Часы на газоразрядных индикаторах ИН-12А

ЧАСЫ НА ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИНДИКАТОРАХ

Внимание! На плате и в списке компонентов исправлена критическая ошибка! Вместо резистора 220 Ом должен стоять 0.22 Ом, причём на 1-2 Ватта.

Внимание внимание! Индикаторы ИН-12 паяются НА шелкографию, анодной (белой) ногой в дырку №11. Не нужно сравнивать распиновку с даташитом и курить советские схемы, в плате данного проекта сделано так, как сделано.

Я сделал новую версию часов, которая работает чуть иначе и содержит минимальное количество компонентов. Плата имеет размеры меньше 10х10 см, поэтому заказать её можно за $2! Анонс проекта находится вот здесь.

Часы на газоразрядных индикаторах (ГРИ, NIXIE) под управлением Arduino NANO. Комплект плат включает в себя платы для индикаторов ИН-14, ИН-14/ИН-16 и ИН-12. Время задаётся RTC DS3231, время настраивается кнопками. Есть также будильник и отображение температуры и влажности (точный датчик DHT22). Раз в полчаса делается антиотравление.

ПОДРОБНОЕ ВИДЕО ПО ПРОЕКТУ

В данном видео показан полный и максимально подробный процесс разработки и изготовления устройства, а также обзор его возможностей и функций.

Понятные схемы, OpenSource прошивки с комментариями и подробные инструкции это очень большая работа. Буду рад, если вы поддержите такой подход к созданию Ардуино проектов! Основная страница пожертвовать – здесь.

СХЕМЫ, ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ

Гербер файлы уже в архиве!
Список компонентов тоже есть в архиве!

Схема 1

МАТЕРИАЛЫ И КОМПОНЕНТЫ

Ссылки на магазины, с которых я закупаюсь уже не один год

Вам скорее всего пригодится:

  • Arduino NANO 328p
    • https://ali.ski/tI7blh
    • https://ali.ski/O4yTxb
    • https://ali.ski/6_rFIS
    • https://ali.ski/gb92E-
  • RTC DS3231
    • https://ali.ski/lqQM2d
    • https://ali.ski/u6mZas
  • DS3231 микро
    • https://ali.ski/ryuL3c
    • https://ali.ski/TeMCzf
    • https://ali.ski/QyKKgc
    • https://ali.ski/dK9KS
    • https://ali.ski/JoLtw
  • DHT22 (датчик) https://ali.ski/sMRam
  • Пищалка http://ali.ski/hEfWS
  • Кнопки http://ali.ski/6prO3rhttp://ali.ski/zdU4eJ
  • Ступенчатое сверло http://ali.ski/OdKec
  • Проводочки http://ali.ski/uUR_rhttp://ali.ski/uUR_r
  • Корпус https://hobbybazza.ru/zagotovki-iz-mdf/2345-schkatulka-bolschaya-s-kruglym-kraem.html
  • Ещё вариант корпуса https://hobbybazza.ru/derevyannye-zagotovki/3853-kupyurnica-pod-evro.html

ПРОШИВКА И НАСТРОЙКА

Загружать прошивку желательно до подключения компонентов, чтобы убедиться в том, что плата рабочая. После сборки можно прошить ещё раз, плата должна спокойно прошиться. В проектах с мощными потребителями в цепи питания платы 5V (адресная светодиодная лента, сервоприводы, моторы и проч.) необходимо подать на схему внешнее питание 5V перед подключением Arduino к компьютеру, потому что USB не обеспечит нужный ток, если например лента его потребует. Это может привести к выгоранию защитного диода на плате Arduino. Гайд по скачиванию и загрузке прошивки можно найти под спойлером на следующей строчке.

ИНСТРУКЦИЯ ПО ЗАГРУЗКЕ ПРОШИВКИ

1. Если это ваше первое знакомство с Arduino, внимательно изучите гайд для новичков и установите необходимые для загрузки прошивки программы.

2. Скачайте архив со страницы проекта. Если вы зашли с GitHub – кликните справа вверху Clone or download, затем Download ZIP. Это тот же самый архив!

3. Извлеките архив. Содержимое папки libraries перетащите в пустое место папки с библиотеками Arduino C:/Program Files (x86)/Arduino/libraries/

4. Папку с прошивкой из firmware положите по пути без русских букв . Если в папке с прошивкой несколько файлов – это вкладки, они откроются автоматически.

5. Настройте прошивку (если нужно), выберите свою плату, процессор. Подключите Arduino к компьютеру, выберите её COM порт и нажмите загрузить.

6. При возникновении ошибок или красного текста в логе обратитесь к 5-ому пункту гайда для новичков – “Разбор ошибок загрузки и компиляции“.

Максимально бюджетные часы на ГРИ (газоразрядых индикаторах) ИН-12А

Привет! Сегодня я расскажу, как в пылу спора с коллегой собрать максимально босяцкие и самые дешевые часы на газоразрядных индикаторах ИН-12 и им подобных.

В комментариях к одному из последних постов про такие часы я уже писал об этом, но ввиду редкого прочтения массой пользователей и кучи вопросов, решил оформить все это постом.

Итак. Дано: на складе найдены лампы ин-12а, ин-16, ин-1 совместно с коллегой. Суть спора: собрать на них часы – очень дорого даже при наличии ламп на складе.

