В данном разделе рассматриваем схему и принцип работы цифровых часов, выполненных на основе индикаторов ИН-12(ИН-18) и логических микросхем К176ИЕ12, К561ИЕ8. В настоящее время в интернете доступно множество различных вариантов схем и конструкций таких устройств, зачастую на базе микроконтроллеров, тогда как схем на базе классической логической элементной базы практически уже практически не встречается.
Я нашел всего три полноценных схемы реализации электронных часов, основанных на логических микросхемах. В то же время конструкции на микроконтроллерах по техническим характеристикам превосходят аналоги на старых логических элементах.
Тем не менее, у многих радиолюбителей отсутствуют навыки программирования и работы с микроконтроллерами, а приобрести сами микросхемы иногда оказывается затруднительно из-за различных причин. Именно поэтому решил дать новую жизнь старым запасам микросхем серий К176 и К561, создавая часы по одной из схем, опубликованных в журнале ‘Радиоконструктор’ (№3, 2013).
Принципиальная схема
Как видно из схемы, отображение времени осуществляется на четырех индикаторах ИН-14.
Рис. 1. Принципиальная схема самодельных цифровых часов на индикаторах ИН-14 (ИН-18) и микросхемах К176ИЕ12, К561ИЕ8.
Для добавления секундных показаний необходимо собрать дополнительную схему со счетчиком, аналогичную той, что управляет минутами (на D2 и D3). Эти два счетчика подключаются последовательно к уже существующим: с 12-го вывода счетчика десятков секунд подается импульс на вывод 14 D2.
Также необходимо подать импульсы с периодом в одну секунду (это вывод 4 D1) на вход нового счетчика единиц секунд (вывод 14). В итоге для отображения секунд потребуется использовать еще две микросхемы К561ИЕ8, два дополнительных индикатора и 16 высоковольтных транзисторов.
Детали и печатная плата
К сожалению, в статье не предоставлена печатная плата, поэтому её пришлось изготавливать самостоятельно. На следующих рисунках можно увидеть фотографии собранной платы.
Рис. 2. Иллюстрация печатной платы для самодельных цифровых часов.
Я не старался сделать ее идеально — плата получилась довольно простой, без навесных проводников. Все дополнительные соединения, отсутствующие на чертежах, были выполнены при помощи соединительных проводников.
Рис. 3. Фото окончательной печатной платы.
Так как схема довольно проста и понятно, куда подсоединять каждый компонент, сборка не вызвала сложностей. На бумаге и в травленом виде схема собрана без ошибок.
Рис. 4. Фото готовой печатной платы с установленными элементами и проводными соединениями.
В результате получилась не самая аккуратная, но вполне работоспособная конструкция. Мною был сделан вариант часов с секундным считыванием: счетчики секунд обозначены как D7 и D8.
Обращаю внимание, что вывод 12 микросхемы D8 необходимо соединить с выводом 14 D2 через резистор сопротивлением 2,2 кОм. Без этого соединения установка времени работать не будет корректно.
Дополнительные рекомендации
Для повышения надежности работы всей схемы рекомендуется использовать отдельный стабилизированный источник питания, особенно при длительном использовании часов. Это помогать избегать сбоев в работе цепи и сохранит точность отображения времени.
Также рекомендуется использовать качественные соединительные провода и избегать длинных проводов, чтобы снизить возможные шумы и помехи, которые могут влиять на работу микросхем.
При самостоятельном изготовлении платы важно соблюдать точность при травлении и пайке, особенно при монтаже соединений с микросхемами, чтобы избежать коротких замыканий или плохих контактов.
Для улучшения внешнего вида и долговечности конструкции можно покрыть готовую плату специальным лаком или термонасадочным покрытием, что защитит ее от механических повреждений и коррозии.
Важно также проверить все соединения после сборки с помощью мультиметра перед подачей питания, чтобы исключить короткие замыкания или неправильное подключение компонентов.
Конструкция
Процесс настройки времени реализуется посредством переменного резистора и переключателя. Основная идея такова: чем больше сопротивление резистора, тем медленнее идут часы — часы и минуты при этом останавливаются. При уменьшении сопротивления счет идет быстрее. Такой метод управления очень удобен, так как исключает необходимость использования дополнительных кнопок.
Рис. 5. Собранная электронная схема часов.
