Часы будильник на газоразрядных индикаторах. Часы на газоразрядных индикаторах
Здравствуйте, уважаемые читатели. Давно я хотел собрать часы на газоразрядных индикаторах, но всё катастрофически не хватало времени, наконец то я закончил этот проект. Под катом немного о том что такое газоразрядные индикаторы, а также о том как я собирал часы, начиная со схемы и заканчивая корпусом.
Введение
Если верить википедии, первые газоразрядные индикаторы были разработаны в 50-х годах прошлого века. За рубежом такие индикаторы называют «Nixie», название получилось от сокращения «NIX 1» - «Numerical Indicator eXperimental 1» («цифровой индикатор экспериментальный, разработка 1»). В данных часах используются знаковые индикаторы советского производства типа ИН-12Б.
По конструкции они из себя представляют стеклянную колбу внутри которой десять тонких металлических электродов (катодов), каждый из которых соответствует одной цифре от 0 до 9, электроды сложены так, что различные цифры появляются на разной глубине. Также присутствует один электрод в виде металлической сетки (анод), располагается перед всеми остальными. Колба наполнена инертным газом неоном с небольшим количеством ртути. Когда между анодом и катодом прикладывается электрический потенциал от 120 до 180 вольт постоянного тока, вблизи катода возникает свечение, загорается соответствующая цифра. За этот мягкий оранжевый свет и ценят эти индикаторы.
Дополнительная информация
Если быть точным, то в лампах ИН-12Б присутствует ещё один катод - в виде точки, он в данных часах не используется.
Также в данных часах для разделения часов и минут используется ещё один газоразрядный индикатор - ИНС-1
Индикация осуществляется через линзовый купол баллона, выглядит как светящаяся точка оранжевого цвета.
Схема
Схема часов была найдена на просторах сети, автор Тимофей Носов. В основе её микроконтроллер PIC16F628A и советская микросхема К155ИД1, представляет собой высоковольтный дешифратор управления газоразрядными индикаторами.
Питание ламп реализовано с помощью повышающего импульсного преобразователя, собранного на полевом транзисторе, индуктивности, конденсаторе и диоде, сигнал ШИМ генерирует микроконтроллер. В данной схеме используется динамическая индикация, микроконтроллер с помощью дешифратора К155ИД1 управляет катодами сразу всех ламп, синхронно управляет анодами ламп через оптопары. Скорость переключения ламп происходит с высокой частотой, а так как газоразрядным индикаторам, как и любой лампе, нужно время чтобы потухнуть, то мерцания человеческий глаз не видит (скажу больше - не видит даже камера).
В схеме реализовано резервное питание на элементе CR2032, при отключении питания индикация тухнет, а часы продолжают идти.
Электронная часть
Схема часов разделена на две части - плата с лампами и основная плата устройства.
Ссылка на архив с файлом для Splint Layout - С помощью ЛУТ сделал две платы
Собираем плату с лампами
Лампы мне достались со старой советской техники, собственно эта находка и побудила меня собрать эти часы.
Собираем основную плату
Платы соединяются через разъемы PLS и PBS, которые припаиваются со стороны дорожек. Вот так выглядит в собранном виде:
Микроконтроллер PIC16F628A покупал -
Оптопары покупал -
Полевой транзистор IFR840 -
Остальное было в наличии, или нашлось по месту.
Осталось прошить микроконтроллер. Прошивать будем с помощью программатора PICkit2, покупался давно - 
Запускаем программу PICkit2 и прошиваем наш микроконтроллер
После прошивки включаю часы… а цифры не светятся, мигает только секундный индикатор (ИНС-1). После нашел свою ошибку, в цепи питания ламп вместо резистора 4,7К был установлен 47К. После замены схема заработала, надо делать корпус.
Корпус
Остался у меня кусок бруса бука, это тот же бук что использовался для изготовления корпуса «шайтан коробочки» из моего .
Сначала хотел вырезать корпус на ЧПУ станке, договорился со своим товарищем работающим на мебельном производстве. Но, как бывает, то нет времени, то срочно надо выполнить другую работу. Короче, после месяца ожидания, решил сделаю сам.
Вырезал заготовку под будущий корпус, разметил
Вырезал полость под внутренности, это был сам трудоёмкий этап. Сначала высверливал, потом лишнее убирал стамеской, после зашкуривал.
