【DIY作品秀】自制QS18-12古典式辉光电子钟【附带大量图片】

2011-12-8 11:00:15 21113 DIY

  前几天刚刚完成QS30-1管的辉光钟，有不少朋友在向我讨教如何制作。说实话，就个人而言，我更喜欢QS18-12辉光管。

      QS30意思就是直径30mm，QS18当然管子直径只有18mm，虽然个头小，但QS18-12辉光管是立式的，而且看起来感觉更古典。老规矩，先秀一下做好的NIXIE tube Clock with QS18-12（拍照的时候依然使用了一些客厅的小道具，哈哈），然后再附上设计制作过程。大部分过程在QS30-1辉光管电子时钟的制作贴里介绍的很详尽了，这里就把根QS30-1设计和制作过程不同的地方说一说。
      SHOWtiME：

一、本次DIY的QS18-12辉光数码管电子钟功能及特点（跟QS30-1管做得辉光钟操作方法完全一致，依然全部采用红外遥控，只是少了星期显示功能）
      1、采用DC12V供电，最大耗电电流280mA。
      2、使用6只QS18-12辉光数码管，能同时显示年月日或同时显示时分秒。
      3、采用4颗直径3mm的氖灯，能指示时钟冒号。
      4、采用红外遥控器进行所有功能操作（开/关时钟、显示农历、公历、室内温度、调整日期时间等等）。
      5、每颗辉光管底部有一颗贴片高亮白光LED做背景灯，在关机的时候背景灯能够每秒钟交替明暗一次（注意是明暗过渡，不是亮和灭，采用了PWM制作的LED调光，在晚上效果很炫），也可以在开机的时候通过遥控器打开或关闭背景灯功能。
      6、采用无源蜂鸣器来对每一次遥控操作进行声音提示，不同的操作功能和结果会有不同的响声。
      7、能够根据公历时间自动计算出农历日期，在设置时只需要设置好公历日期即可。
      8、为了延长辉光管的寿命（毕竟电子管的寿命相对LED短很多），可以用遥控器关闭辉光时钟，但每到整点时刻，辉光钟能自动启动显示10秒钟时间，启动时会有整点报时。
      9、采用18B20作为温度传感器，能够显示室内温度。
      10、全部电路布局在一块双面电路板上，电路板经过精心设计，线条细腻，与辉光管相映成辉，所有GND网络线条均镀金处理，电路板厚2mm。
      11、内部采用DC-DC升压电路，提供180v的直流高压供辉光管使用，体积小，效率高。
      12、采用C8051F023作为主控MCU，所有程序采用C语言编写。
      13、采用74HC145做译码控制辉光管显示相应数字。
      14、采用DS1302时钟芯片，配合西铁城高精度晶体谐振器(32.768kHz,精度±5ppm)。
      15、MCU及时钟芯片等所使用的5v电源也采用DC-DC电路降压，效率高，发热量小。

二、设计之前了解到的QS18-12辉光数码管参数特性及相应的必要试验
      QS18-12辉光数码管跟QS30-1的工作原理相同，这里也不再赘述，根据我的设计思路，还是习惯先作必要的测试实验。
      先来SHOW一下拿到的QS18-12管子，这些管子的年龄依然比我还要大，而且比QS30-1管子还要早几年：

      新光的管子，说实话还真不知道是在哪儿产的。不过75年我国能有能力生产这个管子的地方也不多。
      上工作台，还是老样子，用洞洞板搭出来一个升压电路，看看能否点亮QS18-12，然后测试相应的参数，选择合适的限流电阻等等。同样是使用MC34063+IRF840做的升压电路，在QS30-1辉光钟上已经成功应用了。
      虽然体积比QS30-1小，但是字可不比它小，因为这个QS18-12个子高，SHOW一下测试时点亮的效果吧：

      近距离的看一下QS18-12，显示的数字比较细腻，而且数字尺寸比QS30-1的大一些。

三、电路原理图设计及PCB板设计
      上面这个实验验证了QS18-12辉光管的工作条件与QS30-1一样，在这之后就可以放心设计其他部分电路了。不过这次打算换个玩法，不打算选用C8051F310作为主MCU了，打算换个C8051F023玩玩。译码器这次不选用串口的了，选个并口的74LS145用用试试。数字电路这东西想要达到目的有很多选择，多用几种方案也能多积累点经验，不过这些IC以前用的太多了，各有各得优点，但都能满足驱动辉光管译码的目的。这东西要自己给自己创造锻炼的机会，呵呵。
      这些电路也几乎不用做实验了，不多说，上电路图，与QS30-1不同的地方就是译码部分和MCU部分：

      设计PCB的时候，我还是花了不少时间在元器件的布局上，依然采用全部SMT贴片工艺，并且将所有的元器件布局在一块电路板上，双面板，不过这次的PCB尺寸比QS30-1的尺寸小一些，是176mm x 50mm。
      上层依然不放置任何元器件，保持整洁的效果，线条也是围绕每一个辉光管做环形迷宫，哈哈。
      总之工艺跟QS30-1的辉光钟相同，SHOW一下效果：