alexxlabЧасы на газоразрядных индикаторах своими руками
Приветствую, Самоделкины!Сегодня мы своими руками соберем часы на газоразрядных индикаторах, максимально просто и доступно, на сколько это вообще возможно.
Автором данной самоделки является AlexGyver, автор одноименного YouTube канала.
В настоящее время большинство газоразрядных индикаторов больше не производится, и остатки советских индикаторов можно найти только на барахолке или радиорынке. В магазинах их найти очень трудно. Но чем меньше становится этих индикаторов, тем больше к ним растёт интерес. Растёт он у любителей ламповости, винтажа и конечно же пост апокалипсиса.
Итак, мы хотим сделать часы на их основе, и ради простоты и максимальной доступности будем управлять индикаторами при помощи микроконтроллера в лице платформы ардуино, которая подключается к компьютеру по USB и в неё по клику мышки загружается прошивка. Между ардуиной и индикаторами нам нужна ещё некоторая электроника, которая будет раздавать сигналы по ногам индикаторов. Значит, во-первых, нам нужен генератор, который будет создавать высокое напряжение для питания индикаторов.
Часы работают от постоянного напряжения около 180В. Этот генератор устроен очень просто и работает на индуктивных выбросах. Частоту генератора задаёт шим контроллер, при частоте в 16кГц на выходе получаем напряжение 180В. Но не смотря на высокое напряжение, генератор очень и очень слабый, так что о других его применениях даже не думайте, он способен только на тлеющий разряд в инертном газе. Это напряжение, а именно +, через высоковольтные оптопары направляется на индикаторы. Сами оптопары управляются ардуиной, то есть она может подать +180В на любой индикатор. Чтобы цифра в индикаторе засветилась, нужно подать на неё землю, и этим занимается высоковольтный дешифратор – советская микросхема. Дешифратор тоже управляется ардуиной и может подключить к земле любую цифру.
А теперь внимание: индикаторов у нас 6, а дешифратор 1. Как же это работает? На самом деле дешифратор подключен сразу ко всем индикаторам, то есть ко всем их цифрам, и работа дешифратора и оптопар синхронизирована таким образом, что в один момент времени напряжение подаётся только на одну цифру одного индикатора, то есть оптопара очень быстро переключают индикаторы, а дешифратор зажигает на них цифры, и нам кажется, что все цифры горят одновременно. На деле же каждая цифра горит чуть больше 2 миллисекунд, затем сразу включается другая, суммарная частота обновления 6-ти индикаторов составляет около 60Гц, то есть кадров в секунду, а учитывая инертность процесса, глаз никаких мерцаний не замечает. Такая система называется динамическая индикация и позволяет очень сильно упростить схему.
В общем и целом, схема часов получается весьма и весьма сложной, поэтому разумно сделать для неё печатную плату.
Плата универсальная для индикаторов ИН12 и ИН14. На этой плате, помимо всей необходимой для индикаторов обвязки, предусмотрены места для следующих железок: кнопка включения/выключения будильника, выход на пищалку будильника, термометр + гигрометр DHT22, термометр DS18b20, модуль реального времени на чипе DS3231 и 3 кнопки для управления часами.
Всё перечисленное железо является опциональным, и его можно подключать, а можно и не подключать, это всё настраивается в прошивке. То есть на этой плате можно сделать просто часы, вообще без кнопок и без всего, а можно сделать часы с будильником, отображением температуры и влажности воздуха, вот такая вот универсальная плата. Печатку естественно решили заказать у китайцев, потому что есть очень много тонких дорожек и переходов на другую сторону платы. Так называемый гербер файл платы вы найдёте в архиве, который можно скачать на странице проекта.
Дорожек в этом проекте много, особенно тонких на плате с индикаторами.
Плату нужно распилить на части, так как она двухэтажная. Но лучше не пилить, стеклянная пыль очень вредна для лёгких. Закалённым саморезом царапаем плату и аккуратно ломаем в тисках.
В общем сейчас нужно запаять все компоненты на плату согласно подписям и рисункам на шелкографии. Также нужно будет купить рейку с пинами, чтобы соединить части платы.
В проекте используется полноразмерная Arduino Nano. Сделано это для упрощения загрузки прошивки даже для самых новичков.
Итак, собрали нижнюю плату. Сначала нужно протестировать работу генератора. Если он собран неправильно, то может бахнуть конденсатор. Так что накрываем его чем-нибудь и включаем питание.
Ничего не бахнуло, это хорошо. Аккуратно измеряем напряжение на ногах конденсатора, должно быть 180В.
Отлично. Внимательно смотрим как паять индикаторы. На всех индикаторах одна нога помечена белым — это анод.
Лампу нужно вставлять так, чтобы анодная нога попала вот в это отверстие, это анодные дороги.
После пайки обязательно отмойте флюс, иначе вместо одной цифры могут гореть несколько. Далее распаиваем оставшиеся датчики и пищалки, если они нужны, и паяем провода для подключения кнопок.
Датчик температуры пришлось выносить на проводах, чтобы разместить его подальше от источников нагрева.
Все кнопки и выключатель будильника выносим на проводах. Модуль часов тоже сделаем на проводах.
Со страницы проекта качаем архив, в котором есть прошивка и библиотеки. Загружаем прошивку.
Проверяем.
Всё работает! Поздравляю, мы сделали ламповые часы.
Теперь, что касается корпуса. Автор долго искал максимально доступный и деревянный вариант, и таки нашёл вот такую заготовку для самодельной шкатулки, которая идеально подходит по размеру к плате.
Также делаем отверстия под пищалки, провода, кнопки и переключатели.
Плату нужно приподнять, автор использует обычные стойки для печатных плат.
Корпус автор покрасил под орех. Не очень удачно, лучше используйте морилку.
Готово! Осталось показать, как всем этим пользоваться. Перед прошивкой можно настроить некоторые моменты: времена режима часов и режима отображения температуры и влажности. Автор поставил 10 секунд на часы и 5 на температуру. Температура, к слову, слева, влажность справа.
Есть 2 режима яркости индикаторов, дневной и ночной. Соответственно для этого настройки.
Ну и время, через которое будильник сам отключится после начала тревоги. В общем часики тикают, и каждую минуту у них делается так называемое антиотравление индикаторов. Быстро перебираются все цифры, чтобы редко включаемые цифры не глючили и включались сразу. В общем кнопки у нас 3: выбор, и увеличить/уменьшить. При клике по кнопке «выбор» в режиме температуры, вы сразу переключитесь в режим часов.
Удержав кнопку «выбор» попадаем в режим настройки будильника. Кнопками вверх/вниз можно менять цифру. Кликом по кнопке «выбор» можно менять, «настройка часов» и «настройка минут». Клавиатура у нас к слову резистивная.
Удержав кнопку ещё раз, попадаем в режим настройки времени. Настроили, удерживаем ещё раз и попадаем обратно на просто режим часов. Также из настройки времени будильника можно выйти сразу же, дважды кликнув по кнопке выбор. То есть выйти минуя настройку времени.
Звонок будильника да, отвратительный, но такой лучше всего пробуждает. В этом можете убедиться, посмотрев оригинальный видеоролик автора:
С этими часами у нас сегодня всё. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.История создания корпуса часов на газоразрядных индикаторах ИН-14. Начало
Введение
Данная статья — не пример наилучших технических изысканий. Это история о том, как возводился именно этот корпус для часов. Многие операции можно было бы исключить, воспользовавшись иными материалами… может быть 🙂 но была проделана именно такая работа.
Также не буду обосновывать здесь некоторые стилистические тонкости (выбор обоев, системы окон), т.к. это совершенно другая история.
Фото могут немного не соответствовать описываемому порядку процессов, т.к. обычно делалось параллельно несколько вещей. Проходные фото (стен, текстур, конструкций) найдены в интернете или сделаны мною на улицах города.
Материалы: стекло, дерево, фанера, латунь, медь, бумага, акрил, смолы, лаки, клея, масло, керамическая плитка, алюминий, бронза, горный хрусталь, сталь, флоки и т.д..
Габариты: высота 32 см, ширина 27см глубина 13 см.
Стекло: фон и фронт
История началась с плитки. Стеклянная, покрашенная с тыльной стороны, квадратная, обычная. Куплена в каком-то стандартном худмагазе.
