SamGordon Digital Clock

1. Main Clock

SG_clock_main.gif (25734 bytes)

Με ευχαρίστηση οι πολλοί φίλοι των ρολογιών που χρησιμοποιούν διακριτά υλικά, θα δούνε αυτό το κύκλωμα. Είναι ένα ρολόι με δωδεκάωρη ένδειξη, λίγο πιο απλό στην κατασκευή από το SamClock. Είναι μια σχεδίαση που έγινε από τον φίλο Γιώργο Κορδογιάννη το 1990, η οποία τροποποιήθηκε και διορθώθηκε σε αρκετά σημεία από μένα, μέχρι να φθάσει στην σημερινή μορφή. Τα περισσότερα ολοκληρωμένα που χρησιμοποιεί είναι TTL, εκτός από τα IC9 έως IC13, που είναι CMOS, που έχουν την ικανότητα να οδηγούν display κοινής καθόδου. Στην θέση των 4511 [6], μπορούν να τοποθετηθούν τα 74LS47 [7], που μπορούν να οδηγήσουν display κοινής ανόδου. Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να αλλαχθούν τα display κοινής καθόδου στο Fig.2, με κοινής ανόδου, αλλάζοντας βέβαια και την συνδεσμολογία στα display. Στο SL10 εισέρχονται οι παλμοί συχνότητας 1ΗΖ [Fig.3-4], οι οποίοι κατόπιν διαιρούνται διαδοχικά από τα IC2 έως IC4 και τις γύρω από αυτό πύλες, εξασφαλίζοντας την ένδειξη του χρόνου σε Ώρες, Λεπτά και Δευτερόλεπτα. Το Q1 οδηγεί το display των δεκάδων ωρών [Fig.2], αλλά μόνον τα B και C Led του Display DIS6 [Fig.2], εξασφαλίζοντας την ένδειξη 1, όταν χρειαστεί η ένδειξη ωρών να είναι 10, 11, 12. Οι τάσεις που τροφοδοτούν το κύκλωμα είναι διαχωρισμένες σε δυο. Η τάση +5VA τροφοδοτεί όλα τα ολοκληρωμένα εκτός των IC9 έως IC13 και τροφοδοτούνται με τάση σε περίπτωση διακοπής της τάσεως δικτύου, αντίθετα η τάση των +5VB, τροφοδοτεί μόνον τα IC9 έως IC13 και τα display και διακόπτεται σε περίπτωση διακοπής της τάσεως δικτύου εξασφαλίζοντας έτσι οικονομία στην μπαταρία [Fig.5]. Εάν το Q1 ζεσταίνεται, μπορεί να τοποθετηθεί επάνω σε μια μικρή ψήκτρα.

Main Clock Part List

R1=2.2Kohm 1/4W 5% IC5-7=74HC32    [3] Q1=BD139 on Heatsink
R2......R38=470ohm 1/4W 5% IC6=74HC08       [4] SL1....SL5=7 pin connector
IC1-4=74HC390 [1] IC8=74HC04       [5] SL6-7=2 pin connector
IC2-3=74HC92   [2] IC9....IC13=4511 [6] or [74LS47] [7] SL8=3 pin connector
[1] 74HC390 or 74LS390= Dual 4bit Decade and Binary COUNTER [5] 74HC04 or 74LS04=  Hex inverter
[2] 74HC92 or 74LS92=  Decade, divide by 12 and Binary COUNTER [6] 4511= BCD to 7-segment Latch/Decoder/Driver for CC Display*
[3] 74HC32 or 74LS32=  Quad 2-input OR gate [7] 74LS47=   BCD to 7-segment Decoder/Driver for CA Display*
[4] 74HC08 or 74LS08=  Quad 2-input AND gate CC=Common Cathode    CA=Common Anode

2. Display

SG_clock_display.gif (13544 bytes)

Στο Fig.2, υπάρχει το display ένδειξης. Όπως είναι σχεδιασμένο η οδήγηση των display γίνεται όταν στην θέση των IC9…IC13, χρησιμοποιούνται τα 4511 [6]. Έτσι τα DIS1 έως DIS5, είναι κοινής καθόδου και το DIS6 είναι σε κάθε περίπτωση κοινής ανόδου . Εάν χρησιμοποιηθούν τα 74LS47 [7], τότε τα DIS1…DIS5* πρέπει να αλλαχθούν με κοινής ανόδου, οι ακροδέκτες 1 και 6 πηγαίνουν στην γραμμή των +5VB και οι αντιστάσεις R39-40,στην γραμμή των 0V. Οι αντιστάσεις R39-40, ανάβουν την τελεία στα DIS3 και DIS5, ώστε να υπάρχει ένας διαχωρισμός των display που δείχνουν τις Ώρες, Λεπτά και Δευτερόλεπτα.