Стамеской сделал углубление для стекла и задней панели, приклеил упоры внутри корпуса, все пропитал льняным маслом
Из затемнённого стекла вырезал кусок нужного размера
Сделал заднюю панель, с отверстиями для кнопок и разъёма питания
Собрал всё вместе, вид спереди
Вид сзади
Для того что бы часы стояли немного под наклоном, на днище приклеил две резиновые ножки
В случае редкого включения отдельных индикаторных катодов и активности других, частицы металла, распыляемого работающими катодами, оседают на редко используемых, что способствует их «отравлению». В устройстве реализован метод борьбы с этим явлением, перед сменой минут происходит быстрый перебор всех цифр во всех лампах. Демонстрация как это происходит:
Из функционала - часы, будильник, настройка яркости. Управление осуществляется тремя кнопками - «больше», «ок» и «меньше».
Нажатием на кнопку «ок» перебираются следующие режимы:
– настройка часов текущего времени (ЧЧ _ _);
– настройка минут текущего времени (_ _ ММ);
– настройка часов будильника (ЧЧ._ _);
– настройка минут будильника (_ _.ММ);
– настройка текущего дня недели от 1 до 7 (0 _ _ 1);
– срабатывание будильника в понедельник (1 _ _ 1);
– срабатывание будильника во вторник (2 _ _ 1);
– срабатывание будильника в среду (3 _ _ 1);
– срабатывание будильника в четверг (4 _ _ 1);
– срабатывание будильника в пятницу (5 _ _ 1);
– срабатывание будильника в субботу (6 _ _ 0);
– срабатывание будильника в воскресенье (7 _ _ 0);
– яркость свечения ламп от 0 до 20 (8 _ 05);
– почасовой сигнал с 9:00 до 21:00 (9 _ _ 1).
Вот так выглядит эта красота в темноте
В итоге имеем красивую вещь, сделанную своими руками. В будущем возможно сделаю другие часы в другом корпусе, есть одна задумка.
Всем спасибо за внимание. Добавить в избранное Понравилось +209 +319
Вызвала множество вопросов от желающих собрать ее, либо от уже собравших, да и сама схема часов претерпела некоторые изменения, я решил написать еще одну статью, посвященную часам на газоразрядных индикаторах. Здесь я опишу улучшения/исправления как схемы, так и прошивки.
Итак, самым первым неудобством при использовании данных часов в квартире, явилась яркость. Если днем она совершенно не мешала, то ночью неплохо освещала комнату, мешая спать. Особенно это стало заметно после переделки платы и установки синих светодиодов в подсветку (красная подсветка оказалась неудачным вариантом, т.к. красный свет заглушал свечение ламп). Уменьшение яркости по времени большого эффекта не давало, т.к. спать я ложусь в разное время, а часы уменьшают яркость в одно и то же. Или же я еще бодрствую, а яркость снизилась и времени не видно. Поэтому я решил добавить датчик освещенности, а проще говоря фоторезистор. Благо выводов АЦП для подключения было предостаточно. Делать прямую зависимость яркости от уровня освещенности я не стал, а просто задал пять градаций яркости. Диапазон значений АЦП был поделен на пять промежутков и каждому промежутку задано свое значение яркости. Измерение производится каждую секунду. Выглядит новый узел схемы - вот так:
В роли датчика освещенности выступает обычный фоторезистор.
Следующее изменение коснулось схемы питания часов. Дело в том, что использование линейного стабилизатора накладывало ограничения на диапазон питающего напряжения, плюс сам стабилизатор грелся во время работы, особенно при полной яркости светодиодов. Нагрев был слабый, но хотелось избавиться от него полностью. Поэтому в схему добавился еще один импульсный стабилизатор, на это раз понижающий (Step-Down). Микросхема осталась та же, что и в Step-Up преобразователе, изменилась лишь схема.
Тут все стандартно, из даташита. Ток, требуемый схеме для работы, меньше 500мА и внешний транзистор не нужен, хватает внутреннего ключа микросхемы . В итоге всякий нагрев питающей части схемы прекратился. Кроме этого данный преобразователь не боится КЗ на выходе и перегрузок. А так же занимает меньше места на плате и от случайной переполюсовки питаюещего напряжения защитит. В общем сплошные плюсы. Правда, должны были возрасти пульсации по питанию, но на работу схемы это никакого влияния не оказывает.