Засела в голову идея: а что если это были бы стеклянные блоки для стены в заводском помещении? С этой устойчивой ассоциации все и понеслось.
Вымочить краску на мозаике в растворителе не удалось, отжечь тоже получилось, пришлось сполировывать механически. Однако бормашина на малых скоростях не справлялась, а на больших очень быстро нагревала стекло, да и поверхность давала неровную. Помучившись с техникой, я перешла на ручной труд и просто вклеила все плитки на фанерную дощечку. Клеила на пва: лила жирно и потом оставила сушиться под прессом.
Эту конструкцию можно было уже шкурить, стачивать, всю и сразу. Времени на это ушло много. Я убила на это несколько дней, шкуря мягко по чуть-чуть в свободную минуту.
В итоге получились стеклянные абсолютно прозрачные блоки.
На самом деле почти: т.к. шлифуемую поверхность я оставила матовой, а во-вторых, изначально плитку я брала зеленую, синюю и коричневую. Так мелкие вкрапления цвета, оставшиеся на стекле, напоминают естественную плесень и грязь. Кинула фанеру на день в воду, она разбухла, подняла с себя мозаику, клей сошел. Мою стекло, высушиваю. Некоторые плитки отжигаю, чтобы они лопнули 🙂
Собрала их вместе (с расстоянием в несколько мм) на листе в клеточку, приклеив их силикатным клеем, и затерла все эпоксидкой как затиркой.
Процесс весьма сложный, т.к. надо успеть снять эпоксид с плитки пока он не схватился. А чем больше масса замешиваемых частей смолы, тем быстрее идет реакция (не линейно, но все же). Так что плитку я затирала в 2 итерации, колеруя состав на ходу.
Почему эпоксидкой — потому что мне нужна была стеклянная стена, собранная из блоков. Погрешность размеров стеклянных квадратиков большая, собрать их в какую-нибудь сетку нереально, т.к. это сильно увеличит зазоры между ними. Подклеивать их на что-то тоже не хотелось (это же не по-настоящему).
Когда все схватилось, по периметру обклеиваю медной витражной лентой, доделываю уголки и края. И уже видна ориентация стеклянной стены: битым блоком вниз. Бумагу снизу вымачиваю и спокойно снимаю.
Часы
Плату я заказала у Past Indication. Паять я не люблю, поэтому даже не стала возиться с платой, просто купила готовое изделие.
Первый раз я покупала стандартную модель, одела ее в картонный корпус и так и оставила. Именно первый экземпляр натолкнул меня на идею создания следующего.
Зато во второй вариант я попросила внестиразделительные лампы.
Примерно прикидывая что будет, я обрамила стеклянную стену по периметру в деревянные рейки. Для окон спереди понадобилось супертонкое стекло. Поэтому я остановилась на предметном. У него определенный размер и это диктует свои особенности.
Отжигаю несколько стекол, чтобы на них появились трещины, оборачиваю медной лентой. Крашу акрилом зеленую растительность на битых стеклах и акрилом внутрь приклеиваю второе целое стекло. Это даст прочность конструкции, теперь их можно мыть и не бояться стереть случайно акрил.
Обагечиваю стеклопакеты: по 3 справа и слева, и в центре 2. Это сделано, чтобы при закрытых окнах рамы не закрывали лампы часов. В самое правое стекло добавляю медную протравленную сетку.
Крашу акварелью дерево и вскрываю алкидным паркетным лаком.
Корпус: сборка
Отталкиваясь от готовых окон и задней стеклянной стены, делаю чертеж для резки фанеры.
Конечно, некоторые детали потом перепечатывались, это всегда так. Специально не стала делать соединения шип-паз, чтобы проще было работать вживую, если что-то придется двигать.
Через неделю пришла посылочка с корпусом. Вскрываю, пересчитываю, смотрю соответствие, пишу ребятам, где они накосячили, чтобы доделали 🙂
Максимально собираю на скотчик конструкцию. Посмотреть вживую, выловить неточности — все это лучше сделать на этом этапе, чем позже.
Параллельно собираю и вклеиваю стеклянную заднюю стенку в нишу. Шкурю детальку до адекватности.
Все детальки крашу черным акрилом. Во-первых, защищает как грунтовка, во-вторых, чтобы убить этот цвет нового дерева. Очень мешает на стадии разработки.
Собираю «основание». Прорезаю отверстия для разделительных ламп (они пройдут в воздуховодах справа и слева от стеклянной стены). Проверяю, что все лампы входят свободно и легко.
Нужно зафиксировать плату в корпусе. Для этого у нее предусмотрены отверстия по углам. Просверливаю сверху в корпусе отверстия для 4-х длинных винтов, утапливаю шляпку винтов полностью, заливаю эпоксидом. Снизу винты тоже затягиваю гайкой и заливаю для надежности. Проверка, что все встает нормально 🙂
По умолчанию пол такого помещения должен быть вымощен керамической плиткой:
Нашла специально настоящую керамическую неглазурованную, 3х3 мм. Снимаю абрис пола на миллиметровку (т.к. на ней есть разметка). Сверху креплю лист монтажной пленки. На нее собираю пол «шашечкой», периодически подклеивая плитку на пва (для монтажки все же она оказалась тяжеловата). Ориентируюсь по разметке, чтобы сохранить вертикали и горизонтали.
Приклеиваю основной блок плитки на место. Уже вживую выкладываю остальное, проверяя расстояние до будущих стен.
Когда все готово, стачиваю крупным напильником до ровного края состыковку со стенами. Бормашиной прохожусь по отверстиям для ламп.
Самое эпичное: мешаю затирку для плитки с пва и черным акрилом. Густо закрываю абсолютно все что так долго делала. Когда все высохнет, смыть это просто так нереально, нужно сошлифовывать.
Именно поэтому была взята неглазурованная плитка, чтобы сделать идеально ровный пол. Большим напильником, правдами и неправдами, все это снова становится красивым и терракотовым, но теперь уже ровным 🙂
Стены
Прежде чем монтировать их на место, обклеиваю обоями.
Потратив насколько дней на бега по магазинам, я так и не нашла нужного мне принта. Поэтому пришлось делать его самой. Порезала две дорогущие дизайнерские бумажечки и скрестила их между собой, сделав перебивку коричневых полос с голубой французской лилией. Приклеиваю их на пва, предварительно вымачивая полоски в воде (дает идеально ровную поверхность при высыхании).
Когда все это собрано вместе, выглядит оно очень дробно. Для этого расписываю обои акварелью и белилами, гася контраст и объединяя по цвету.
«Возводим» стены одну за другой. Усиливаю шов стены-корпус мебельным степлером.
Стены стоят, проверка крепежа платы и разводки разделительных индикаторов.
Плинтус и второй этаж
Проверяю состыковку пола и стен. Кое-где пришлось нарастить смолой пол, теперь все это спрячется под плинтусом. Плинтус — тоже деревянные палочки, порезанные вдоль по 1 мм обычным канцелярским ножом.
Второй этаж (балкончик) делается из того же материла, но уже спиленного и сошкуреного. Собирается пол и подпорки, далее все это опять красится и монтируется на место.
Вставляю часы, смотрю как будет проходить левая лампа на второй этаж. Чтобы провести проводку беру винтовые петельки, срезаю их, превращая в крючки и устанавливая, поворачивая крючок то вверх то вниз, в зависимости от изгиба шнура. Для самого шнура в фанерной стене, из которой он появляется, прорезаю небольшое углубление.
Окна
Фасад изготовлен из толстой рамы (фанера 5) и тонких резных вставок (фанера 1,5), сзади собираю все это на предметное стекло. Монтирую в окна крючки и их же монтирую на саму раму, так окна могут и открываться и полностью сниматься с петель.
В правой стене, над главным входом, планировалось большое окно. Раму-сетку я «распечатала» из авиационной фанеры, толщиной в 1,5 мм (из нее же вырезаю и ажурные вставки на фасад) внутрь квадратиков вставляю пластиковую плитку серых и бежевых оттенков. Пластиковых деталей в проекте можно пересчитать по пальцам (эта плитка, рейка по которой двигается каретка с крюком и рельсы консольного подъемника).