Рис. 6. Часы в собранном виде без корпуса, с платой и индикаторами.
Чем меньше сопротивление резистора, тем быстрее идет отсчет времени. Это очень удобно при тестировании и наладке.
Рис. 7. Готовые часы в корпусе с индикаторами ИН-12.
Рис. 8. Те же часы с индикаторами ИН-12, дополненные подсветкой.
В конструкции использована всего одна кнопка, которая включает зеленую подсветку. В качестве индикаторов применены модели ИН-12А (без точки), а позднее была собрана версия на ИН-18.
Рис. 9. Готовые часы в корпусе с индикаторами ИН-18.
ИН-18 доступны по цене, однако продавцы по рынку зачастую запрашивают за одну лампу этого типа от 2 до 4 тысяч рублей, что значительно превышает себестоимость.
Индикаторы газоразрядного типа ИН-12 стоят около 46 рублей за штучку, что делает их очень привлекательным вариантом при сборке. Корпус для часов выполнен из остатков мдф-панели, заготовки были изготовлены на станке и склеены клеем ПВА, сверху покрыты декоративной пленкой.
При аккуратной сборке дана схема запускается сразу и без сложностей. Возможно, моя неприхотливая конструкция окажется полезной и при повторении — она достаточно проста и понятна для освоения.
Автор: Сэм. Вопросы и предложения можно направлять на электронную почту: dimka.kyznecov[собачка]rambler.ru
- Простой солнечный будильник на микросхеме CD4093A
- Часы-будильник на микроконтроллере АТ89С2051 и DS1307
- Цифровые часы на микросхемах HCF4521, HCF4026BEY
- Солнечные часы
Комментарии (13):
#1 Максим, 17 ноября 2018 г.
Здравствуйте! Подсоединил вывод 12 микросхемы D8 к выводу 14 микросхемы D2 через резистор 2,2 кОм, но установка времени работает не всегда. Подскажите, что можно дополнительно проверить или сделать.
#2 Александр, 19 ноября 2018 г.
В журнале ‘Радио’ за 1970–80 е годы публиковались схемы часов на микросхемах К176. Также раньше встречались схемы на микросхемах серии К155 — тоже часы, у которых есть будильник.
#3 Сэм, 6 апреля 2019 г.
Совет: попробуйте установить разные диоды серий в обвязку для микросхемы К561ЛА7 — это может исправить проблему.
#4 Сэм, 10 апреля 2019 г.
Александр, если присмотреться к схеме, там также используются микросхемы серии К176. Формирователь звукового сигнала есть в серии ИЕ18. Использование схем серии К155 при сборке нецелесообразно — она сложнее. В статье в журналах приведены примеры, ссылки на источники тоже могут помочь.
#5 Аноним, 8 января 2020 г.
Отличная конструкция, взял за основу. В полностью переделал блок питания (использование резистора и стабилитрона меня не устраивало), а настройку сделал кнопочную: каждая кнопка управляет мультивибратором с разной частотой, сигнал подается через мультиплексор. Убрал скачки фронтов — в подобных схемах иногда возникают сбои, даже на заводских аналогах. В качестве элементов использовал триггер Шмидта и RC-цепочки. Для транзисторов поставил резисторы около 1 кОм, чтобы обеспечить насыщение. В дальнейшем, при сборке новых часов, возьму сопротивление чуть больше — 1,8 кОм. Всё работает отлично, спасибо автору!
#6 Владимир, 16 января 2020 г.
Могли бы вы поделиться своей схемой?
#7 Дмитрий, 19 февраля 2020 г.
Аноним, 8 января 2020 — если есть возможность, вышлите свою схему с доработками на мой адрес: lt.dmitri@rambler.ru — очень ценю помощь.
#8 Дмитрий, 22 февраля 2020 г.
На сайте радиоконструктор мне прислали схему с кнопочной настройкой, однако там другое подключение микросхем, поскольку добавлены еще секунды!
#9 Мегавольт, 26 октября 2021 г.
Не совсем ясно, как реализован сброс часов в 23:59 и как удается избежать его в 03:59 и 13:59.
#10 Андрей, 30 октября 2024 г.
