Электронные часы-будильник на газоразрядных индикаторах и мк. Электронные часы-будильник на газоразрядных индикаторах и мк Схема для включения ламп
Завораживающее неоновое свечение отчасти похожее на свечение электровакуумных ламп, похожий внешний вид. Все это дает ощущение прошлого на этапе освоения, познания и начала применения электричества, насколько можно представить по книгам, фильмам, иллюстрациям. Вот так завернул. Но обо всем по-порядку.
Назад в прошлое?
Ре́тро (также стиль ретро ; ретро-стиль от лат. Retro «назад», «обращённый к прошлому», «ретроспективный») - достаточно абстрактный художественно-исторический термин, применяемый для описания различных категорий старинных вещей, имеющих некую культурную и/или материальную ценность, и, как правило, нечасто встречающихся в современной повседневной жизни с её нарочитой практичностью и стремлением к избавлению от «лишних» деталей. (Википедия).
Вот как то так. Но прогресс не стоял и не стоит на месте. Все миниатюризируется, унифицируется с одновременным увеличением функциональности. И тут на помощь приходят микроконтроллеры и прочие программируемые интегральные микросхемы (ИМС). Можно конечно использовать и более простые устройства для достижения большей аутентичности изготавливаемого изделия, но... эта совершенно другая тема для разговора.
Это все к тому, что не обязательно возвращаться к возможностям прошлого, а использовать доступное настоящее. Есть, конечно, и другие способы реализации, здесь же рассматривается конкретное решение поставленной задачи на микроконтроллере (МК) производства фирмы ATmega8.
Внешнее соответствие "призракам" прошлого полностью зависит от фантазии, взглядам, вкусам человека, изготавливающего сей девайс в ретро-стиле. Бесспорно, кому-то нравятся другие направления в оформлении, тогда вам и карты в руки.
А суть в чем?
Предлагаемые часы имеют следующий функционал:
- Индикация времени в формате ЧЧ:ММ:СС
- Возможность показа разделительных точек (для большей наглядности)
- Возможность показа даты в формате ДД:ММ:ГГ в начале каждого часа (~10 сек)
- Принудительный показ даты
- Возможность воспроизведения ежечасного сигнала
- Установка до 10-ти будильников на разное время в формате ЧЧ:ММ
- Повтор сигнала (если не был выключен) будильника через 5 минут с момента срабатывания
- Изменение эффекта переключения цифр (плавное переключение)
- Сохранение настроек и продолжение отсчета времени при отключении питания
- Через каждые 10 дней работы в 00:00:00 включается двухминутный режим антиотравление катодов
После включения часы будут стоять, чтобы они пошли необходимо выставить время.
Тыкая кнопочки
Управление часами осуществляется 4-мя кнопками. При каждом нажатии издается звуковой сигнал
Для настройки используется 4-е режима (без режима "по умолчанию"), переключение которых осуществляется циклически (0 -> 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 0, "0" используется для привязки к программе).
Если примерно в течении 10-и секунд не была нажата ни одна кнопка, часы переходят в режим "по умолчанию". При выборе кнопкой "NEXT" нужного параметра для его установки, соответствующее значение будет мигать, и при его изменении кнопкой "SET" загорятся разделительные точки. Это означает, что текущее значение хотя бы одного параметра изменено и, если необходимо, его нужно сохранить нажав кнопку "SAVE", разделительные точки при этом погаснут. В случае выставления недопустимых значений времени или даты и при попытке их сохранения кнопкой "SAVE", запись не будет произведена, о чем будут свидетельствовать горящие точки.
Настройка времени: выставляется требуемое значение, при установки секунд (как десятков, так и единиц) происходит их сброс в "0". Далее в нужный момент введенные значения сохраняются.
Настройка даты: тут просто выставляется требуемое значение и сохраняется.
Настройка будильника: выставляются часы и минуты, при изменении значения в позиции для десятков секунд происходит последовательный перебор будильников (всего может быть настроено до 10-ти будильников), в позиции единиц секунд будильник активируется при установки "1", и, соответственно, деактивируется установкой "0" (при прошивке все будильники установлены в 00:00 и выключены).
Дополнительные настройки: здесь каждый параметр отвечает за небольшое изменение функциональности. В таблице приведены значения дополнительных настроек.
(при прошивке все значения установлены в "0"). Мелодия для будильника сделана одна "В траве сидел кузнечик", так сказать, на пробу (за то что понравится не ручаюсь:)). При использовании зуммера не рекомендуется ставить мелодию, так как будет каша из звуков "режущих" ухо.
Прошивка написана на языки Си в среде . Исходный код (с подробными, я так думаю, комментариями) прилагается. Проект печатной платы и схема выполнены в . Для не владеющих этим инструментом все переведено в PDF.
