W kategorii sprzętów retro zazwyczaj wrzucam opisy kalkulatorów, bo to właśnie one są największą częścią mojej kolekcji. Czas jednak wprowadzić nieco więcej różnorodności, właśnie dlatego jakiś czas temu pojawił się opis zabytkowego wyświetlacza, natomiast dzisiaj chciałbym przedstawić wam mający ponad 30 lat elektroniczny zegary, wyprodukowany w jednej z fabryk byłego Związku Radzieckiego.
Bohaterem dzisiejszego materiału będzie elektroniczny zegar MIG (Электронные часы/таймер МИГ). Okres świetności tego typu konstrukcji przypada na lata 80 i 90, gdy zdobiły one półki niejednego domu, w krajach dawnego bloku wschodniego. Forma zegara jest dość prosta, ot niewielki prostopadłościan wykonany z czarnego tworzywa, które przy każdym dotknięciu dość mocno trzeszczy. Jest to jednak standardowa cecha plastiku pochodzącego z ZSRR. Najbardziej interesujący jest oczywiście przedni panel urządzenia. Umieszczono na nim oznaczenie modelu wraz z logiem oraz kilka białych przycisków. Największą część przedniego panelu zajmuje półprzeźroczysty plastik, pod którym ukryty został wyświetlacz wskazujący godzinę. Mimo prostej formy obudowa ma pewną dość ciekawą cechę. Na jej bocznych ściankach umieszczone zostały metalowe klipsy umożliwiające umieszczenie zegara w dedykowanym dla niego otworze. Innymi słowy, mógł być on częścią popularnej w swoim czasie meblościanki. Jest to ciekawe i praktyczne rozwiązanie, na które wpadli zapewne urzędnicy centralnego biura planowania. Warto wiedzieć, że zegar MIG dostępny był również w klasycznej obudowie, dzięki czemu bez problemu można było postawić go na półce.
Zatrzymajmy się jeszcze na moment przy samej nazwie tego urządzenia – MIG. Co niektórzy mogli skojarzyć ten skrót z identycznym oznaczeniem, jakim określane są znane od II wojny światowej samoloty. Możemy zadać pytanie, czy zegar nazwano tak na cześć samolotu? Cóż tezie tej nie mogę zaprzeczyć, ale nie mogę jej również potwierdzić, choć według mnie jest to wielce prawdopodobne, ponieważ Rosjanie lubią nazywać rzeczy na cześć innych rzeczy. W ramach ciekawostki mogę jedynie wspomnieć, że w Związku Radzieckim poza samolotami i zegarami MIG istniały też wieloobrotowe wskaźniki ciśnienia oznaczane tym skrótem.
Na tylnej ściance obudowy znaleźć możemy niewielkie otwory wentylacyjne, gniazdo bezpiecznika, oznaczenie modelu, numer seryjny, informację o dacie produkcji oraz komunikat, aby przed otwarciem obudowy odłączyć zasilanie.
Jak już wspomniałem, na przednim panelu znajdziemy kilka przycisków sterujących pracą zegara. Są to dokładnie:
- „В” – wskazanie aktualnej godziny,
- „БI” – pierwszy timer,
- „БII” – drugi timer,
- „Т” – uruchomienie timera,
- „Ч” – zmiana cyfry godzin, w trybie timera minut,
- „М” – zmiana cyfry minut, w trybie timera sekund,
- „К” – korekta czasu.
Po opisie przycisków zegar MIG może zauważyć, że może on pełnić funkcję programowalnego timera. W „zwyczajnym” trybie urządzenie wskazuje aktualną godzinę, którą można oczywiście korygować, ale po wybraniu pierwszego lub drugiego timera, może on odliczać czas, po którego upłynięciu uruchomiony zostanie sygnał dźwiękowy. Programowalny timer można ustawić maksymalnie na 59 minut i 59 sekund.
Wnętrze radzieckiego zegara
Chcąc dostać się do wnętrza urządzenia, należy odkręcić trzy śrubki na górze obudowy, wówczas plastikowy korpus można rozłożyć na dwie części. Górna pełni tylko formę ochronną, natomiast w dolnej umieszczono całą logikę zegara.
Zegar MIG składa się tak naprawdę z trzech osobnych obwodów drukowanych. Na największej płytce umieszczono wyświetlacz wraz z układem sterującym, natomiast dwa mniejsze laminaty, umieszczone głębiej zawierają zasilacz i obwód generujący dźwięk wraz z piezoelektrycznym brzęczykiem.
