Часы на двух газоразрядных индикаторах схема. Макетный образец часов на газоразрядных индикаторах
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.
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 .
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 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.
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:
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. Добавить метки
Но написать историю создания никак не удосуживался...
Собственно, собрался с силами, и убил полдня на написание этого поста.
Часы, по началу, не собирался делать, не сильно сложная задача, и потому было не очень интересно, однако, друг уговорил помочь с электроникой. Ну, что-ж, для меня не трудно, сварганить часики… как потом оказалось, не так уж и просто, если опыта в часо-строении нету:)
По ТЗ было задумано:
Из важного (реализовано в текущей версии ПО):
- Приглушение свечения ламп ночью (по фото-датчику), ибо освещают пол комнаты. Приглушение реализовано плавным изменением яркости.
- 10 значений яркости, на которую приглушается свечение.
- Настраиваемая функция гашения незначащего нуля.
- Настраиваемая функция переключения цифр на лампах, реализовал только плавное перетекание и простое переключение. Обычно используется только плавное перетекание. Потому и не выдумывал велосипедов, хотя по началу в азарте хотелось, однако потом холодный инженерный расчёт взял своё.
- Установка времени из функционального меню.
- Коррекция времени (реализована в самом RTC, мне осталось сделать лишь меню).
- Применен высокоточный кварцевый генератор, по результатам испытания обычный кварц плохо себя показал, плохая температурная стабильность, как следствие уход времени на +/- 10 секунд в сутки в зависимости от температуры и фазы луны:). Да, к сожалению на плате этого я уже не отображал. Кто захочет сам перекроит.
- Питание от сетевого адаптера 7-20V.
- Ионистор в цепи питания микросхемы часов реального времени(RTC), дабы время не сбивалось при отключениях сети.
- Будильник с музыкальным звонком.
- Выбор мелодии для будильника из 10 штук.
- 3 ступени регулировки громкости будильника.
- RGB подсветка ламп.
- 10 предварительно настраиваемых оттенков подсветки ламп.
- Возможность установки периода, через который меняется оттенок подсветки ламп (из десяти предварительно настроенных).
- Регулировка яркости подсветки ламп вместе с яркостью свечения ламп при наступлении темноты.
- Измерение температуры (по сути получается измерение температуры печатной платы, поэтому решил в жизнь не проводить, хотя можно сделать выносной щуп).
Часы построены на шести лампах - ИН8-2:
Сетка у них толстовата... но как потом оказалось, это совсем не мешает.
На удивление, выводы у этих ламп гибкие, обычно, как я понял, лампы этого типа имеют выводы под панельку.
Кстати, эти лампы сошли с конвейера, за 5 лет до моего рождения... Раритет!
Поскольку делать просто так, на коленках, мне было не интересно, к разработке подошёл очень серьёзно, как настоящий инженер-электронщик, разработав полноценный проект, начиная от 3D моделей корпуса (AI):
заканчивая 3D моделями плат (AD):
И 3D сборками (AI):
Кто в теме тот поймёт.
Конструкция содержит 2 платы, по причине того, что нужна подсветка, и плата довольно таки сильно занята, и развести там 180V дорожки для ламп попросту было негде.
Микроконтроллер использовал - Atmega32A.
Декодеры для ламп - классически К155ИД1.
Часы Реального Времени - M41T81 остались от рабочего барахла.
В качестве плеера для будильника используется проект уважаемого ELM: линк . Использую отдельный микроконтроллер ATtiny45, ибо в один контроллер всё вместить не получается, ни по количеству выводов, ни по производительности, в проекте плеера используется высокочастотный ШИМ, который есть у ATtinyX5 но нету у Atmega32A и у Atmega64A тоже, что то более специфичное применять не решился. Есть вариант не требующей очень большой производительности, когда используется R-2R ЦАП на одном из портов микроконтроллера, но лишних 8 ног в микроконтроллере не нашлось, да и задача будильника приоритетной не была, по производительности тоже не факт, что микроконтроллер потянул бы. В будущем можно подумать на эту тему.
Звук усиливается либо отдельным ключом, коммутирующим миниатюрный динамик через конденсатор на +12V, либо, для эксперимента заложенным, операционным усилителем, хотя думаю что тут нужен специализированный низковольтный усилитель, но в барахле у меня такого не нашлось.