Результат спора: кто соберет за минимум денег – тому плюшка).

Первое, о чем хочется сказать – для ламп серии ИН – не нужно диких блоков питания с кучей элементов. Все эти повышайки, опубликованные в сети – работают, как и должны. Но. Большое жирное “НО” спряталось среди всех этих схем. Все эти лампы изначально заточены под питание от полупериода переменки. Не понятно?) Ок. Фильтруем 220в одним диодом, получаем полупериод для питания лампы, резистором подстраиваемся как надо. Вот пример из журнала “Радио” за всрато-старый год:

Что тут интересного? Что от розетки 220в через диод и резистор 39к питается лампа, полупериодом. И самое главное, объединяются земли логики и земли из розетки! Диванные электронщики уже не писают кровью, они начали ею какать.

Проектируем простейший блок питания для двух напряжений, +5 и +

Проектируем простейшие часы на индикаторах в том же EasyEDA, с учетом наличия в китовом наборе ds1302, arduino nano. EasyEda позволяет при размерах платы до 100х100 разрезать плату бесплатно и отправить ее при первом заказе за 2 бакса, без стоимости пересылки.

Объединяем все это в одну PCB

Получаем простейшие часы на ГРИ с минимальным набором компонентов и затрат, с блоком питания прямо из розетки

Спора ради, для удешевления, собрано было все в коробке, в которой пришли платы

Тем не менее, все работает, как и должно, с босяцкой подсветкой, в коробке, но за более года работы ни отставаний, ни опережений, нет. Спор выигран, часы работают прекрасно.

Найдены возможные дубликаты

Как нарисовать сову.жпег

-реально как будто чёрная магия.

Завидую по доброму таким умельцам.

Было, батарейка в модуле ds1302 держит время. В схеме именно модуль из самого простого кит-набора с али

из всего поста, понял только как коробку сделать 🙂

до 500р, с заказом плат

Диванные электронщики уже не писают кровью, они начали ею какать.

Я диванный электронщик.

Что не так со схемой, почему я должен какать кровью?

Причём не просто заводит 220В, а ещё и оставляет часть схемы без гальванической развязки.

Транс тпг-0,7 весит 65+-2 грамма и стоит 120-130 рублей на любом радиорынке или в радиолавке. Габариты на глаз 2см на 3 см

Я-то подумал, что с самой схемой что-то не так. Помню, одно время модно было малоточные девайсы прямо из розетки питать, но — безопасность.

Ну 220 я бы на так боялся заводить в свое устройство. Правильная разводка и хороший корпус решают проблему.

P.S. Автор, а почему я у тебя в игноре?

Не у меня в игноре точно, я никого не игнорил

Ценность этой статьи практически нулевая, для тех ,кому проблематично изготовить печатную плату. Да и можно изготовить, НО – вполне вероятно, что начнется дикий мозготрах – малейший, едва прозваниваемый тестером залипок между ногами ИД1 дает паразитную засветку – горят все сегменты лампы и фиг поймешь, что делать. Также оптопары – тот еще вынос мозга -это надо учитывать в прошивке, чтобы не было паразитной засветки, да и саму скорость обновления динамической индикации надо подобрать. Таким образом – самый верный путь , и довольно дешевый – напаять к каждой панельке ИН12 по “косичке” проводов, все к каждому по дешевратору К155ИД1 навесом (упрятать пайку в трубки) – ну а это дело уже к МК.

К МК? Только счетчики 155 серии. К155ие2 и к155ие4 помогут нам

Поделитесь прошивкой пожалуйста

Поделитесь файлом рисунка платы, а главное прошивкой

ПС-2 а за сэкономленные на плате 2 бакса приобрел чудный корупус-сундучок в галамарте, он сделан из шпона, покрытого красным лаком, и лампы у меня тоже покрытые красным лаком – получится вполне труЪ 🙂

Да по-настоящему босяцкие часы – это с затратами на обвес 0 рублей ноль копеек. – из тех веток и шишек, которые есть у каждого уважающего себя радиолюбителя с минимумом затрат времени) Я сделал так. В шнур в термоусадку заткнул диод и резистор 40 кОм. Что еще надо, Ардуину UNO (питание от компа, а не от блока), ОДНУоптопару, дешифратор к155ид1 (приобрел за 10 рублей штука, жаль немного), .ОДНУ лампу и DS3231 (она точнее, чем 1307). Все скидал на макетную плату. Конечно, это лишь для проверки скетча, будет 4 лампы и печатка по ЛУТ (а не за 2 бакса, кусок тектолита 20 рублей, от него отпилю кусочек), ну а пока то,что слепил успешно справляется со своей задачей – показывает время) С уважением – Ваш Нищеброд с образованием радиотехника 🙂

ПС – если в шнур всадить резистор

40 кОм и диод (надежно заизолировав последние термоусадкой), то это сравнительно безопасно, точнее также опасно,как пользоваться индикаторной отверткой 🙂 Но все равно – все действия – на свой страх и риск 🙂

Газоразрядные лампы – более широкое понятие. Газоразрядные индикаторы – это такие газоразрядные лампы, в которых используется (как правило) именно тлеющий разряд, а катоды изготовлены ввиде индицируемых знаков, столбиков и т.д.