Добрый день! Нашел схему в журнале ‘Радио конструктор’ за март 2013 года. В описании упомянут резистор №46. Там указано: ‘Диоды закрываются, и через резистор R11 и развязывающий резистор R46 на входы R D4 и D5 поступает напряжение высокого уровня.’ На схеме этот резистор не обозначен. Вопрос: что за резистор такой, какой номинал, и какую функцию он выполняет? Могли бы вы помочь, кто собирал подобные часы?
#11 root, 30 октября 2024 г.
Здравствуйте, Андрей! В схеме резистор R46 действительно отсутствует. Возможно, автор статьи, Лыжин Р., после окончательной доработки исключил этот компонент, и схема получилась такой, как на рисунке 1. Этот резистор, скорее всего, был включен между точками соединения анодов VD9, VD10 и выводами 15 микросхем D4 и D5. Он служил для защиты выводов микросхем: при низком напряжении (0 В) на этих ножках и нажатии кнопки сброса S1 могла возникнуть опасность повреждения через диоды. В случае, когда напряжение на выходах 10 и 4 микросхемы D4 и D5 резко опускается при сбросе, ток может пройти через диоды и повредить их. Поэтому добавление сопротивления в примерно 470 Ом — хорошая мера для ограничения тока и защиты микросхем. Если желаете — можете вставить этот резистор, он не повредит, а безопасность повысит.
#12 Андрей, 31 октября 2024 г.
Большое спасибо за объяснение! Решил всё-таки добавить этот защитный резистор — его цена минимальна, а риск повреждения схемы остается небольшим.
#13 Александр, 7 января 2025 г.
Здравствуйте! Подскажите, почему у меня в 24 часа часы не сбрасываются автоматически — продолжают считать до 29:59:59, после чего дисплей отключается? Схема собрана по инструкции. На входах R (выводы 15) и D4, D5 напряжение логического уровня составляет 0,56 В, а после 24 часов — 1,22 В. В чем причина и как исправить?
Пожалуйста, укажите ваш пол: Голосовать Результаты
© 2009–2025, RadioStorage.net — всё по радиотехнике и схемам для радиолюбителей. Материалы сайта — ознакомительные и научные, использование материалов обязательно с указанием источника и прямой ссылкой на первоисточник!
Примеры применения и области использования
Модульные дисплеи на основе ИН-12 и ИН-18 востребованы в системах промышленной автоматики для отображения временных и счетных параметров без использования сложных микросхем. Их применяют в автоматических станках, где важно показывать текущие параметры операции, например, количество обработанных деталей, время выполнения цикла или параметры процесса давления.
Компактные устройства измерения в научных лабораториях используют эти индикаторы в высокоточных измерителях, счетчиках событий и системах автоматического контроля. Высокая стабильность и простота подключения делают их предпочтительными для мониторинга технологических процессов, таких как измерение мощности, частоты или уровня сигналов.
В системах управления коммунальными службами такие индикаторы интегрируют для отображения данных о расходе ресурсов, например, расход электроэнергии или воды. Відслідковування этих показателей осуществляется через приборы на базе указанных индикаторов, что обеспечивает надежность и долговечность оборудования.
В области радиолюбительства и автоматической сборки устройств широко применяются многочисленные схемы, предусматривающие встроенные дисплеи на базе данных индикаторов. Их используют для визуализации программных счетчиков времени, обеспечения пользовательских интерфейсов и отображения параметров в самодельных устройствах.
| Область применения | Ключевые особенности использования |
|---|---|
| Промышленные автоматические системы управления | Отображение параметров без необходимости сложных микросхем, стабильная работа в тяжелых условиях, возможность интеграции с различными датчиками |
| Научные измерительные приборы | Высокая точность отображения, устойчивость к внешним воздействиям, удобство калибровки |
| Жилищно-коммунальные системы | Дисплей данных по расходу ресурсов, возможность подключения к автоматическому сбору данных |
| Радиолюбительские разработки | Низкая стоимость, простота использования, вариативность подключений для отображения различных параметров |
Особенности выбора индикаторов ИН-12 и ИН-18
При выборе дисплеев для реализации цифровых схем важно учитывать габаритные размеры, мощность и эстетические параметры. Устройство на базе дисплея ИН-12 обладает компактными размерами и низким потреблением электроэнергии, что делает его предпочтительным для портативных решений. Модель ИН-18 отличается увеличенным размером сегментов и более высокой яркостью, что обеспечивает хорошую читаемость при различных условиях освещенности.
