Електронний годинник на газорозрядних індикаторах своїми руками. Годинник у стилі Fallout на газорозрядних індикаторах

Зберемо годинник на газорозрядних індикаторах максимально просто і доступно, на скільки це взагалі можливо.

Автором цієї саморобки є AlexGyver, автор однойменного YouTube каналу.

В даний час більшість газорозрядних індикаторів більше не виробляються, і залишки радянських індикаторів можна знайти тільки на барахолці або радіоринку. У магазинах знайти дуже важко. Але що менше стає цих індикаторів, то більше вписувалося до них зростає інтерес. Росте він у любителів ламповості, вінтажу і, звичайно ж, пост апокаліпсису.




Отже, ми хочемо зробити годинник на їх основі, і задля простоти і максимальної доступності керуватимемо індикаторами за допомогою мікроконтролера в особі платформи ардуіно, яка підключається до комп'ютера по USB і в неї на кліку мишки завантажується прошивка. Між ардуїною та індикаторами нам потрібна ще деяка електроніка, яка роздаватиме сигнали по ногах індикаторів. Отже, по-перше, нам потрібен генератор, який буде створювати високу напругу живлення індикаторів.

Годинник працює від постійної напруги близько 180В. Цей генератор влаштований дуже легко і працює на індуктивних викидах. Частоту генератора задає шим контролер, при частоті 16кГц на виході отримуємо напругу 180В. Але не дивлячись на високу напругу, генератор дуже і дуже слабкий, так що про інші його застосування навіть не думайте, він здатний тільки на розряд, що тліє, в інертному газі. Ця напруга, а саме + через високовольтні оптопари направляється на індикатори. Самі оптопари управляються ардуїною, тобто вона може подати +180 на будь-який індикатор. Щоб цифра в індикаторі засвітилася, потрібно подати на неї землю і цим займається високовольтний дешифратор – радянська мікросхема. Дешифратор також управляється ардуїною і може підключити до землі будь-яку цифру.


А тепер увага: індикаторів у нас 6, а дешифратор 1. Як це працює? Насправді дешифратор підключений одразу до всіх індикаторів, тобто до всіх їх цифр, і робота дешифратора та оптопар синхронізована таким чином, що в один момент часу напруга подається тільки на одну цифру одного індикатора, тобто оптопара дуже швидко перемикають індикатори, а дешифратор запалює на них цифри і нам здається, що всі цифри горять одночасно. Насправді кожна цифра горить трохи більше 2 мілісекунд, потім відразу включається інша, сумарна частота оновлення 6-ти індикаторів становить близько 60Гц, тобто кадрів в секунду, а враховуючи інертність процесу, очей ніяких мерехтінь не помічає. Така система називається динамічна індикація і дозволяє дуже спростити схему.


Загалом і в цілому, схема годинника виходить дуже складною, тому розумно зробити для неї друковану плату.


Плата універсальна для індикаторів ІН12 та ІН14. На цій платі, крім всієї необхідної для індикаторів обв'язки, передбачені місця для наступних залізок: кнопка вмикання/вимикання будильника, вихід на пищалку будильника, термометр + гігрометр DHT22, термометр DS18b20, модуль реального часу на чіпі DS3231 та 3 кнопки для керування годинником.

Все перераховане залізо опціональне, і його можна підключати, а можна і не підключати, це все налаштовується в прошивці. Тобто на цій платі можна зробити просто годинник, взагалі без кнопок і без усього, а можна зробити годинник з будильником, відображенням температури та вологості повітря, ось така універсальна плата. Друк природно вирішили замовити у китайців, тому що є дуже багато тонких доріжок та переходів на інший бік плати. Так званий гербер файл плати ви знайдете в архіві, який можна завантажити на .

Доріжок у цьому проекті багато, особливо тонких на платі з індикаторами.


Плату потрібно розпиляти на частини, оскільки вона двоповерхова. Але краще не пиляти, скляний пил дуже шкідливий для легень. Загартованим саморізом дряпаємо плату і акуратно ламаємо в лещатах.




Загалом зараз потрібно запаяти всі компоненти на плату згідно з підписами та малюнками на шовкографії. Також потрібно буде купити рейку з пінами, щоб поєднати частини плати.






У проекті використовується повнорозмірна Arduino Nano. Зроблено це для спрощення завантаження прошивки навіть для новачків.




Отже, зібрали нижню платню. Спочатку потрібно протестувати роботу генератора. Якщо він зібраний неправильно, може бахнути конденсатор. Так що накриваємо його чимось і включаємо харчування.



