24小时的感动(古典版I) 自制QS30-1辉光电子钟附百图[首发](2)_haoDIY

再跟辉光管来个合影：

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PCB板到了，元器件齐了，马上该操刀焊接了。
因为除了高压DC-DC电路部分，其他电路部分均凭经验设计，并没有做实验，所以焊接元器件还是要分模块分步骤来进行，并且做好一个模块要进行相应的验证，防止费了九牛二虎之力全部焊好元器件，结果无法正常工作，再回过头来找原因会走很多弯路。
把家伙事儿都鼓捣出来，元器件、焊台、热风枪、万用表等等，开始上刀。的确是上刀，自从用惯了刀头，对刀头情有独钟。焊0805的件儿和TQFP封装的件儿轻松完成，准备一下热热身，SHOW一下白光焊台的刀头：
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一边看着电路原理图，一遍焊着元器件，首先先把DC-DC升压180v的电路焊接完成。两颗SOP8封装的IC，一颗MC34063，一颗MOS管SPP9435，还有个330uH的贴片电感和MOS管IRF840，几个外围器件整整齐齐的趴在电路板上，要比当初做实验搭的洞洞板整洁多了。
焊接完之后仔细用万用表做了一下重要的地方有无短路，电容有无焊反，二极管有无焊反等等必要的检查之后，准备通电。说到首次通电，倒是有过惊心动魄的经历。曾经一次电源一插上，芯片就像燃气灶一样突然起火，伴随着啪啪的裂开的声音，所以通电之前一定要做仔细的检查。电容不要焊反，还有电容的耐压值一定要够。
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测量一下DC-DC升压，183v，升压电路部分调试成功。
MC34063升压电路方案的输出电压值是靠两颗电阻来调节的，暂且把阻值大的一颗叫R1，阻值小的一颗叫R2，输出电压与这两颗电阻之间的关系是Vout=1.25*(R1/R2+1)，在我的电路当中，R1我选用了680K，R2我选用了4.7K，理论输出电压值为182v。因为这个电压值不要求那么精确，所以没有选用1%精度的精密电阻，输出电压与计算值差了1.2v。

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接下来把其他IC所用系统电压5V的DC-DC降压模块调试一下。采用的DC-DC降压芯片是常用的MP1484，它效率比较高，而且最大驱动电流3A，所以效率高，实际工作过程中几乎不热。
外围原器件也很少，焊好以后通电测试，SHOW一下结果：
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电源模块部分都已经正常工作了，接下来要把MCU和驱动电路部分焊接完毕并调试一下。
因为采用的驱动芯片是串行通讯的74HC595，所以只需要3个IO口就可以完成对芯片的控制。MCU选用的是C8051F300，共32个脚，LQFP封装，工作电压2.7v-3.6v，16K Flash，内部带可编程振荡器24.5MHz，共29个IO端口，4个16位定时器。最好的是它支持片内调试电路，提供全速、非侵入式的在线系统调试，还不需要仿真器。价格在9RMB之间。主要是体积小，资源丰富，支持在线编程，并且价格低，以前做过一些小东西用的都是它，这次毫无例外也选用了它^_^；
SHOW一下MCU：
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因为是LQFP封装，脚间距0.8mm，所以焊接难度很小。在以前，我常用尖头烙铁来焊IC，焊一颗TQFP100的IC大概得5-6分钟时间，几乎是一个脚一个脚的去焊，而且一旦焊联了还得拿铜网去刷锡。其实用刀头是最方便的，我也建议朋友们都试用一下刀头焊IC，我现在贴一颗TQFP100的IC大概用40秒钟就完成，比以前用尖头来得快，而且焊接质量高。
先说一下用刀头焊接时的大致方法。首先找一个角上的焊盘上点锡，然后将IC四边仔细对准焊盘，将刚才上锡的那个脚给焊好，这样IC就被固定在了电路板上。这个芯片0.8的脚间距还比较好对准。接下来就用刀头把四面都上满锡，不用管它们是否连锡。最厚擦干净刀头，沾点松香，顺着管脚方向慢慢拉，这样因为刀头面积大，融化的锡有张力，那些连脚的焊锡就会自己往刀头上流，这样一来拉过的焊脚就会牢牢的焊在焊盘上。完成.......
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焊完MCU要清理电路板，因为有松香，所以电路板有点惨不忍睹。
清理松香最好的办法是用洗板水擦洗，或者有条件的也可以使用超声波清洗一次完成。根据个人习惯不同，可以边焊接边清理，也可以等全部元器件焊完以后放到洗板水水槽里泡一泡，然后刷洗。我还是喜欢电路板干干净净的样子，所以焊完之后，取来棉签，沾上洗板水，将电路板上残留的松香反复抹去。用洗板水的时候要注意，尽量不要擦拭带有塑料外壳的东西，轻则使塑料件失去光泽，重则会腐蚀塑料部分。我还曾经见过一些劣质的元器件比如电容什么的，上面的字竟然用洗板水一泡就没有了，相当的郁闷。
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看一下擦完松香的样子，干干净净。不过棉签已经变黄了，这表明残留在电路板上的松香已经被洗板水稀释并且全部吸进棉签里了。
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MCU已经焊上了，也就是整个辉光钟有了大脑，可以让该亮的亮起来了。打算马上试验一下氖灯和辉光管在金板上亮起来的效果，呵呵，取来元件盒把氖泡的驱动电路（电阻、三极管什么的），辉光管的译码电路和驱动电路（74HC595等）统统焊上。
SHOW一下焊好的效果：