Помимо электронной части изменился и внешний вид устройства. Больше в нем нет огромной кучи проводов. Все собрано на двух платах, которые сложены “бутербродом” и соединены через разъемы типа PLS/PBS. Сами платы скреплены при помощи винтов. На верхней плате находятся лампы, анодные транзисторные ключи и светодиоды подсветки. Сами светодиоды установлены за лампами, а не под ними. А на нижней расположились схемы питания, а также МК с обвязкой (на фото более старая версия часов, в которых еще не было датчика освещенности). Размер плат 128х38мм.
Лампы ИН-17 были заменены на ИН-16. Размер символа у них одинаковый, а вот форм-фактор отличается: После того, как все лампы стали “вертикальными”, упростилась разводка платы и улучшился внешний вид.
Как видно на фото, все лампы установлены в своеобразные панельки. Панельки для ИН-8 изготовлены из контактов разъема D-SUB формата “мама”. После снятия металлической оправы, он легко и непринужденно расстается с этими самыми контактами. Сам разъем выглядит вот так:
А для ИН-16 из контактов обычной цанговой линейки:
Думаю, что надо сразу положить конец возможным вопросам о необходимости такого решения. Во-первых, всегда присутствует риск разбить лампу (может кошка залезет или за провод дернут, в общем всякое бывает). А во-вторых, толщина вывода разъема гораздо меньше толщины вывода лампы, что сильно упрощает разводку платы. Плюс при запайке ламы в плату, существует опасность нарушения герметичности лампы в связи с перегревом вывода.
Ну и как обычно схема всего устройства:
И видео работы:
Работают стабильно, за полгода работы багов не выявлено. Летом стояли больше месяца без питания, пока был в отъезде. Приехал, включил – время никуда не убежало и режим работы не сбился.
Управление часами осуществляется следующим образом. При кратковременном нажатии кнопки BUTTON1 переключается режим работы (ЧАСЫ, ЧАСЫ+ДАТА, ЧАСЫ+ТЕМПЕРАТУРА, ЧАСЫ+ДАТА+ТЕМПЕРАТУРА). При удержании этой же кнопки, включается режим настройки времени и даты. Изменение показаний осуществляется кнопками BUTTON2 и BUTTON3, а переход по настройкам - кратковременным нажатием BUTTON1. Включение/отключение подсветки осуществляется удержанием кнопки BUTTON3.
Теперь можно перейти к следующей версии схемы. Она выполнена всего на четырех лампах ИН-14. Маленькие лампы для секунд просто негде взять, как, в прочем и ИН-8. Зато купить ИН-14 по приемлемой цене никаких проблем не составляет.
В схеме отличий почти нет, те же два импульсных преобразователя по питанию, тот же микроконтроллер AtMega8, те же анодные ключи. Та же RGB подсветка… Хотя стоп, никакой RGB подсветки не было. Значит отличия все-таки есть! Теперь часы умеют светиться разными цветами. Причем программа предусматривает возможность перебирать перебора цветов по кругу, а также возможность фиксации понравившегося цвета. Естественно, с сохранением самого цвета и режима работы в энергонезависимую память МК. Долго думал, как бы поинтереснее задействовать точки (их две в каждой лампе) и в конце концов вывел на них секунды в двоичном формате. На лампах часов идут десятки секунд, а на лампах минут – единицы. Соответственно, если у нас к примеру 32 секунды, то из точек левых ламп будет составлено число 3, а правых – 2.
Форм-фактор остался “бутербродным”. На нижней плате расположились два преобразователя для питания схемы, МК, К155ИД1, DS1307 с батарейкой, фоторезистор, датчик температуры (теперь он только один) и транзисторные ключи точек ламп, и RGB подсветки.
А на верхней анодные ключи (они, кстати, теперь в SMD исполнении), лампы и светодиоды подсветки.
В сборе все выглядит вполне прилично.