Если будет время, возможно, что-нибудь будет добавляться в прошивку, но для повседневного использования такого функционала по-моему достаточно. Или каждый может поменять и добавить то, что ему нужно.
Небольшое видео работы часов:
И еще пара картинок
Использованные материалы:
1.
Повышающий DC-DC преобразователь
2.
DS1307
3.
Огромнейшая тема по часам на ГРИ
Update
Обновленная прошивка от 7.05.2019.
- Добавлены два эффекта отображения - плавный переход из одной цифры в другую, смена цифры перебором (настраивается в пункте вкл/выкл эффекта плавной смены).
- Добавлен аналоговый датчик температуры типа LM35 (можно использовать похожего типа с характеристикой 10 мВ/°С). Выход датчика подключается на 26-ю ногу МК. На печатной плате изначально заложено место по разъем. Показания температуры выводится при нажатии на кнопку 2(NEXT) в режиме показа времени.
- Добавлен ночной режим - пониженная яркость с 22:00 до 6:00. (Для тех, кому не хватало яркости в обычном режиме, анодные резисторы индикаторов можно уменьшить до 1-2,2 кОм).
- Из-за некоторых изменений и оптимизаций в прошивке, корректная работа будильника (если им вообще кто-то пользуется) пока не проверена. По задумке должно работать так: при настройке будильника, в позиции единиц секунд - 0 - выкл; 1,2,3,4,5,6,7 - по дням; 8 - будни; 9 - все дни.
Архив (Clock_firmware_7.05.2019.zip) с прошивкой (исходников не будет) прикреплен ниже.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | Часы реального времени (RTC) | DS1307 | 1 | В блокнот | ||
| U2 | Кодер, декодер | SN74141 | 1 | SN74141N или К155ИД1 | В блокнот | |
| U3 | МК AVR 8-бит | ATmega8A | 1 | ATmega8A-PU | В блокнот | |
| U4 | Линейный регулятор | L7805AB | 1 | В блокнот | ||
| U5 | DC/DC импульсный конвертер | MC34063A | 1 | В блокнот | ||
| Q1, Q3, Q6, Q8, Q10, Q12, Q15 | Биполярный транзистор | КТ940А | 7 | MPSA42, MPSA92, BF422 BF423 | В блокнот | |
| Q2, Q4, Q7, Q9, Q11, Q13, Q16 | Биполярный транзистор | КТ3157А | 7 | В блокнот | ||
| Q5 | Биполярный транзистор | 2N5551 | 1 | В блокнот | ||
| Q14 | MOSFET-транзистор | IRF740 | 1 | В блокнот | ||
| D1-D6 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 6 | В блокнот | ||
| D7 | Выпрямительный диод | 1N4937 | 1 | В блокнот | ||
| C1 | Конденсатор | 0.047 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| C2, C3, C5, C6, C8, C10 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 6 | В блокнот | ||
| С4 | 100 мкФ 25В | 1 | В блокнот | |||
| C9 | Электролитический конденсатор | 10 мкФ 25В | 1 | В блокнот | ||
| C11 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ 25В | 1 | В блокнот | ||
| C12 | Конденсатор | 100 пФ | 1 | В блокнот | ||
| C13 | Конденсатор | 470 пФ | 1 | В блокнот | ||
| C14 | Электролитический конденсатор | 4.7 мкФ 250В | 1 | В блокнот | ||
| C15, C16 | Конденсатор | 22 пФ | 2 | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 100 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R3, R19, R28 | Резистор | 10 кОм | 3 | В блокнот | ||
| R4 | Резистор | 3 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R5, R6, R10, R14, R20, R24, R29, R33 | Резистор | 4.7 кОм | 8 | В блокнот | ||
| R7, R11, R15, R21, R25, R30, R35 | Резистор | 33 кОм | 7 | В блокнот | ||
| R8, R12, R16, R22, R26, R31, R36 | Резистор | 100 кОм | 7 | В блокнот | ||
| R9, R13, R17, R23, R27, R32, R37 | Резистор | 470 кОм | 7 |
Мультиобзор рассыпных деталей, из которых соберем часы на газоразрядных индикаторах.
Отличие от большинства схем в интернете - доступность всех элементов (кроме самих индикаторов-ламп, увы) на Алиэкспресс и максимальная простота конструкции.
Пост - обещанное продолжение .
Под катом длинное DIY. Добро пожаловать!
Интро
Итак, сессия сдана, можно и заняться творчеством.Я уже собирал ламповые часы, но основой схемы были прямо предназначенные для управления лампами микросхемы SN74141 (конкретно у меня были чехословацкие клоны Tesla MH74141, также в ходу советские К155ИД1). Залежи подошли к концу, возникла идея исключить раритетную детальку.
В целом, вышло.