Нічого не бахнуло, це добре. Акуратно вимірюємо напругу на ногах конденсатора, має бути 180В.


Чудово. Уважно дивимося, як паяти індикатори. На всіх індикаторах одна нога позначена білим – це анод.




Лампу потрібно вставляти так, щоб анодна нога потрапила ось у цей отвір, це анодні дороги.




Після паяння обов'язково відмийте флюс, інакше замість однієї цифри можуть горіти кілька. Далі розпаюємо датчики і пищалки, що залишилися, якщо вони потрібні, і паяємо дроти для підключення кнопок.


Датчик температури довелося виносити на дротах, щоб розмістити його подалі від джерел нагрівання.


Всі кнопки та вимикач будильника виносимо на дротах. Модуль годинника теж зробимо на проводах.
З качаємо архів, в якому є прошивка та бібліотеки. Завантажуємо прошивку.


Перевіряємо.


Все працює! Вітаю, ми зробили ламповий годинник.
Тепер щодо корпусу. Автор довго шукав максимально доступний і дерев'яний варіант, і таки знайшов таку заготовку для саморобної скриньки, яка ідеально підходить за розміром до плати.




Також робимо отвори під пищалки, дроти, кнопки та перемикачі.




Плату потрібно підняти, автор використовує звичайні стійки для друкованих плат.


Корпус автор пофарбував під горіх. Не дуже вдало, краще використовуйте морилку.




Готово! Залишилось показати, як усім цим користуватись. Перед прошивкою можна налаштувати деякі моменти: часи режиму годинника та режиму відображення температури та вологості. Автор поставив 10 секунд на годинник та 5 на температуру. Температура, до речі, ліворуч, вологість праворуч.

Ламповий годинник у стилі всім відомої гри "Fallout". Іноді дивуєшся, на що здатні деякі люди. Фантазія разом із прямими руками та чистою головою творить дива! Ну що, час уже почати розповідь про справжній витвір мистецтва:)

У своєму виробі автор використовує лише вивідні компоненти, доріжки на друкованій платі по ширині не менше 1 міліметра, що, у свою чергу, дуже зручно для радіоаматорів-початківців і недосвідчених. Вся схема на єдиній платі, номінал компонентів та самі компоненти позначені. Так як автор виробу не зміг визначитися з кольором світлодіодного підсвічування ламп, було вирішено використовувати контролер PIC12F765 для регулювання RGB світлодіодів. Також використовуються лампи розжарювання, що надають затишне світло, для підсвічування панелі приладів і амперметра. Деякі деталі та сам корпус були взяті від старого (1953 року випуску) радянського мультиметра ТТ-1. Але виникла перша проблема - під кришкою дуже мало місця для індикаторів, тому кришка просто не могла закритися разом з індикаторами всередині. Але автор знайшов вихід - трохи втопити панель у корпус і зробити амперметр трохи меншим за обсягом.

Здоров'яний феритовий магніт був замінений двома мініатюрними неодимовими, загалом автор прибрав усі непотрібні деталі, щоб звільнити місце для начинки, зберігши при цьому функціональність ТТ-1. Амперметр планується підключити до ноги МК, що регулює подачу струму на анод у шостої лампи, що відповідає за зображення секунд, таким чином, стрілка буде приходити в рух в такт секундам, що змінюються на лампі.


Автор використовував тороїдальний трансформатор 0,8А для перетворення напруги 220 Вольт на 12 Вольт. Шкода, що трансформатору не вдалося розмістити зовні корпуси, адже він так відповідає дизайну Fallout.


Плата виконана за стандартами технології ЛУТ. Спроектована за габаритами корпусу.


Автор звертає особливу увагу на мікросхему годинника DS1307. На фотографії вона в DIP-корпусі, але розведення під цю мікросхему виконано як для SMD, тому ноги вивернуті в інший бік, а сама мікросхема встромлена черевом догори. Замість К155ІД1 був використаний КМ155ІД1, автор стверджує, що тільки із заміненою деталлю вдалося уникнути засвітів. Розміщення елементів на платі:



Автор зібрав найпростіший програматор LPT для програмування K ATMega8 (прошивка для ATMega8, всі плати, прошивка для PIC в кінці статті)


PIC програматор:



ІН-14 газорозрядні індикатори мають довгі м'які висновки для паяння, але через їх обмежений ресурс було вирішено зробити їх легко замінюваними. Тому автор використовував цанги від панелі DIP-мікросхем, а ноги ІН-14 укоротив до глибини цанг. Отвори в центрі в гніздах створені спеціально для світлодіодів, які розміщуються під лампами на окремій платі. Світлодіоди з'єднані в паралель, один резистор служить обмеження струму на колір.