Ну и видео работы:
Управление часами осуществляется следующим образом. При кратковременном нажатии кнопки BUTTON 1 переключается режим работы (ЧАСЫ, ЧАСЫ+ДАТА, ЧАСЫ+ТЕМПЕРАТУРА, ЧАСЫ+ДАТА+ТЕМПЕРАТУРА). При удержании этой же кнопки, включается режим настройки времени и даты. Изменение показаний осуществляется кнопками BUTTON2 и BUTTON3, а переход по настройкам - кратковременным нажатием BUTTON1. Изменение режимов подсветки подсветки осуществляется кратковременным нажатием кнопки BUTTON3.
Фьюзы остались такими же, как и в первой статье. МК работает от внутреннего генератора 8 МГц. В шестнадцатеричном виде: HIGH: D9 , LOW: D4 и картинкой:
Прошивки МК, исходники и печатные платы в формате прилагаются.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| С RGB-подсветкой | |||||||
| U1 | Микросхема | К155ИД1 | 1 | В блокнот | |||
| U2 | МК AVR 8-бит | ATmega8A-AU | 1 | В блокнот | |||
| U3 | Часы реального времени (RTC) | DS1307 | 1 | В блокнот | |||
| U4, U5 | DC/DC импульсный конвертер | MC34063A | 2 | В блокнот | |||
| P9 | Датчик температуры | DS18B20 | 1 | В блокнот | |||
| Q1, Q2, Q7-Q10 | Биполярный транзистор | MPSA42 | 6 | MMBTA42 | В блокнот | ||
| Q2, Q4-Q6 | Биполярный транзистор | MPSA92 | 4 | MMBTA92 | В блокнот | ||
| Q11-Q13, Q16 | Биполярный транзистор | BC857 | 4 | В блокнот | |||
| Q14 | Биполярный транзистор | BC847 | 1 | В блокнот | |||
| Q15 | MOSFET-транзистор | IRF840 | 1 | В блокнот | |||
| D1 | Выпрямительный диод | HER106 | 1 | В блокнот | |||
| D2 | Диод Шоттки | 1N5819 | 1 | В блокнот | |||
| L1, L2 | Катушка индуктивности | 220мкГн | 2 | В блокнот | |||
| Z1 | Кварц | 32.768 кГц | 1 | В блокнот | |||
| BT1 | Батарея | Батарея 3В | 1 | В блокнот | |||
| HL1-HL4 | Светодиод | RGB | 4 | В блокнот | |||
| R1-R4 | Резистор | 12 кОм | 4 | В блокнот | |||
| R5, R7, R9, R11, R34, R35 | Резистор | 10 кОм | 6 | В блокнот | |||
| R8, R10, R12, R14 | Резистор | 1 MОм | 4 | В блокнот | |||
| R13-R18, R37, R38, R40 | Резистор | 1 кОм | 9 | В блокнот | |||
| R19, R20, R33, R39, R41-R43, R46, R47, R51, R53 | Резистор | 4.7 кОм | 11 | В блокнот | |||
| R21, R24, R27, R30 | Резистор | 68 Ом | 4 | В блокнот | |||
| R22, R23, R25, R26, R28, R29, R31, R32 | Резистор | 100 Ом | 8 | В блокнот | |||
| R36 | Резистор | 20 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R44 | Резистор | ||||||
Схема:
Скачать схему
Речь пойдет о моих новых часах на газоразрядных индикаторах ИН-8-2. Эти часы я хотел сделать, так сказать, идеальными с моей субъективной точки зрения. А именно - чтобы они были на статике, имели индикаторы с правильной пятеркой, относительно безупречный корпус, ну и соответственно, более-менее добротную конструкцию.
Получилось, как говориться, то что получилось.
В общем-то, вполне неплохо. Корпус сделан из стеклотекстолита и покрашен аэрозольной краской с последующим легким напылением для придания характерной матовости. Защитная трубка стальная. Сначала была мысль ее отполировать чтобы была как хромированная, но потом все таки решил что белая как-то поинтереснее.
Перечислим функции и возможности часов:
- Отображение времени
- Отображение даты по нажатию кнопки
- RGB подсветка индикаторов. Она имеет 2 режима.
Первый - ручной выбор цвета, каждый канал настраивается отдельно, можно присвоить значение ШИМ от 0 до 255 с шагом 5 единиц. Таким образом, можно настроить практически любой цвет.