Немного истории и теории о газоразрядных индикаторах
Выпускалось эта радость с 50-х аж по 90-е большинством стран, но особо отличился СССР-Россия, навыпускав столько лампочек ИН, что процентов так 95 современных поделок по всему миру собраны на ИН-14, которые доступны в любых количествах прямо со складского хранения.К слову, именно часы на ГРИ промышленно не выпускались никогда, они шли в оборонку и измерительные приборы за сотни денег своего времени. Если не прав - поправьте, но в интернете мнение такое, и никаких достоверных сведений о бытовых приборах не осталось.
Итак.
Газоразрядный индикатор, aka nixie tube, по сути, представляет собой обычную неоновую лампу.
Анод (плюс) это сетка, катоды (минус) - изображения символов из штампованной стали. Всё это дело находится в стеклянной колбе с неоном, парами ртути (и прочими примесями для повышения срока службы). Кстати, пары ртути неплохо излучают жестким ультрафиолетом, поэтому в Европе лампы обычно покрывали оранжевым контрастным фильтром. В СССР не парились. Ну да ладно, мы ж в упор облучаться не собираемся.
При разности потенциалов между катодом и анодом примерно от 145 вольт, слой газа вокруг анода зажигается в тлеющий разряд красно-оранжевого цвета.
Соответственно, для управления такими штуками нам придется рулить высоким напряжением.
Тут варианты такие:
1) Упомянутая специализированная микросхема SN74141 и её клоны - дюже удобно. Напрямую коммутирует лампы с низковольтной логической частью схемы. Можно втыкать прямо в Ардуину. Но несколько раритетна и потому доступна рандомно по рандомной цене.
2) Мультиплексирование - все «одинаковые» катоды подключены в шину, лампы быстро включаются по одной со стороны анода. Тут хватит всего одной SN74141 или малого количества транзисторов. Минусы - нужны драйверы («выключатели») анода для каждой лампы, для той же воспринимаемой яркости нужно мучить лампу до 10 раз большим импульсным током.
Возможно видимое мерцание:
Характерное видео
Мне не по нраву данный вариант.
3) Управление без мультиплексирования. Каждый катод индивидуально включается своим высоковольтным транзистором.
Недостатком варианта является только то, что транзисторов нужно несколько… много: от 10 штук на лампу. Но они же братьями-китайцами продаются чуть за более, чем один бакс / 100 штук! Решено, так и будем делать.
Пояснения по коду
У нас будет 5 кнопок: +1 час, +1 минута, -1 минута, обнулить секунды, включатель подсветки. Подсветки пока нет, так что в коде заглушка.
#define BUTTON1 7
#define BUTTON2 13
#define BUTTON3 12
#define BUTTON4 11
#define BUTTON5 8
Поскольку нам нужна отзывчивость на нажатие кнопок, delay() по возможности не используем. Будут два таймера по функции millis(). Первый обновляет время два раза в секунду и мигает разделительными индикаторами:
if (abs(curtimed-timed) >= 500){
dot=!dot;
shifter.clear();
shifter.setPin(60, dot);
displayTime(); // display the real-time clock data on the Serial Monitor,
shifter.write();
timed = millis(); }
0-59 выводы это у нас цифры в лампах, 60-й подключен к неонкам.
Второй - скринсейвер против отравления в катодах. Раз в 30 секунд прогоняет все числа:
if (abs(curtimet-timet) >= 30000){
nixietrainer();
timet = millis(); }
В остальном, ничего интересного. Надергано с примеров по подключению часов, и так далее.
Чего непонятно - спрашивайте.
Ну, готово!
Часики вышли здоровые, мои предыдущие раза в полтора меньше их смотрятся.
Конечно, работы еще много: подсветка, корпус, кнопки, но уже можно поставить на подоконник в ожидании доделки.
Всем спасибо за внимание, с радостью отвечу на вопросы.
Upd. март 2016:
Часы доделаны окончательно, включая корпус.Блок питания на 12 вольт решил встроить.
Планирую купить +90 Добавить в избранное Обзор понравился +153 +271
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 надфелем 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 датчико 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.
Кроме ламп, использованных в моей схеме, можно устанавливать любые другие газоразрядные индикаторы. Для этого придется изменить разводку платы, а для некоторых ламп напряжение повышающего преобразователя и резисторы на анодах.
Внимание: устройство содержит источник высокого напряжения!!! Ток небольшой, но достаточно ощутимый!!! Поэтому при работе с устройством следует соблюдать осторожность!
