Цифровая шкала на индикаторах ИН-12 ИН-15 и ATmega8

ноябрь 2019г. - март 2020г.

Да, долго я ничего не делал. Интереса нет никакого. Совсем. Да ещё эта пандемия... будь она не ладна. Но и сидеть сложа руки не получается. Решил к своему "Фишеру" цифровую шкалу приделать. Лежит тут у меня кучка ИН-12 и ИН-15 девать некуда. И если первые ещё на часы можно применить и имеется спрос, то последние никто не покупает, остаётся разве что только на свалку снести. Вот эти индикаторы меня и натолкнули на изготовление сей шкалы. Пусть хотя бы буквы "MHz" высвечивают, что ли... А перед ними четыре ИН-12 - число этих самых мегагерц.

В целом алгоритм работы такой же, как и в первом варианте. Но, конечно же, есть и отличия. В первую очередь это количество индикаторов 6 против 4. Соответственно, уже не получится управлять индикаторами с помощью одного порта. Хотя это решаемо. Ничто не мешает использовать два дешифратора К155ИД1. Один по прямому назначению переключение катодов индикаторов, а второй - для переключения самих индикаторов, то бишь анодов. Здесь, правда, придётся дополнительно использовать высоковольтные PNP транзисторные ключи для инвертирования логики. Таким образом, одним портом можно управлять десятью индикаторами, а применив дешифратор К155ИД3, то вообще шестнадцатью. Но я не стал всем этим заморачиваться, а просто применил более навороченный МК Atmega8. У него много портов, и ничто не мешает один порт задействовать для передачи кода цифры, а другой - для переключения индикаторов. Второе отличие - это делитель частоты на 1000, а не 256, что повышает точность подсчёта и облегчает написание программы. Ну и третье - это ШИМ, построенный на втором восьмибитном таймере для получения анодного напряжения для индикаторов. Собрав все пожелания в кучу, получил такую вот схему.

И так, её основа - МК ATmega8. Младший полубайт порта "D" используется формирования кода цифры. Здесь бы хотел отметить, что соединение дешифратора К155ИД1 как по входу, так и по выходу определялось удобством трассировки платы. И соответственно, здесь теряется связь между отображаемой цифрой и её весовым кодом. Сие нужно учитывать и в программе произвести переопределение цифры и её весового кода. "Четвёртый" бит этого же порта и ключ на транзисторе VT1 управляет работой запятой. "Пятый" бит порта "D" сформирован на вход счетного таймера "Т1" и считает импульсы, пришедшие с делителя частоты гетеродина.

Оставшиеся два бита порта "D" управляют ключами VT3 и VT4, а те, в свою очередь, релюшками. Первая управляет включением АПЧ об этом позже, а вторая (как и в первом варианте цифровой шкалы), по истечении 30 секунд прогрева ламп включает анодное напряжение.

Для переключения индикаторов задействован порт "C" который управляет высоковольтными оптопарами TLP627. Их применение продиктовано исключительно удобством разводки платы.

К "пятому" биту порта "B" подключён щелевой ИК датчик вращения колеса. Это колесо сделал из латуни и по его окружности на небольшую глубину проточил пазы. Насадил его на ось настройки тюнера и рядом закрепил датчик вращения так, чтобы край колеса был внутри пластмассовой скобы датчика. Получилось некое подобие валкодера.

Как не сложно догадаться, вся эта система будет ловить вращение ручки настройки и посылать сигнал на микроконтроллер. А он, в свою очередь, будет, во-первых управлять индикацией, которая будет выключаться по прошествии 20 секунд после прекращения настройки тюнера, как и в первой версии цифровой шкалы. Но в отличие от неё, здесь не так критична стабильность гетеродина, поскольку в первой версии включение индикаторов основано на изменении частоты его минимум +/- 100 кгц.

Во-вторых эта система управляет АПЧ. Работает это следующим образом. При вращении ручки настройки датчик подаёт сигнал на МК и включает релюшку К1. Её контакты закорачивают сигнал АПЧ на землю и таким образом выключают. После настройки тюнера на станцию через 3 секунды МК выключает релюшку, её контакты размыкаются и сигнал АПЧ беспрепятственно идёт на варикап УКВ блока.

Здесь видится большой простор для творчества, если применить многоконтактную релюшку. Можно, например, организовать БШН, когда всякий раз при настройке контакты реле будут закорачивать на землю вход УНЧ, а через 3 секунды по окончании настройки вновь включать. Или, как я ранее писал про проблему ложной индикации "стерео" при настройке тюнера. Опять-таки при настройке релюшка закорачивает на землю сигнал после удвоителя пилот-тона в стереодекодере, переводя его в режим "моно" и выключая индикацию. А как настроили, через 3 секунды опять всё возвращается на круги своя.