Снова стены
Сращиваю стены, смотрю что вышло:
Где-то в это время вылупился вот такой сорванец, он с самого начала уже знал, что будет сидеть прямо перед лампами 🙂
Облицовка происходила в три этапа:
Вначале наращивались и выравнивались стены там, где это было необходимо. Чтобы скрыть неровности у стыков, остатки скоб, да и просто выровнять фанеру:
В магазине все для хобби я нашла наборы для строительства маленьких зданий из небольших кирпичиков. Довольная, открыла дома уже упаковку и поняла, что такими глыбами только гвозди забивать 🙂 Да и на кирпичи это было мало похоже (неровные, цвета странного и весьма гомогенные). Максимум на что они пригодились бы — это на облицовку нижнего яруса.
Собираю на эпоксид фундамент (потому что потом придется много шлифовать), колерую его в серый цвет.
Когда все готово, сошкуриваю самой крупной шкуркой до ровной поверхности по всей длине. Материал попался странный, шлифовался легко.
Дальше шкурю мелкими абразивами, крашу акварелью и покрываю лаком. За счет такого окраса эпоксидные серые швы проступают на фоне темной кладки, а лак высыхая становится матовым, все больше походя на старый камень.
И бронзовые ножки.
Кирпичная кладка
Напомню, как выглядит старая кирпичная кладка 🙂
Наиболее подходящий для данного масштаба материал по текстуре и возможностям — это пробковый 2-х миллиметровый шпон. Его режу на полоски по 4 мм и потом на кирпичики по 7 мм, все под прямым углом, минимизируя погрешности.
Готовые кирпичи выкладываю, как и плитку на полу, на «выкройку» каждой стены на монтажную пленку. Опять под нее подкладываю разметку, на этот раз кардиограммную ленту (у нее клетки нужного размера) и выкладываю каждую деталь , ориентируясь на горизонтали и вертикали.
Когда вся стена готова, густо намазываю корпус эпоксидом (мне потом еще состаривать кирпичи), смолу колерую в средне-серый.
Тщательно слежу за левым углом здания, чтобы потом спокойно состыковать кладки наиболее приближено к реальности.
Все полимеризовалось, снимаю спокойно монтажную пленку. Дорабатываю мелочи (арку двери на второй этаж ибо так кладка идти не может).
Самое приятное в этом процессе: точу когти о новоиспечённую стену 🙂 Серьезно, сдираю новые кирпичики, их острые углы и ровные края. Пробка весьма мягкий материал (пока я его не залила еще лаком), поэтому действовать нужно без фанатизма: мягкими шкурками, ногтями и пилками. Чисто по-девичьи 🙂
Большая часть стен уже выложена, делаю цветопробы (после состаривания), пока все сохнет, завершаю последние участки.
После колеровки вскрываю здание первым слоем паркетного лака. Хоть он и матовый, излишки надо снять сразу, пока он жидкий.
Далее мешаю «цемент» для кладки: из белой мелкодисперсной затирки для плитки и черного акрила+пва (чтобы все это трескалось). И как и с полом снова выкрываю все густо и втираю в швы.
За счет того что кладка вскрыта лаком, можно спокойно «вымыть» лишнее, не боясь убить цвет или размочить шпон.
Все высыхает и снова слой лака.
Вот как поверхность выглядела между этими этапами:
Слева направо: до первого слоя лака, без затирки; лак+затирка; финишное покрытие. Даже на таких скудных фотографиях различия в текстурах ярко выражены (пользоваться можно любой).
В завершении скрываю торцы стен за деревянными рейками делая показной шов.
На этом завершаю статью.
Часы на газоразрядных индикаторах / Habr
В данной статье речь пойдет об изготовлении оригинальных и необычных часов. Их необыкновенность заключается в том, что индикация времени осуществляется при помощи цифровых индикаторных ламп. Таких ламп, когда-то, было выпущено огромное количество, как у нас, так и за рубежом. Использовались они во многих устройствах, начиная от часов и заканчивая измерительной техникой. Но после появления светодиодных индикаторов лампы постепенно вышли из употребления. И вот, благодаря развитию микропроцессорной техники стало возможным создание часов с относительно простой схемой на цифровых индикаторных лампах.
Думаю, не лишним будет сказать, что в основном использовались лампы двух типов: люминесцентные и газоразрядные. К преимуществам люминесцентных индикаторов следует отнести низкое рабочее напряжение и наличие нескольких разрядов в одной лампе (хотя среди газоразрядных тоже встречаются такие экземпляры, но найти их значительно сложнее). Но все плюсы данного типа ламп перекрывает один огромный минус – наличие люминофора, который со временем выгорает, и свечение тускнеет или прекращается. По этой причине нельзя использовать б/у лампы.
Газоразрядные индикаторы избавлены от этого недостатка, т.к. в них светится газовый разряд. По сути, этот тип ламп представляет собой неоновую лампу с несколькими катодами. Благодаря этому срок службы у газоразрядных индикаторов гораздо выше. Кроме этого, одинаково хорошо работают и новые и б/у лампы (а часто б/у работают лучше). Без недостатков все же не обошлось — рабочее напряжение газоразрядных индикаторов больше 100 В. Но решить вопрос с напряжение гораздо проще, чем с выгорающим люминофором. В интернете такие часы распространены под названием NIXIE CLOCK:
Сами индикаторы выглядят вот так:
Итак, на счет конструктивных особенностей вроде все понятно, теперь приступим к проектированию схемы наших часов. Начнем с проектирования высоковольтного источника напряжения. Тут есть два пути. Первый – применить трансформатор со вторичной обмоткой на 110-120 В. Но такой трансформатор будет либо слишком громоздкий, либо его придется мотать самому (перспектива так себе). Да и напряжение регулировать проблематично. Второй путь – собрать step up преобразователь. Ну тут уж плюсов побольше будет: во-первых, он займет мало места, во-вторых, в нем присутствует защита от КЗ и, в-третьих, можно легко регулировать напряжение на выходе. В общем, есть все, что для счастья надо. Я выбрал второй путь, т.к. искать трансформатор и обмоточный провод никакого желания не было, да и миниатюрности хотелось. Преобразователь решено было собирать на MC34063, т.к. был опыт работы с ней. Получилась вот такая схема:
Сначала она была собрана на макетной плате и показала отличные результаты. Все запустилось сразу и никакой настройки не потребовалось. При питании от 12В. на выходе получилось 175В. В собранном виде блок питания часов выглядит следующим образом:
На плату сразу был установлен линейный стабилизатор LM7805 для питания электроники часов и трансформатор.
Следующим этапом разработки было проектирование схемы включения ламп. В принципе, управление лампами ничем не отличается от управления семисегментными индикаторами, за исключением высокого напряжения. Т.е. достаточно подать положительное напряжение на анод, и соединить с минусом питания соответствующий катод. На этом этапе требуется решить две задачи: согласование уровней МК (5В) и ламп (170В), и переключение катодов ламп (именно они являются цифрами). После некоторого времени размышлений и экспериментов была создана вот такая схема для управления анодами ламп:
А управление катодами осуществляется очень легко, для этого придумали специальную микросхему К155ИД1. Правда, они давно сняты с производства, как и лампы, но купить их не составляет проблем. Т.е. для управления катодами требуется всего лишь подключить их к соответствующим выводам микросхемы и подать на вход данные в двоичном формате. Да, чуть не забыл, питается она от 5В. (ну очень удобная штуковина). Индикацию было решено сделать динамической, т.к. в противном случае пришлось бы ставить К155ИД1 на каждую лампу, а их будет 6 штук. Общая схема получилась такой:
Под каждой лампой я установил яркий светодиод красного цвета свечения (так красивее ). В собранном виде плата выглядит вот так:
Панельки под лампы найти не удалось, поэтому пришлось импровизировать. В итоге были разобраны старые разъемы, похожие на современные COM, из них были извлечены контакты и после некоторых манипуляций с кусачками и надфилем они были впаяны в плату. Для ИН-17 панельки делать не стал, сделал только для ИН-8.
