[DIY]再造二十四小时的感动【古典版II】 自制QS18-12辉光电子钟 附百图

yanzeyuan

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。
        QS30-1的辉光管制作贴在这里，非常详细，包括程序源码【参加矿坛第二届DIY大赛】：http://www.crystalradio.cn/bbs/viewthread.php?tid=153422&page=1&extra=page%3D1#pid2000259 也可以去我的Blog[DIY]二十四小时的感动(古典版I) 自制QS30-1辉光管电子时钟。
        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：
  
  
  
  
  
  
四、硬件电路的焊接与调试过程

         PCB板跟QS30-1一起做的，而且采用同样的沉金工艺处理，看一下PCB板的效果：
  

  

  

  

  

  

  

  

  

  
  
  
  

yanzeyuan

准备操刀焊接，上次焊完QS30-1，家伙事儿都没收拾，还是老样子，热热身，开始焊。
  

  

  
        依然是老规矩，先把高压升压部分电路焊接完成。电路跟QS30-1用得是一样的，一颗MC34063，一颗MOS管SPP9435，还有个330uH的贴片电感和MOS管IRF840。只是电路板布板不同。
        反复的检查............还是反复的检查...........
        通电，升压电路正常工作。
  

  
  
        这就是焊接好高压部分的电路板：
  

  
        继续焊接5v DC-DC部分电路，焊接完毕以后同样是检查再检查.............
        通电，一次性通过。
  

  
  
        这是5V DC-DC部分的电路焊接好的样子：  

  

  
        下面开始焊MCU了，因为这次是64个脚的TQFP封装了，比C8051F310的间距小很多，所以焊接难度比310大一些。不过用刀头还是能很轻松搞定，目前我的记录保持在33秒左右。
        第一步还是把焊盘的一个角上沾上锡，然后拿镊子夹着芯片，对准焊盘，把一两个角给焊上。
        第二步就拿焊锡丝使劲儿的上锡，不用管粘不粘连。
        第三步就是用刀头沾上松香一下两下就能把所有的锡挂下来，而且保证焊接牢靠。
        看一下过程照片：
  

  

  

  

  
        花了一会儿功夫，把所有的元件全部焊上。
        电容30颗、电阻43颗、三极管70颗.................
  
        SHOW一下：
  

  

  

  

  

  

  

  

  

  
  
  
        中间的两个冒号，用了两个3MM直径的氖灯，跟QS30-1上面用得一样，在上篇帖子里做过详细介绍。
        然后还是用5MM直径的小试管给套上，呵呵，这个小试管跟QS18-12也很搭配。
        SHOW一下：
  
  
  
  
  
六、编写译码电路驱动程序
        这次使用的译码电路是74LS145，也是是很常用的器件，并口通讯，非常简单，我就不再赘述。
        驱动起辉光管后的效果：
  

  
七、编写DS1302时钟芯片读写程序
八、编写18B20温度传感器读写程序
九、测试红外线遥控器发射和接受，编写红外遥控器解码程序
十、使用红外线遥控器实现相应功能
这些程序在QS30-1的制作贴上都做过详细介绍，程序移植过来花了5分钟时间，包括红外线遥控器的操作功能全部一模一样，只是在制作过程中发现了一个严重的问题：
        我被这古老的辉光管资料严重误导，如下：

  

  

  

  
        还好，只是管脚定义弄错了，原本不用的小数点其实是显示数字'4'用的。结果没办法，只能每个辉光管上飞一根线。就跟上面图一样。
        跟QS30-1的创意相同，我在每个辉光管屁股底下放一个高亮度的白光LED，但是这次没法放贴片的了，只能用直插的上。先把LED管脚弯一下，就跟下图一样，然后焊在辉光管底部的大孔中部，发光要对准辉光管，呵呵。
  

  
十一、大功告成，为辉光钟上一个底板，就用镀金的PCB板做外壳。

        整体硬件、软件全部完成。
        跟QS30-1完全不同的风格。
        还是为了不磨损金层，用了尼龙的螺柱跟螺丝，继续奢侈的用一块沉金的PCB板做底座，终于站立起来，呵呵！
    