Второй режим - автоматический. Цвет меняется в зависимости от времени суток по следующему закону:
По оси Х отложены часы. То есть в восемь часов утра у нас зеленый свет, в 16 часов синий, а в полночь красный. В промежутках цвета сменяются. Выглядит очень интересно, можно даже навскидку определять время по цвету. Для вычисления значений ШИМ используются не только часы, но и минуты, поэтому цвет изменяется плавно.
- Светодиодная подсветка под корпусом - светящиеся ножки. Обычные белые светодиоды. Подсветка может использоваться в качестве ночника, или просто для эстетики.
- Возможность регулировать яркость свечения индикаторов. Реализуется за счет простого программного ШИМа, поскольку три канала уже заняты под RGB подсветку.
Устройство довольно простое - схема на 74HC595 и К155ИД1 (все подключено строго по даташитам, никаких "перепутанных" катодов), управляет всем этим ATMEGA 8. Часы реального времени DS1307. Ключи ULN2803 для RGB и обычных светодиодов. Преобразователя нет, питание от трансформатора ТА1-127. У него 4 обмотки по 28 вольт. Одна из обмоток подключена к удвоителю напряжения, затем последовательно с другими к диодному мосту. На конденсаторе при этом около 200 вольт.
Смотрим схему в начале поста.
Как видно по схеме, там имеются 7 кнопок.
При нажатии на любую из этих кнопок, происходит прерывание INT0, и программа реагирует на нажатую кнопку. Для этого и нужна развязка на диодах.
Первая кнопка - режим отображения - время или дата.
Вторая и третья кнопки - установка минут и часов соответственно (если часы показывают время), или установка дня, месяца и года (если часы показывают дату). При установке минут секунды обнуляются. Год устанавливается через месяцы.
Четвертая кнопка (в режиме отображения времени) перебирает режимы подсветки. Всего режимов четыре. 1 - ручная RGB подсветка, нижний свет выключен. 2 - автоматическая RGB подсветка, нижний свет выключен. 3 - ручная RGB, нижний свет включен. 4 - автоматическая RGB, нижний свет включен. В режиме отображения даты данной кнопкой можно регулировать яркость индикаторов. Всего 10 градаций яркости.
Пятая, шестая и седьмая кнопки - настройка ручной подсветки RGB. Каждый канал регулируется соответствующей кнопкой. Можно присваивать значения ШИМ от 0 до 255 с шагом 5. При этом само значение ШИМ выводится на индикаторы, и красуется там до тех пор, пока не закончится настройка, после нее нужно нажать на первую кнопку, и часы вернутся в режим отображения времени.
Естественно, можно полностью выключить подсветку - для этого нужно выбрать режим ручной подсветки и выставить нули по всем каналам.
RGB светодиоды питаются от 12 вольт через резисторы и ключи на ULN2803. Само собой, яркость каналов внутри у светодиода разная, поэтому необходимо откалибровать систему. Для этого нужно выставить одинаковые коэффициенты ШИМ и подбором резисторов или специальных констант в программе добиться белого света, без перекосов в какую либо сторону спектра. У моих светодиодов красный канал светил значительно слабее чем синий и зеленый, поэтому в программе введены соответствующие коэффициенты поправки.
Микроконтроллер работает на частоте 14 МГц, хотя это несущественно, можно запустить и внутренний генератор на 8 МГц.
Регистры и дешифраторы подключены по типовым схемам.
Индикаторы питаются через резисторы 33 кОм. Далее на них подается питание 200 вольт через управляющий элемент. В качестве него можно использовать подходящую высоковольтную оптопару, твердотельное реле, ключ с опторазвязкой и тд. Если, конечно, необходима регулировка яркости.
Теперь немного о процессе изготовления.
Вся конструкция размещается на двух платах. Одна с регистрами и дешифраторами, другая с микроконтроллером, ключами и прочим.
Итак, платы вытравлены, одна уже запаяна. Маленькие платки для индикаторов.
Вот индикаторы уже припаяны к общей плате с подсветкой.
Начинаем делать корпус - вырезаем детали из стеклотекстолита, спаиваем их между собой.
Примерка плат и деталей в корпусе.
Местами зашпаклеван холодной сваркой и зачищен шкуркой.
Плата с дешифраторами и регистрами в корпусе. Припаяна непосредственно к стенке и к одной стойке.