Особенность второй модели – наличие более широкого диапазона рабочих напряжений, что позволяет использовать ее в различных схемах питания без дополнительных стабилизаторов. В то время как ИН-12 подходит для схем с строгими ограничениями по питанию, ИН-18 лучше применять там, где важна высокая яркость и расширенная функциональность отображения.
Степень контрастности и угол обзора являются ещё одними значимыми критериями. ИН-12 обеспечивает умеренную яркость, оптимальную для коротких дистанций. ИН-18 более устойчив к воздействию внешних факторов, сохраняет читаемость при просмотре под различными углами и длительной эксплуатации на улице или в условиях повышенной освещенности.
В выборе между двумя типами стоит также учитывать технологические возможности: при необходимости организации мультидисплейных цепей предпочтительнее использовать модули со стандартными разъемами и минимумом дополнительных требований. В случаях, когда важна компактность с минимальными затратами, предпочтение отдается модели с меньшими габаритами и меньшей силой тока для светодиодов.
Советы по настройке и калибровке
Перед началом корректировки необходимо подключить модуль к источнику питания и убедиться в исправности элементов питания, особенно батарей. В случае нестабильной работы рекомендуется заменить источник питания на новый или стабилизировать напряжение с помощью регулятора.
Для точной настройки времени используйте внутренние регуляторы с точностью до 1 секунды. Регулятор времени обычно располагается на плате – вращением его по часовой стрелке или против – осуществляется сдвиг вектора отсчёта.
При необходимости калибровки яркости отображения установите переменный резистор, соответствующий уровню подсветки дисплея, добиваясь максимально ровного свечения без засветов и затемнений. Для этого отключите питание, и настройку проводите в статическом состоянии.
Точный монтаж счетных элементов и стабилизация контактов обеспечивают правильную работу аналоговых регистров. Проверьте соединения и припои, при необходимости устраните окисления или разрывы проводников.
Проверку коррекции показаний проводят на эталонных значениях. Время отсчёта сравнивайте с проверочным эталоном через секундомер или компьютер с точностью не менее 0,1 секунды. Подгонка значения производится с помощью перемещённых переключателей или программных методов при наличии соответствующего интерфейса.
Обратите внимание на температуру окружающей среды: экстремальные значения могут искажать работу элементов. Для повышения точности установите устройство в помещение с стабильной температурой и избегайте вибраций и пыли.
Перспективы модернизации и модернизации существующих устройств
Современные подходы к обновлению старых устройств позволяют значительно повысить их функциональность и надежность. В первую очередь, рекомендуются замена ламповых или светодиодных дисплеев на жидкокристаллические модули с повышенной точностью отображения. Использование интерфейсных преобразователей, таких как микросхемы передачи данных, обеспечивает долгосрочную стабильность работы.
Для повышения энергоэффективности целесообразна установка более современных источников питания с высоким КПД и возможностью автоматической стабилизации напряжения. Дополнительно, рекомендуется интеграция интерфейсов связи для дистанционного обновления настроек и устранения ошибок без необходимости полного разбора устройства.
Обновление схемотехники включает использование микроконтроллеров с встроенной обработкой временных сигналов и расширенной памятью для хранения настроек. Это позволяет реализовать автоматическую синхронизацию времени с внешними источниками, например, через радиосигналы или интернет-протоколы.
Обособленная модернизация включает внедрение устройств защиты от перенапряжений и электромагнитных помех, что увеличивает срок эксплуатации и стабильность работы при различных условиях эксплуатации. В качестве дополнительных мероприятий возможна установка систем резервного питания или аккумуляторных блоков для обеспечения работы при отключениях электроэнергии.
Реализация современных печатных плат с микроразмерами и минимизацией паразитных индуктивностей и емкостей способствует снижению тепловых потерь и повышению быстродействия. Использование современных монтажных технологий позволяет снизить уровень шумов и увеличить длительность эксплуатации электросхем.
Ключевым направлением дальнейших улучшений является внедрение программируемых фильтров и алгоритмов обработки сигналов, что позволяет снизить чувствительность устройств к помехам и повысить точность измерений. В перспективе, применение облачных систем для хранения и анализа данных открывает новые возможности для расширения функций существующих устройств.