  

yanzeyuan

  
十二、总结，上图，收工。
  
        因为有了上次做QS30-1辉光钟的程序，所以这台QS18-12辉光钟用了两天就全部完成。风格类似，整个电路板硬件部分全部集中在一块双面PCB板上，而且只用一面布局元器件，整体从上面看起来非常整洁。
        沉金的线条还是那么金黄色，而且很难被氧化，这些镀金线条围绕衬托在辉光管的周围依然很匹配。 在打造这个辉光钟的过程中，从硬件到软件都体现了古典与现代结合的特色。         这里面用到的元器件前后跨越30多年，现在把它们组合在一起做成了一个记录时间流逝的时钟，也算用它们去铭记历史，见证发展。
        下面还有我做的三个时钟的合影（QS30-1辉光钟,QS18-12辉光钟,LED点阵时钟）
        不多说了，上图，收工。



  

  
  
  
  
  
  
  
  

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

  
  
  
           最后再SHOW一下我的机库，哈哈！两架450 3D电直。
  

  
  
  
DIY是一种享受，享受的是过程，更是结果......
  
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作者：严泽远
QQ：6626209
2010-11-25

老三

古典与现代结合！！！很漂亮！！

【心】静风止

很好的一件工艺品，看到我眼睛流泪呀， 就是不知LZ的电路板使用什么软件画的，实在是佩服、佩服啊！但是那块电路板都算是一件工艺品。

lcyzzyl

楼主不是一般的爱好者，佩服佩服

九段

漂亮极了。精心之作。支持。

中国机器

精彩绝伦的制作！
PCB做成古香古色的装饰，思路巧妙。。。
叹为观止！
暗下决心，仿一个，呵呵

cosine

新光18管是北京产的.不错的DIY,标题加红色高亮一周以示鼓励.

另最好可以把图片传到本坛,不然时间长了容易失效.

cosine

另外说明一下,其实辉光管是很容易测试的.找到栅极后逐个测试就可以知道管脚排列了.只要有一个150V-170V的电压就行.我一般是用110V桥式整流再加一个高压电容滤波就有了.

18管和27/30管一个主要的区别就是多了一个小数点的说.

[ 本帖最后由 cosine 于 2010-11-28 22:19 编辑 ]

【心】静风止

不知LZ的电路板使用什么软件画的，Protel 99 SE?

yanzeyuan

原帖由 cosine 于 2010-11-28 22:17 发表
另外说明一下,其实辉光管是很容易测试的.找到栅极后逐个测试就可以知道管脚排列了.只要有一个150V-170V的电压就行.我一般是用110V桥式整流再加一个高压电容滤波就有了.

18管和27/30管一个主要的区别就是多了一个 ...

膜拜版主

的确，18管跟30管多了一个小数点。测试的时候没有严谨的去逐个测试，才导致瑕疵产生，还好，用软件调整过来了，另外搭一根飞线。

因为我用的是DC12V输入，所以用了DC-DC升压，要是220v输入，高压部分就简单些了。

最近弄了几个VFD的荧光管，已经点亮了，感觉异样的味道，打算继续做个钟出来

中国机器

楼主的摄影技术也是一流啊！什么相机？

竟有这样的帖子，叫我一天看上好几遍

millwood

well done.

cosine

原帖由 yanzeyuan 于 2010-11-28 23:36 发表


膜拜版主

的确，18管跟30管多了一个小数点。测试的时候没有严谨的去逐个测试，才导致瑕疵产生，还好，用软件调整过来了，另外搭一根飞线。

因为我用的是DC12V输入，所以用了DC-DC升压，要是220v输入， ...

VFD一般是整体的,象VCD还有车机上的显示板,荧光管一般是单个显示的,管子和辉光差不多,只是前缀是YS的.那东西如果是YS管用直流驱就是了,如果是VFD或是比较长的管子灯丝得用交流.另外得注意灯丝别搭高压(虽然只有20V),不然一红热差不多就毁了.您淘到的是什么样的?YS30还是YS18,亦或YS9?