Не, разве это бюджетно? Бюджетно – на картонной макетке, на православной к145ик1901, и корпус из тетрадки. А это так.

Проекты : Часы, будильники, календари, таймеры

Простые часы с ретро лампами ИН-12

Часы собраны по мотивам предыдущей конструкции, но с меньшим бюджетом и на более доступном микроконтроллере PIC 16 F 628 A .
Устаревшая модель, см обновление – проект История любви ИН-12.

Часы работают в 24 часовом формате.

Реализован метод борьбы с отравлением катодов ламп (или антиотравление). Перед сменой минут происходит быстрый перебор всех цифр во всех лампах.

Управление часами тремя кнопками – «увеличить», «уменьшить» и «ок» (выбор режим а ).

Нажатием на кнопку “ок” перебираются следующие режимы:

– настройка часов текущего времени (ЧЧ _ _);
– настройка минут текущего времени (_ _ ММ);
– настройка часов будильника (ЧЧ._ _);
– настройка минут будильника (_ _.ММ);
– настройка текущего дня недели от 1 до 7 (0 _ _ 1);
– срабатывание будильника в понедельник (1 _ _ 1);
– срабатывание будильника во вторник (2 _ _ 1);
– срабатывание будильника в среду (3 _ _ 1);
– срабатывание будильника в четверг (4 _ _ 1);
– срабатывание будильника в пятницу (5 _ _ 1);
– срабатывание будильника в субботу (6 _ _ 0);
– срабатывание будильника в воскресенье (7 _ _ 0);
– яркость свечения ламп от 0 до 20 (8 _ 05);
– почасовой сигнал с 9 :00 до 21 :00 (9 _ _ 1).

Изменения и замечания:

1. Добавлены новые функции в программу – см режимы выше. Теперь эксплуатация часов комфортнее, но настройка сложнее.

Читайте также:  «Народные» средства борьбы с запотеванием стекол в автомобиле

2. Увеличена частота ШИМ – дроссель перестал пищать; можно использовать индуктивности меньших номиналов. Решая этот вопрос, пришлось пожертвовать мелодичным сигналом будильника (теперь звуковой излучатель при срабатывании будильника просто пикает).

3. Скорректирована схема – добавлен транзистор BC 558, ускоряющий закрытие силового полевого транзистора. Теперь полевой транзистор не греется (чуть тёплый при потреблении 12В * 100 мА).

4. Изменен алгоритм подавления засветки соседних разрядов. Ранее для закрытия оптопар использовался пустой такт динамической индикации. Сейчас выполняется задержка для гарантированного закрытия оптопар. Увеличена частота переключения разрядов, свечение цифр стало ярче и “пушистее” .

5. Теперь часы могут работать и от 5В – для этого в схеме вместо стабилизатора КР1158ЕН5А (7805) поставить перемычку. При этом потребуется настроить яркость на максимум (>15 ед). Внимание – при питании 9. 12В поднимать яркость больше 15 ед не рекомендуется, т.к. возникает свечение вокруг подводящих электродов цифр.

6. Уменьшено потребление в режиме ожидания (при обесточке), примерно 0,47 мА (ранее было 0,52 мА).

7. Добавлен алгоритм восстановления времения для случаев коротких обесточек при эксплуатации без батарейки.

8. Ранее наличие напряжения контролировалось на пин 18 через делитель напряжения 1:2 (4,7 кОм + 4,7 кОм) для целей ускорения перехода в режим ожидания. Решено ограничиться одним сопротивлением 4,7 кОм (потому что их много у меня). Допустимый входящий ток на пин 18 до 20 мА (см даташит параметр Input clamp current). При питании 20В входящий ток составляет (20 Вольт / 4700 Ом) = 4,2 мА.

9. Газоразрядный индикатор тлеющего разряда является простейшим стабилизатором постоянного тока (стабилитроном). Фактически в моих экземплярах ламп напряжение стабилизации измерено на уровне 175В. Ток свечения цифр подбирается на уровне 1-2 мА. В документации на ИН-12 указан параметр напряжения источника питания. Всё это подвожу к тому , что нет необходимости стабилизировать напряжение питания ламп.

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 4,7 мкФ 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.

Для повышения точности хода часов кварц 32768 Гц нагружать рекомендованными емкостями. Место монтажа кварца и прилегающие линии отмыть растворителем и просушить. Корпус кварца соединить с общим минусом.

На видео какое-то непонятное мерцание, в реале всё светится равномерно.

01.07.2015 Evgeniy Korzhov

19.12.15. Юрий, Евпатория

Проект устарел и не поддерживается.
Новая версия проекта “История любви ИН-12”.

О сайте.
Электронные устройства и модели,
обучение и консультация,
документация и средства разработки.
Принимаем на реализацию проекты,
услуги, идеи. Возмездная помощь.

Здесь может быть
ваша реклама

Понравилась конструкция,
но не можете собрать?

Обращайтесь, мы удовлетворим
ваши запросы и пожелания!
Напишите нам письмо.

В русском Интернете бестолку защищать свои права. Хотите использовать материалы – используйте,
но с письменного согласия авторов. В противном случае будут высланы соответствующие письма
в поисковые системы об ограничении индексации ваших сайтов. Не доводите до греха.