Самое сложное позади, осталось разработать схему “мозга” часов. Для этого я выбрал микроконтроллер Mega8. Ну а дальше все совсем легко, просто берем и подключаем к нему все так, как нам удобно. В итоге в схеме часов появились 3 кнопки для управления, микросхема часов реального времени DS1307, цифровой термометр DS18B20, и пара транзисторов для управления подсветкой. Для удобства анодные ключи подключаем на один порт, в данном случае это порт С. В собранном виде это выглядит вот так:
На плате есть небольшая ошибка, но в приложенных файлах плат она исправлена. Проводами подпаян разъем для прошивки МК, после прошивки устройства его следует отпаять.
Ну а теперь неплохо было бы нарисовать общую схему. Сказано – сделано, вот она:
А вот так все это выглядит целиком в собранном виде:
Теперь осталось всего лишь написать прошивку для микроконтроллера, что и было сделано. Функционал получился следующий:
Отображение времени, даты и температуры. При кратковременном нажатии кнопки MENU происходит смена режима отображения.
1 режим — только время.
2 режим — время 2 мин. дата 10 сек.
3 режим — время 2 мин. температура 10 сек.
4 режим — время 2 мин. дата 10 сек. температура 10 сек.
При удержании включается настройка времени и даты, переход по настройкам по нажатию кнопки MENU
Максимальное количество датчиков DS18B20 – 2. Если температура не нужна, можно их вообще не ставить, на работу часов это никак не повлияет. Горячего подключения датчиков не предусмотрено.
При кратковременном нажатии на кнопку UP включается дата на 2 сек. При удержании включается/выключается подсветка.
При кратковременном нажатии на кнопку DOWN включается температура на 2 сек.
С 00:00 до 7:00 яркость понижена.
Работает все это дело вот так:
К проекту прилагаются исходники прошивки. Код содержит комментарии так что изменить функционал будет не трудно. Программа написана в Eclipse, но код без каких-либо изменений компилируется в AVR Studio. МК работает от внутреннего генератора на частоте 8МГц. Фьюзы выставляются вот так:
А в шестнадцатеричном виде вот так: HIGH: D9, LOW: D4
Также прилагаются платы с исправленными ошибками:
Download (MEGA)
Данные часы работают в течение месяца. Никаких проблем в работе выявлено не было. Стабилизатор LM7805 и транзистор преобразователя едва теплые. Трансформатор нагревается градусов до 40, поэтому если планируется установка часов в корпус без вентиляционных отверстий, трансформатор придется взять большей мощности. В моих часах он обеспечивает ток в районе 200мА. Точность хода сильно зависит от примененного кварца на 32,768 КГц. Кварц, купленный в магазине, ставить не желательно. Наилучшие результаты показали кварцы из материнских плат и мобильных телефонов.
Кроме ламп, использованных в моей схеме, можно устанавливать любые другие газоразрядные индикаторы. Для этого придется изменить разводку платы, а для некоторых ламп напряжение повышающего преобразователя и резисторы на анодах.
Внимание: устройство содержит источник высокого напряжения!!! Ток небольшой, но достаточно ощутимый!!! Поэтому при работе с устройством следует соблюдать осторожность!!!
PS Статья первая, где-то мог ошибиться/напутать — пожелания и советы к исправлению приветствуются.
Nixie clock Kit IN-14 (Lite). Набор для сборки часов на газоразрядных индикаторах.
Добрейшего времени суток всем уважаемым муськовчанам. Хочу рассказать вам об интересном радиоконструкторе для тех, кто знает с какого конца нагревается паяльник. Вкратце: набор доставил положительные эмоции, интересующимся этой темой — рекомендую.Подробности ниже (осторожно, много фото).
Начну издалека.
Сам я не отношу себя к истинным радиолюбителям. Но не чужд паяльнику и иногда хочется чего-нибудь сконструировать/спаять, ну и мелкий ремонт окружающей меня электроники стараюсь сначала осуществить своими силами (не нанося невосполнимого вреда подопытному устройству), а уж в случае неудачи обращаюсь к профессионалам.
Однажды под воздействием вот этого обзора я купил и собрал такие-же часики. Сама конструкция там простая и сборка не доставила никаких сложностей. Поставил часы в комнату сына и на время успокоился.
Потом, прочитав обзор этих часиков, мне захотелось попробовать собрать и их, заодно потренировавшись в пайке smd компонентов. В принципе и здесь все заработало сразу, только молчала пищалка звукового сигнала, купил в офлайне, заменил и все. Подарил часы другу.
Но хотелось чего-то ещё, поинтереснее и посложнее.
Как-то, ковыряясь у отца в гараже, наткнулся на останки какого-то электронного прибора советской эпохи. Собственно останки — это некая конструкция из плат, содержавшая в себе 9 газоразрядных индикаторных ламп ИН-14.
Тогда и посетила меня мысль — собрать часы на этих индикаторах. Тем более, что подобные часы, когда-то собранные отцом, я наблюдаю в квартире родителей уже лет 30, если не больше. Плату я аккуратно распаял и стал обладателем 9 ламп выпуска начала 1974 года. Желание пристроить в дело эти раритеты усилилось.
Путем дотошных расспросов Яндекса я вышел на сайт radiokot.ru, который оказался просто кладезем премудрости на тему создания подобных часов. Просмотрев несколько схем таких конструкций, я понял, что хочу часы под управлением микроконтроллера, с микросхемой реального времени (RTC). И если, повторяя одну из конструкций часов, запрограммировать контроллер и спаять плату мне было-бы по силам, то вопрос изготовления самой печатной платы поставил меня в тупик (я же ещё не true-радиолюбитель).
В общем решено было для начала купить конструктор таких часов.
Вот здесь как раз обсуждается этот конструктор, собственно это топик автора (его ник mss_ja) этого набора, где он сам и помогает с сборкой и запуском своих наборов. У него же есть и сайт, где много фото готовых изделий. Там можно купить не только наборы для самостоятельной сборки, но и готовые часы. ПосмотрИте, проникнитесь.
Некоторые сомнения вызывал вопрос доставки, ведь уважаемый автор живет на Украине. Но оказалось, что война — войной, а почта работает по расписанию. Собственно 14 дней и посылка у меня.
доставка
Вот такая коробчёнка.
Итак, что-же я купил? А всё видно на фото.
В состав набора входят:
печатная плата (на которой автор любезно распаял контроллер, чтоб мне не мучиться, уж больно ноги у него мелкие). Программа была уже зашита в контроллер;
Пакет с компонентами конструкции. Хорошо видны крупные — микросхемы, электролитические конденсаторы, пищалка и т.д., согласно схемы и описания. Под этим пакетиком ещё один, с мелкими smd компонентами — резисторами, конденсаторами, транзисторами. Все smd элементы наклеены на бумагу с надписанными номиналами, очень удобно. Фото сделано в процессе сборки.
Заготовка под корпус часов не входит в набор по умолчанию, но списавшись с автором, я и её купил. Это перестраховка от своей возможной криворукости, т.к. с деревом дела практически не имею и весь опыт обработки оного сводится к периодическому пилению дров для шашлыка на даче. А хотелось классического вида — типа «стекляшки из деревяшки», как выражаются на форуме радиокота.
Итак, приступим.
Вот собственно и всё, что нам понадобится, чтоб начать сборку. А чтобы её успешно завершить, нам ещё нужны голова и руки.
А нет, не все показал. Без этой штуки можно даже и не начинать. Эти smd элементы такие мелкие…
Сборку начал строго по рекомендации автора — с преобразователей питания. А их в этой конструкции — два. 12В->3.3В для питания электроники и 12В->180В для работы самих индикаторов. Собирать такие вещи надо очень внимательно, предварительно удостоверившись, что паяешь именно то, именно туда и не перепутав полярность компонентов. Сама печатная плата отличного качества, промышленного изготовления, паять одно удовольствие.
Преобразователи питания были собраны и протестированы на наличие соответствующих напряжений, далее начал устанавливать оставшиеся компоненты.
Начиная процесс сборки, я дал себе обещание фотографировать каждый его этап. Но, увлекшись сим действом, вспомнил о своем желании написать обзор только когда плата была уже практически готова. Поэтому следующее фото было сделано когда я начал тестировать индикаторы просто воткнув их в плату и подав питание.