Так виглядають газорозрядні індикатори, вмонтовані у алюмінієвий куточок.
Кріплення, в ролі якого виступає алюмінієвий куточок, протруєний в хлорному залозі, через це він дуже постарів візуально, що надає більше антуражу. Як виявилося, алюміній дуже бурхливо реагує із хлорним залізом: виділяється дуже велика кількість хлору та тепла. Зрозуміло, розчин після таких випробувань непридатний для використання.


За аналогічною технологією (ЛУТ) було виконано інші деталі (логотип fallout-boy, Vault-Tec, а також номер HB-30YR). Пристрій призначався для подарунка другові на 30 років. Хто не зрозумів, номер HB-30YR розшифровується як Happy Birthday – 30 YeaRs:)



Автор використовував ніхромову спіраль з антеними F-type роз'ємами на кінцях для прокладання проводки між корпусом та кришкою. На щастя, на панелі в потрібному місці виявилося 6 отворів, і вони послужили роз'ємами для висновків проводів.


Годинник перед повним збиранням. Провід, звичайно, розведений не акуратно, але на функціональності це ніяк не позначиться.


Шнур живлення. Якісь старі військові роз'єми. Перехідник на виделку автор зробив сам.



Роз'єм підключення кабелю живлення, а також запобіжник на поверхні корпусу в нижній частині.


Вигляд пристрою у закритому стані. Справді, мало чим відрізняється від ТТ-1.



Загальний вигляд пристрою.


Обмежувач, щоб кришка не перекидалася назад.



Годинник у темряві виглядає найбільш вигідно.


Але написати історію створення ніяк не знайшов час...
Власне, зібрався з силами і вбив півдня на написання цієї посади.
Годинник, спочатку, не збирався робити, не дуже складне завдання, і тому було не дуже цікаво, однак, друг умовив допомогти з електронікою. Ну, що ж, для мене не важко, зварганити годинки ... як потім виявилося, не так вже й просто, якщо досвіду в часобудові немає:)

По ТЗ було задумано:
З важливого (реалізовано у поточній версії ПЗ):


  1. Приглушення свічення ламп уночі (по фото-датчику), бо освітлюють підлогу кімнати. Приглушення реалізовано плавною зміною яскравості.

  2. 10 значень яскравості, яку приглушується світіння.

  3. Функція гасіння незначного нуля, що настроюється.

  4. Функція перемикання цифр на лампах, що налаштовується, реалізував тільки плавне перетікання і просте перемикання. Зазвичай використовується лише плавне перетікання. Тому й не вигадував велосипедів, хоча спочатку в азарті хотілося, проте потім холодний інженерний розрахунок узяв своє.

  5. Встановлення часу із функціонального меню.

  6. Коригування часу (реалізована в самому RTC, мені залишилося зробити лише меню).

  7. Застосований високоточний кварцовий генератор, за результатами випробування звичайний кварц погано показав себе, погана температурна стабільність, як наслідок догляд часу на +/- 10 секунд на добу в залежності від температури і фази місяця:). Так, на жаль, на платі цього я вже не відображав. Хто захоче сам перекроїти.

  8. Живлення від мережевого адаптера 7-20V.

  9. Іоністор в ланцюзі живлення мікросхеми годинника реального часу (RTC), щоб час не збивався при відключення мережі.

З неважливого (поки не реалізовано в ПЗ через непотрібність):

  1. Будильник із музичним дзвінком.

  2. Вибір мелодії для будильника із 10 штук.

  3. 3 ступені регулювання гучності будильника.

  4. RGB підсвічування ламп.

  5. 10 відтінків підсвічування ламп, що попередньо налаштовуються.

  6. Можливість встановлення періоду, через який змінюється відтінок підсвічування ламп (із десяти попередньо налаштованих).

  7. Регулювання яскравості підсвічування ламп разом з яскравістю світла ламп при настанні темряви.

  8. Вимірювання температури (по суті виходить вимірювання температури друкованої плати, тому вирішив у життя не проводити, хоча можна зробити виносний щуп).

