本帖最后由 dengzeren13 于 2021-2-13 21:30 编辑
这个LM8361芯片制作的LED数字钟机芯，是1985年设计、制作的，距今已经36年了，可以算是个老古董了！主控芯片是三洋的LM8361，时基电路是MM5369芯片，使用3.579545MHz的石英晶体，可以产生准确度很高的60Hz时基信号。输出控制信号的继电器，还是当年的干簧管继电器，时基电路中的20M电阻，当年没有那么大的阻值，只好用4个5M的大红袍金属膜电阻串联使用！机壳也是用罐头铁皮弯折后，再用焊锡焊接，机壳外形不规矩，也不可拆卸，使用中非常不便。 当年制作完成后，由于显示屏耗电很大，时钟芯片的断电保持也没有合适的电池，这个数字钟机芯完成后基本没有使用就闲置起来， 1985年那个年代，一般也就是干电池和镍镉充电电池，镍镉电池容量小，价格昂贵，设计完善的镍镉电池所用充、放电控制电路也并不容易，所以这种电子钟的应用受限。翻出来这个老LED数字钟机芯，看着当时下了很大功夫手工绘制的双面电路板，疫情期间在家，就想把它重新恢复起来，下图是它的原始模样：
重新布置了一下电路板上的器件，个别器件用现在的贴片器件替换，如20M的电阻，就用0805型的贴片电阻替代，自己买的全系列的0805电阻，最大的阻值是10M的，用两个贴在电路板的背面就行了。重整后板子的器件比较平整，适合布置增加的电池和供电电路板等，重新整理后的电路板如下图所示：
当年这个电子钟机芯，是用铁芯变压器制作的电源供电的，它的电源有两组：电源变压器的次级有两个绕组，一组10V供时钟芯片、时基芯片工作，时钟和时基芯片的总工作电流约5-6mA左右。另一组是给LED显示屏供电，为了使LED显示屏的每一段发光管亮度恒定，不随显示字段的多少而变化，没有采用简单的一个限流电阻设计，而是采用每一字段的发光管都串入了220欧的限流电阻，稳压供电，整个显示屏发光稳定均匀。
现在实现这种LED数字钟的电池供电、断电走时保持，市电供电等要容易得多，整个LED数字钟的电原理图如下图：
数字钟芯片和时基芯片的供电部分，用淘宝上买的DC-DC升压板，价格1.5元！空载电流约1mA多点！既便宜又好用。LED屏的供电是通过对升压板电感磁芯的改造取得的，拆下升压板的原来电感磁芯，用一个拆机的工字型30uH的电感磁芯，拆掉几圈原来的线圈，剩下的电感量约17uH。然后在磁芯上加绕20圈独立的线圈，经测试当升压板输出10V/5mA时，这个独立线圈经整流、滤波后输出的空载电压约7V左右，经过34063芯片的降压开关电源的稳压，输出约2.9V的电源供LED显示屏。整个电源的体积很小，可由锂电池直接供电，也可以用手机充电器加锂电池充电板对数字钟供电，同时给锂电池充电。
电源部分的原理图如下图所示：
原来的LED显示屏是三洋的静态屏，几十年前的日产发光管的效率也是非常低的，每段的发光管给10mA的电流，亮度都不是很亮！所以数字钟的最大耗电就集中到这个LED显示屏上。我把这个LED屏拆开，铲掉原来的所有LED管的发光管芯！用现在的0402型贴片白色LED发光管替换了原来的管芯，现在的这种白色贴片高亮度管，只需不到1mA就能发出很亮的光！1mA供电时就完全满足使用要求了。另外因显示屏不是一直所有字段都发光，所以平均耗电只有15-20mA左右，大大降低了整体的耗电量。在隔壁的坛子里，我介绍了一篇“ 给SONY钟控收音机LED屏大换血！”的帖子，介绍了用高亮0402贴片白色LED发光管替换原来显示屏的发光管制作过程，可以在百度上搜索帖子名称，或输入网址查看： http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1417626&extra=
特别有意思的是，对显示屏的大换血后，白色的发光管在原来的红色屏幕膜的滤光作用下，发出的是一种紫色的光！好像比原来的红光更好看。
接下来就是制作电源部分和按键部分的印刷电路板，完全是用手工绘制的双面印刷电路板，电源板的电路不复杂，电路板的体积很小巧，比原来的铁芯变压器的电源小多了，何况还具备了停、断电走时保持，单独锂电池供电运行呢。手工制作双面电路板的方法在隔壁论坛的“手工绘制电路板，怀旧再做一个简易高频信号发生器”的帖子里有详细介绍，可以在百度上搜索帖子名称，或输入网址查看：
锂电池就使用拆机的3节18650锂电池，用淘宝上买的充电保护板和爱立信手机锂电池保护板组成锂电池的充、放控制，非常方便使用。
LED数字钟的外壳用亚克力的边角料加工制作，在台钻上加工、打孔、攻丝，现在的工具非常容易买到，螺丝用M1.2的，其丝锥也能买到。外壳没有采取用亚克力溶剂粘接的方式，而是完全用微型螺丝连接，这样虽然制作比较繁琐，但是拆装却很方便，当你不满意某一块面板时，只需再找一块亚克力板做一个！对自己DIY来说最合适不过了。
LM8361时钟芯片没有报时的音频输出，可以选用语音片连接，我选用了网上买的mp3播放板，给它做个亚克力的外壳，只需接上锂电池就可以FM收音、TF卡放音，TF卡上任你拷贝什么语音mp3文件，把它放在LED数字钟的机壳上固定，接上数字钟的报时电源就行了。看看完成后的LED数字钟的外形：
制作完成的LED数字钟外形：
LED数字钟的耗电还是比较大的。经过测试，用锂电池供电时，电流50mA。闭屏待机时，电流25mA。最大功耗=3.6x50=180mW，最小待机功耗=3.6x25=90mW。 使用了3节1800mAH的18650锂电池并联，容量5400mAH。锂电池供电：亮屏时可连续工作约4天多，待机闭屏保持走时，可连续工作9天左右。 平时用普通的5V/1A的手机充电器供电，同时也对锂电池充电，外出时直接断电即可，电路板上的5V供电回路的继电器因断电自动切断了灯丝的供电，这时由锂电池供电保持时钟的继续运行。夜里可关掉屏显，不影响闹时等功能。 这个耗电大概还不到我们家里的插座板上一个LED指示灯的耗电！别小看那个小指示灯，它大概2-3mA的电流，串个电阻接到220V上，整体功耗=3x220=660mW。当然比起当今的液晶数字钟，这个LED数字钟的耗电可是大多了！
仅作为怀旧DIY制作，疫情期间在家，把几十年前的LED数字钟机芯再恢复起来。
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发表于 2021-2-12 15:00:18
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发表于 2021-2-12 16:04:33
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