Наручные часы на газоразрядных индикаторах своими руками. Макетный образец часов на газоразрядных индикаторах. Есть ли часы с двумя микросхемами

Последнее время весьма популярны часы в духе ретро, на газоразрядных индикаторах. В забугорье такие часы зовутся "Nixie-clock". Увидев подобный проект на просторах интернета, я загорелся идеей собрать и себе такие-же.

Что из этого получилось, читайте далее.

Изучил варианты схем в интернете. Обычно Nixie-часы состоят из четырёх основных частей:
1. управляющий микроконтроллер,
2. высоковольтный блок питания,
3. драйвер-дешифратор и собственно лампы.

В большинстве схем в качестве дешифратора используются советские микросхемы К155ИД1 - «высоковольтные дешифраторы управления газоразрядными индикаторами». Мне найти такой чип не удалось, да и не очень хотелось использовать DIP-корпуса.

Схема часов, применённые детали

С учётом имеющихся компонентов я разработал свою версию схемы часов, в которой роль дешифратора отведена микроконтроллеру.

Рисунок 1. Схема Nixie-часов на МК

На микросхеме U4 MC34063 собран повышающий «dc-dc» преобразователь с внешним ключом на IRF630M в полностью изолированном корпусе. Транзистор взят с платы монитора.
R4+Q1+D1 являются простым драйвером для ключа, быстро разряжая затвор. Без такого драйвера ключ сильно грелся и не получалось получить необходимого напряжения.

R5+R7+С8 - обратная связь, определяющая выходное напряжение на уровне 166 Вольт. Транзисторы Q3-Q10 совместно с резисторами R8-R23 составляют анодные ключи, позволяя организовать динамическую индикацию.

Резисторы R8-R11 задают яркость свечения цифр индикатора, а резистор R35 – яркость разделительной точки.

Одноименные выводы всех ламп за исключением анода соединены между собой и управляются транзисторами Q11-Q21.

Микроконтроллер ATMEGA8 управляет ключами ламп, он же опрашивает микросхему часов реального времени (RTC) DS1307 и кнопки.

Диоды D3 и D4 обеспечивают генерацию запроса внешнего прерывания по нажатию на любую из кнопок управления.

Питание контроллера выполнено через линейный стабилизатор 78L05.

Лампы ИН-14 - индикаторы тлеющего разряда.

Катоды в форме арабских цифр высотой 18 мм и двух запятых. Индикация осуществляется через боковую поверхность баллона. Оформление - стеклянное, с гибкими выводами.

Так сказать э… калькулятор «Искра 122». Фото ~MERCURY LIGHT~

Индикаторы ИН-14 от монструозного калькулятора «Искра 122» 1978 года выпуска светят без проблем и достались мне за «спасибо, что освободил мой балкон».

Питать конструкцию можно постоянным напряжением 6 - 15 Вольт от внешнего БП. Потребление менее одного Ватта (70 мА при 10 В).

Для сохранения хода часов при сбоях питания, предусмотрена батарейка CR2032. Если верить даташиту, потребление у DS1307 всего 500nA при батарейном питании, так что этой батарейки хватит очень надолго.

Управление часами

После подачи питания загорятся четыре нуля, и, если связь с микросхемой DS1307 установлена без ошибок, начнёт мигать разделительная точка.

Установка времени выполняется с помощью трёх кнопок «+», «-» и «set». Нажатие на кнопку «set» погасит часовые разряды, далее, с помощью кнопок «+» и «-» настраиваются минуты. Следующее нажатие на кнопку «set» переведёт в режим настройки часов. Ещё одно нажатие на «set» сбросит в 0 секунды и переведёт часы в режим отображения времени «ЧЧ:ММ». Замигает разделительная точка.

Удерживая кнопку "+" можно в любой момент посмотреть текущее время в режиме «ММ:СС».

Плата

Все основные части схемы разведены на одну двухстороннюю плату размером 135×53 мм. Плату изготавливал ЛУТ-ом и травил в перекиси водорода с лимонной кислотой. Слои платы соединял между собой путём впаивания в отверстия отрезков медного провода.

Шаблоны платы совмещал на просвет по отметкам за пределами платы. Стоит напомнить, что верхний слой М1 в Sprint-Layout надо печатать зеркально.