Відразу для себе вирішив, що перетворювач живлення для ламп (12-180V) робитиму з управлінням на мікроконтролері (зворотний зв'язок по сигналу на АЦП і як джерело тактування - ШИМ модуль). У пошуках інформації про годинник набрав інформацію і саме готове рішення для перетворювача, винаходити велосипед не став, повторив і програмний код, і схему перетворювача. Роботу інших частин годинника писав з нуля застосовуючи своє вміння програмування і уяву:)
Годинник побудований на шести лампах - ІН8-2:




Сітка у них товстувата ... але як потім виявилося, це зовсім не заважає.
Напрочуд, висновки у цих ламп гнучкі, зазвичай, як я зрозумів, лампи цього типу мають висновки під панельку.
До речі, ці лампи зійшли з конвеєра за 5 років до мого народження... Раритет!

Оскільки робити просто так, на колінах мені було не цікаво, до розробки підійшов дуже серйозно, як справжній інженер-електронщик, розробивши повноцінний проект, починаючи від 3D моделей корпусу (AI):


закінчуючи 3D моделями плат (AD):





І 3D збірками (AI):




Хто у темі той зрозуміє.
Конструкція містить 2 плати, тому що потрібне підсвічування, і плата досить зайнята, і розвести там 180V доріжки для ламп просто було ніде.

Мікроконтролер використовував – Atmega32A.
Декодери для ламп - класично К155ІД1.
Годинник Реального Часу - M41T81 залишився від робочого барахла.
Як плеєр для будильника використовується проект шанованого ELM: лінк. Використовую окремий мікроконтролер ATtiny45, бо в один контролер все вмістити не виходить, ні за кількістю висновків, ні за продуктивністю, в проекті плеєра використовується високочастотний ШІМ, який є у ATtinyX5 але немає у Atmega32A і у Atmega64A теж, що більш специфічне застосовувати . Є варіант, що не вимагає дуже великої продуктивності, коли використовується R-2R ЦАП на одному з портів мікроконтролера, але зайвих 8 ніг у мікроконтролері не знайшлося, та й завдання будильника пріоритетною не була, за продуктивністю теж не факт, що мікроконтролер потяг би. У майбутньому можна подумати про цю тему.
Звук посилюється або окремим ключем, що комутує мініатюрний динамік через конденсатор на +12V, або, для закладеного експерименту, операційним підсилювачем, хоча думаю що тут потрібен спеціалізований низьковольтний підсилювач, але в барахлі у мене такого не знайшлося.
Для фото-датчика використовував китайський фоторезистор, чесно кажучи так і не зрозумів, чи бувають вони якогось іншого опору, цей у темряві має опір 150кОм, при денному світлі 1,5кОм. Без маркування. Тож що за воно, гадки не маю. Виглядає приблизно так:



Резистор для вимірювання температури використовувався на відміну від вказаного на схемі 47 кОм, при 25 градусах: B57421V2473J62 від Epcos. Встановити встановив, міряти температуру не міряв, бо міряти виходить температуру плати, це писав вже вище.
У схемі так само закладені ключі для підключення неонових ламп роздільників розрядів годинника, проте ці неонки, як виявилося світять іншим відтінком помаранчевого, і виглядають неприродно ... загалом відмовився я від них, так набагато красивіше.

Світлодіоди RGB SMD5050, які вдалося знайти на нашому радіоринку на ждановичах ... там у нас сумно з RGB світлодіодами (і не тільки, тому що продається тільки те, що користується попитом), тому це єдине що вдалося знайти більш-менш відповідне по ціні та світіння. Відразу скажу, якщо робитимете підсвічування ламп, світлодіоди вам потрібні матові (тобто з матовим наповнювачем, а не як у мене прозорі)... бо кристали, що світяться, бликують на склі ламп кольоровими точками, що не дуже красиво.

Весь етап складання відзняти на фото не вдалося, що є викладаю:
Плати робив крамолінівським фоторезистом Positiv, тоді ще про плівковий фоторезист тільки думав.







Через те, що перший варіант корпусу передбачав мати верхню кришку з полірованої нержавіючої сталі, довелося істотно випендритися в конструкції друкованої плати ламп: Перемички робити лакованим дротом.
Це другий варіант, який для сестрички:



Це прототип:


Вирішив що більше так робити не буду, дуже трудомісткий варіант, проте досвід цікавий:)

Кнопки керування розміщуються в будь-якому місці корпусу, і підпаюють проводами до контактних майданчиків на платі, для фото-датчика є отвір в задній стінці корпусу.