Zacznijmy od głównego obwodu zegara. Na jego przodzie umieszczono wyświetlacz, będący lampą VFD o oznaczeniu ИВЛ1-7/5, dedykowaną do wskazywania godziny. Poza tym bloki siedmiosegmentowych cyfr rozdzielone są dwiema kropkami, które migają, gdy zegar pokazuje godzinę lub odlicza czas w trybie timera. Poza tym na PCB znajdziemy też siedem przycisków, mających formę niewielkich blaszek, które po wciśnięciu zwierają obwód elektryczny. Trzeba przyznać, że dość zabawnie wygląda mocowanie samego wyświetlacza, przytrzymywany jest on na krawędziach przez dwa odcinki białego przewodu.
Po drugiej stronie głównego obwodu znajdziemy mózg zegara, czyli układ КР145ИК1901, wraz z umieszczonym obok obwodem rezonatora opartym na klasycznym kwarcu zegarkowym o częstotliwości 32,768 kHz.
Przecież to tylko zegar
Jak już wspomniałem, główny układem zegara MIG jest chip o oznaczeniu КР145ИК1901, ten konkretny układ wyprodukowano w 12 tygodniu 1990 roku, dowiedzieć można się tego z niewielkiego oznaczenia na obudowie – 9012 – pierwsze dwie cyfry wskazują na rok, kolejne na tydzień produkcji. Sam chip fizycznie jest dość spory, ale nic w tym dziwnego, ponieważ nie jest to tylko prosty układ timera.
W rzeczywistości КР145ИК1901 jest w pełni funkcjonalnym mikrokontrolerem, przeznaczonym właśnie do zegarów, budzików i innych niewielkich sprzętów gospodarstwa domowego. Układ należy do rodziny mikrokontrolerów КР145ИК19, które realizują zapisany na etapie produkcji program.
Układ posiada czterobitową magistralę danych wejściowych (Bx1 – Bx4), do której podłączone są przyciski, trzy z nich podłączone są pod to samo wejście, ale o konkretach zegara MIG opowiem w dalszej części, teraz zajmijmy się samym mikrokontrolerem. Układ ma dość specyficzną budowę, tak naprawdę można powiedzieć, że wszystko połączone jest z wszystkim, poprzez osobne magistrale. W centralnej części znaleźć możemy proste ALU zbudowane tutaj z multipleksera, układu adresowego, sumatora oraz akumulatora. Po lewej stronie pod rejestrem danych wejściowych S1 znalazły się pamięci przechowujące program główny oraz synchronizujący, mają one strukturę kolejno 128x20b oraz 160x10b. W dolnej części schematu blokowego znajdziemy bloki sterujące działaniem całej konstrukcji. Po prawej stronie umieszczono dwa rejestry wyjściowe S2 i S3, oraz umieszczoną w prawym dolnym rogu macierz wyjściową, generującą sygnały dla siedmiosegmentowych wyświetlaczy. Zagadką pozostaje dla mnie blok widoczny na samej górze oznaczony jako PM. Prawdopodobnie jest to jakiś blok synchronizujący lub przechowujący dane potrzebne do synchronizacji czasu, ponieważ doprowadzony jest do niego zewnętrzny sygnał zegarowy.
Tuż obok głównego procesora znaleźć możemy układ prostego generatora, bazujący na zegarkowym rezonatorze kwarcowym o częstotliwości 32,768 kHz oraz kilku elementach pasywnych, takich jak rezystory i kondensatory. Na uwagę zasługuje tutaj trymer, dzięki któremu można w niewielkim zakresie regulować generowaną częstotliwość, tak aby sekunda na zegarze odpowiadała sekundzie w rzeczywistości. Rezonator kwarcowy jest zazwyczaj pierwszym elementem, który pada w tego typu Radzieckich zegarach, dlatego, jeśli urządzenie nie działa, warto jest zainteresować się w pierwszej kolejności tym elementem.
Sekcja zasilania zegara to dość prosta konstrukcja generująca stałe napięcie na poziomie 27V oraz sygnał przemienny 2,5V do żarzenia lampy VFD. Mamy tutaj transformator obniżający napięcie, mostek prostowniczy na czterech półprzewodnikowych diodach, dość sporych rozmiarów kondensator wygładzający napięcie oraz stabilizator oparty na tranzystorze i trzech diodach zenera.
