavka, která zobrazuje číslo podle připojené katody). Chtěl jsem si je postavit, ale digitrony jsem neměl. Nedávno ve škole byly akorát 4 volné digitrony, tak jsem neváhal a myšlenka mých vlastních hodin byla na světě.
Schéma zapojení : něco jsem našel na internetu, ale moc se mi to nezdálo, až na jedno, tak jsem se z něj trochu inspiroval. Schéma je docela jednoduché, ikdyž se to na první pohled nezdá. Ale má jednu výhodu, sice ne pro každého, ale já to za výhodu považuji. Hodiny nemají mikroprocesor, tudíž odpadá programování a následný zápis do něj. Ale zpět k zapojení. Integrovaný obvod IC5, 4060, vytváří signál frekvence 2Hz z miniaturního krystalu 32.768kHz. Ale my potřebujeme signál 1Hz. Toho se docílí děličkou kmitočtu - obvodem 4013. Ladícím kondenzátorem C2 se nastaví kmitočet přesně na 32768Hz na vývodu č.9 odvodu IC5 (4060). Pak máme na výstupu IC6 (4013) na pinu č.1 přesně 1Hz, a to s velmi malým kolísáním. Hodnoty součástek doporučuji dodržet. Máme signál 1Hz, a ten zavedeme do vstupu IC7, do dekadického čítače 4017. Ten počítá vteřiny do 9 (0-9), pak se sám vyresetuje a pošle impuls do dalšího čítače, opět 4017, který počítá do 5 (0-5, desítky vteřin). Při čísle 6 se musí zresetovat, to se provede tak, že se 6tý vývod spojí s resetem. Při resetu pošle impuls do dalšího IC, který počítá minuty atd. Malý problém nastává, jak se bude resetovat při čísle 24 na posledních dvou obvodech. Poslední obvod, který vlastně počítá desítky hodin, se může sám resetovat při čísle 3, ale předcházející obvod nikoliv. Proto se musí nějak zařídit, aby se tento obvod resetoval vždy při čísle 24. Bezpochyby nejjednodušší řešení by bylo zapojit hradlo AND, na vstup výstup 4 z "hodinového"(IC1) čítače, a výstup 3 z "desetihodinového"(IC8). Výstup pak přivést na reset obou obvodů, případně jen na "hodinový" čítač (IC1). Toto řešení jsem zamítl, nechtěl sem tam dávat další IC, stejně by byly 3/4 obvodu nevyužity a jenom by "zabíraly místo". Využil jsem 2 tranzistory. Kolekor prvního tranzistoru T1 je připojen na napájecí napětí (cca 5 až 17V), báze na 3 výstup IC8 (pin č.4), emitor je spojen s kolekorem druhého tranzistoru T2, jeho báze je připojena na 4. výstup IC1, emitor je připojen na reset IC1 a IC8. Z toho vyplývá, že musí být otevřený T1, aby se mohl otevřít T2 a tak vyresetovat hodinové čítače. Toto nastává jen a pouze při čísle 24, nikdy jindy.
Kondenzátory C5 až C9 zajišťují, aby se po připojení napájecího napětí všechny čítače vynulovaly. Nejsou nezbytně nutné, ale pak je celkem jisté, že po připojení napájení nebudou na výstupy nuly, ale třeba 14:53:26.
Tlačítkem S1 se nastavují minuty, S2 pak hodiny. Kondenzátory k nim paralelně připojené odstraňují zákmity (také tam nejsou nutné, ale je to lepší).
Na svorkovnice SV1 až SV4 se připojí báze katodových spínacích tranzistorů (spínají katody digitronů). Jejich emitory se připojí na mínus, kolektory pak na příslušné piny digitronů.
Pár slov k napájecímu zdroji. Digitrony potřebují, jako každé doutnavky, vyšší napětí, řádově 100-200V podle velikosti. Existuje tu možnost usměrnit síť a pak snížit napětí třeba zenerovou diodou na příslušné napětí, tuto možnost však důrazně nedoporučuji ! Vhodnější je použít oddělovací transformátor (230V:230V), případně na trochu nižší napětí. Také je možnost, kterou používám já, a to je využít 2 stejných transformátorů např (230V:12V) a zapojit je 230V:12V, na něj připojit sekundár druhého, tj. 12V:230V. Výstupní napětí bude kolem 190V, to způsobeno ztrátami v trafech. Napětí se pak usměrní, vyfiltruje kondenzátorem. Trafa postačí cca pár VA (mám 10VA). Ještě je potřeba malé napětí pro řídící část. To lze získat na sekundáru prvního trafa. Opět je potřeba usměrnit a vyfitrovat. Doporučuji stabilizovat na 12-15V, s výhodou lze použít stabilizátor 7812(7815). Dále je důležité spojit spojit oba mínus póly obou (vlastně jednoho) zdroje.
Jako poslední věc je potřeba zvolit anodové odpory digitronů. Ty se vypočítají velmi jednoduše z Ohmova zákona - napětí zdroje mínus dovolené napětí digitronu děleno katodovým proudem. Odpor postačí obyčejný uhlíkový 0.6W.
Pár poznámek ke stavbě : Pro řídící část jsem si v Eaglu navrhnul oboustraný plošný spoj. Záměrně ho sem však nedávám, jelikož s tímto programem nejsem nejlepší kamarád, a tak je na DPS pár chyb (asi 5). Kdyby měl však přesto někdo zájem, ozvěte se na můj email případně na ICQ. Desku pro spínací tranzistory si snad každý navrhne sám.
Digitrony : Neměl jsem na výběr, ale nestěžuji si. Je to typ ZM1040. Škoda, že jich nebylo 6, mohl jsem mít i vteřiny, kdo však bude mít větší štěstí, může mít třeba i setiny :-) Bohužel k nim ale nemám patice, tak přišlo improvizované řešení. Rozbil jsem bakelitové patice pro novalové elektronky, vzal z nich pouze jednotlivé vnitřky (svorky). Pak jsem vzal kus cuprextitu, vyvrtal do něho díry jako na příslušné digitrony, ale s trošku větším vzdáleností od pomyslného středu digitronu. Namaloval jsem lihovkou spoj, vyleptal. Asi nejtěžší na celých hodiných pro mě bylo právě dávání digitronů do těchto "improvizovaných patic". Nejdříve jsem zkoušel zapajájet jednotlivé svorky do dps a následně nasadit digitron. Tato se mi však velmi neosvědčilo. Proto jsem na to šel jinak. Na digitron jsem si nasadil jednotlivé svorky a až potom dal do plošnéh spoje a zapájel. Totéž pro další 2 digitrony.
Ještě plánuji přidat mezi hodiny a minuty doutnavku, která bude blikat jako vteřiny. Také by jim slušel hezčí kabát :-)
Ještě chci upozornit, že na digitronech je poměrně vysoké napětí, takže pracujte opatrně !
Zde jsou schémata a několik obrázků :


schéma řídící části

zapojení tranzistoru

schéma zdroje

Seznam součástek
Rezistory
R1 10M
R2 2k2
R3-R31 33k
Kondenzátory
C1 100pF
ladící C2 4-40pF
C3-C9 100nF
Polovodiče
IC1-IC4, IC7-IC8 CD 4017
IC5 CD 4060
IC6 CD 4013
T1, T2 např. BC 547




odzkoušení, zatím s LEDkama

už to jede

elektronika

deska se spínacími tranzistory

zezadu

v celé své kráse