Display Part List

R39-40=220ohm 1/2W 5% DIS6=20 mm Led Display Common Anode SL10.....SL4=7 pin connector
DIS1-5=20 mm Led Display Common Cathode* SL9-15=2 pin connector *See Text
*DIS1-5=20 mm Led Display Common Cathode with driver 4511 [6] *DIS1-5=20 mm Led Display Common Cathode with driver 74LS47 [7]

3. Time Base [A Choise]

SG_clock_time_A.gif (14243 bytes)

Για την παραγωγή των παλμών 1ΗΖ που αποτελούν και την βάση χρόνου για το ρολόι υπάρχουν δυο προτάσεις. Και οι δυο βασίζονται στην ίδια αρχή λειτουργίας . Ένας ταλαντωτής με κρύσταλλο σε υψηλή συχνότητα ταλάντωσης και κατόπιν διαίρεση αυτής της συχνότητας ώστε να πάρουμε στο τέλος τους παλμούς συχνότητας 1ΗΖ. Αυτή η διαδικασία μας εξασφαλίζει πολύ μεγάλη ακρίβεια και σταθερότητα στους παραγόμενους παλμούς. Ο ταλαντωτής στο Fig.3, βασίζεται σε ένα κρύσταλλο σε συχνότητα 1ΜΗΖ και κατόπιν σε διαίρεση της συχνότητας του 1ΜΗΖ σε σταδία δια 10, από τα IC15 έως IC17. Οι πύλες IC18A-B έως IC19A-B δεν συμμετέχουν άμεσα στην λειτουργία, παρά μόνον έμμεσα όταν πιεσθούν οι διακόπτες S1και S2 οι οποίοι μας επιτρέπουν την ρύθμιση της ώρας. Πιέζοντας τον S1 [Super Fast] και τον S2 [Fast], ελευθερώνονται παλμοί συχνότητας 10ΚΗΖ και 100ΗΖ αντίστοιχα, κάνοντας την ένδειξη στα display να τρέχουν πολύ γρήγορα διευκολύνοντας στην ρύθμιση της ώρας σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η τροφοδοσία του κυκλώματος γίνεται από την γραμμή +5VA, εξασφαλίζοντας έτσι την λειτουργία του ταλαντωτή ακόμη και σε διακοπή της τάσεως δικτύου, τροφοδοτούμενο από την μπαταρία.

Time Base [A] Part List

R41-42=470ohm IC14=74HC04* IC19=74HC08*
R43-44=10Kohm IC15-16-17=74HC390* S1-2=Push Button normal open
CSL1=1MHZ Crystal IC18=74HC32* *See component list in Main Clock

4. Time Base [B Choise]

SG_clock_time_B.gif (12199 bytes)

Στο Fig.4, υπάρχει μια πρόταση που βασίζεται στην ίδια αρχή λειτουργίας όπως και στο Fig.3, αλλά υπάρχει κρύσταλλος με πιο υψηλή συχνότητα λειτουργίας 3.2768 ΜΗΖ, με διαδοχική διαίρεση, ώστε στο τέλος να πάρουμε συχνότητα 1ΗΖ, στην έξοδο SL19. Με το μεταβλητό πυκνωτή C3 μπορούμε να ρυθμίσουμε έτσι τον ταλαντωτή ώστε στο σημείο TEST να πάρουμε παλμούς συχνότητας 204800 ΗΖ. Με τους διακόπτες S1 [Fast] και S2 [Super Fast] ρυθμίζουμε την ένδειξη των display σε διαδικασία ρύθμισης, με συχνότητα 10ΗΖ και 100ΗΖ, αντίστοιχα κάνοντας την ένδειξη στα display να τρέχουν πολύ γρήγορα διευκολύνοντας στην ρύθμιση της ώρας σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η τροφοδοσία του κυκλώματος γίνεται από την γραμμή +5VA, εξασφαλίζοντας έτσι την λειτουργία του ταλαντωτή ακόμη και σε διακοπή της τάσεως δικτύου, τροφοδοτούμενο από την μπαταρία. Η λύση των μηχανικών διακοπτών προτιμήθηκε για λόγους απλότητας.