У результаті поки клепав прототип, вирішив другий екземпляр подарувати сестричці, а корпус зробити зі склотекстоліту:


Корпус був накреслений, виготовлений, грунтований, і пофарбований, висушений:). Більше вручну різати такі корпуси не буду, краще нехай це робить верстат ЧПУ. Корпус вийшов габаритними розмірами: 193.2 х 59.2 х 27.5, "ніжки", які утворилися по кутах, мають висоту 4 мм.
Фото корпусу після фарбування, на жаль, не залишилося. Але сподіваюся згори на фотках можна оцінити всю красу задуму.

Які висновки зробив після побудови першого прототипу:


  1. Кварц потрібний дуже точний, щоб налаштовувати не довелося, звичайний вартовий не піде. Довелося перекроїти схему на DS32kHz, у нього точність +/- 1 хвилина на рік. Є ще кращий варіант, DS3231S - тут все в одній мікросхемі, годинник реального часу і точний кварц. Однак їх я вже не купував, і так довелося DS32kHz виписувати з Китаю.

  2. Плату розробив не найвдалішу, перетворювач напруги надто близько до годинника реального часу, поодинокі імпульсні перешкоди можуть проскакувати на вхід кварцового генератора годинника реального часу. У зв'язку з цим слід поліпшити помехозащищенность по живленню, в ланцюг живлення годинника реального часу краще включити пару додаткових конденсаторів і дросель, в наступній ітерації реалізую, тут довелося захищатися від перешкод додатковими навісними елементами. Наступний варіант годинника буде побудований так, щоб перетворювач і годинник реального часу знаходилися в протилежних кутах плати.

  3. Варіант конструкції з двома платами хоч і має право на життя, і корпус виходить меншим, проте трудомісткість виготовлення сильно підвищується.

  4. Корпус - найбільш трудомістка частина, а саме випилювання деталей та припасування. Якщо повторюватимете мій подвиг будьте готові відразу.

Схеми плат:

У даній статті мова піде про виготовлення оригінального та незвичайного годинника. Їх незвичайність у тому, що індикація часу здійснюється з допомогою цифрових індикаторних ламп. Таких ламп колись було випущено величезну кількість, як у нас, так і за кордоном. Використовувалися вони у багатьох пристроях, починаючи з годинника і закінчуючи вимірювальною технікою. Але після появи світлодіодних індикаторів лампи поступово вийшли із вжитку. І ось, завдяки розвитку мікропроцесорної техніки стало можливим створення годинника з відносно простою схемою на цифрових індикаторних лампах.

Думаю, не зайвим буде сказати, що в основному використовувалися лампи двох типів: люмінесцентні та газорозрядні. До переваг люмінесцентних індикаторів слід віднести низьку робочу напругу та наявність кількох розрядів в одній лампі (хоча серед газорозрядних теж зустрічаються такі екземпляри, але знайти їх значно складніше). Але всі плюси даного типу ламп перекриває один величезний мінус - наявність люмінофора, який з часом вигоряє, і свічення тьмяніє або припиняється. З цієї причини не можна використовувати б/в лампу.

Газорозрядні індикатори позбавлені цього недоліку, т.к. у них світиться газовий розряд. По суті, цей тип ламп є неоновою лампою з кількома катодами. Завдяки цьому термін служби у газорозрядних індикаторів набагато вищий. Крім цього, однаково добре працюють і нові та б/в лампи (а часто б/в працюють краще). Без недоліків все ж таки не обійшлося - робоча напруга газорозрядних індикаторів більше 100 В. Але вирішити питання з напругою набагато простіше, ніж з люмінофором, що вигорає. В інтернеті такий годинник поширений під назвою NIXIE CLOCK:

Самі індикатори виглядають так:

Отже, щодо конструктивних особливостей начебто все зрозуміло, тепер приступимо до проектування схеми наших годинників. Почнемо із проектування високовольтного джерела напруги. Тут є два шляхи. Перший – застосувати трансформатор із вторинною обмоткою на 110-120 В. Але такий трансформатор буде або надто громіздкий, або його доведеться мотати самому (перспектива так собі). Та й напругу регулювати проблематично. Другий шлях – зібрати step up перетворювач. Ну тут уже плюсів більше буде: по-перше, він займе мало місця, по-друге, в ньому є захист від КЗ і, по-третє, можна легко регулювати напругу на виході. Загалом є все, що для щастя треба. Я вибрав другий шлях, т.к. шукати трансформатор та обмотувальний провід ніякого бажання не було, та й мініатюрності хотілося. Перетворювач було вирішено збирати на MC34063, т.к. був досвід роботи з нею. Вийшла ось така схема:

Спочатку вона була зібрана на макетній платі та показала відмінні результати. Все запустилося відразу і ніякої настройки не знадобилося. При харчуванні від 12В. на виході вийшло 175В. У зібраному вигляді блок живлення годинника виглядає наступним чином:

На плату відразу було встановлено лінійний стабілізатор LM7805 для живлення електроніки годинника та трансформатора.
Наступним етапом розробки було проектування схеми включення ламп. В принципі, керування лампами нічим не відрізняється від керування семисегментними індикаторами, за винятком високої напруги. Тобто. достатньо подати позитивну напругу на анод і з'єднати з мінусом живлення відповідний катод. На цьому етапі потрібно вирішити дві задачі: узгодження рівнів МК (5В) та ламп (170В), та перемикання катодів ламп (саме вони є цифрами). Після деякого часу роздумів та експериментів була створена ось така схема для керування анодами ламп:

А керування катодами здійснюється дуже легко, для цього придумали спеціальну мікросхему К155ІД1. Щоправда, вони давно зняті з виробництва, як і лампи, але купити їх не складає проблем. Тобто. для управління катодами потрібно лише підключити їх до відповідних висновків мікросхеми і подати на вхід дані в двійковому форматі. Так, мало не забув, харчується вона від 5В. (Ну дуже зручна штуковина). Індикацію вирішили зробити динамічної, т.к. в іншому випадку довелося б ставити К155ІД1 на кожну лампу, а їх буде 6 штук. Загальна схема вийшла такою:

Під кожною лампою я встановив яскравий світлодіод червоного кольору свічення (так гарніше). У зібраному вигляді плата виглядає так:

Панельки під лампи знайти не вдалося, тож довелося імпровізувати. У результаті були розібрані старі роз'єми, схожі на сучасні COM, з них було вилучено контакти і після деяких маніпуляцій із кусачками та надфілем вони були впаяні в плату. Для ІН-17 панельки не став робити, зробив тільки для ІН-8.
Найскладніше позаду, залишилося розробити схему "мозку" годинника. Для цього я вибрав мікроконтролер Mega8. Ну а далі все зовсім легко, просто беремо та підключаємо до нього все так, як нам зручно. У результаті в схемі годинника з'явилися 3 кнопки для управління, мікросхема годинника реального часу DS1307, цифровий термометр DS18B20, і пара транзисторів для управління підсвічуванням. Для зручності анодні ключі підключаємо на один порт, в даному випадку це порт С. У зібраному вигляді це виглядає так:

На платі є невелика помилка, але у файлах плат вона виправлена. Проводами підпаяно роз'єм для прошивки МК, після прошивки пристрою його слід відпаяти.

Ну, а тепер непогано було б намалювати загальну схему. Сказано – зроблено, ось вона:

А ось так все це виглядає цілком у зібраному вигляді:

Тепер залишилося лише написати прошивку для мікроконтролера, що і було зроблено. Функціонал вийшов наступний:

Відображення часу, дати та температури. При короткочасному натисканні кнопки MENU змінюється режим відображення.

1 режим – лише час.
2 режими - час 2 хв. дата 10 с.
3 режим – час 2 хв. температура 10 с.
4 режим – час 2 хв. дата 10 с. температура 10 с.

При утриманні вмикається налаштування часу та дати, перехід за налаштуваннями за натисканням кнопки MENU

Максимальна кількість датчиків DS18B20 – 2. Якщо температура не потрібна, можна їх взагалі не ставити, на роботу годинника це ніяк не вплине. Гаряче підключення датчиків не передбачено.

При короткочасному натисканні на кнопку UP вмикається дата на 2 сек. При утриманні вмикається/вимикається підсвічування.

При короткочасному натисканні на кнопку DOWN вмикається температура на 2 сек.

З 00:00 до 7:00 яскравість знижена.

Працює вся ця справа ось так:

До проекту додаються вихідні джерела прошивки. Код містить коментарі, так що змінити функціонал буде не важко. Програму написано в Eclipse, але код без будь-яких змін компілюється в AVR Studio. МК працює від внутрішнього генератора на частоті 8МГц. Фьюзи виставляються ось так:

А у шістнадцятковому вигляді ось так: HIGH: D9, LOW: D4

Також додаються плати із виправленими помилками:

Цей годинник працює протягом місяця. Жодних проблем у роботі виявлено не було. Стабілізатор LM7805 та транзистор перетворювача ледь теплі. Трансформатор нагрівається градусів до 40, тому якщо планується встановлення годинника в корпус без вентиляційних отворів, трансформатор доведеться взяти більшої потужності. У моїй годині він забезпечує струм в районі 200мА. Точність ходу залежить від застосованого кварцу на 32,768 КГц. Кварц, куплений у магазині, ставити не бажано. Найкращі результати показали кварці з материнських плат та мобільних телефонів.

