クラシック　デジタル時計１

Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍの小部屋

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昔のデジタル時計１

蛍光表示管式デジタル時計の製作
　

１．背景

　２００７年にデジットを訪れていつものようにジャンク品を見て回っていると下記写真のように蛍光表示管と時計用ＬＳＩがセットになった部品セットがありました。　（現在あるかどうかは不明です。）

【　時計用部品セット　】

　この蛍光表示管はただの数字４桁にコロンがあるだけの基本的なものです。　最近では、このような蛍光表示管式の時計は古いビジネスホテルでしかお目にかかれるくらいです。　とはいうこのの、最近の表示器はとても味気ないものですが、蛍光表示管の淡い色あいは嫌いではありません。　動作できるかどうかわかりませんが、とりあえず購入です。　購入の際に、レジにて「使用部品を購入する必要ありませんか。」と言われましたが、手持ち部品で対応することにして何も追加購入しませんでした。

　自宅に戻って開封すると蛍光表示管、時計用ＬＳＩ東芝製Ｔ９６０５Ｔ、水晶発振子の３点セットとＢ４サイズの説明書１枚でした。

【　時計用部品セット　構成部品　】

　このＬＳＩは相当古いようで、流通在庫品もほとんど無いようです。　データシートも見つかりません。　唯一、付属の説明書に記載の回路図が頼りです。　この付属は下記のようにＢ５サイズ２枚分で作成され、これをＢ４サイズでコピーしたようです。　

　説明書の感じを掴んで頂くために、説明書の外観を下記に示します。　（これ以上の解像度の高い画像の公開は差し控えさせて頂きます。

【　説明書　１枚目　】

【　説明書　２枚目　】

　但し、Ｔ３６０５Ｔのデータシートが不明なため、この取扱説明書から基本的な回路部部を抽出した回路を下図に掲載します。　この図象をクリックすると元サイズの図象にアクセスすることができます。

　この回路の電源回路に示すように１２ＶＤＣの供給のようです。　通常、ＧＮＤ記号として使用されている記号はＩＣの０Ｖラインではありませんので、注意が必要です。　ＩＣの０ＶラインはＶＤＤとして示されています。　スイッチの用途は、後述の製作例を参照願います。

【　Ｔ３６０５　基本回路図　】

２．　蛍光表示管式デジタル時計　回路／仕様

　今回製作した蛍光表示管式デジタル時計の回路を下図に示します。　下記画像をクリックすると原寸サイズの回路図を表示します。

【　蛍光表示管式デジタル時計　回路図　】

　取扱説明書の回路図だけの判断ですが、Ｔ３６０５では基本的な時計機能しかないようです。　しかも１２時間機能だけで、ＡＭ／ＰＭの区別もつかないようです。　せめてＡＭ／ＰＭだけでも判別させようと、外付け回路でＡＭ／ＰＭ信号を作っているようです。
　ＡＭ／ＰＭ信号用として、１０時間、１時間用７セグメントの点灯、消灯の組み合わせを使って１１時から１２時に変わるときに立ち上がりエッジとなるバルスを作成しています。　これは、７セグメントをスタティック駆動しているから出来る回路です。　なお、コンデンサＣ４は時間遅れをつくって、確実に安定したパルスを作成するのに必須のコンデンサです。　なお、セグメント用信号は、セグメント点灯時が＋５Ｖ、消灯時が－５Ｖ以下となっていました。
　ＡＭ／ＰＭ信号用を出力するＤ－ＦＦ用ＩＣとして、説明書では４０１３、もしくは、７４ＨＣ７４で記載されています。　後述の製作例のように回路を製作して動作確認すると、ＬＥＤの点灯の反転が思ったように動作しませんでした。　原因調査としてオシロを接続すると動作が安定します。　回路変更をして原因調査しましたが、原因がはっきりしません。　あまり時間もかけたくなかったのでバイポーラロジックの７４ＬＳ７４Ａに変更しました。　これによって、動作は安定しました。　よって、回路図では７４ＬＳ７４Ａにしています。
　動作確認後、何社かの７４ＨＣ７４でも試してみましたが、やはり７４ＨＣ７４では正常動作しないようです。
　ＡＭ／ＰＭ表示ＬＥＤはオリジナルの回路ではツエナーダイオードを使用してＶＥＥに接続しています。　これは、オリジナルの回路ではロジック用の５Ｖ電源もツエナダイオードで生成しているため、ＬＥＤのＩＦ電流をロジック用０Ｖラインに流すことができないからでしょうか。　今回は三端子レギュレータを使用していますのでＶEEラインに接続しない回路としています。　また、上記にあるようにＩＣ２をバイポーラロジックにする事も想定していましたので、+VccラインにＬＥＤを接続してＩＣ２の出力シンク電流（Ｌｏｗレベル）で点灯するようにしました。
　電源は＋ラインを基準にした＋接地の回路図の方がすっきりしています。　今回の回路図も＋接地で作成したかったのですが、慣れを優先して一般的なロジック回路の０Ｖラインを基準にした回路図で作成してました。　しかし、基本は＋接地ということで、＋５Ｖをつくる三端子レギュレータは負電圧出力の７９０５を採用しています。　通常の正電圧出力の７８０５でがありませんので、注意して下さい。
　ロジック用の電源電圧は、付属説明書では５．６Ｖツェナーダイオードで作っています。　正しい電源電圧の範囲が不明ですが、後述の製作例でも５Ｖでそれなりに動作しているので、５Ｖでもよいのでしょう。
　ＢＬＡＮＫ、ＢＲＩＧＨＴの切替スイッチはオリジナルでは２Ｃ接点センターオフタイプのトルグスイッチとなっていますが、このようなスイッチの手持ちはありません。　今回は１×３Ｐのスライドスイッチを２個（ＳＷ１，ＳＷ２）使用した回路としています。