Из девяти добытых мною ламп ИН-14 одна оказалась полностью не рабочей, зато остальные были в отличном состоянии, все цифры и запятые отлично светились. 6 ламп отправились в часы, а две — в запас.
Я специально не стал смывать дату изготовления с ламп.
Обратная сторона
Тут виден коряво установленный фоторезистор, это я искал его лучшее положение.
Итак, убедившись, что схема заработала и часы пошли, я отложил их в сторону. И занялся корпусом. Нижняя часть изготовлена из куска стеклотекстолита с которого я содрал фольгу. А деревянная заготовка была тщательно зашкурена мелкой наждачкой до состояния «приятной гладкости». Ну и далее покрыта лаком с морилкой в несколько слоёв с промежточной сушкой и полировкой мелкой наждачкой.
Получилось не идеально, но, на мой взгляд, хорошо. Особенно учитывая отсутствие у меня опыта работы с деревом.
Сзади видны отверстия для подключения питания и датчика температуры, которого у меня пока нет (да-да, оно ещё и температуру может показывать…).
Тут несколько кадров в интерьере. Толково сфотографировать никак не удаётся, фото не передают всей «лепоты».
Это показ даты.
Подсветка ламп. Ну куда-же без неё. Она отключаемая, не нравится — не включай.
Замечательная точность хода. С неделю наблюдаю за часами, идут секунда в секунду. Конечно неделя — не срок, но тенденция очевидна.
В заключение приведу характеристики часов, которые я скопипастил прямо с сайта автора проекта:
Возможности часов:
Часы, формат: 12 / 24
Дата, формат: ЧЧ.ММ.ГГ / ЧЧ.ММ.Д
Будильник настраиваемый по дням.
Измерение температуры.
Ежечасный сигнал(отключаемо).
Автоматическая регулировка яркости в зависимости от освещения.
Высокая точность хода (DS3231).
Эффекты индикации.
—без эффектов.
—плавное затухание.
—прокрутка.
—накладка цифр.
Эффекты разделительных ламп.
—выключены.
—мигание 1 герц.
—плавное затухание.
—мигание 2 герца.
—включены.
Эффекты показы даты.
—без эффектов.
—Сдвиг.
—Сдвиг с прокруткой.
—Прокрутка.
—Замена цифр.
Эффект маятника.
—простой.
—сложный.
Подсветки
—Синяя
—Возможность подсветки корпуса. (Опционально)
Итак, подведу итоги. Часы мне очень понравились. Сборка часов из набора не представляет сложности для человека средней криворукости. Потратив несколько дней на весьма интересное занятие, получаем красивое и полезное устройство, даже с налётом эксклюзивности.
Конечно по нынешним меркам цена не очень гуманная. Но во-первых это хобби, на него тратиться не жалко. А во-вторых автор же не виноват что рубль сейчас ничего не стоит.
P.S. Смотреть не обязательно
Очередное наведение порядка в хламе. Что это там блестит такое стеклянное?
Кажется я уже знаю куда их пристроить…
Всем — Удачи!
РадиоКот :: Часы Sunny_Clock.
РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Бытовая техника >Часы Sunny_Clock.
Несколько лет назад попались на глаза часы на газоразрядных индикаторах и чем-то заворожили. Стал собирать фотографии, схемы, описания. И сайт «Радиокот» был обнаружен именно благодаря этому «нездоровому» интересу. Копировать кого-то и повторять «как есть» не хотелось: как показывал опыт, делать свои ошибки гораздо приятнее и менее затратно, чем разбираться в чужих.
Много чего насобирал и стал размышлять, что же именно нужно. Запросы были весьма и весьма скромны: хотелось, чтобы показывало практически всё на больших красивых индикаторах, говорило человеческим голосом и било боем каждые 15 минут в дневное время и не било боем в ночное. Чтобы будило приятной музыкой по выбору пользователя, само себя корректировало по каналам GPS, DCF-77 и сигналам точного времени радиостанции «Маяк», управлялось от пульта по протоколу RC5, от компьютера по Bluetooth, а от пользователя — с помощью такого простого, распространённого и доступного всем способа как прямое мыслеуказание. Хотя бы… Но суровые будни с дефицитом времени и средств привели к варианту системы «простой». Что значит простой? В понимании автора это значит: 6 знакомест, время/дата, будильник, микроконтроллер + часы реального времени, одна печатная плата, динамическая индикация, доступная и недорогая элементная база. Да, динамическая индикация хуже статической, но проще аппаратно и ценою подешевле. Кроме того, в сети оказалось довольно много коммерческих проектов с динамической индикацией. То, что они продолжают существовать, говорит о достаточной надёжности такого подхода.
Что в результате получилось, можно увидеть на фото.
Изготовлено 4 экземпляра. Все запустились и работают. Правда, по очереди — блок питания один, и батареек на всех не хватает.
Основные характеристики часов SUNny_Clock:
Номинальное напряжение питания, В | 12 |
Ток потребления, не более, мА | 200 |
Ток потребления типичный, мА | 150 |
Индикаторов типа ИН 14 | 6 |
Размер ПП, мм | 150×60 |
Минимальная высота устройства без учета высоты ламп, мм | 36 |
Минимальная высота устройства с учетом высоты ламп типа ИН 14, мм | 85 |
Формат индикации времени | ЧасыМинутыСекунды |
Формат индикации даты | ЧислоМесяцГод |
Момент и продолжительность индикации даты | Последние 2 с каждой минуты |
Количество кнопок управления | 2 |
Будильников | 2 |
Дискретность установки времени срабатывания будильника, мин | 5 |
Программных градаций подстройки яркости индикаторов | 5 |
Описание схемы и конструкции часов SUNny_Clock.
Схема выполнена в OrCAD Capture 9.2 и построена на ATMega8 16AI в корпусе для поверхностного монтажа. Нумерация выводов микроконтроллера соответствует корпусу TQFP 32. Замена на микроконтроллер в DIP корпусе в рамках данного проекта не предусмотрена. Часы реального времени DS1307. Точность хода определяется параметрами часового кварца ZQ1. Какой поставите, так ходить и будут. В часах установлены газоразрядные индикаторы ИН 14, которые можно заменить на ИН 8 2 с учётом отличий по распиновке. Нумерация выводов индикаторов осуществляется по часовой стрелке со стороны выводов. У ИН 14 вывод 1 указан стрелкой.
ИН-14
ИН-8-2
Ахтунг! С индикаторами ИН 8 2 работа часов не проверялась.
Нумерация выводов транзисторов MPSA42 дана для корпусаTO 92. Впрочем, эти транзисторы в других корпусах имеют другие обозначения. У Philips они такие:
Канал связи упрощённой версии RS232 использовался в процессе написания программы микроконтроллера и его работа в окончательном варианте не предусмотрена. Звуковой излучатель BA1 имеет встроенный генератор и напряжение питания 5В. При соответствующем подключении подойдёт любой другой на напряжение 12В. Повышающий преобразователь напряжения выполнен на микросхеме MC34063A. (MC33063A). По распространённости и стоимости она несколько уступает таймеру 555, на котором можно построить такой преобразователь, однако дешевле и доступнее MAX1771. Неполярные конденсаторы керамика, полярные — электролиты Low ESR (например, EXR фирмы Hitano, FC Philips, CV AX Sanyo и т.п.). Если Low ESR недоступны, поставьте параллельно электролиту керамику или плёнку. Дроссель в повышающем преобразователе использован типа B82477 (EPCOS) 220 uH на ток 1.16A. Минимальное расчётное значение дросселя составляет 180 uH, минимальный расчётный ток дросселя составляет 800 mA. Не рекомендуется использование дросселя с меньшими значениями (зато с бОльшими рекомендуется :).
Дешифраторами работают два корпуса К155ИД1. В коммутаторе анодного напряжения использована оптопара TLP627. Предвосхищая вопрос, можно ли использовать вместо них распространённую схему на транзисторах MPSA42/MPSA92: теоретически можно, но для данной прошивки нужен дополнительный инвертор и не факт, что временнЫе характеристики ключей совпадут, а прошивка будет управлять динамической индикацией корректно. В общем, четкого ответа автор дать не может, так как им это решение экспериментально не проверено. Величины R23 и R24 предлагается подобрать самостоятельно, так как в авторском варианте они отсутствуют, а без них токи через запятые превышают допустимые уровни.