Теперь стоит обратить внимание на кнопки. Я вырезал маленькие рычыжки из стеклотекстолита, просверлил в них отверстия и надел на ось. Сама ось припаяна к стойкам на плате. Между ними также надеты отрезки от стержня шариковой ручки.
Как видно, при нажатии на рычажок последний давит на кнопку.
Теперь ставим плату в корпус. В нем предварительно вырезаны продолговатые отверстия для рычажков.
Вот так это выглядит снаружи.\
Теперь электронную часть можно считать собранной. Опять появилась макетная платка над микроконтроллером - на ней кварц 14 МГц и разъем для программатора. Контроллер теперь работает от этого кварца, плюс можно програмировать не вытаскивая контроллер из панельки.
Сначала я отделил дно, которое было припаяно ко всему корпусу, и закрепил на нем платы и все остальное. Таким образом, конструкция стала более ремонтопригодной и независимой от корпуса.
Естественно, прежде всего была смыта краска растворителем.
Стравил всю лишнюю медь, так как оказалось что краска плохо держится на меди.
Затем, отдельные части корпуса были намертво припаяны к последнему.
Все щели, все лишние дырки и трещины были зашпаклеваны холодной сваркой - кстати, очень прочный материал. И адгезия к стеклотекстолиту отличная. Одним словом, она становится чуть ли не единым целым с исходным материалом. Слишком плавные углы также нарощены холодной сваркой и зашкурены.
Под конец я настолько идеально его обработал, что наощупь пальцами было совершенно невозможно определить стыки. Как будто он всегда и был таким цельным.
Итак, новый корпус окрашен заново.
Теперь, на мой взгляд, все идеально.
В прошлом веке газоразрядные индикаторы использовались очень активно на многих приборах: в часах, измерительной аппаратуре, частотомерах, осциллографах, весах и многих других. Со временем их вытеснили жидкокристаллические дисплеи, технология изготовления которых проще и менее затратна, а самое главное, они компактнее и имеют большее количество разрядов. Дисплеи на жидких кристаллах дают возможность отображать показания с большей точностью.
Область применения в наше время
Сейчас газоразрядные индикаторы с цифрами промышленность уже не делает, но в свое время их наштамповали столько, что до сих пор они пылятся на складах и в частных запасах. Их можно уже назвать антиквариатом, ну как, например, во многих домах есть винтажные подсвечники, которые используются как декоративный элемент интерьера. Так и часы на газоразрядных лампах – завораживают своей подсветкой и являются отличным добавлением к интерьеру различных помещений, особенно обустроенных в стиле ретро.
Вещь красивая и полезная, но заводами, увы, уже не производится. Можно сделать их самому или купить готовые у людей, специализирующихся на их производстве. Разработано немало схем часов с применением газоразрядных индикаторов на старых и новых микросхемах. Рассмотрим наиболее простые варианты.
Этапы сборки часов
Для начала надо понять принцип работы индикаторных элементов ИН-14, практически это неоновые лампочки с группой катодов в виде цифр. В зависимости от подачи питания светится тот или иной катод поочередно, применяется принцип лампы накаливания с газоразрядным процессом.
Ресурс работы таких индикаторов огромный, потому что нет длительной и большой нагрузки на один катод. Для полноценной подсветки необходимо напряжение не менее 100 В, поэтому начнем проектирование с источника питания.
Блок питания
Вариант с трансформатором, на вторичной обмотке которого будет 170 или 180 В, исключаем сразу по причине больших габаритов и веса. Подбирать железо, провода и мотать самостоятельно – дело неблагодарное и утомительное. Практичнее применить преобразователь напряжения на микросхеме MC34063, имеющий малые габариты, вес и стабильные параметры.
Все элементы монтируются на печатную плату, после сборки в большинстве случаев настройки не требуется, с 10–12 В преобразователь дает 175–180 В. Как видно, трансформатор в схеме присутствует, но очень маленький и легкодоступный для быстрого самостоятельного изготовления, такой можно купить в торговых сетях. На выходе вторичной обмотки 9–12 В переменного тока приходят на диодный мост (выпрямитель). Линейный стабилизатор LM7805 предназначен для питания электронных элементов часов.