３．　蛍光表示管式デジタル時計の製作製作例

　今回製作した時計を下図に掲載します。

操作スイッチは左から以下のとおりに配置しています。

Ｓ２　　：　時間カウントアップ
Ｓ１　　：　分カウントアップ　
Ｓ３　　：　分クリア
ＳＷ１　：　表示オンオフ
ＳＷ２　：　明るさ切替

【　完成品外観　】

【　操作スイッチ部側から見た側面外観　】

【　蛍光表示管側から見た側面外観　】

　左下の淡い水色っぽい抵抗がＲ８です。　回路図は２Ｗとなっていますが、手持ち部品の関係で３Ｗ品を使用しました。　この抵抗の両端電圧は１０Ｖ程度ですので計算上では２Ｗでも問題ありませんが、表面温度が６０℃を超えているようですので、３Ｗ品に方が結果的によかったようです。
　なお、Ｒ８に他部品や配線が接触しないように、また、少しでも空間距離を稼げるようにＲ８を配置しておく必要があります。　

　蛍光表示管用ソケットはＤＩＰ用ＩＣソケット１８ｐｉｎ用と１６ｐｉｎ用をそれぞれ中央で切断して使用しています。

【　蛍光表示管を取り外したときの基板部品面外観　】

【　蛍光表示管を取り外したときの基板部品面外観（斜視図）　】

　通常はハンダ面を公開しませんが、今回は特別？公開です。
　蛍光表示管の実装位置が横１列ずれて実装せざるを得なかったため、ＩＣ１と蛍光表示管を接続しているセグメント信号配線を斜めに配線せざるを得ませんでした。　この原因は水晶振動子Ｘ１の実装位置を最優先したためですが、蛍光表示管用ＩＣソケットハンダ付け後にＸ１実装位置を変更することでストレートに配線できたことに気付き、ちょっと残念。　Ｘ１の実装位置に気をとらわれすぎて検討不足でした。

【　蛍光表示管を取り外したときの基板部品面外観（斜視図）　】

　１２Ｖ電圧を供給して「１２：３４」を表示させたときの表示例です。　写真では撮影用の照明の関係でコントラストが良くありませんが、現物は数字は明瞭に認識できます。　ＡＭ／ＰＭ用ＬＥＤも明るすぎるので白キャップをかぶせて光量を低下しています。

　動作時の消費電流は１２Ｖ時８２．３ｍＡでした。

　電源投入時は０：００表示ですが、その後は１１時表示の次は１２時表示となり、時間表示の時間表示が０になることは無いようです。

【　蛍光表示管式デジタル時計動作例　】

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