Пару слов о странностях с распределением сигналов по портам. При разработке схемы подразумевалось привлечение внешнего программиста. Он бы с ними и боролся. А у автора плата зато красиво развелась. Если бы автор изначально собирался программировать сам, то он ни в жизнь бы так сигналы не расставил. Ну а уж раз так расставил, то пришлось выкручиваться. Теперь о конструкции. Все элементы часов смонтированы на одной печатной плате заводского изготовления. Плата разработана под настольный вариант. На нижнюю сторону платы установлены стойки М3 высотой 25 или 30 мм для крепления к основанию корпуса. Печатная плата разработана в малораспространённой среди посетителей сайта среде OrCAD Layout 9.2 и содержит некоторое количество ошибок и «лишних» элементов (не прижились), поэтому не приводится. Желающим повторить часы придётся разрабатывать плату самостоятельно. До корпуса руки автора проекта по состоянию на сегодняшний буднишний день пока не дошли. Ниже приведены фото смонтированной платы часов.
Особо следует отметить монтаж индикаторов на печатную плату. Если вы вставите выводы индикатора в соответствующие им отверстия и по старой памяти затолкав стеклянные баллоны до упора (как обычно поступают с корпусами DIP) пропаяете выводы, то перевернув плату сможете наблюдать весело стоящие «в раскорячку» ИН 14 (или ИН 8 2). Дело в том, что индикаторы несколько кривоваты. Причём их кривоватость является индивидуальной для каждого конкретного экземпляра. Поэтому при монтаже индикаторы заталкиваем не до конца, прихватываем пайкой 3 вывода каждого из них единообразным способом и начинаем выравнивать по положению относительно печатной платы и относительно друг друга. Выбираем индикатор и смотрим, куда его нужно наклонить. Затем прогреваем вывод одного из трёх припаянных выводов прибора. После того как припой расплавился, измененяем положение индикатора в нужную нам сторону, отводим жало паяльника и, зафиксировав положение, ждём остывания припоя. Переходим к следующему выводу. И так до тех пор, пока не получим приемлемый результат. Иногда требуется «довернуть» индикатор в ту или иную сторону. Но не стоит переусердствовать в грубом физическом насилии над хрупким прибором в стеклянном корпусе.
Описание работы часов SUNny_Clock.
Программа микроконтроллера написана на BASIC-е. Это наверное не модно и вообще неправильно. Но автор честно и с упорством старался исправить ситуацию. Собирал книги по Си и Ассемблеру, клал их (в различных комбинациях: лицевой обложкой как вверх, так и вниз, иногда — в раскрытом виде) под подушку на время сна и под кота Ваську во время бодрствования. Катал их на общественном транспорте. Насколько известно автору, этот в высокой степени прогрессивный и теперь уже достаточно широко распространённый среди студентов ВУЗов метод имеет повышенную усвояемость. Однако, вопреки уверениям этих самых студентов (проклятые двоечники!) и высокой оценке качества книг котом Васькой, на автора вышеуказанный метод не подействовал. Так что выбирать особо не пришлось, а пришлось довольствоваться BASICом, остаточные сведения о котором сохранились с тех времён, когда аппарат сэра Клайва Синклера был способен выполнять роль домашнего компьютера.
Была произведена попытка разработки простого интуитивно понятного интерфейса пользователя. Что из этого получилось, судите сами. Управление производится всего 2 мя кнопками «MODE» (режим) и «SET» (установка).
Правила интерфейса пользователя:
1. Переход от режима к режиму происходит по кольцу кнопкой «MODE».
2. Установка значения производится кнопкой «SET».
3. Корректируемое значение либо мигает, либо имеет бОльшую яркость.
4. Установка значения секунд заключается в их обнулении.
5. Установка значения минут, часов, дня, месяца, года заключается в прибавлении 1 к текущему значению по кольцу до максимального значения, после чего значение обнуляется.
6. Установка минут срабатывания будильника производится от нуля с дискретностью 5 минут (00-05-10-15:55).
7. Если часы находятся не в основном режиме и нажатия кнопок прекращаются, то по истечении нескольких минут часы возвращаются в основной режим.
8. Отмена звукового сигнала будильника производится кнопкой «SET». При этом в следующий раз при достижении времени срабатывания сигнал будильника будет активирован.
9. Запятые в десятках и единицах секунд говорят об активности будильников 1 и 2 соответственно.
Режимы работы часов приведены ниже в таблице 2. Красным условно обозначены ярко горящие разряды, оранжевым — тускло подсвеченные разряды, чёрным — погашенные разряды. Для времени: Ч часы, М минуты, С — секунды. Для даты: Д — день месяца (число), М — месяц, Г — год. Для установки будильника: 1 — будильник 1, 2 — будильник 2, Х — нет значения (черный, погашен).
Первое включение, программирование контроллера и настройка.
Внимание! Схема содержит опасное для жизни напряжение! Будьте осторожны!
Проверьте правильность монтажа схемы. Затем проверьте цепи питания на предмет наличия короткого замыкания в оных. Если не нашли, попробуйте подать на вход питание от источника 12В. Если не пошёл дым, проверьте напряжение цепи питания D5V0. Как видно из названия, оно должно быть равным 5В. С помощью подстроечного резистора RP1 установите на выходе повышающего преобразователя напряжение величиной 190В (для указанных номиналов). Подождите минут 10: элементы схемы не должны заметно нагреваться. Особенно это касается дросселя высоковольтного преобразователя. Его перегрев говорит о неправильно выбранном номинале или о конструктиве со слишком малым рабочим током. Такой дроссель надо заменить на более подходящий.
Подключите программатор. Автор воспользовался AVR910 USB от премногоуважаемого Prottoss`а (Рыжкова Андрея), за что ему большое человеческое спасибо. Установите фьюзы согласно прилагаемому скриншоту программы AVRprog.
С этого момента понадобится элемент питания ВТ1 типа CR2032. На худой конец просто закоротите контакты панельки элемента питания, но тогда время и дату будете устанавливать каждый раз при прекращении подачи питания.
Запрограммируйте последовательно Flash и EEPROM микроконтроллера с помощью прилагаемых прошивок *.hex и *.epp соответственно. И именно в указанной последовательности. На индикаторах будет отображаться «21-15-00». Секунды при этом «пойдут». Если же вы всё ещё не подключили BT1, то вместо времени и даты увидите на индикаторах что-то вроде «05-05-05» и будете долго искать неисправность и ругать нехорошими словами автора. А автор не любит, когда его ругают нехорошими словами.
Установите требуемые значения времени, даты, будильников в соответствии с таблицей описания режимов работ. Когда дойдёте до настройки яркости, программно включите минимальную яркость индикаторов. Подстройте повышающий преобразователь таким образом, чтобы каждый из индикаторов светился с минимальной яркостью, но полностью. То есть, не должно быть так, что часть цифры индикатора светится, а часть нет. Затем программно выставьте максимальную яркость и проверьте свечение цифр индикаторов. Индикаторы не должны светиться чрезмерно, и не должно быть «объёмного» свечения. Коррекция яркости опять же производится с помощью RP1. После этого снова проверьте свечение при минимальной яркости и так далее до тех пор, пока не будут получены приемлемые результаты. Если же приемлемые результаты не будут получены, попробуйте подобрать номиналы анодных резисторов и повторить вышеуказанные действия. Всё! Настройка часов завершена.
Благодарности.
— РадиоКоту за то, что он есть.
— Авторам часов на газоразрядных индикаторах — за опубликованный материал и за то, что подвигли.
— Второй половине — за то, что есть, что подвигла и за помощь в написании ПО. Без её участия проект и сейчас, быть может, оставался на уровне обхода кривости схемы электрической принципиальной.
— Хвостатым членам семьи как преданным и внимательным помощникам, источникам хлопот и хорошего настроения.
Наши помощники — участники проекта SUNny_Clock на своих постах согласно боевому расписанию. К сожалению, не все сегодня с нами. Также на фото можно наблюдать кисть правой руки второй половины.