Электронные часы-будильник на газоразрядных индикаторах и МК

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 Atmel 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
  • Небольшая справка: Газоразрядный индикатор — ионный прибор для отображения информации, использующий тлеющий разряд. По сравнению с единичным индикатором — неоновой лампой — обладает более широкими возможностями. Наиболее известными среди газоразрядных являются знаковые индикаторы типа « Nixie tube », каждый из которых состоит из десяти (или иного количества) тонких металлических электродов (катодов), каждый из которых соответствует одной цифре или знаку, при этом они включаются индивидуально. Электроды сложены так, что различные цифры появляются на разных глубинах, в отличие от плоского отображения, в котором все цифры находятся на одной плоскости по отношению к зрителю. Трубка наполнена инертным газом неоном (или другими смесями газов) с небольшим количеством ртути. Когда между анодом и катодом прикладывается электрический потенциал от 120 до 180 вольт постоянного тока, вблизи катода возникает свечение. (Википедия)

    Исходя из этого описания следует, что нужно заставить индикаторы “зажигать” свои катоды в требуемой последовательности под управлением МК. Структурная схема будет состоять из следующих частей (см. рисунок):

    Небольшое описание и назначение блоков.

    Источник питания (ИП) – тут все просто. ИП предназначен для питания всех элементов схемы.Он должен включать как высоковольтный источник постоянного напряжения для питания устройства индикации (УИ), так и источник низкого напряжения для питания устройства управления и других элементов.

    Устройство управления (УУ) – включает в себя сам МК и некоторые другие элементы, непосредственно участвующие в управлении ГРИ.

    Устройство индикации (УИ) – можно разделить на сам индикатор и его высоковольтный драйвер анодного напряжения.

    Часы реального времени (ЧРВ) – специализированная ИМС, которая ведет отсчет времени, также включает в себя календарь с указанием номера дня недели.

    Кто есть кто

    Теперь рассмотрим более подробно структуру данного устройства.

    В данной конструкции применены газоразрядные индикаторы ИН-12 и индексом “А” или “Б” (отличие ИН-12Б в том что присутствует еще один катод в виде запятой, в схеме он не используется)

    Для питания схемы можно использовать несколько вариантов ИП. Это, например, и классический трансформаторный, или импульсный блок питания, или блок питания с двойным преобразованием. При такой конструкции часов (с ГРИ) наиболее часто применяется последний вариант. Для получения высокого постоянного напряжения, долго не думая, возьмем достаточно распространенную схему с использованием специализированной ИМС DC-DC преобразователя МС34063.

    Принцип работы повышающего (step-up) преобразователя на данной ИМС подробно описан в интернете [1]. Основное отличие: для получения высокого напряжения используется внешний ключ.

    Схема довольная простая и не содержит дефицитных деталей. Диод можно использовать любой быстродействующий с напряжением от 300 В и током от 0,5 А. Высоковольтный силовой ключ можно заменить на схожий по параметрам транзистор, так же возможно использовать менее мощный, но дополнительно потребуется установить его на теплоотвод. Дроссель можно использовать готовый на ток не мене 0,5 А или намотать самому на ферритовом сердечнике.

    Для питания самих часов используется любой сетевой блок питания (AC-DC адаптер) с постоянным выходным напряжением 12 В и током не менее 500 мА (значение взято с запасом, чтобы исключить нагрев адаптера). Часы работают и от 9 В (проверено, но только на предмет включения).

    В качестве драйверов для управления анодами ГРИ используется обычная схема верхнего ключа из состоящая из двух транзисторов.

    В данном варианте применены отечественные высоковольтные транзисторы. Возможно использование импортных высоковольтных транзисторов типа MPSA42 и MPSA92, BF422 и BF423 и других. Но расположение выводов у них отличается от приведенных в схеме, и прямая замена без изменения трассировки печатной платы не предоставляется возможным. Резистор R7 ограничивает ток базы транзистора Q1, чтобы предотвратить выход из строя порта микроконтроллера. При необходимости его значение можно уменьшить. R10 ограничивает ток анода, его значение можно откорректировать если будет наблюдаться недостаточная или избыточная яркость свечения символов соответственно уменьшив или увеличив сопротивление.

    Коммутация катодов осуществляется с помощью высоковольтного двоично-десятичного дешифратора типа К155ИД1. На схеме изображен импортный аналог SN74141N. Расположение выводов у них совпадает, поэтому замена производиться без каких либо изменений.

    Часы реального времени представляют собой рапространенную спецаилизированную ИМС DS1307, так же содержащую календарь и достаточно хорошо описанную и разобранную “по косточкам” в глобальной сети [2]. При применении обычного часового кварца с частотой 32,768 кГц обеспечивается нормальная точность хода (точнее просто не было необходимости).

    “Мозгом”, управляющим выводом информации и обработкой вводимых и выводимых данных, является 8-ми разрядный микроконтроллер ATmega8.

