Пару лет тому захотелось мне сделать часики на газоразрядных индикаторах. Только не на современном микроконтроллере, а обязательно по «классической» схеме, на микросхемах TTL  и, по возможности, в керамических корпусах. За основу взял известную схему из книги Бирюкова «Цифровые устройства на ИМС» (МРБ-1174). 

Порылся в «закромах», нашел почти все нужные микросхемы серии КМ155. Только делитель частоты решил сделать на КМ155ИЕ2 (микросхем К155ИЕ1 не нашлось, да и в керамике их вроде бы не было в принципе) и кварц не на 100 КГц, а на 1,0 МГц. Начал разводить плату, и даже сделал довольно много .

Но в это время на сайте «РадиоКот» увидел объявление о продаже готовой платы и набора деталей для подобных часов. Судя по фотографии, плата была просто шикарная:  заводская, двухсторонняя, с маской и шелкографией. Плюс на плате разведены блоки питания (DC-DC преобразователи) +5 В для ИМС и +180 В для индикаторов. Списался с автором и прикупил у него эту плату (последнюю).  Свою, естественно, после этого забросил… 

Как таковой полной принципиальной схемы этих часов нет. «Кусочки» схемы «надёрганы» из разных источников, всё это собрано «в кучу» и разведено на одной плате. Подход понятен – сам так несколько раз делал. :) В основе – всё та же схема Бирюкова. Для подавления дребезга контактов кнопок «Установка часов» и «Установка минут» в схему добавлено два RS-триггера. Есть  «будильник», предусмотрена возможность установки малогабаритного реле для слаботочной нагрузки и твердотельного реле для управления мощной нагрузкой. В блоках питания применяются два преобразователя на LM2576. На одной ИМС собран стабилизатор +5 В для питания всех микросхем часов. На второй LM2576 – стабилизатор +12 В. Далее напряжение +12 В подаётся ещё на один преобразователь на микросхеме МС34063 (или NJM2360), который повышает его до +180 В для питания газоразрядных индикаторов. 

Пока шла посылка с платой, начал подбирать и докупать нужные детали. Довольно дефицитными оказались ИМС К155ИЕ1. Нашел 3 шт. в одном магазине и 2 шт. – в другом. LM2576 то же пришлось поискать. Плата рассчитана на установку 6 шт. индикаторов «ИН-8-2». Я же нашел у себя только 3 шт. Поэтому решил поставить их в разряды единиц часов и минуты.  В десятки часов – поставить «ИН-14». Размер цифр у них одинаковый, только колба выше и распиновка  другая. А в разряды секунд поставить «ИН-16». Это очень красивые маленькие индикаторы с «нормальной» цифрой «5». Подобрал и подходящий корпус – «Gainta-G717» (225х165х90мм).

Пришла, наконец-то, долгожданная посылка. Качество платы – выше всяких похвал! Сборку начал с установки «мелочёвки» и монтажа блоков питания. Микросхемы дешифраторов (КМ155ИД1) и задающего генератора (КМ155ЛА3) установил на панельки. 

Стабилизаторы +5 и +12 В заработали без проблем, только напряжения подрегулировал. А вот с «высоковольтным» пришлось повозиться. Оказалось-то все просто – установил резистор не совсем того номинала (нужно было 3К3, а поставил 1К2), т.к. фоторезистор в часах не используется. После его замены всё заработало, как нужно.

После отладки блоков питания запаял остальные детали. Вместо кнопок временно установил перемычки. Всё ещё раз проверил, отмыл плату и произвел первое включение. Заработали часы сразу. Но фото индикаторы светят «блёкло» - это из-за вспышки (индикатор десятков часов ещё не установлен). На самом деле они достаточно яркие. 