Файлы:
Прошивка МК.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Часы настольные на ИН-14 индикаторах — схема и фото
Об электронных часах на старых советских вакуумных лампах в качестве индикаторов цифр слышали все. Вот ещё одна интересная конструкция, по схеме которой можно сделать подобную вещь. Здесь все разместилось на одной печатной плате, в том числе высоковольтный источник питания, в виде готового модуля.
Принципиальная схема часов
Список деталей
- Индикаторы Nixie: шесть ИН-14 ламп для цифр и две ИН-3 для точки
- Микроконтроллер: Atmel atmega328 16мгц в небольшом корпусе SMD
- Часы реального времени: Maxim DS3231 со встроенным TCXO
- Драйверы ламп: две высоковольтные микросхемы HV5622 сдвигового регистра. Всего 64 бита, из которых используются 62
- Питание: плата питается от разъема micro-USB. Вся цифровая логика (микроконтроллер, RTC и регистры) питаются прямо от линии USB 5 В. Лампы требуют 170 В постоянного тока, которое создается от линии 5 В через готовый модуль DC преобразователя.
Модуль DC-DC был припаян прямо на общую плату, а затем линия HV была измерена с помощью мультиметра и подтвердилось около 170 В постоянного тока. Тут надо проявлять конечно крайнюю осторожность с таким питанием.
Фото сборки часов
В итоге лампы и их соответствующие резисторы смонтированы и испытаны по-одной. Тестовая прошивка была изменена для включения одного сегмента на каждую лампу. Для выравнивания ламп при пайке был использован простой кусок дерева. Прошивку МК и другие нужные файлы можете скачать тут. А здесь смотрите другой аналогичный проект часов.
Часы на газоразрядных индикаторах | RadioLaba.ru
Часы на газоразрядных индикаторах в последнее время стали весьма популярными среди радиолюбителей, такие часы привлекают внимание теплым ламповым свечением, желто-оранжевого цвета. В сети можно найти множество различных вариантов и исполнений, вот и я решил разработать и собрать свой вариант часов, с возможностью синхронизации времени по спутникам GPS.
В последние годы появилось много желающих, которые хотят собрать или приобрести часы на газоразрядных индикаторах, это соответственно вызывает большой спрос на индикаторы, вследствие чего самые востребованные из них заметно подорожали, а крупные индикаторы вовсе имеют заоблачную цену.
Газоразрядный индикатор представляет собой лампу с электродами (катодами), наполненную инертным газом неоном. Катоды могут быть выполнены в виде различных знаков, обычно цифр от 0 до 9, которые располагаются друг за другом стопкой, то есть на разной глубине. При подаче напряжения между анодом и катодом величиной примерно 180 В, вблизи катода по его периметру возникает оранжево-желтое свечение газа (тлеющий разряд). Обычно для поддержания свечения требуется меньшее напряжение, чем для зажигания разряда.
Пожалуй, самый популярный газоразрядный индикатор для сборки часов, это ИН-14. Для начала я решил собрать часы на индикаторах ИН-12, потому что мне удалось приобрести их относительно дешево. Часы без особого труда можно переделать под ИН-14, в дальнейшем я выложу печатную плату для них.
Схема часов на газоразрядных индикаторах
Часы собраны на микроконтроллере PIC16F876A, для которого я написал программу на языке СИ, ниже представлена схема часов на газоразрядных индикаторах:
Для питания индикаторов необходимо высокое напряжение порядка 180-200 В, на схеме имеется стандартный DC-DC преобразователь, собранный на полевом транзисторе VT3, диоде VD1, катушке индуктивности L1 и сглаживающем конденсаторе C3, ШИМ сигнал для транзистора формирует микроконтроллер. Данный преобразователь выдает нестабилизированное напряжение, величина которого зависит от нагрузки. Этого вполне достаточно для питания индикаторов, стабилизированное напряжение не обязательно. Высокое напряжение подается на аноды индикаторов с помощью высоковольтных оптопар U1-U5, через балластный резистор R15, который ограничивает ток через катоды индикаторов. Управление катодами осуществляется при помощи отечественного высоковольтного дешифратора К155ИД1. Для отображения цифр используется метод динамической индикации, с частотой 70 Гц. Яркость индикаторов можно регулировать путем изменения длительности свечения. В общем, эта стандартная и устоявшаяся схема управления газоразрядными индикаторами.
Для отсчета времени используется модуль часов реального времени DS3231, о котором я писал отдельную статью. Светодиоды HL2-HL5 установлены для подсветки индикаторов. В качестве разделителя часов и минут установлен неоновый индикатор ИНС-1. Для возможности синхронизации времени, я добавил в схему GPS модуль GY-NEO6MV2 фирмы Ublox, на сайте имеется подробная статья про этот модуль. Питание на модуль подается через полевой транзистор VT4, который управляется от микроконтроллера. Для воспроизведения звука будильника, установлен зуммер HA1 с встроенным генератором. Для настройки часов установлены 3 кнопки: SB1 “Ввод”, SB2 “+”и SB3 “-”.
Выходное напряжение DC-DC преобразователя зависит от многих факторов: это частота и коэффициент заполнения ШИМ сигнала, индуктивность катушки L1, ток нагрузки. По умолчанию частота равна 26,3 кГц, коэффициент заполнения 90%. Эти параметры можно изменить, записав другие значение в EEPROM память, перед программированием микроконтроллера (подробнее про настройку будет сказано ниже в статье). Увеличение частоты, а также уменьшение коэффициента заполнения снижают выходное напряжение. Уменьшать коэффициент заполнения менее 70% лучше не стоит, при этом наблюдается провал в выходном напряжении. Катушка L1 обладает индуктивностью 470 мкГн, уменьшение индуктивности увеличивает выходное напряжение. На холостом ходу без подключенных индикаторов преобразователь выдает около 250 В, при этом в качестве нагрузки выступает только резистор R2 сопротивлением 300 кОм. При подключении газоразрядного индикатора напряжение уменьшается примерно до 153В. При этом балластный резистор R15 ограничивает ток через катод индикатора на уровне 1,7 мА.
Если потребуется настройка преобразователя, то коэффициент заполнения ШИМ сигнала лучше не менять, а регулировать выходное напряжение, изменяя частоту сигнала, или подобрать катушку с другой индуктивностью. В общем, настройка заключается в установке тока через катод индикатора на уровне 1,4 – 2 мА, при этом выходное напряжение преобразователя с подключенным индикатором, должно быть не менее 150В. Ток задается балластным резистором R15, также можно подбирать номинал нагрузочного резистора R13, он также влияет на выходное напряжение.
Все детали смонтированы на двух печатных платах, индикаторы на односторонней плате, остальные элементы на двухсторонней плате. Платы соединяются между собой при помощи разъемов. Разъем питания, кнопки, зуммер, модуль часов и модуль GPS (либо гнездо 3,5 мм) монтируются с задней стороны двухсторонней платы. Из-за отсутствия металлизации, в отверстиях, где проводники подходят с обеих сторон, я прокладывал тонкий луженый провод и пропаивал совместно с выводами элементов. Перед монтажом модуля часов, из него необходимо выпаять резистор, подающий внешнее питание (5В) на батарейку (3В), иначе батарейка выйдет из-строя, также по желанию можно выпаять светодиод и микросхему памяти.
Зуммер HA1 должен быть с встроенным генератором. Отечественный дешифратор DD2 можно заменить зарубежным аналогом SN74141N, полевой транзистор VT4 можно заменить на IRLML2244, IRLML6402 и др., полевой транзистор VT3 на IRF840, высокочастотный диод VD1 на HER107, HER108, STTh210, UF4007. Транзисторы VT1, VT2 можно заменить на любые аналогичные.
Корпус для часов на газоразрядных индикаторах сделан из листового гетинакса толщиной 3мм. Я нарезал 6 прямоугольных пластин, из 4 пластин склеил каркас, с помощью быстросохнущего эпоксидного клея. В лицевой пластине сделал вырезы под индикаторы, с внутренней стороны приклеил 4 стойки с резьбой М4, соосно с отверстиями печатных плат. Корпус соответственно закрывается задней крышкой болтами М4, которые проходят сквозь отверстия печатных плат и вворачиваются в стойки лицевой панели.
