Archaické primární elektronické hodiny

(Dodatečně vytvořená dokumentace)

Jejich vznik sahá do doby dostupnosti prvních obvodů CMOS a segmentových displejů u nás. Původně se mělo jednat pouze o zdroj pulzů pro sekundární hodiny. Vlastní zobrazení na segmentovkách s původním účelem nemá mnoho společného, vlastně jen zdroj a první děličku kmitočtů. Původní segmentovky LQ410 byly pro svou velkou poruchovost nahrazovány jinými typy. Později vznikla verze se segmentovkami LCD. Zde jsou uvedeny obě. Rezistory u segmentovek jsou dnes již nahrazeny typem SMD na straně spojů místo původních rezistorů montovaných nastojato, které byly zdrojem častých poruch. Ve zdroji 24V pro výstupní zesilovač pulzů je dnes použit klasický IO 494 pro řízení spínacích zdrojů v počítačích, který se používal od prvních PC AT až prakticky dodnes. Na místě D9 musí být rychlá dioda, její vlastnosti velmi ovlivňují účinnost tohoto měniče 12/24V. Ty tehdy ještě nebyly, proto se zkoušelo mnoho různých typů. Co je tam dnes je záhada, ve schematu uvedená BA149 je varikap a co bylo napsáno přímo na součástce dnes již nelze přečíst, varikap to nejspíš nebude. V rozpisce je uveden typ, který by se použil dnes.
Na účinnosti měniče záleží, protože je v činnosti i při výpadku síťového napájení a potom přímo ovlivňuje dobu, po kterou hodiny pracují z akumulátoru nebo z baterií. Cívka L1 má být kvalitní, např. toroid vinutý silnějším drátem vzhledem ke skinefektu. Výstupní zesilovač pulzů L272 by se dnes ještě dal sehnat na nějaké burze. Existují dva typy, které se liší počtem vývodů. Na PCB jsou patice pro oba, samozřejmě osadíme jen jediný z nich. Síťový transformátor byl již nahrazen dnes běžně dostupným, u kterého je, na rozdíl od původního, již definovaná isolace mezi primárním a sekundárním vinutím. Nevýhodou tohoto nového uvedeného typu je jeho malá účinnost a velké ztráty. Tyto ztráty převyšují celý užitečný odběr přístroje a trafo je horké i při chodu naprázdno. Ověřeno u více kusů.
Záložní akumulátor, složený původně z knoflíkových článků NiCd225 bylo nutno přibližně v r.1995 nahradit. Původní již byly nesehnatelné, proto byly nahrazeny tehdy moderními tužkovými akumulátory NiMH 700mA, které tam slouží dosud a při výpadku napájení vydrží ještě dnes (po cca dvaceti letech) přes 10 hodin chodu. Zobrazení na segmentovkách LED je při chodu z akumulátoru vypnuto, protože má velkou spotřebu proudu, jdou jenom sekundární hodiny, takže při obnovení napájení není nutno nic seřizovat a často se ani nedozvíme, že třeba někdy v noci k nějakému výpadku došlo. Pokud dojde k delšímu výpadku, je lepší akumulátor nabít v normální nabíječce, protože dobíjecím proudem to trvá mnoho dní. Čtvrté tlačítko na panelu LED slouží ke krátkodobému rozsvícení displeje i při chodu z akumulátoru.

Alternativní zobrazovací panel je sestaven ze segmentovek LCD a zobrazuje čas i při chodu z akumulátoru, protože jeho spotřeba je zanedbatelná. Je pouze čtyřmístný, zobrazuje hodiny a minuty, zobrazení vteřin je nahrazeno blikáním oddělovací dvojtečky. Prostě další LCD segmenty se na panel nevešly. Z tohoto důvodu nejsou také rezistory 2K7 na panelu LED, ale přímo u budičů. LCD segmentovky je nepotřebují, ale nevadí jim. Při provozu s LED segmentovkami jsou budiče segmentů přepnuty do inverzního režimu, u segmentovek LCD se režim přepíná rychlostí 32Hz, aby se vyloučila stejnosměrná složka, která těmto segmentům údajně vadí. Přepínání režimů zajišťují propojky přímo na panelech.
Oscilátor je řízen běžným krystalem 4,194304MHz. Jeho kmitočet lze jemně doladit trimrem C1, hrubě výměnou cívky L2, příp. výměnou krystalu. Přestože se jedná o jednoduché zapojení, bez termostatu, lze jej bezproblémů doladit na přesnost několika vteřin za půl roku, kdy je nutno stejně znovu nastavovat správný čas při přechodech na zimní/letní čas.
Osazením desky lze volit několik variant. Pokud nepotřebujeme lokální zobrazení na displeji, není přeba osazovat 6 budičů segmentů 4543 a jejich 42 ks rezistorů 2K7, čítač 4518 na pozici 3B a několik dalších součástek. Pokud naopak chceme osadit jen část pro zobrazení na displeji, potom je zbytečný budič L272, měnič TL494 i s okolními součástkami, obvod 4048, obvod 4081 na pozici 4B atd.
Samozřejmě použitá technologie odpovídá době vzniku zařízení. Některé součástky se dnes již shání obtížně, např. CD4048. Nyní by většinu součástek nahradil jednočipový procesor, který by zajistil i multiplexový chod displejů, automatické seřizování hodin podle stanice DCF nebo dat GPS. Třeba někdy časem něco takového vznikne, i když používání centrálních hodin je na ústupu a jsou nahrazovány levnými digitálními hodinami přímo řízenými DCF, u kterých stačí jednou za rok vyměnit lacinou baterii a otřít sklo ciferníku, čímž jejich celá údržba končí. V rozpisce jsou ekvivalentní náhrady dnes dostupných součástek, i když lze těžko předpokládat, že to dnes někdo bude stavět, snad jedině jako stavebnice pro děti. Lze na něm ale dobře vysvětlovat princip funkce jednotlivých obvodů, což u zařízení s jednočipovým procesorem obvykle nelze. Kdysi toto zařízení posloužilo při dlouhodobém výpadku centrálních hodin v podniku.
Pokud by se někdo chtěl pustit do stavby, nechť si nejprve ověří současnou dostupnost použitých součástek. PCB mají prokovené otvory, které se v amatérských podmínkách těžko realizují, je možno použít uvedené výrobní podklady a PCB si nechat vyrobit v některé firmě, které tuto službu amatérům nabízí.