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陶瓷管座已经稳稳的扎在了金板上，装上辉光管，比我想象中的效果要好。译码电路和驱动三极管环绕在辉光管座下面，跟我当初想象的效果一样。
还是反复的检查，测量，确保电源部分，尤其是高压部分没有短路和断路，马上上电看效果。
期待已久的效果出现了，辉光管和氖灯都正常的被点亮。
看一下氖灯和辉光管在板子上正常亮起的效果吧，照的不是很好，真的没有完全表现出辉光的迷人色彩 ^_^ ：

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氖灯和辉光管都已经能够正常工作了，然后根据实际测量，调整了一下串联在氖灯和辉光管阳极的电阻阻值。
加在辉光管上的高压是180v，电阻从18K，20K，22K，24K，30K，33K都测试了一下，后来在保证亮度OK的情况下，尽量将电阻用大一些，确保辉光管的寿命能相对长一些。经过反复测试后来将电阻阻值确定在24K。不过在18K的时候亮度是最好的，仔细看那些金属阿拉伯数字阴极的边缘，就像一层发散着光芒的迷雾 ^_^ 。
为了美观，我在辉光管底座的中心位置用了一颗1210封装的高亮白光LED，通过仔细的观察，我发现QS30-1辉光管底部有一个玻璃尾巴，如果对着这个尾巴送上一束光，将会使辉光管从顶上看起来正好有一圈迷人的光环，所以在焊接管座之前，我也试验了一下这个LED。
高亮LED的电流比较大，每两颗LED我用了一个贴片的三极管推动，并且用一个MCU的IO口线驱动三级管，这样可以根据需要调整LED的亮或灭，如果使用PWM调制的话还能调整LED的亮度。
重要的测试已经完成，下面就搬弄出所有的元件盒按照电路图把所有的器件都给焊上，SHOW一下过程：