    Все в кучу

    Полная схема устройства изображена на рисунке:

    К вышеописанному можно добавить, что в схеме присутствует источник питания на 5 В на интегральном стабилизаторе типа LM7805, зуммер (пьезоизлучатель со встроенным генератором) с напряжением питания 5 В, предусмотрена возможность установки 6-ти кнопок, из них для обеспечения функционала используется только 4. Так же предусмотрена установка разъема для внутрисхемного программирования МК (ISP Connector). Для улучшения наглядности и читаемости показаний времени/даты используются дополнительные неоновые индикаторы типа ИНС-1 (возможно использование других типов с подбором резистора R38 для установки требуемой яркости свечения) в качестве разделительных точек.

    Режем, рубим и. паяем

    Устройство состоит из двух печатных плат размером 180х45 мм изготовленных из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм по лазерно-утюжной технологии. Все используемые детали выводные, для монтажа в отверстия. При установки плат друг над другом, общая высота нижней платы с установленными деталями не превышает 10 мм (ограничена примененными резьбовыми стойками), все выступающие элементы устанавливаются горизонтально. Соединение плат осуществляется разъемами типа PBS и PLS. Помимо этого есть возможность углового соединения плат между собой с использование угловых разъемов того же типа. Для фиксации можно применить металлические уголки, прикручиваемые к крепежным отверстиям. Кнопки – тактовые, угловые, разъем питания – для установки на корпус.

    Важно, после монтажа нежно проверить наличие между собой контакта всех участков “земляного” полигона, соединенных с выводами элементов, и, при необходимости, пропаять проблемные места. Обратите внимание, что с не припаянными кнопками (крепежные элементы используются как перемычки) и перемычкой над МК, некоторые участки иметь контакта не будут!.

    Платы в собранном виде

    Фото 1. Вид со стороны пайки

    Фото 2. Вид со стороны деталей

    Фото 3. “Бутерброд”

    Фото 4. Общий вид

    Индикаторы впаяны непосредственно в плату, что затрудняет последующий демонтаж, если возникнет такая необходимость. Этого можно избежать путем применения каких либо разъемов или частей от них, а так же панелей ПЛ31А-П (пластмасса) или ПЛ31А-К (керамика) для цоколя РШ-31А.

    Вдох-выдох, подключай

    Платы собраны, вымыты от остатков флюса, проверена правильность монтажа, отсутствие замыканий, можно включать. Если под микроконтроллер установлена панелька, то первое включение можно (и желательно, если в чем то не уверены) производить без него, и без платы индикации.

    Внимание. Схема содержит источник высокого напряжения. Для предотвращения случая поражения электрическим током необходимо соблюдать требования техники безопасности.

    После включения нужно убедиться в правильной работе источника питания. Для этого замеряем напряжение на конденсаторе C14, и подстроечным резистором RV1 устанавливаем значение равное 170 В. Также нужно проконтролировать наличие питания с напряжением 5 В.

    Далее обесточиваем схему и вставляем (запаиваем) МК. Контроллер можно запрограммировать отдельно имеющимся программатором, или прошить прямо на плате (для этого предусмотрено место под разъем для внутрисхемного программирования).

    Фьюзы для прошивки: cksel=F, sut=3, boden=0, bodlevel=0 (для mega8L bodlevel=1). Остальные по умолчанию. Также необходимо запрограммировать энергонезависимую память (EEPROM)

    Скриншот фьюзов для CodeVisionAVR:

    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

    Кнопки (слева направо)ДействиеДействие в режиме показа времени
    1 (MODE)Выбор режима
    2 (NEXT)Следующий параметр
    3 (SET)Установка значенияПоказать дату
    4 (SAVE)Сохранение значенийВыключение будильника

    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 ).

    РежимНазначение
    Показ времени (режим “по умолчанию”)
    1Настройка времени
    2Настройка даты
    3Настройка будильников
    4Дополнительные настройки

    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.

    Параметр (по порядку)ЗначенияФункциональность
    10 / 1Выбор зуммера или динамика соответственно
    20 / 1 (выкл/вкл)Включение эффекта плавной смены цифр
    30 / 1 (выкл/вкл)Показ даты в начале каждого часа (

    10 сек)

    40 / 1 / 2Разделительные точки (потушены / зажжены / мигают)
    50 / 1 (выкл/вкл)Звуковой сигнал каждый час
    60 / 1Номер мелодии для будильника (“0” для зуммера)

    (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 CodeVisionAVR 2.05. Исходный код (с подробными, я так думаю, комментариями) прилагается. Проект печатной платы и схема выполнены в Altium Designer 10. 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

    Update

    Обновленная прошивка от 7.05.2019.

    1. Добавлены два эффекта отображения – плавный переход из одной цифры в другую, смена цифры перебором (настраивается в пункте вкл/выкл эффекта плавной смены).
    2. 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.
    3. 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).
    4. 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.

    Часы на газоразрядных индикаторах ИН-12А

    Теги статьи:ЧасыИН-12ГРИДобавить тег

    Часы на газоразрядных индикаторах ИН-12Б

    Автор: Aheir
    Опубликовано 01.01.1970

    Часто бывает, что толчок к разработке какого-либо устройства дает одна единственная попавшая в руки деталь или элемент. Так случилось и на этот раз – не в добрый час досталась мне сборка из 6-ти газоразрядных индикаторов ИН-12Б, умеющих отображать цифры от 0 до 9 и десятичную точку.