Для фото-датчика использовал китайский фоторезистор, честно говоря так и не понял бывают ли они какого другого сопротивления, этот в темноте имеет сопротивление 150кОм, при дневном свете 1,5кОм. Без маркировки. Так что что за оно, понятия не имею. Выглядит примерно так:
Резистор для измерения температуры использовался в отличие от указанного на схеме на 47 кОм, при 25 градусах: B57421V2473J62 от Epcos. Установить установил, мерить температуру так и не мерил, ибо мерить получается температуру платы, об этом писал уже выше.
В схеме так-же заложены ключи для подлкючения неоновых ламп разделителей разрядов часов, однако неонки эти, как оказалось светят другим оттенком оранжевого, и выглядят неестественно... в общем отказался я от них, так гораздо красивее.
Светодиоды RGB SMD5050, какие получилось найти на нашем радиорынке на ждановичах... там у нас грустно с RGB светодиодами (и не только, по причине что продается только то, что пользуется спросм), потому это единственное что удалось найти более-менее подходящее по цене и свечению. Сразу скажу, если будете делать подсветку ламп, светодиоды вам нужны матовые (т.е. с матовым наполнителем, а не как у меня прозрачные)... ибо светящиеся кристаллы бликуют на стекле ламп цветными точками, что не очень красиво.
Весь этап сборки отснять на фото не удалось, что есть выкладываю:
Платы делал крамолиновским фоторезистом Positiv, тогда еще про плёночный фоторезитст только думал.
Из-за того, что первый вариант корпуса предполагал иметь верхнюю крышку из полированной нержавейки, пришлось существенно выпендриться в конструкции печатной платы ламп: Перемычки делать лакированным проводом.
Это второй вариант, который для сестрёнки:
Это прототип:
Решил что больше так делать не буду, трудоёмкий очень вариант, однако опыт интересный:)
Кнопки управления размещаются в любом месте корпуса, и подпаиваются проводами к контактным площадкам на плате, для фото-датчика имеется отверстие в задней стенке корпуса.
В итоге пока клепал прототип, решил второй экземпляр подарить сестрёнке, а корпус сделать из стеклотекстолита:
Корпус был начерчен, изготовлен, погрунтован, и покрашен, высушен:). Больше вручную резать такие корпусы я не буду, лучше пусть это делает станок ЧПУ. Корпус вышел габаритными размерами: 193.2 х 59.2 х 27.5, "ножки" которые образовались по углам имеют высоту 4 мм.
Фото корпуса после покраски к сожалению не осталось. Но надеюсь с верху на фотках можно оценить всю красоту задумки.
Какие выводы сделал после постройки первого прототипа:
- Кварц нужен очень точный, чтобы настраивать не пришлось, обычный часовой не пойдёт. Пришлось перекроить схему на DS32kHz, у него точность +/- 1 минута в год. Есть вариант ещё лучше, DS3231S - тут всё в одной микросхеме, часы реального времени и точный кварц. Однако, их я уже не покупал, и так пришлось DS32kHz выписывать из Китаю.
- Плату разработал не самую удачную, преобразователь напряжения слишком близко к часам реального времени, единичные импульсные помехи могут проскакивать на вход кварцевого генератора часов реального времени. В связи с этим следует улучшить помехозащищённость по питанию, в цепь питания часов реального времени лучше включить пару дополнительных конденсаторов и дроссель, в следующей итерации реализую, тут пришлось защищаться от помех дополнительными навесными элементами. Следующий вариант часов будет построен так, чтобы преобразователь и часы реального времени находились в противоположных углах платы.
- Вариант конструкции с двумя платами хоть и имеет право на жизнь, и корпус получается меньше, однако трудоёмкость изготовления сильно повышается.
- Корпус - самая трудоёмкая часть, а именно выпиливание деталей и подгонка. Если будете повторять мой подвиг будьте готовы сразу.
Всем привет. Хочу рассказать, о моей недавней «поделке», а именно часах на газоразрядных индикаторах (ГРИ).