Time Base [B] Part List

R45=10Mohm IC20=4060          [8] CSL2=3.2768 MHZ crystal
C1-2=22pF ceramic IC21-22=4017 [9] S3-4=Push switch recrudescent
C3=22pF trimmed capacitor IC23=4013         [10]  
[8] 4060=14-stage Ripple Carry Binary Counter/Divider and Oscillator [10] 4013=dual D Flip-Flop
[9] 4017=Hex "D"-type Flip-Flop  

5. Power Supply for SamGordon Clock

SG_clock_supply.gif (15085 bytes)

Στη Fig.5, υπάρχει το τροφοδοτικό που δίνει τις απαραίτητες τάσεις για την λειτουργία του κυκλώματος, την φόρτιση της μπαταρίας και την μεταγωγή στην μπαταρία όταν υπάρξει διακοπή τάσεως δικτύου. Ο ρυθμιζόμενος από το TR1, σταθεροποιητής τάσεως IC24 ρυθμίζεται ώστε να δίνει στην έξοδο του τάση +5V [P1]. Με αυτή την τάση λειτουργούν τα κυκλώματα. Ο δεύτερος σταθεροποιητής IC25 ρυθμίζεται από το TR2, ώστε να δώσει στο σημείο [P2] τάση +6.9V, με την οποία γίνεται η φόρτιση μιας μπαταρίας μολύβδου 6V/1.2Ah, η οποία συνδέεται στο SL17. Στην περίπτωση διακοπής της τάσεως δικτύου τότε αποδιεγείρεται πολύ γρήγορα το RL1και οι επαφές του πηγαίνουν στην θέση που είναι σχεδιασμένες στο Fig.5. Η γραμμή τάσης +5VA συνδέεται μέσω των D5-6 στην μπαταρία 6V, αντίθετα η γραμμή +5VB οδηγείται στα 0V και τα Display σταματούν να δείχνουν. Τα υπόλοιπα μέρη του κυκλώματος συνεχίζουν να εργάζονται και να μετρούν τον χρόνο, μέχρι να αλλάξει η κατάσταση οπότε τα display θα εργαστούν και πάλι δείχνοντας κανονικά την ώρα. Στην διάρκεια της μεταγωγής των επαφών από την μια κατάσταση στην άλλη η τροφοδοσία του κοιλώματος γίνεται από τον C17. Τα IC24-25 πρέπει να τοποθετηθούν επάνω σε μια καλή ψήκτρα και οι ρυθμίσεις των TR1-2 να γινει χωρίς να είναι συνδεδεμένο το κύκλωμα στις εξόδους του τροφοδοτικού και η μπαταρία να είναι εκτός.

Power Supply Part List

R46=1.2Kohm 2W C16=1uF 25V B2=4 X 1N4001
R47-49=270ohm C17=1000uF 16V RL1=12VDC 2X2 [10A]
R48= D1=12V 1W zener TR1-2=4.7Kohm trimmer
C6=2200uF 25V D2-3=1N4002 SL17-18=2 pin connector
C7-9-10-13-15=100nF 100V MKT D4-5-6=1N5408 SL16=3 pin connector
C8-12-14=10uF 25V IC24-25=LM317 on Heatsink BATT=AKKU battery 6V/1.2Ah
C11=47uF 25V B1=100V 3A Bridge Rectifier  

6. Block Diagram

SG_clock_block.gif (11622 bytes)

7.  Connection for Display common Anode or Cathode

SG_clock_display_conn.gif (10601 bytes)

Στη Fig.6, υπάρχει το Block διάγραμμα των βασικών συνδέσεων μεταξύ των διαφόρων εισόδων και εξόδων. Στη Fig.7, φαίνονται οι συνδεσμολογίες για Display Κοινής Καθόδου και κοινής Ανόδου.  Μόλις βρω χρόνο θα σχεδιάσω και το τυπωμένο κύκλωμα, το οποίο και θα δώσω. Σε αυτούς που θα το φτιάξουν, εύχομαι καλή επιτυχία.

 

Sam Electronic Circuits 6/02