    Раньше такие индикаторы широко применялись для отображения цифровой информации в измерительных приборах и т.п., однако сейчас актуальность подобного решения сомнительна, поэтому, изучив соответствующую тему нашего форума и пробежавшись по данным в ней ссылкам, было принято волевое решение сваять на основе ИНок часы… Что, в свободное от основных занятий время, и было неспешно реализовано.

    Некое подобие структурной схемы устройства представлено на рисунке:

    На схеме красными стрелками показаны шины передачи данных, а синими – питание узлов.

    Часы могут питаться от нескольких независимых источников, развязка которых осуществляется с помощью диодов Шоттки с низким падением D1-D6. В качестве входа для первого источника питания установлен MOLEX разъем, что позволяет использовать компьютерный БП, второй вход оформлен в виде обычного коаксиального DC/DC разъема, а третьим источником является AC/DC преобразователь, схема которого любезно предоставлена моим коллегой (к сожалению, он не зарегистрирован на форуме) и представлена на рисунке:

    Схема несложная, но есть нюансы: диод VD1 – быстрый (если использовать микросхему IR2153D он не требуется), супрессоры VD4 и VD15 необходимы для защиты выпрямительных диодов, если они выбраны без большого запаса по напряжению. Трансформатор Tp2 выполнен на трех сложенных вместе ферритовых кольцах типоразмера 20х12х6 2000НН: первичная обмотка содержит 70 витков провода 0.3мм, маломощная вторичная обмотка (для питания IR2153) – 2 секции по 7 витков того же провода (мотается в два провода, потом начало одного провода соединяется с концом другого и получается средняя точка – как обычно), мощная вторичная обмотка – 2 секции по 7 витков косой из трех проводов 0.5мм (мотаем в 6 проводов, потом делим пополам и т.д. – как и с маломощной). Не забывайте о межслойной изоляции!

    Радиаторы для транзисторов для мощностей ватт до 15-17 не требуются, хотя на плате место под них предусмотрено. Резистор R1 представляет собой три последовательно включенных резистора по 100кОм каждый.

    Входной фильтр: Тр1 и конденсаторы С1 и С2 – взят как есть от АТХ блока питания, дроссель L3 намотан на кольце выходного дросселя от того же БП (просто намотал проводом МГТФ в один слой – сколько влезло, но можно и готовый опять же взять. )

    Будем для определенности предполагать, что после диодной развязки напряжения питания составляет 12В.

    Для питания цифровой части часов необходимо напряжение 5В, которое получается из 12В с помощью импульсного DC/DC преобразователя, построенного на базе микросхемы TL2575-05 от Texas Instr.:

    Для питания газоразрядных индикаторов требуется источник высокого напряжения порядка 200В, необходимый для зажигания и поддержания устойчивого разряда в индикаторе. Повышающий преобразователь 12->200В выполнен на микросхеме MAX1771:

    В высоковольтной части схемы следует применять элементы, выдерживающие соответствующие напряжения. Делитель, образованный резисторами R2, R3 и переменным резистором, задает выходное напряжение, которое в некоторых пределах можно подстраивать. В моем случае, выходное напряжение составляет 190В, чего вполне достаточно для работы индикаторов. Мощности преобразователя хватает для одновременной работы всех 6 индикаторов.

    Советую быть поосторожнее при отладке: 200В – высокое напряжение, и хоть гальваническая развязка от сети и присутствует, да и мощность преобразователя не велика, по лапам он лупит вполне достойно…

    Конструктивно эти DC/DC преобразователи для экономии места и по ряду других соображений оформлены в виде отдельных плат и вертикально впаиваются в плату часов:

    Слева – 5-ти вольтовый преобразователь, справа – повышающий.

    Дешифратор служит для преобразования потока данных, получаемых им от МК, к виду, пригодному для отображения на индикаторе. Схема дешифратора вместе с дисплеем представлена на рисунке:

    Данные ля отображения на дисплее загружаются в 4 последовательно соединенных регистра 74НС595. В последнем регистре этой цепочки хранятся данные, соответствующие состоянию десятичный точек дисплея, его выходы непосредственно управляют высоковольтными ключами Q1-Q6, которые, в свою очередь, зажигают или гасят соответствующую десятичную точку.

    Младшие 4 разряда остальных трех регистров содержат двоичный код, соответствующий значению нечетных знакомест дисплея (1, 3, 5), а старшие полубайты – четных (2, 4, 6). Этот код поступает на входы двоично-десятичных дешифраторов с высоковольтным выходом К155ИД1, управляющих непосредственно индикаторами. В цепи анода каждого индикатора установлен токоограничительный резистор. Поскольку ток точки существенно меньше тока любой из цифр индикатора, в цепи коллекторов «точечных» транзисторов установлены дополнительные резисторы. Таким образом, поскольку состояние регистров обновляется только по команде управляющего МК и изменения происходят только на некоторых линиях данных, мы получаем фактически статическую индикацию, хотя обновление показаний дисплея происходит 20 раз в секунду.

    Блок микроконтроллера состоит собственно из МК, часов реального времени M41T80M6 от STMicroelectronics, USB модуля на FT232BM для связи с ПК, преобразователя уровней интерфейса RS-232 микросхемы MAX232 для тех же целей и кнопок управления. Схема всего этого счастья, как водится, представлена на рисунке.

