Schema electrică propusă are la bază demultiplexarea codului logic furnizat de CIP-ul unui ceas de mână realizând astfel translarea de la afișajul LCD la afișajul cu LED-uri. Acest procedeu are avantajul că elimină pâlpâirea supărătoare a cifrelor ce apare în cazul translării directe. Spre deosebire de schema publicată în TEHNIUM nr. 1/1989, aici nu mai este necesară modificarea afișajelor.
Descrierea funcționării:
- Ceasul este alimentat independent de la o baterie de 1,5 V, iar ieșirile de DATA și MOD sunt scoase la distanță cu cablu ecranat și protejate cu condensatorii de 100 nF.
- Liniile de la 2 la 12 care definesc segmentele cifrelor sunt aplicate prin intermediul rezistențelor de 1,5 MΩ către comparatorul beta M339. La ieșirea acestora vom avea un cod de semnale TTL pe care îl aplicăm la intrările DATA ale circuitului LATCH CDB475.
- Liniile 1 și 13 furnizează semnalele care sunt în concordanță cu ANOZII afișajului LCD. Acestea sunt amplificate de către un grup de trei tranzistoare cuplate galvanic, ce asigură la ieșirea lor semnale TTL pe care le vom aplica intrărilor de ZĂVOR ale circuitului LATCH CDB475. La ieșirea acestuia vom avea acum fiecare segment al afișajului cu LED-uri, obținut prin restaurarea formei semnalului segment față de un anod și celălalt.
- În continuare BUFFERELE cu colector în gol CDB417 asigură ieșirea de putere (max. 15V / 40 mA) pentru afișajul cu LED-uri VQE 24 D.
- La dispariția tensiunii din rețea, deci a alimentării cu 5Vcc, ceasul va continua să funcționeze din alimentarea sa cu bateria proprie de 1,5V.
- Toate legăturile cu CIP-ul sunt realizate prin intermediul unor rezistențe de 1,5 MΩ pentru a nu influența funcționarea ceasului prin consumul exterior.
Principiul de funcționare
Acest montaj este un adaptor sau translatator digital de afișaj (interfață de conversie), conceput pentru a prelua semnalele electrice multiplexate destinate unui ecran cu cristale lichide (LCD) de la un ceas electronic de mână și a le converti pentru a comanda cifre mari cu LED-uri (VQE24D), mult mai vizibile în întuneric.
- Separarea și protecția semnalului: Deoarece circuitele ceasului de mână lucrează la tensiuni și curenți microscopici (baterie de 1,5V), conectarea directă a unor cipuri logice ar arde sau bloca ceasul. Din acest motiv, toate cele 13 linii de semnal sunt izolate galvanic prin rezistențe uriașe de 1,5 MΩ, iar liniile critice de date sunt decuplate în înaltă frecvență cu condensatoare de 100 nF.
- Amplificarea și Comparatorul (M339): Semnalele slabe de segment, culese prin rezistențele de izolare, sunt trimise la intrările circuitului integrat comparator LM339 (M339). Acesta compară tensiunea primită cu o referință fixă și convertește nivelurile analogice nehotărâte ale LCD-ului în semnale digitale curate de tip TTL (0-5V).
- Sincronizarea și Memoria (CDB475 / Latch): Ecranele LCD funcționează prin inversarea periodică a fazei semnalului între anozi și segmente pentru a nu distruge cristalele lichide, proces care generează un pâlpâit deranjant dacă se trece direct pe LED-uri. Pentru a rezolva problema, semnalele de anod sunt amplificate de un etaj cu trei tranzistoare (BC171) și folosite ca semnal de tact (Zăvor/Latch) pentru cipul CDB475. Acest registru memorează starea biților exact în momentul corect al multiplexării și livrează la ieșire un semnal continuu, stabilizat, eliminând complet pâlpâitul.
- Etajul de putere (CDB417): Deoarece porțile logice standard nu pot asigura curentul necesar aprinderii segmentelor mari cu LED-uri, semnalul trece prin bufferele inversoare de putere CDB417 (cu colector în gol). Acestea acționează ca niște întrerupătoare electronice robuste, comutând la masă segmentele afișajului cu LED-uri VQE24D (cu anod comun legat la +5V).
Componente moderne alternative
- M339 (Circuit integrat quad comparator): Reprezintă denumirea est-europeană a clasicului și ultra-popularului comparator LM339. Se găsește foarte ușor în continuare sub formă de capsulă DIP14 sau SMD și nu necesită înlocuitori structurali, fiind un standard industrial activ.
- CDB 475 (Circuit integrat tip Latch): Este varianta românească TTL a cipului 7475 (4-Bit Bistable Latch). Pentru a construi circuitul astăzi, folosește versiunile sale moderne din tehnologia CMOS rapidă, precum 74LS75 sau 74HCT75, care se alimentează tot la 5V dar consumă un curent neglijabil de la sursă.
- CDB 417 / CDB 407 (Buffere inversoare cu colector în gol): Acest circuit integrat este echivalentul românesc pentru 7417 (sau 7407 – Buffere de înaltă tensiune în colector deschis). Poate fi înlocuit direct cu 74LS17 sau, mult mai modern și mai compact, etajul de putere poate fi realizat utilizând o baretă integrată cu tranzistoare Darlington de tip ULN2003, care integrează 7 canale de putere într-o singură capsulă mică, eliminând mai multe cipuri vechi.
- Tranzistoarele din etajul de anod (BC171): Se înlocuiesc direct cu cele mai comune tranzistoare NPN moderne de mică semnal în capsulă din plastic, precum BC547B sau 2N3904.
- Afișajul cu LED-uri (VQE 24 D): Celebrele afișaje duble produse în fosta RDG (RFT VQE24) pot fi înlocuite cu orice afișaj modern cu LED-uri cu 7 segmente, format cu Anod Comun (de dimensiunea dorită, de exemplu modele standard din seriile Kingbright sau Avago).
- Abordarea modernă radicală (Alternativă): Astăzi, utilizarea unui ceas de mână mecanic/electronic demontat și legat la 4-5 circuite logice integrate discrete pentru a face un ceas de perete este o tehnică complet ocolită. Un ceas digital modern cu afișaj uriaș pe LED-uri se construiește mult mai precis și mai simplu folosind un microcontroler (cum ar fi Arduino Nano) cuplat la un modul de ceas de timp real (RTC) de înaltă precizie cu cuarț compensat termic, tip DS3231. Acest sistem are o eroare de doar câteva secunde pe an, menține ora pe baterie de backup (CR2032), iar ecranul cu LED-uri este comandat digital prin doar 3 fire folosind un cip driver modern dedicat (precum MAX7219 sau TM1637), eliminând zeci de fire și rezistențe