Ostatnim elementem, który musimy omówić, jest płytka z dość tajemniczym okrągłym elementem. Jest to piezoelektryczny buzzer informujący o zakończeniu odliczania, gdy zegar jest w trybie timera. Za generowanie dźwięku odpowiedzialny jest układ К561ЛА9 wraz z towarzyszącymi mu elementami. Chip posiada w swoim wnętrzu trzy, trójwejściowe bramki NAND i jest odpowiednikiem zachodniego CD4023. Poza tym na płytce znalazło się kilka elementów pasywnych oraz dwa tranzystory, ale więcej o działaniu tego obwodu opowiem w dalszej części.
Jak działa zegar MIG?
Poznaliśmy już wszystkie elementy i obwody zegara MIG, tak więc możemy spróbować spiąć wszystko w jedną całość. Urządzenie zasilane jest sieciowym napięciem, które przekształcane jest później na stałe 27V oraz zmienne 2,5V służące do zasilania żarników lampy VFD.
Mózgiem całej konstrukcji jest mikrokontroler КР145ИК1901, ale sercem możemy nazwać generator kwarcowy złożony z elementów wokół procesora. To właśnie ta struktura generuje sygnał taktujący, który napędza całe urządzenie. Do wejść mikrokontrolera podłączone są przyciski, przy czym trzy z nich korzystają z tego samego wejścia. Jak w takim razie są one odróżniane? Zasada jest prosta – układ bazuje jednocześnie na wejściu i wyjściu. Sygnały zwierane przez przyciski to tak naprawdę sygnały wyjściowe procesora, dzięki zależności wejście/wyjście można określić, który przycisk został wciśnięty. Zadaniem procesora jest też zarządzać wyświetlaczem VFD. Wszystkie cyfry są multipleksowane, a zarządzanie nimi możliwe jest dzięki wspomnianym chwilę temu sygnałom z rejestrów wyjściowych.
Układ generatora dźwięku, którego elementem wykonawczym jest piezoelektryczny buzzer, bazuje na trzech bramkach NAND oraz uruchamianych w odpowiednich momentach tranzystorach. Dzięki ich naprzemiennemu włączaniu i wyłączaniu możliwe jest uzyskanie dźwięku o modulowanej częstotliwości.
Mimo swoich lat zegar nadal działa, choć na początku tak nie było. Kupiłem go jako uszkodzony, ale wada była niewielka i prosta w naprawie – urwane było jedno z wyprowadzeń transformatora. Widoczne były też ślady, że ktoś kiedyś próbował nieudolnie je naprawić, topiąc plastikową osłonę przy rdzeniu, ale mimo tego połączenie udało się odbudować, tym samym przywracając urządzenie do życia. Co ciekawe mimo lat zegar jest nadal dokładny, co oznacza, że rezonator kwarcowy jest nadal w dobrej formie i może pozostać na swoim miejscu.
Zegar MIG to konstrukcja dość klasyczna jak na swoje lata, ale z drugiej strony ciekawa przez wyjątkowy typ obudowy umożliwiający montaż urządzenia w zabudowie. Poza tym, mimo że to tylko zegar, to wyposażono go w całkiem ciekawy układ scalony będący w rzeczywistości mikrokontrolerem o unikatowej architekturze i działaniu.
Zobacz też:
Zdarzają się przypadki, w których producent wypuszcza urządzenie, które już w dniu premiery jest przestarzałe, pozbawione nowoczesnych rozwiązań. Przykładem takiego sprzętu może być radziecki kalkulator Электроника MK-33 (Elektronika MK-33), ale czy na pewno?
Na początku lat 70. inżynierowie z Leningradzkiego Stowarzyszenia Oprzyrządowania Elektronicznego "Swietłana" (Светлана) rozpoczęli pracę nad następną kalkulatora Электроника C3-07 (Elektronika C3-07). Urządzenie to było dość prostą konstrukcją z zaledwie piętnastoma klawiszami, co oznacza, że niektóre funkcję musiały być przypisane do tego samego przycisku. Takie rozwiązanie było dość problematyczne, nie raz zdarzały się pomyłki, a i samo wstukiwanie odpowiedniej sekwencji trwało dość długo. W następcy modelu C3-07 konstruktorzy musieli wyeliminować te niedogodności.
Źródła:
- https://priborazbor.ru/elektronnye-chasy-tajmer-mig/
- https://www.diagram.com.ua/list/home/home590.shtml
- https://m.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=3316362
- https://radio-hobby.org/uploads/datasheets/ivl/ivl1%207.5.pdf
- http://tec.org.ru/_bd/4/455_1451901.pdf
- https://m.radiokot.ru/forum/download/file.php?id=291487&sid=6b0c30a339da1a0317616cf7e4231cb4