    Модуль USB на FT232BM представляет собой отдельную плату, вертикально впаиваемую в основную. Модуль собран по типовой схеме за исключением отсутствующей микросхемы EEPROM:

    Одновременно может работать только один из интерфейсов COM или USB, причем предпочтение отдается USB, т.к. переключение реализовано при помощи реле, запитанного от разъема USB: при втыкании кабеля реле перекинется и на контроллер пойдут данные от модуля FT232.

    Вообще, о преобразователях интерфейсов USB RS232 можно почитать в этой статье, а по секрету скажу, что в конечной версии часов стоит такой преобразователь на TUSB3410, но все сказанное относительно приоритетов интерфейсов справедливо и для него..

    Конструктивно часы оформлены в корпусе от компьютерного CD-ROM и состоят, как уже было отмечено, из нескольких плат. Всю площадь корпуса занимает основная плата, которая внутри корпуса крепится на штатные посадочные места, оставшиеся от «родных» плат CD-ROMа. На ней смонтирован сетевой БП, микроконтроллер с часами, все необходимые разъемы и часть микросхем дешифратора. Остальные микросхемы дешифратора смонтированы на отдельной плате, которая установлена над основной платой, вторым этажом. Модули питания вертикально впаяны в основную плату.

    На заднем торце между разъемами установлены 4 кнопки, служащие для настройки часов и выбора режима работы.

    Вот так вот все это выгядело на этапе отладки:

    Здесь подключена только дополнительная плата дешифратора, основной платы пока нет.

    Полностью собранная плата часов:

    Так, с конструктивом маленько разобрались, теперь пару слов по поводу прошивки.

    Контроллер – ATMega8515. Такой выбор сделан только потому, что их есть у меня. В принципе, код легко портируется на ATMega16 (нужно только убрать определение порта Е и еще пара нюансов).

    Контроллер считывает данные из микросхемы RTC посредством шины I2C, занимается загрузкой данных в регистры, следит за состоянием кнопок и слушает UART – вцелом, все как всегда.

    Часы могут отображать собственно время (в форматах ЧЧ:ММ:СС или ЧЧ:ММ), дату в формате ДД:ММ:ГГ, вести отсчет секунд :СС, имеют будильник, а также могут использоваться для отображения числовой информации, поступающей через СОМ или USB.

    Управление осуществляется кнопками, расположенными, как уже отмечалось, на задней стенке корпуса. На каждую кнопку можно «повесить» выполнение 4 функций, вызываемых коротким нажатием кнопки или длинными нажатиями на 1, 2 или 3с. Длинные нажатия подтверждаются одним, двумя или тремя короткими звуковыми сигналами соответственно.

    Функции распределены по кнопкам следующим образом:
    1. Нажатие кнопки 1 на 1с – установка будильника. На экране отображается текущее настроенное время будильника, разряд часов мигает. Кнопки 3 и 4 служат для уменьшения/увеличения показаний, новое значение подтверждается нажатием кнопки 1 и звуковым сигналом, после чего начинает мигать разряд минут, настройка значения которых производится аналогично. Если не производить никаких действий после входа в процедуру установки, через некоторое время часы вернутся в основной режим.
    2. Нажатие кнопки 1 на 2с – установка времени и даты в следующем порядке: часы, минуты, год, месяц, число. Настройка производится аналогично.
    3. Нажатие кнопки 1 на 3с – сервисные настройки: режим отображения времени (1 или 2 – ЧЧ:ММ:СС или ЧЧ:ММ), время показа даты в секундах, время показа данных от ПК в секундах (если в течение этого времени от ПК не придут новые данные, часы вернутся в основной режим)
    4. Короткое нажатие кнопки 2 – показ даты в течение времени, настроенного в сервисном меню, после чего часы возвращаются в нормальный режим
    5. Короткое нажатие кнопки 3 – вкл/откл режим отсчета секунд: на экране отображаются только секунды.
    6. Нажатие кнопки 3 на 1с – вкл/откл индикации.
    7. Нажатие кнопки 4 на 1с – вкл/откл будильника (при включенном будильнике в старшем разряде отображается десятичная точка).

    Все настройки сохраняются либо в энергонезависимой памяти микросхемы часов, либо в энергонезависимой памяти МК, так что при выключении питания сохраняются.

    При срабатывании будильника раздается звуковой сигнал до тех пор, пока не будет нажата любая кнопка.

    Управление и настройка часов может осуществляться через COM (USB) посредством специальных последовательностей передаваемых байт – посылок. Любая посылка состоит из 7 байт, причем обязательно начинается с 0x80 и заканчивается 0x8F. Перечень команд:

    1.set_time80 81 xx xx 00 00 8Fустановить время
    2.set_date80 82 xx xx xx 00 8Fустановить дату
    3.set_alarm80 83 xx xx 00 00 8Fустановить время будильника
    4.set_clock_mode80 84 0x 00 00 00 8Fустановить режим показа времени
    5.set_date_sht80 85 xx 00 00 00 8Fустановить время показа даты
    6.set_data_sht80 86 xx 00 00 00 8Fустановить время показа данных
    7.alarm_on_of80 87 0x 00 00 00 8Fвкл/выкл будильник
    8.show_sec80 88 0x 00 00 00 8Fвкл/выкл отсчет секунд
    9.show_data80 89 xx xx xx xx 8Fпоказать данные
    10.get_time80 8A 00 00 00 00 8Fпослать на ПК строку-время
    11.get_date80 8B 00 00 00 00 8Fпослать на ПК строку-дату
    12.show_date80 8C 00 00 00 00 8Fпоказать дату
    13.power_en80 8D 00 00 00 00 8Fвкл/выкл индикацию
    14.reserved80 8E 00 00 00 00 8Fзарезервировано

