Wednesday, 13 August 2014

Переделка часов Электроника 7

I'm not going to make an English version of this post because the possibility of someone who doesn't speak Russian coming into possession of an old Soviet clock is basically 0.


Итак, примерно полгода назад добрые люди на кафедре отдали мне старые и нерабочие часы "Электроника 7". Так они выглядели:


Что не работает в часах видно по картинке - половина сегментов в вакуумных трубках выгорели. Мне пришла в голову идея реставрировать такое чудо советской инженерии с шиком - заменить вакуумно-люминисцентные индикаторы современными яркими светодиодами "Пиранья" и заменить саму электронику внутри.

Далее идет описание процесса реставрации для того чтобы любой человек с прямыми руками мог его повторить. Для привлечения внимания покажу фото результата:

Я заменил раму из ДВП на другую.


Шаг 1. Работа над корпусом.

Начнем с выдирания старой электроники - нужно вытащить из часов все печатные платы и ВЛИ. Теперь приступим к созиданию - надо для начала сделать новый дисплей из светодиодов. Для этого понадобится:
  • куча светодиодов Пиранья любого цвета;
  • 2 макетные платы 9х15 см;
  • кусок черного картона или чего-то похожего.
Каждая макетная плата разместит на себе 2 цифры по 10 сегментов каждая. Из-за того что сегменты состоят из точек, не получится обойтись обычными 7 сегментами. Вначале я попытался, и вот какая чепуха получилась:
Часы с 7 сегментами на цифру. Тихий ужас.

 Организация сегментов - общий катод:
В каждом сегменте будет от 1 до 3 светодиодов, и соединяться они будут последовательно. Где расположен какой сегмент будет видно на фото ниже.
Процесс изготовления 1 макетной платы с 2 цифрами выглядит так:
  1. На макетной плате со стороны металлизации разметить отверстия для 2 цифр;
  2. Наложить картон с лицевой стороны, пробить в нем отверстия под ножки светодиодов;
  3. Поставить светодиоды на место, спаять их соотвественно схеме "общий катод".
Так выглядят готовые макетки спереди и сзади:

Важно пометить верх, а также за что отвечает данная плата - часы или минуты, особенно если крепление цифр к корпусу будет несимметричным. Маленькая черная платка содердит всего 1 светодиод для разделительной точки.

Часовая и минутная платы в сборе.
После того, как цифры готовы, можно собирать их в корпус и смотреть на результат:

Крепление цифр на раме, вид сзади. Уже прикреплены блоки питания на 5 и 12 Вольт.

Если вас устраивает такой вид, то можно приступить к следующему шагу. Меня не устроили скошенные рамки из черной краски на стекле, я снял краску со стекла и заменил ее тонировочной пленкой:

На фото видны дополнительные циферки в верхнем левом углу. Это потому, что вначале я хотел добавить в часы термометр, но потом передумал и убрал их.
Законченный вид уже с пленкой.

Шаг 2. Разработка электронной начинки.

В основу я взял то что было под рукой - микроконтроллер PIC16F887. Схема пережила несколько версий и переделок. Изначально все транзисторы на схеме были полевыми, но, как выяснилось, напряжение питания 5В открывает их не полностью, и они были заменены на старые добрые NPN транзисторы.
Версия 1 схемы использует часовой кварц для тактирования микроконтроллера и имеет подключение к дисплею температуры:


Во второй версии я изменил источник тактирования МК на внутренний с частотой 4МГц, так как частоты часового кристалла было недостаточно для мультиплексирования дисплея часов. Кварц от часов был поставлен источником таймера 1.
Финальная версия схемы часов.
Схема простая и не имеет ничего лишнего, так что объяснять тут нечего. Можно приступать к сборке схемы на макетной плате:

Ужасно запутанная первая версия платы. Я психанул и спаял заново.

Финальная версия платы. Намного меньше спагетти.
 Что не забыть во время пайки:
  • Фильтрующие конденсаторы на линиях питания 12 и 5 В. Большой емкости для низкочастотных помех и маленьких емкостей поближе к МК для высокочастотных помех.
  • Подобрать нагрузочную емкость для кристалла 32.768 КГц. От этого будет зависить точность часов. Про свой кристалл я не знал ничего, поэтому по очереди проверял точность с конденсаторами от 6.8 до 20 пФ. Лучшие результаты получились с 6.8 пФ (за 16 часов не отстали ни на секунду).

Шаг 3. Собрать, наслаждаться.

К этому моменту все по отдельности должно быть готово. Остается только залить прошивку, собрать все вместе и запускать.

Исходные коды прошивки на C и схема в формате Eagle CAD

В моем случае трагичные события привели к гибели оригинальной рамы из ДСП и виновнику пришлось собирать новый корпус. Если у вас руки растут правильно, то собирать новый корпус не обязательно.
Фото окончательного результата:

UPDATE 2017-01-02

Наконец дошли руки дополнить свой старый проект, а именно добавить часы реального времени DS1302. Теперь можно не считать время в МК, а доверить это задание специальному чипу (ищите модуль с ним на АлиЭкспресс).
Вот обновленная схема:
А вот архив с новой прошивкой (проект MPLabX, бесплатная версия компилятора XC8).
Рабочий код на C для взаимодействия DS1302 с PIC я не нашел, поэтому написал свой.
После данной модификации отставание значительно сократилось, и время сохраняется при пропадании питания. На этом я считаю проект оконченным.

4 comments:

  1. Испортили только хорошую вещь... Ну что мешало оставить Электронику в покое? Вы ж сделали новые часы вместо старых

    ReplyDelete
    Replies
    1. Конечно я мог оставить ее в покое, но половина сегментов в ней не работала и она пылилась в углу лет 10. Теперь она работает.
      Жалко, конечно, что Вам не понравился новый вид.
      Насчет того что я сделал новые часы вместо старых я согласен. Разве не поэтому статья называется "Переделка" а не "Доработка" или "Модификация"?

      Delete