Настройка часов на газоразрядных индикаторах
Для питания часов я использовал блок питания на 5В, средний потребляемый ток 0,12А, в режиме синхронизации времени до 0,2А. При первом включении, индикатор разделитель часов и минут мигает с частотой 2Гц, это означает, что время не установлено или не синхронизировано. Время можно установить вручную или синхронизировать по спутникам GPS, после чего светодиод будет мигать с нормальной частотой 1Гц.
Во время отображения текущего времени, кнопки “+” и “–” регулируют яркость светодиодов HL2-HL5 (подсветка индикаторов) от 0 до 100%, всего 10 уровней.
Для входа в меню настройки параметров, нужно одновременно нажать кнопки “+” и “–”, на индикаторах высветятся цифры [10.01], первая цифра слева – номер параметра, последние две или одна мигающая цифра справа – значение параметра.
Первый параметр это часовой пояс, который нужен для корректировки значения часов во время синхронизации по GPS, так как модуль получает всемирное координированное время UTC. Значение часового пояса можно задать кнопками “+” и “–”, в пределах от –12 до +12 (по умолчанию –1 либо 0). Если разделитель светится, то число отрицательное, и наоборот. Для перехода к следующему параметру нужно нажать кнопку “Ввод” (короткое или длительное нажатие).
Второй параметр: режим синхронизации времени по GPS, по умолчанию синхронизация отключена, на индикаторах отображаются цифры [2000]. Кнопками “+” и “–” можно выбрать значение от 0 до 4. Цифре 1 соответствует период синхронизации каждый день, 2 – каждую неделю, 3 – каждые 2 недели, 4 – каждый месяц, 0 – автоматическая синхронизация отключена. По времени, синхронизация происходит в 15.00 по определенным числам месяца, для еженедельного периода это 1, 8, 15, 22 число. Для периода 1 раз в 2 недели это 1 и 15 число, если 1 раз в месяц то 1 число.
Третий параметр – регулировка яркости газоразрядных индикаторов, по умолчанию установлена максимальная яркость, на индикаторах отображаются цифры [3020]. Кнопками “+” и “–” можно задать требуемую яркость в пределах от 1 до 20. Также предусмотрен режим ночной яркости от 22:00 до 08:00, который можно задать через EEPROM память микроконтроллера.
Далее после нажатия кнопки “Ввод”, следует настройка даты и времени, сначала настройка года, на индикаторах отображаются цифры [2000]. Затем следует настройка даты, на индикаторах отображаются слева число месяца, справа номер месяца [07.05]. Короткое нажатие кнопки “Ввод” переключает редактирование между числом и номером месяца, длительное нажатие выполняет переход к очередному параметру. Следующий параметр – день недели, можно задать значения от 1 до 7, цифра 1 соответствует Понедельнику, 2 – Вторник и т.д. И наконец, в последнюю очередь выполняется настройка времени, часов и минут.
Из меню настройки параметров можно выйти в любой момент, для этого нужно удерживать кнопку “Ввод” и одновременно нажать кнопку “+” либо “–”, также имеется автоматический выход из любого меню по бездействию в течение 2-х минут.
Описанные в этой статье часы на газоразрядных индикаторах отличаются от остальных тем, что время можно не настраивать, эти данные можно получить по GPS. Кроме автоматической синхронизации, имеется возможность запуска синхронизации в любой момент, для этого нужно удерживать кнопку “+”. На индикаторах высветятся мигающие цифры [0000], по мере поиска спутников все цифры сменятся на [1111], после чего примерно через 20 секунд произойдет обновление времени, индикатор разделитель при этом начнет мигать с частотой 1Гц. Во время синхронизации дата не обновляется. Если в течение 15 минут GPS модуль не поймает сигнал от спутников, индикатор разделитель будет мигать с частотой 2Гц, индицируя неудачную синхронизацию времени. Удерживание кнопки “–” во время синхронизации, принудительно завершит процедуру обновления времени.
GPS модуль GY-NEO6MV2 выпускается в двух вариантах: это синяя плата с большой антенной и красная плата с маленькой антенной. С маленькой антенной модуль хуже ловит сигнал от спутников, нежели с большой антенной. Я разработал печатные платы под оба варианта. Для улучшения приема и надежной синхронизации, GPS модуль можно отдельно закрепить на окне и соединить с часами при помощи кабеля. Для этого варианта на печатных платах предусмотрено место под гнездо PJ-358 (3,5 мм).
Для связи с микроконтроллером, GPS модуль должен иметь следующие настройки порта: скорость передачи 9600 бит в секунду, 8 бит данных, 1 стоповый бит. Обычно модуль поставляется с указанными настройками, если это не так, нужно изменить параметры порта через программу u-center, подключив модуль к компьютеру через USB-UART переходник.
Для настройки будильника нужно удерживать кнопку “Ввод”, на индикаторах высветится время будильника, по умолчанию 08:00. Редактирование значений часов и минут аналогично настройке времени. Далее после длительного нажатия кнопки “Ввод” следует настройка активации будильника по дням недели. На индикаторах высветятся цифры [1000], первая цифра слева – указывает на день недели, последняя мигающая цифра справа отображает состояние будильника: 0 – выключен, 1 –включен. Кнопки “+” и “–” меняют значение. Короткое нажатие кнопки “Ввод” переключает дни недели. Соответственно можно выбрать дни недели, по которым будет срабатывать будильник. Для завершения настройки нужно удерживать кнопку “Ввод”. Из меню будильника можно выйти в любой момент, таким же способом, как и для меню настройки параметров. Сигнал будильника звучит 5 минут, его можно выключить нажатием любой кнопки.
Все настройки сохраняются в энергонезависимой памяти (EEPROM) микроконтроллера.
Короткими нажатиями кнопки “Ввод” можно посмотреть соответственно дату, год, и перейти к отображению текущего значения минут и секунд.
При потере связи с часами DS3231, на индикаторах высветится код ошибки 3231.
В следующей таблице представлены дополнительные настройки часов на газоразрядных индикаторах, если потребуется изменить параметр, то перед программированием микроконтроллера необходимо записать в соответствующую ячейку EEPROM новое значение параметра.
| Адрес ячейки EEPROM | Описание | Пределы значений | Значение по умолчанию |
| 0x01 | Частота ШИМ сигнала. Формула расчета Fшим = 1000/(X+1), кГц | 31<X<40 | X=37 (F=26,3кГц) |
| 0x02 | Коэффициент заполнения ШИМ | 1<X<99 | X=90 |
| 0x03 | Яркость в ночном режиме | 1<X<20 | X=яркость из меню настроек параметров |
| 0x04 | Функция “антиотравления” катодов. Период перебора цифр, минуты | 0<X<15 | X=2 (При X=0, функция отключена) |
Одним из недостатков газоразрядных индикаторов является то, что цифры укладываются стопкой, друг за другом. В случае редкого включения отдельных катодов (цифр), на них оседают частицы металла, распыляемого другими включенными катодами, что приводит к “отравлению” редко используемых катодов”. Со временем на таких катодах появляются тусклые области, и возникает неравномерное свечение, в дальнейшем такие области вовсе перестают светиться. Чтобы снизить скорость “отравления” катодов, обычно применяют различные эффекты перебора всех цифр, то есть быстрое последовательное переключение цифр по кругу.
Как видно из таблицы, в часах предусмотрена функция “антиотравления” индикаторов. При программировании можно задать период перебора цифр, или вовсе выключить данную функцию.
Я разместил GPS модуль отдельно от часов в небольшом корпусе (отсек от батареек 2xAAA), который закрепил на окне. С часами модуль соединяется при помощи кабеля. Все соединения на разъемах типа джек 3,5 мм.
Часы на газоразрядных индикаторах станут отличным дополнением к интерьеру комнаты, и будут радовать окружающих своим теплым ламповым свечением.
До этого я уже собирал не менее привлекательные часы на индикаторах ИВ-11, желающие могут ознакомиться со статьей на этом сайте.
Ниже представлены ссылки на модули и комплектующие для сборки часов на газоразрядных индикаторах:
Модуль часов реального времени DS323
GPS модуль u-blox NEO-6mv2
Микроконтроллер PIC16F876A
Полевой транзистор IRLML9301
Полевой транзистор IRF830
Дешифратор SN74141N
Оптопара TLP627
Печатная плата в формате Sprint Layout 6
Прошивка и исходник программы