Схема для включения ламп
Эта схема решает проблему согласования управляющего напряжения на микросхеме 5 В и управляемого напряжения питания анодов. Положительный потенциал 180 В подается на анод, а отрицательный – на катоды соответствующих цифр.
Включение катодов производится схемой на базе старой микросхемы К155ИД1, которая запитывается от напряжения 5 В, что в нашем случае очень удачно. Микросхемы 155-й серии сняты с производства, но не являются дефицитом, их легко можно купить в торговых сетях и на радиорынках. Чтобы не паять микросхему к каждой лампе, схема управления катодами делается по динамическому принципу.
Теперь блок питания, схему управления катодами и анодами надо подключить к процессору часов DS1307, для согласования идеально подходит микроконтроллер Mega8.
Часы с контроллером и кнопками управления
В состав этой схемы входят:
- часы DS1307;
- контролер Mega8;
- DS18B20 цифровой термометр;
- транзисторы для светодиодной подсветки;
- кнопки для управления настройками времени.
При необходимости эту схему можно значительно упростить, убрать светодиодную подсветку, цифровой термометр и лампы для разряда секунд с элементами катодного и анодного управления.
Прошивка микроконтроллера
Программное обеспечение для часов из газоразрядных индикаторных ламп написано на Eclipse, без искажений транслируется в AVR Studio, коды с комментариями, что значительно упрощает процесс.
В результате прошивки устанавливаются определенные режимы и процесс управления ими. При кратковременном нажатии кнопки «MENU» по кругу отображаются режимы:
- режим №1 – времени (отображается постоянно);
- режим №2 – 2 мин. время, 10 сек. дата;
- режим №3 – 2 мин. время, 10 сек. температура;
- режим №4 – 2 мин. время, 10 сек. дата и 10 сек. температура;
- режим настройки времени и даты устанавливается удержанием кнопки «MENU»;
- кратковременное нажатие на кнопку «UP» (2 сек.) отображает дату, удержание этой кнопки отключает или включает подсветку;
- кратковременное нажатие «DOWN» (2 сек.) отображает температуру;
- понижение яркости почасовой программой с 00.00 часов до 7 утра.
Соединение основных элементов и особенности эксплуатации
В конечном итоге вся система состоит из трех печатных плат:
- Блок питания, преобразователь напряжения на базе MC34063
- Плата с контролером Mega8 и часами DS1307
Для компактности плата сделана с двухсторонним расположением элементов, такой вариант печатных плат не догма, есть другие. Когда часы, управление катодами и анодами монтируются на одной плате, а блок питания на другой, для разряда секунд используются лампы поменьше – ИН-8. Иногда лампы выносят вообще на отдельную панель и делают двухуровневую конструкцию, на первом уровне размещается плата с часовой микросхемой и элементами управлением катодами и анодами. На втором уровне – плата с панелями для ламп, все зависит от фантазии разработчика.
Лампы ИН-14 сняты с производства, может возникнуть проблема с приобретением панелей для них. В этом случае можно использовать контакты разъемов D-SUB формата «мама» или цанговых линеек, подходящих по диаметру.
Пластик линейки можно аккуратно раскрошить пассатижами и извлечь контакты, которые впаиваются в просверленные отверстия на печатной плате.
Теперь остается эту конструкцию упаковать в корпус (самый простой вариант – это прямоугольный короб). Материал может быть самый разнообразный: пластик, фанера, обклеенная кожей или другим декоративным материалом.
Трансформатор блока питания нагревается не более чем на 40 ̊С, поэтому в корпусе рекомендуется делать вентиляционные отверстия для стабильного обеспечения тока в 200 мА. Точность хода часов зависит от стабильной работы кварца 32,768 КГц, который рекомендуется брать из материнских плат ПК или сотовых телефонов, так как в торговых сетях часто попадается некачественная продукция.
Такой способ изготовления часов на газоразрядных лампах может осуществить человек, имеющий определенные знания в электронике и практические навыки. Начинающим можно воспользоваться услугами сайта http://vrtp.ru/index.php?showtopic=25695 . Можно заказать за 800 рублей готовые печатные платы с подробными инструкциями, в которых прописано, что и куда паять. За 2 500 продается полный набор «Сделай сам», на лампах с прошитой микросхемой и остальными деталями. Можете за 3 500 рублей купить готовые часы, но это не интересно, если вы хотите что-то собрать своими руками.