Делитель сделан, как и в первом варианте шкалы на прескалере U813BS, но делит он в данном случае на 64, а после него происходит дополнительное деление частоты трехкаскадным делителем. Каждый каскад делит частоту на 2.5 и в совокупности получается 64 × 2.5 × 2.5 × 2.5 = 1000. Плюс происходит дополнительное деление на 10 из-за сокращённого измерительного интервала, который составляет 0.1 секунды. На всякий случай отмечу, что если U813BS переключить так, что бы он делил частоту на 256, а в след за ним поставить четырёхкаскадный делитель, то получим коэффициент деления 256 × 2.5 × 2.5 × 2.5 × 2.5 = 10000. Это так к слову.

В делителе, можно использовать три микросхемы К555ИЕ2. Я же применил К555ИЕ20 из-за удобства разводки, поскольку в ней "сидят" две К555ИЕ2, что позволяет обойтись двумя микросхемами. Нужно ли вообще всё это? Не знаю, может и нет. В первом варианте шкалы обошёлся без этого.

Второй восьмибитный таймер работает в режиме ШИМ и его импульсы с выхода "OC2" поступают на преобразователь высокого напряжения, собранного на транзисторах VT5, VT6 и дросселе Др₂. Здесь я хотел организовать не полное выключение индикаторов, а как в сотовых телефонах, плавное уменьшение яркости до некоторого минимума, когда цифры ещё светятся. Думал реализовать это "в лоб", меняя скважность импульсов, а фактически уменьшая анодное напряжение индикаторов, но не тут то было. Да, яркость уменьшается, но при этом происходит визуальное "размазывание" светящейся цифры, доходящее в плоть до того, что часть цифры светится, а часть нет, как при "отравлении" катодов. Чувствую, что менять яркость нужно не изменением скважности ШИМ, а изменением времени, в течении которого индикатор включен. Чем меньше это время, тем меньше яркость индикатора. Но этот момент ещё надо проверять. Это что касается схемы.

Посидел некоторое время за программой "SprintLayout" и "AVR Studio" и сочинил такой вот "конгломерат".

Платы, как обычно изготовил при помощи фоторезиста. На это раз не стал фотографировать сам процесс изготовления. "Конгломерат" сей состоит из двух частей: основного блока с МК и блока индикации, которые стыкуются друг с дружкой посредством контактных разъёмов PLS и PBS, расположенных с правой и левой сторон плат. Не допёр все электролиты положить набок. В итоге при стыковке плат они касаются паек платы индикации. Пришлось под контактные разъёмы положить миллиметровые полоски из стеклотекстолита, что несколько увеличило расстояние между платами. Индикаторы вставляются в разъёмы, которые выдрал из компьютерных, по-моему DB-25 называются на подобии от порта LPT. Здесь самое главное - постараться соблюсти точность, что бы не было перекоса штырьков индикатора. Это может вызвать натяжение в стекле возле штырька и образование трещины. Сзади основной платы припаян входной разъём BNC. Но если честно, лучше было просто припаять высокочастотный кабель к плате. И места меньше занимало, и эстетичней выглядело, а так торчит тут сзади...

Первое включение выявило ложное свечение, которого быть не должно. Как оказалось, во всём виновата медлительность высоковольтных оптопар. Не успевали они вовремя закрываться, что и приводило к свечению "вполнакала" ненужных символов. Пришлось вводить доп. задержку в переключении индикаторов. Вроде стало нормально. Прикрутил сию систему к своему тюнеру "Фишер". Стереодекодер "Dynaco" остался остался стоять ещё с прошлого описания.

Установил там и релюшки включения анодного напряжения и АПЧ и получил уже многим знакомое видео. АПЧ я правда выключил для исключения сюрпризов в виде "перетягивания" настройки на себя мощными радиостанциями. Было там такое. Слушать нужно через наушники что бы услышать "стерьва".

Решил немного "посумерничать", даже умудрился что-то сфотографировать.

В темноте всё равно увидел едва заметное паразитное свечение ненужных цифр. Да, дорожки переключения анодов достаточно длинные, расположены близко друг к другу. Напряжение там высокое, как и частота переключения. А что? Неоновому индикатору много надо? Вспомните индикаторы определения фазы в сети. Так вот у меня "неонка" начинала светиться при касании её стеклянной колбы. В общем, решил переделать плату индикации, распаяв на ней транзисторные ключи для переключения анодов индикаторов, как в первом варианте цифровой шкалы. Схема стала выглядеть так.

Пришлось, конечно переделать и плату индикации.

Теперь на длинных дорожках напряжение 5В, которое нужно для открывания транзисторов. Во-вторых убрали эти заторможенные оптопары. В общем, одним выстрелом положили двух зайцев. На этом пока собственно всё.
С уважением. Юрий.