Крім ламп, використаних у моїй схемі, можна встановлювати будь-які інші газорозрядні індикатори. Для цього доведеться змінити розведення плати, а для деяких ламп напруга перетворювача, що підвищує, і резистори на анодах.

Увага: пристрій містить джерело високої напруги! Струм невеликий, але досить відчутний! Тому при роботі з пристроєм слід дотримуватися обережності!

PS Стаття перша, десь міг помилитися/наплутати – побажання та поради до виправлення вітаються.

У даній статті мова піде про виготовлення оригінального та незвичайного годинника. Їх незвичайність у тому, що індикація часу здійснюється з допомогою цифрових індикаторних ламп. Таких ламп колись було випущено величезну кількість, як у нас, так і за кордоном. Використовувалися вони у багатьох пристроях, починаючи з годинника і закінчуючи вимірювальною технікою. Але після появи світлодіодних індикаторів лампи поступово вийшли із вжитку. І ось, завдяки розвитку мікропроцесорної техніки стало можливим створення годинника з відносно простою схемою на цифрових індикаторних лампах.

Думаю, не зайвим буде сказати, що в основному використовувалися лампи двох типів: люмінесцентні та газорозрядні. До переваг люмінесцентних індикаторів слід віднести низьку робочу напругу та наявність кількох розрядів в одній лампі (хоча серед газорозрядних теж зустрічаються такі екземпляри, але знайти їх значно складніше). Але всі плюси даного типу ламп перекриває один величезний мінус - наявність люмінофора, який з часом вигоряє, і свічення тьмяніє або припиняється. З цієї причини не можна використовувати б/в лампу.

Газорозрядні індикатори позбавлені цього недоліку, т.к. у них світиться газовий розряд. По суті, цей тип ламп є неоновою лампою з кількома катодами. Завдяки цьому термін служби у газорозрядних індикаторів набагато вищий. Крім цього, однаково добре працюють і нові та б/в лампи (а часто б/в працюють краще). Без недоліків все ж таки не обійшлося - робоча напруга газорозрядних індикаторів більше 100 В. Але вирішити питання з напругою набагато простіше, ніж з люмінофором, що вигорає. В інтернеті такий годинник поширений під назвою NIXIE CLOCK:

Самі індикатори виглядають так:

Отже, щодо конструктивних особливостей начебто все зрозуміло, тепер приступимо до проектування схеми наших годинників. Почнемо із проектування високовольтного джерела напруги. Тут є два шляхи. Перший – застосувати трансформатор із вторинною обмоткою на 110-120 В. Але такий трансформатор буде або надто громіздкий, або його доведеться мотати самому (перспектива так собі). Та й напругу регулювати проблематично. Другий шлях – зібрати step up перетворювач. Ну тут уже плюсів більше буде: по-перше, він займе мало місця, по-друге, в ньому є захист від КЗ і, по-третє, можна легко регулювати напругу на виході. Загалом є все, що для щастя треба. Я вибрав другий шлях, т.к. шукати трансформатор та обмотувальний провід ніякого бажання не було, та й мініатюрності хотілося. Перетворювач було вирішено збирати на MC34063, т.к. був досвід роботи з нею. Вийшла ось така схема:

Спочатку вона була зібрана на макетній платі та показала відмінні результати. Все запустилося відразу і ніякої настройки не знадобилося. При харчуванні від 12В. на виході вийшло 175В. У зібраному вигляді блок живлення годинника виглядає наступним чином:

На плату відразу було встановлено лінійний стабілізатор LM7805 для живлення електроніки годинника та трансформатора.
Наступним етапом розробки було проектування схеми включення ламп. В принципі, керування лампами нічим не відрізняється від керування семисегментними індикаторами, за винятком високої напруги. Тобто. достатньо подати позитивну напругу на анод і з'єднати з мінусом живлення відповідний катод. На цьому етапі потрібно вирішити дві задачі: узгодження рівнів МК (5В) та ламп (170В), та перемикання катодів ламп (саме вони є цифрами). Після деякого часу роздумів та експериментів була створена ось така схема для керування анодами ламп:

А керування катодами здійснюється дуже легко, для цього придумали спеціальну мікросхему К155ІД1. Щоправда, вони давно зняті з виробництва, як і лампи, але купити їх не складає проблем. Тобто. для управління катодами потрібно лише підключити їх до відповідних висновків мікросхеми і подати на вхід дані в двійковому форматі. Так, мало не забув, харчується вона від 5В. (Ну дуже зручна штуковина). Індикацію вирішили зробити динамічної, т.к. в іншому випадку довелося б ставити К155ІД1 на кожну лампу, а їх буде 6 штук. Загальна схема вийшла такою:

Під кожною лампою я встановив яскравий світлодіод червоного кольору свічення (так гарніше). У зібраному вигляді плата виглядає так:

Панельки під лампи знайти не вдалося, тож довелося імпровізувати. У результаті були розібрані старі роз'єми, схожі на сучасні COM, з них було вилучено контакти і після деяких маніпуляцій із кусачками та надфілем вони були впаяні в плату. Для ІН-17 панельки не став робити, зробив тільки для ІН-8.
Найскладніше позаду, залишилося розробити схему "мозку" годинника. Для цього я вибрав мікроконтролер Mega8. Ну а далі все зовсім легко, просто беремо та підключаємо до нього все так, як нам зручно. У результаті в схемі годинника з'явилися 3 кнопки для управління, мікросхема годинника реального часу DS1307, цифровий термометр DS18B20, і пара транзисторів для управління підсвічуванням. Для зручності анодні ключі підключаємо на один порт, в даному випадку це порт С. У зібраному вигляді це виглядає так:

На платі є невелика помилка, але у файлах плат вона виправлена. Проводами підпаяно роз'єм для прошивки МК, після прошивки пристрою його слід відпаяти.

Ну, а тепер непогано було б намалювати загальну схему. Сказано – зроблено, ось вона:

А ось так все це виглядає цілком у зібраному вигляді:

Тепер залишилося лише написати прошивку для мікроконтролера, що і було зроблено. Функціонал вийшов наступний:

Відображення часу, дати та температури. При короткочасному натисканні кнопки MENU змінюється режим відображення.

1 режим – лише час.
2 режими - час 2 хв. дата 10 с.
3 режим – час 2 хв. температура 10 с.
4 режим – час 2 хв. дата 10 с. температура 10 с.

При утриманні вмикається налаштування часу та дати, перехід за налаштуваннями за натисканням кнопки MENU

Максимальна кількість датчиків DS18B20 – 2. Якщо температура не потрібна, можна їх взагалі не ставити, на роботу годинника це ніяк не вплине. Гаряче підключення датчиків не передбачено.

При короткочасному натисканні на кнопку UP вмикається дата на 2 сек. При утриманні вмикається/вимикається підсвічування.

При короткочасному натисканні на кнопку DOWN вмикається температура на 2 сек.

З 00:00 до 7:00 яскравість знижена.

Працює вся ця справа ось так:

До проекту додаються вихідні джерела прошивки. Код містить коментарі, так що змінити функціонал буде не важко. Програму написано в Eclipse, але код без будь-яких змін компілюється в AVR Studio. МК працює від внутрішнього генератора на частоті 8МГц. Фьюзи виставляються ось так:

А у шістнадцятковому вигляді ось так: HIGH: D9, LOW: D4

Також додаються плати із виправленими помилками:

Цей годинник працює протягом місяця. Жодних проблем у роботі виявлено не було. Стабілізатор LM7805 та транзистор перетворювача ледь теплі. Трансформатор нагрівається градусів до 40, тому якщо планується встановлення годинника в корпус без вентиляційних отворів, трансформатор доведеться взяти більшої потужності. У моїй годині він забезпечує струм в районі 200мА. Точність ходу залежить від застосованого кварцу на 32,768 КГц. Кварц, куплений у магазині, ставити не бажано. Найкращі результати показали кварці з материнських плат та мобільних телефонів.

Крім ламп, використаних у моїй схемі, можна встановлювати будь-які інші газорозрядні індикатори. Для цього доведеться змінити розведення плати, а для деяких ламп напруга перетворювача, що підвищує, і резистори на анодах.

Увага: пристрій містить джерело високої напруги! Струм невеликий, але досить відчутний! Тому при роботі з пристроєм слід дотримуватися обережності!

PS Стаття перша, десь міг помилитися/наплутати – побажання та поради до виправлення вітаються.

Подібні публікації