Вновь приветствую пользователей и выполняю обещание!
Сегодня начинаю выкладывать подробный фотоотчет по изготовлению часов на газоразрядных индикаторах (ГРИ). За основу взят ИН-14.
Все манипуляции в этом и следующих постах доступны для человека без опыта, достаточно только иметь немного сноровки. Работу разобью на несколько частей, каждая из которых будет подробно описана мною и выложена в сеть.
Приступаем к первому этапу – травление плат. Исследовав литературу, нашел несколько технологий:
- . Для работы нужны три компонента: лазерный принтер, хлорное железо и утюг. Способ самый простой и дешевый. Минус у него только один – сложно переносить очень тонкие дорожки.
- Фото-резист . Для работы нужны следующие материалы: фото-разист, пленка для принтера, сода кальцинированная и УФ-лампа. Способ позволяет произвести травление плат дома. Минус в том, что стоимость его не из дешевых.
- Реактивно-ионное травление (РИТ) . Для работ нужна химически активная плазма, поэтому в домашних условиях не осуществим.
Чаше всего применяют анодное травление. Процесс анодного травления заключается в электролитическом растворении металла и механическом отрывании окислов выделяющимся кислородом.
Вполне объяснимо, что я выбрал метод ЛУТ для травления плат. Перечень необходимого оборудования и материалов должен выглядеть примерно так:
- Хлорное железо. Его купают в радиотоварах по цене 100-150 рублей за банку.
- Фольгированный стеклотектолит. Можно найти в магазинах радиотоваров, на радиобарахолках или заводах.
- Емкость. Подойдет обычный пищевой контейнер.
- Утюг.
- Глянцевая бумага. Подойдет самоклеящаяся бумага или однотонная страница глянцевого журнала.
- Лазерный принтер.
ВАЖНО! Версия для печати должна быть зеркальной, так как при переводе изображения с бумаги на медь оно отобразится обратно.
Нужно произвести разметку и отрезать кусок текстолита для платы. Это делают ножовкой по металлу, макетным ножом или, как в моем случае, бормашиной.
После этого вырезал из бумаги эскиз будущей платы и приложил рисунком к текстолиту (с фольгированной стороны). Бумага берется с запасом для того, чтобы обернуть текстолит. Закрепляем листок с обратной стороны с помощью скотча для фиксации.
Со стороны рисунка проводим по будущей плате утюгом несколько раз через лист А4. Понадобится не менее 2-х минут интенсивной «глажки» для перевода тонера на медь.
Заготовку подставляем под струю холодной воды и легко снимаем бумажный слой (мокрая бумага должна свободно отходить сама). Если нагрев поверхности был недостаточным, то могут отойти небольшие кусочки тонера. Их дорисовываем дешевым лаком для ногтей. В итоге заготовка для платы должна имеет следующий вид:
В приготовленной емкости готовим раствор хлорного железа и воды. Лучше использовать для этих целей горячую воду, это увеличит скорость реакции. От кипятка лучше отказаться, так как высокая температура деформирует плату. Готовая жидкость должна иметь цвет чая средней заварки. Плату помещаем в раствор и ждем, когда лишняя фольга полностью растворится.
Если иногда помешивать раствор в емкости, то скорость реакции также увеличится. Для кожи рук хлорное железо не опасно, но пальцы могут окраситься.
Для придания большей наглядности процессу, поместил плату в раствор частично. Какие должны произойти изменения видно на фото:
Лишняя медь растворяется в составе примерно через 40 минут. После чего процесс травления можно считать завершенным. Осталось только сделать несколько отверстий. Проводим шилом разметку и сверлим дрелью небольшие дырки. Инструмент должен работать с высокими оборотами, чтобы сверло не съезжало. Результат работы должен выглядеть примерно так:
Второй этап изготовления часов на ГРИ – пайка компонентов. Об этом буду рассказывать в следующем своем посте.
Скачиваем:
- Программа ).
- Пост про пайку компонентов – ;
- Пост про прошивку микроконтроллера – ;
- Пост про изготовление корпуса – .
Удобный нарезатель бахромы для трансформаторов. Регулятор нагрева паяльника с индикатором мощности