Газоразрядные индикаторы давно уж канули в лету, лично меня они даже самые «новые» старше. Использовали ГРИ в основном в часах и измерительных приборах, позже на их место пришли вакуумно-люминесцентные индикаторы.
Так что же из себя представляет лампа ГРИ? Это стеклянный баллон (это же ведь лампа!) наполненный внутри неоном с небольшим количеством ртути. Внутри так же расположены электроды, изогнутые в виде цифр или знаков. Интересно то, что символы расположены друг за другом, следовательно, каждый символ светится на своей глубине. Если есть катоды, должен быть и анод! – он один на всех. Так вот, чтобы зажечь определенный символ в индикаторе, нужно приложить напряжение, причем не малое, между анодом и катодом соответствующего символа.
Для справки хотелось бы написать, как же происходит свечение. При приложении высокого напряжения между анодом и катодом газ в лампе, который до этого был нейтрален, начинает ионизироваться (т.е. из нейтрального атома образуется положительный ион и электрон). Образовавшиеся положительные ионы, начинают двигаться к катоду, высвободившееся электроны, к аноду. При этом электроны «по пути» дополнительно ионизируют атомы газа, с которыми сталкиваются. В результате возникает лавинообразный процесс ионизации и появляется электрический ток в лампе (тлеющий разряд). Так вот теперь самое интересное, помимо процесса ионизации, т.е. образования положительного иона и электрона, существует и обратный процесс, называют его рекомбинацией. Когда положительный ион и электрон «превращаются» опять в одно целое! При этом происходит выделение энергии в виде свечения, которое мы и наблюдаем.
Теперь непосредственно к часам. Лампы я использовал ИН-12А. Они имеют не совсем классическую форму ламп и содержат символы 0-9.
Прикупил я изрядное количество ламп, которые не были в использовании!
Так сказать, чтоб на всех хватило!
Интересно было сделать миниатюрное устройство. В итоге получились довольно компактное произведение.
Корпус вырезал на лазерном станке из черного акрила по 3D модели, которую делал исходя из печатных плат:
Схема устройства.
Часы состоят из двух плат. На первой плате расположены четыре лампы ИН-12А, дешифратор К155ИД1 и оптроны, для управления анодами ламп.
Так же на плате имеются входы для подключения питания, управления оптронами и дешифратором.
Вторая плата – это уже мозг часов. На ней расположен микроконтроллер, часы реального времени, блок преобразования 9В в 12В, блок преобразования 9В в 5В, две кнопки управления, пищалка и выводы всех сигнальных проводов, совпадающих с платой индикации. Часы реального времени имеют резервную батарею, что не позволяет сбиваться времени при отключении основного питания. Питание производится от блока 220В-9В (достаточно 200мА).
Соединяются эти платы с использованием штыревого разъема, но не вставкой, а пайкой!
Собирается все это дело таким образом. Сначала длинный винт М3*40. На этот винт одевается трубка от воздушного шланга 4мм (он плотный, и подходит для удерживания печатных плат, я его очень часто использую). Потом между печатными платами стойка (печатал на 3D принтере) и потом латунная сквозная гайка все это затягивает. И задняя стенка будет крепиться тоже болтами М3 к сквозным латунным гайкам.
При сборке выяснилась такая неприятная особенность. Прошивку написал, но часы отказывались работать, лампы мерцали в непонятном порядке. Проблема решилась установкой дополнительного конденсатора между +5В и массой прямо возле микроконтроллера. Его видно на фото сверху (установил его в разъем для программирования).
Файлы проекта в программе EagleCAD и прошивку в CodeVisionAVR прилагаю. Можете модернизировать если необходимо в своих целях)))
Прошивка часов сделана довольно просто без наворотов! Просто часы. Две кнопки управления. Одна кнопка-«режим», вторая «настройка». Нажав кнопку «режим» в первый раз, отображаются только цифры, отвечающие за часы, если в этом режиме нажать «настройка», то часы начнут увеличиваться (при достижении 23 сбрасываются в 00). Если нажать еще раз на «режим», будут отображаться только минуты. Соответственно, если нажать в этом режиме «настройка», будут увеличиваться минуты так же в «круговом» порядке. При еще одном нажатии на «режим» – отображаются и часы и минуты. При изменении часов и минут, секунды обнуляются.