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这些是以往积攒的一些元器件。因为个人情有独钟与贴片器件，所以都用这样的小盒子一个个的装起来，贴上标签。原来在北京的时候，经常为了几种几块钱的元器件花半天时间从南五环赶到北四环的中关村。中发电子附近的几个大厦哪个柜台卖什么都记得清清楚楚，尤其是老中发西南角的那家卖贴片电阻电容的经常去，每次为了用几颗0805的电阻都要去买500个，因为少了不卖，多了又用不了。一盘5千个电阻批发的话大概30RMB左右，买500个就要5RMB。慢慢的，就攒了下面这些元器件。
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这是全部焊接好的电路板的正面效果，和没有焊元器件之前的空板来个合影吧：
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这是全部焊好元器件的板子被面，也跟没有焊元器件之前的空板来个合影吧。
因为这颗MCU支持在线编程和调试，所以需要有一个JTAG接口与编程器相连，MCU上面的那个1.25mm间距的6PIN端子座就是了。
除了那颗高压电容，其他所有电容都采用贴片铝电解电容和钽电容，还有一些0805封装的小瓷片电容。电阻也全部采用0805封装的小电阻。焊完这些东西已经天黑了，眼睛也快废了......
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五、制作带底座的高脚氖灯灯管（用于指示星期和时间冒号）因为辉光管和管座加起来的高度比较高，而氖灯体积太小，太矮，如果直接焊在电路板上感觉很不协调，所以一直在为这个不协调而绞尽脑汁。后来淘到一批小试管（是我见过的直径最小的试管了），外径6mm，内径5mm，长度大概3cm左右，正好跟辉光管+底座以后的高度相同，所以就产生了一个想法，把氖灯放进这个试管里，用这个玻璃试管做一个长度3cm直径6mm的氖灯灯管。
氖灯有很多种，现在有些氖灯还能发出绿色红色的光。当然，最早的氖灯也叫氖泡，就是我们常用的测电笔上的那种氖泡，发出的是橘红色光，正好跟辉光管发出的光颜色一样，所以才想到用氖灯来做搭配，指示冒号等小点点。
不过在选用这个氖灯的时候也走了很多弯路。一开始淘了一些直径4mm左右的氖灯，回来测试了一下，必须在电压高于190v的时候才能被点亮，而且一致性不好，有些210v都不亮，而且外径很不均匀，有些不是很圆，放不进小试管里面去。后来好不容易淘到了一批进口的3mm直径的氖灯，效果很好，90v就能点亮，而且亮度很一致。也做了反复的实验，在180V的时候，串联240K的电阻，能够在亮度满意的情况下达到理想的亮度，并且使耗电电流降到最低（0.8mA）。
但是这个玻璃管怎么固定在电路板上呢？毕竟玻璃没法焊接，而且氖灯的焊脚很细，只有0.5mm，也无法支撑的那么好那么一致，这要焊上去一排灯管结果东倒西歪岂不是大煞风景。后来想到了一个办法，用5mm直径的LED来制作管座。因为小试管的内径是5mm，LED的外径小于等于5mm，正好能套上，并且LED的管脚硬，还带个底座，能够很牢靠的固定在焊盘上，所以找来了这些东西以后，开始动手做，先看一下制作氖灯灯管的材料：
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这是把LED套进小试管的效果，比较理想。
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然后要做的，就是要利用LED的这两个管脚，连上氖灯的管脚。
为了不破坏LED的底座和管脚，并且又能把氖灯的两个脚连接到LED的管脚上，所以用大偏口钳把LED的上面半部分的透明塑料钳掉了，这样就露出了两个管脚的末端，当然，LED也就不能用了，在这里只是用它的底座和这两个管脚，就是下图的样子：
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然后将氖灯管脚剪去一部分，在加工过的LED焊脚顶部镀上锡，将氖灯焊接在LED管脚顶部。这个过程比较费劲，因为有时候用钳子并不能完美的在LED需要的嵌断的地方夹断它，夹多了就破坏LED底座，夹少了金属管脚露不出来又没法焊接，一共为了制作13个氖灯灯管，费了20多颗5mm直径的LED。还好，这些都是以前不知道做什么剩下来的透明外壳LED，至于通电什么颜色也都不知道了，呵呵。
焊上氖灯以后的效果见下图：
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13个带底座的氖灯全部制作完成，剩下的就是如何将小试管固定在底座上。
一开始的想法很有新意，我打算买一个透明的蜡烛，然后取下一块蜡，用热风台加热成液体，然后将它倒进这个试管里，趁它还没有凝固的时候，将加工好的带底座的氖灯放进试管里，这样就氖灯就可以牢牢地被玻璃试管包裹了。后来为此我还专门跑了一趟宜家，后来没有买到透明体的蜡烛（不过后来发现淘宝上有），所以这个想法也就没有实现。
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最终固定这个玻璃试管的办法被我想的太复杂，无意中请示了一下老婆大人，结果老婆一语道破天机，用502胶 ^_^。
说实话我对502胶的印象并不怎么好，感觉它不是很管用，而且容易溅的到处都是，很难弄掉。不过后来用了以后发现，用它来把玻璃试管粘到LED底座上还是很好使的，呵呵，这就是完全制作好的氖灯灯管了，一共13颗： (责任编辑：admin)