В ходе тестовой сборки были выявлены «косяки» в разводке. Пришлось анодные транзисторы проволочками подключать. Печатная плата в архиве к статье исправлена.

Для программирования контроллера предусмотрены контактные площадки.

Фото собранной платы часов

Фото 1. Плата часов снизу

Высоковольтный эл. конденсатор размещён горизонтально, для него я сделал пропил в текстолите. Я старался сделать собранную плату как можно миниатюрнее. Получилось всего 15 мм в толщину. Можно изготовить тонкий стильный корпус!

Список деталей

Файлы

В архиве схема часов в большом разрешении, печатная плата в формате SL5 и прошивка для контроллера.
Фьюзы необходимо настроить на работу от внутреннего генератора на 8 МГц.
▼ 🕗 24/05/15 ⚖️ 819,72 Kb ⇣ 137 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!

Есть в наличии

Купить оптом

Набор для сборки часов на лампах ИН-14 представляет собой конструктор для сборки ламповых часов на газоразрядных индикаторах в стиле ретро. Часы оснащены будильником и имеют энергонезависимую память. Набор включает в себя платы и полный набор компонентов для сборки (поставляется в комплекте с радиолампами). В конце увлекательной сборки вы получаете готовое изделие, которое будет радовать вас теплым ламповым светом.

Набор предназначен для обучения навыкам пайки, чтения схем и практической настройки собранных устройств, позволяет радиолюбителю понять, как работает микроконтроллер. Будет интересен и полезен при знакомстве с основами электроники и получении опыта сборки и настройки электронных устройств.

Технические характеристики

Особенности

• Режим антиотравления катода (перед сменой минут происходит быстрый перебор всех цифр во всех лампах)
• Будильник

Дополнительная информация

Газоразрядные индикаторы ИН-14 производились в прошлом веке и использовались для отображения информации (цифровой, символьной), на основе тлеющего разряда. В настоящее время данные лампы используются для создания часов.

Часы оснащены будильником.

Часы имеют энергонезависимую память - в комплект входит батарейка CR 2032.

Управление часами происходит тремя кнопками. С помощью кнопки "функция" происходит перебор режимов. С помощью кнопок "установки значения" происходит смена значения в том или ином режиме.

Кабель питания в комплект не входит.

Конструктивно устройство выполнено на двух печатных платах из фольгированного стеклотекстолита с размерами 116x38 мм. Расстояние между соединенными платами – 11 мм. Монтируйте компоненты на высоту до 10 мм. Отдельное внимание уделите размерам полярных конденсаторов. Для «стройного» монтажа индикаторных ламп между выводами ИН-14 воткните две спички. Гребенка штырей на плате индикаторов монтируется со стороны дорожек (паяем штыри, затем сдвигаем пластиковую «обойму» к плате).

Раз в минуту, когда происходит смена знака включается режим антиотравления катода ламп. В этот момент происходит перебор всех знаков в каждом индикаторе, что делает работу часов еще более эффектнее.

ВНИМАНИЕ! После включения не дотрагивайтесь до компонентов и токоведущих дорожек платы, схема находится под высоким напряжением порядка 180В. Данное напряжение требуется для питания лаповых индикаторов. Будьте внимательны соблюдайте правило работы с высоким напряжением.

Статьи

Схемы

Электрическая схема

Комплект поставки

• Индикаторы ИН-14 - 4 шт.
• Комплект электронных компонентов - 1 шт.
• Печатная плата - 2 шт.
• Инструкция - 1 шт.

Что потребуется для сборки

• Паяльник
• Припой
• Бокорезы

Настройка

• Правильно собранное устройство не требует настройки и начинает работать сразу.

Меры предосторожности

• ВНИМАНИЕ! После включения не дотрагивайтесь до компонентов и токоведущих дорожек платы, схема находится под высоким напряжением порядка 180В. Данное напряжение требуется для питания лаповых индикаторов. Будьте внимательны соблюдайте правило работы с высоким напряжением.

Техническое обслуживание

• Если после включения индикатор показывает двойные значения, необходимо еще раз тщательно промыть плату от остатков флюса.