    Вместо хх должны присутствовать корректные данные: часы/минуты для команд 1 и 3; день/месяц/год для 2; 1 или 2 для 4; от 2 до 98 для 5 и 6 (это установка времени показа данных и даты в десятых долях секунды, т.е. 36 – это 3.6с; число д.б. кратно 2, т.е. четным); 0 или 1 для 7 и 8. В режиме показа данных (команда show_data) первые три значащих байта соответствуют парам знакомест дисплея и, очевидно, не могут содержать числа больше 99, единицы в последнем байте соответствуют горящим десятичным точкам, поэтому его значение не может быть больше 63.

    В случае пересылки ошибочных данных часы отсылают ПК строку «Error», выполнение корректных команд подтверждается сообщениями вида «установлен режим хх» и т.п., а команды установки подтверждаются еще и коротким звуковым сигналом.

    Честно говоря, взаимодействие с ПК проверил весьма поверхностно, потому как из терминалки делать это неудобно, а собраться с силами и написать какую-нибудь специальную управляющую прогу для этого дела пока не получается. В первом приближении – работает.

    Исходники тоже сильно обсуждаемы, поскольку очень многое там написано весьма неоптимально ввиду выдергивания кусков из ранее делавшихся проектов. Например, процедуры установки времени, даты и т.д. задействуют очень много ресурсов МК и напрашиваются на переписывание. Сделаете – честь вам и хвала. 🙂

    Окончательно все это выглядит вот так:

    Мое рабочее место в полной темноте (на мониторе – наброски этой самой статьи 🙂

    blog.instalator

    Часы на газоразрядных лампах ИН-12 (Nixie clock)

    Сегодня короткий пост, в основном картинки. Лет 15 лежали в коробке лампы ИН-12Б и не находили себе применения, но я знал, что когда то им придется показывать время.

    Теперь твой час настал. — Молись!

    Немного про лампы ИН-12 — это индикатор тлеющего разряда для работы в качестве визуального цифрового индикатора электрических сигналов. Катоды — в форме арабских цифр (от 0 до 9) и запятой в приборе (ИН-12Б). Высота цифр 18 мм. Индикация производится через купол баллона. Оформление — стеклянное, (РШ 31а). Масса 20 г.

    Начнем со схемы устройства:

    Схема часов на индикаторе ИН-12Б. Для просмотра полной картинки нажмите на ней ПКМ и выберете открыть в новой вкладке.

    Часы выполнены на микросхеме DS3231 — часы реального времени, погрешность составляет всего ±2 минуты за год. Кроме часов микросхема имеет два будильника и календарь до 2100 года, если будет не хватать перепаяю на новую если еще будут выпускаться.

    На часах предусмотрена RGB подсветка колб ламп на умных светодиодах WS2812B. Можно выбрать практически любой цвет и яркость. ESP12 устанавливается как опция для управления часами по WiFi, можно управлять RGB подсветкой и настраивать время, календарь и будильник. Дополнительно на ESP заведен датчик температуры ds18b20.

    Установленный на часах датчик BME280, подключен к основному микроконтроллеру Atmega328. Датчик BME280 измеряет температуру, давление и влажность он работает так же как и микросхема часов по цифровой шине I2C . Для управления часами установлено три кнопки, с помощью их настраивается время, дата, будильник, режимы подсветки. Средняя кнопка вход в меню настроек, левая и правая, не в режиме «меню», просмотр текущих состояний таких как температура, давление, влажность, время будильник, дата, режимы подсветки.

    После того как нарисована схема, приступаем к трассировке печатной платы. Их будет две, отдельно мозги и отдельно индикаторы, собираются бутербродом.

    • 3D модель будущей платы

    • 3D модель будущей платы

    • 3D модель будущей платы

    • 3D модель будущей платы
    • Расположение деталей

    • Расположение деталей

    Готовая и собранная плата часов

    Плата часов на индикаторах ИН12

    Первый запуск и тест подсветки, уровень и цвет подсветки регулируется и когда часы будут собраны в корпус то она будет видна только как подсветка самих колб ламп. Прошивка для микроконтроллера находится на моей странице GitHub.

    По просьбам читателей желающих повторить проект, выкладываю HEX файл прошивки. Скомпилировано для Atmega328 с кварцем на 16 МГц.

    Часы пока без корпуса, жду когда его сделают. Корпус будет из массива дерева, когда оформлю часы в корпус добавлю фоток.

    3D модель корпуса часов на индикаторах ИН12

    Галерея фоток готовых часов, без корпуса.

    Видео работы часов

    Мерцание видно только на камеру, так как индикация динамическая, глаз этого не видит.


    Читайте также:  Автоматическое зарядное устройство 12 В
    Ссылка на основную публикацию