2017年,继买了747用的机械航时钟之后,我见价格便宜,又从英国捡了俩改良版的数字航时钟。买回来之后只是点亮看了一眼,就丢一边落灰了。直到最近有网友让帮忙给他的航时钟做个驱动器,我才把它们翻出来,收拾了一番,顺便拍照存档。

这对时钟的型号为A15808-P2,生产时间为1980年,比之前买的A15551-P1整整晚了10年。时钟的GMT时间和计时器显示已经由之前的机械式改进为比较奇特的灯丝数码管。但秒表依然保留了机械指针,采用步进电机驱动。这篇文章主要记录拆解过程,关于A15551和A15808时钟的驱动会单独写一篇文章。



全家福,左边两个为这次拆解的A15808,右边的为A15551

长度比较,可以看到新版的数字时钟比之前的机电版长了很多

饱经沧桑的表盘,不过我并不打算重新上漆。这些印记是这台时钟无数次飞行的见证,在我看来更有纪念意义。
照片中时钟的运行状态已切换到显示测试模式,可以看到数码管都还完好,没有缺笔划。但一同买的另外一个就没那么幸运了,坏了不少段。我准备后面就拿它当备件,毕竟这上面用的灯丝数码管现在很难买到,单价甚至可能超过时钟的购买价。

侧面,写了编号,还印了一段话,大概的意思就是这个仪表万万不能拿去做绝缘强度测试。这可能因为仪表绝缘等级比较低且内部含有大量电子器件。航时钟在飞机众多仪器中的地位毕竟不高,可靠性等级也不需要做得那么高。这在之后的拆解中也会看到。

反面的铭牌显示时钟由北美飞利浦控制系统公司制造。AIRPAX是他们的注册商标。这家公司的步进电机比较有名。
时钟后面有两个航插,小的航插比较重要,包含供电输入,背光输入和信号IO,与上一版本的机械时钟引线定义差别不大,估计是为了向前兼容。大的航插虽然针多,实际有用的只有三根,用于输出时间戳脉冲信号。盲猜这个信号可能用于飞行数据记录仪或者录音机。

拆下背盖

背盖上有俩电源滤波电感,还有连接电源和壳体的电容

抽出机芯

机芯电子部分为四块电路板堆叠,前面是表头

拆掉支撑板露出电路。没想到1980年的产品里面竟然还没有用单片机,全部是小规模集成电路。



基本拆散,电路板分为两大模块,每个模块两块板子叠起来

电子部分

电源板

电源板反面,两个功率三极管带动两个线圈,应该是开关电源。时钟的额定输入电压是28V,实际测试到15V都能正常工作。说明设计电压还是挺宽的。

电源板,手绘走线

质量很好的湿钽电容

不少Dale的军规的电阻,玄学家比较喜欢

UA747四运放,与波音747很配哦

第二块板,主要用于秒表步进电机驱动

反面



这边补了俩电容

驱动步进电机的双路H桥

2n2222,爬了一下电路,这颗管子直接接收外部给进来的时间基准脉冲,难怪要用金属罐封装(怕坏?)

这块板是计时器板,用于控制计时显示。同时左边部分用于产生并输出时间戳信号。有一小块没焊器件的部分不知道干啥用的。

反面

四颗MC14566。这是计时的核心,每一颗芯片里都包含了一个/10计数器和一个/5或/6可选的计数器,因此只要两个芯片就能组成四位数计时。这里多的两个14566估计用于将60Hz基准信号分频60倍得到秒信号,再分频60倍得到分钟信号。计时器的最小时间单位就是1分钟。

这边四个MC14558是BCD-7段译码器,输出信号给驱动器驱动数码管显示。

MPQ6001是四个三极管,不知道干啥用。左右俩大电容分别接了两路时间戳脉冲输出,两路信号电平互补。

最后一块板子,用于GMT计时,同时产生时间戳。

手工走线看上去真的挺艺术

这块板子跟计时器板结构比较像,还是那些芯片

PCB编号丝印

芯片细节。可以看到这个仪表内用的大量都是塑料封装的IC,且不是工业等级,说明仪表的设计指标明显不是很高,约等于按照民用设备指标设计了。

板对板连接器质量倒挺高的

下面是表头

双相的步进电机

拆掉电机,看到减速齿轮组。除了第一个连接电机的齿轮之外其余都是黄铜制造。

表头正面

耳朵一样的东西是表盘照明灯泡的盖子,拧开可以换灯泡

照明灯泡

表头分解

玻璃也是双层斜面玻璃,用于将照明灯的光线均匀折射到表盘上。

沧桑的边框

表盘

拆下指针,进一步分离显示板

显示板。上面还有FPC连接到面板上的开关和旋钮

数码管和管座特写。这里用的是灯丝数码管,WAMCO公司生产的KW系列。这种灯丝管每一段其实就是一截钨丝,原理跟白炽灯一样,只不过由于驱动电流比较小,灯丝亮度不会很高,因此寿命(理论上)非常长。同时,这种显示方式可读性很好,日光下也比较容易看见,因此在液晶和LED仍未普及的年代,这种数码管在航电设备上用的很多。
不过实际看来,这种数码管灯丝断掉的似乎也不占少数呢~

为了过滤灯丝数码管产生的大量红外线,表盘上还特意增加了一块低通玻璃

数码管特写,这个时钟里用了KW-104S和KW-204S两种型号,尺寸不一样大,不过总体看都很小很可爱

以下是全家福

最后来一张通电试运行的照片。关于驱动,我会在另一篇文章中详细记录。


~完,感谢阅读~

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2020-03-18

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