Далее вместо перемычек запаял кнопки управления часами. В качестве кнопок использовал «микрики» от советских тумблеров и кнопок (типа «КМ-1-1» иже с ними). Тут я столкнулся в полный рост с проблемой «дребезга контактов». Он у этих кнопок оказался настолько большим, что даже триггеры не спасали. Кнопки «Установка «0»» минут и секунд ещё как-то работали, а вот при нажатии кнопок «Установка часов» и «Установка минут» вместо увеличения значения на «1», выскакивали совершенно произвольные числа. Как я с этим не бился, но «победить» их не смог. Проблема решилась просто – поставил другие кнопки, такие же, как ставят в компьютерных корпусах на «Вкл» и «Сброс» (в «Чипе» подобные называются «PSM1-2-0»). Кнопки установил на макетной плате 20 х 80 мм и соединил с основной платой 10-проводным шлейфом.

Блок питания очень простой, нестабилизированный. Напряжение на  вторичной обмотке тороидального трансформатора 13,5 В, обмотка намотана проводом ПЭЛ-0,82 мм. Далее диодный мост GBU606 и электролит К-50-24 ёмкостью 4700,0 мкФ х 25 В. Блок питания смонтирован на макетной плате 120 х 80 мм и установлен в корпус на 2-х уголках. На задней стенке корпуса установлен выключатель питания и держатель предохранителя. Так же просверлил 4 отверстия диаметром 8,0 мм  для переключателей установки времени будильника. Не факт, что я буду их устанавливать, но «на всякий случай» подготовил.

Кстати, о будильнике. Всё же решил его проверить. Соединил перемычками выводы индикаторов со входами устройства совпадения, установил таким образом время «06:30». Вместо обмотки слаботочного реле установил светодиод с токоограничивающим резистором. Включил часы  - светодиод горит постоянно. Будильник в 06:30 «не срабатывает», т.к. он «сработан» постоянно и ни на что не реагирует. Начал разбираться – в чём причина. 

Выяснил, что уровни логического «0», которые должны приходить с выводов индикаторов, довольно высокие (порядка 1,1 В). Инверторы на D19 воспринимают их как «1» и просто не изменяют своё состояние. Возился долго, пока не вспомнил, что «когда-то  такое уже встречал». Полистал книгу Бирюкова, вскоре нашел ответ  – оказалось, нужно «минус» питания микросхемы D19 включить через диод (см. нарисовано красным). Добавил диод, после чего будильник заработал. Но «наоборот».  Т.е. реле все время включено и только в момент срабатывания будильника обесточивается на 1 минуту. 

В принципе, ничего сложного – просто сигнал с выхода D20 нужно инвертировать. Но на плате нет ни одного лишнего инвертора. Самое простое решение – поставить вместо D20 не КМ155ЛА2 (1 элемент 8И-НЕ), а КМ155ЛА1 (2 элемента 4И-НЕ) и второй элемент использовать как инвертор. Я сравнил их распиновку  – переделки будут небольшими, даже резать ничего не нужно, только добавить несколько перемычек на плате. Но, скорее всего, делать этого не буду, т.к. будильник мне в этих часах не нужен.

С помощью частотомера установил частоту кварцевого генератора, получилось 100000,4 Гц. Десятые доли Гц, это, конечно, здорово. :) Но нужно посмотреть, какая точность часов будет на практике.  В качестве «эталона» используется сайт https://time100.ru

Плату установил в корпус на латунных стойках высотой 10 мм. Справа от основной платы устанавливается блок питания.

В передней панели вырезал прямоугольное отверстие 130 х 30 мм для индикаторов. Нужно бы их закрыть светофильтром, желательно грязно-зелёного (болотного) или жёлто-коричневого (цвет крепкого чая) цвета. Но пока такое стёклышко не нашел. Может, кто подскажет – где в СПб можно поискать такое небольшое стёклышко? 

Толкатели кнопок взял от какого-то старого видеорегистратора. Буду ли делать декоративную накладку на переднюю панель или нет — ещё не решил.

На сегодняшний день часы выглядят вот так:

Точность хода — отстают примерно на 27 сек за 30 дней, т.е. меньше 1 сек в сутки. Попробую ещё немного подрегулировать частоту генератора. 

В принципе,я доволен этими часиками. :)