Один из вариантов сборки данного проекта:
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Газоразрядный индикатор | ИН-8 | 4 | В блокнот | |||
| Газоразрядный индикатор | ИН-17 | 2 | В блокнот | |||
| CPU | МК AVR 8-бит | ATmega8 | 1 | В блокнот | ||
| Часы реального времени (RTC) | DS1307 | 1 | В блокнот | |||
| Датчик температуры | DS18B20 | 2 | В блокнот | |||
| DD1 | Микросхема | К155ИД1 | 1 | В блокнот | ||
| IC1 | DC/DC импульсный конвертер | MC34063A | 1 | В блокнот | ||
| VR1 | Линейный регулятор | LM7805 | 1 | В блокнот | ||
| VT1-VT6 | Биполярный транзистор | MPSA92 | 6 | В блокнот | ||
| VT7-VT12 | Биполярный транзистор | MPSA42 | 6 | В блокнот | ||
| VT13, VT14 | Биполярный транзистор | BC847 | 2 | В блокнот | ||
| VT15 | Биполярный транзистор | КТ3102 | 1 | В блокнот | ||
| VT16 | Биполярный транзистор | КТ3107А | 1 | В блокнот | ||
| VT17 | MOSFET-транзистор | IRF840 | 1 | В блокнот | ||
| VDS1 | Диодный мост | 1 | В блокнот | |||
| VD1 | Выпрямительный диод | HER106 | 1 | В блокнот | ||
| HL1-HL6 | Светодиод | 6 | В блокнот | |||
| C1 | 100 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| C2, C3-C5, C7, C9, C11 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 7 | В блокнот | ||
| C6, C8 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ | 2 | В блокнот | ||
| C10 | Конденсатор | 510 пФ | 1 | В блокнот | ||
| C12 | Электролитический конденсатор | 4.7 мкФ 400В | 1 | В блокнот | ||
| R1-R4, R6-R8 | Резистор | 4.7 кОм | 7 | В блокнот | ||
| R5, R9-R14, R27-R32, R42 | Резистор | 10 кОм | 14 | В блокнот | ||
| R15, R17, R19, R21, R23, R25, R45 | Резистор | 1 МОм | 7 | В блокнот | ||
| R16, R18, R20, R22, R24, R26 | Резистор | 13 кОм | 6 | В блокнот | ||
| R33, R34 | Резистор |
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.
Схема: есть (PIC16f886,PIC16F628)
Плата:есть ( Sprint-Layout )
Прошивка:есть
Исходник:нет
Описание: eсть
Особенности: отсутствие РТС, софтовый DC-DC высокого напряжения.
Схема:
Есть функции будильника и отображения температуры.
Питание в диапазоне 4,5…15В.
Управление энкодером с кнопкой.
Конструкция состоит из двух плат – плата с индикаторами и плата управления.
Платы соединяются через разъемы
Вход в настройки будильника коротким нажатием на кнопку энкодера (разделитель минут и часов светит не мигая). Вращением энкодера настраиваем время сигнала. Повторное короткое нажатие (или 10 сек бездействия) – выход в режим часов (разделитель мигает). Разрешение срабатывания будильника – длинное нажатие (удержание) до появления сигнала: короткий сигнал – отключено, тональный сигнал – включено. После срабатывания будильника тональный сигнал звучит 1 мин. Тональный сигнал можно прервать нажатием на кнопку экнодера.
Температура выводится с 25 по 30 сек.
С 9:00 до 21:00 часы издают короткий почасовой сигнал.
Точность работы – примерно 1 сек в сутки (проверено в другом проекте). Кварц обвязывать (нагружать) рекомендованными ёмкостями. Место монтажа кварца и прилегающие линии отмыть и просушить. Корпус кварца соединить с минусом.
.
Простые часы с ретро лампами ИН-12
Схема:
Управление часами тремя кнопками – «увеличить», «уменьшить» и «ок» (выбор режим
а ).Часы работают в 24 часовом формате.Короткое нажатие на кнопку «ок» перебирает режимы: часы, будильник, яркость. Есть будильник. Длинное нажатие на кнопку «ок» определяет срабатывание будильника: короткий сигнал – отключено, тональный сигнал – включено.В часах можно настроить яркость свечения ламп и, соответственно, ток потребления. Подстройка яркости в пределах 0…99 уровней. С 9:00 до 21:00 часы издают короткий почасовой сигнал.
Реализован метод борьбы с отравлением катодов ламп (или антиотравление). Перед сменой минут происходит быстрый перебор всех цифр во всех лампах/Некоторые детали могут быть заменены:
Стабилизатор напряжения КР1158ЕН5А (TO -251) = 7805 (TO -220)
Полевой транзистор STU6N62K3 (IPAK ) = IRF840 (TO -220)
Индуктивность 1000 мкГн = 470 мкГн.
Конденсатор 4,7мкФ х 350В = 10 мкФ х 350В
Диод Шоттки 1N5817 = 1N5819 (нежелательно).
Много аналогов у установочных компонентов – почти любые горизонтальные держатели батареи CR 2032, тактовые кнопки 6х6 мм, пьезоизлучатели диаметром до 12мм, любые доступные панели под микросхемы.