Внимание!

• В целях предотвращения отслаивания печатных проводников и перегрева элементов, время пайки каждого контакта не должно превышать 2-3 с
• Для работы используйте паяльник мощностью не более 25 Вт с хорошо заточенным жалом.
• Рекомендуется применять припой марки ПОС61М или аналогичный, а также жидкий неактивный флюс для радиомонтажных работ (например, 30% раствор канифоли в этиловом спирте или ЛТИ-120).

Вопросы и ответы

• Добрый день. 1) Есть ли в проодаже какие-либо корпуса для этих часов (заготовки) 2) Есть ли у этих часов светодиодная подсветка цоколей ИН-14
  • Добрый день. 1. Корпусов нет, необходимо изготавливать самостоятельно. 2. Не, подсветки нет.

В последнее время очень популярны часы на газоразрядных индикаторах. Эти часы множеству людей дарят теплый свет своих ламп, создают уют в доме и непередаваемое ощущение дыхания прошлого. Давайте же в этой статье разберемся, из чего же сделаны такие часы и как они работают. Сразу скажу, что это статья обзорная, поэтому многие непонятные места будут рассмотрены в следующих статьях более подробно.

Часы можно разделить на следующие функциональные блоки:

1)Блок высокого напряжения

2)Блок индикации

3)Счетчик времени

4)Блок подсветки

Давайте разберем каждый из них более подробно.

Блок высокого напряжения

Для того, чтобы внутри лампы засветилась цифра, нам нужно подать на нее напряжение. Особенность газоразрядных ламп в том, что напряжение нужно довольно высокое, порядка около 200 Вольт постоянного напряжения. Ток же для лампы, наоборот, должен быть очень маленький.

Где же взять подобное напряжение? Первое что приходит на ум – сетевая розетка. Да, можно воспользоваться выпрямленным сетевым напряжением. Схема будет выглядеть следующим образом:

Недостатки данной схемы очевидны. Это отсутствие гальванической развязки, нет какой-либо безопасности и защиты схемы вообще. Таким образом лучше проверять лампы на работоспособность, соблюдая при этом максимальную осторожность.

В часах конструкторы пошли другим путем, повысив безопасное напряжение до нужного уровня с помощью DC-DC преобразователя. Если говорить совсем кратко, подобный преобразователь работает по принципу качелей. Мы ведь можем прикладывая легкое усилие руки к качелям придать им достаточно большое ускорение, так ведь? Так же и DC-DC преобразователь: малое напряжение раскачиваем до высокого.

Приведу одну из наиболее распространенных схем преобразователей (кликните для увеличения, схема откроется в новом окне)

Схема с так называемым полудрайвером полевого транзистора. Обеспечивает достаточно большую мощность, чтобы питать шесть ламп, при этом не нагреваясь как утюг.

Блок индикации

Следующий функциональный блок – индикация. Представляет из себя лампы, у которых катоды соединены попарно, а аноды выведены на оптопары или транзисторные ключи. Обычно в часах применяется динамическая индикация в целях экономия места на печатной плате, миниатюризации схемы и упрощения разводки платы

Счетчик времени

Следующий блок – счетчик времени. Проще всего это сделать на специализированной микросхеме DS1307

Она обеспечивает отличную точность времени. Благодаря этой микросхеме, часы сохраняют правильное время и дату, не смотря на длительное отключение питания. Производитель обещает до 10 лет (!) автономной работы от круглой батарейки CR2032.

Вот типичная схема подключения микросхемы DS1307:

Есть также подобные микросхемы, которые выпускают множество фирм по изготовлению радиокомпонентов. Эти микросхемы могут обеспечивать особую точность хода времени, но они будут дороже. Их применение, как мне кажется, в бытовых часах не целесообразно.

Блок подсветки

Блок подсветки самая простая часть часов. Она ставится по желанию. Это всего лишь светодиоды под каждой лампой, которые обеспечивают фоновую подсветку. Это могут быть одноцветные светодиоды, или RGB светодиоды. В последнем случае цвет подсветки можно выбрать какой угодно или вообще сделать его плавно меняющимся. В случае RGB необходим соответствующий контроллер. Чаще всего этим занимается тот же микроконтроллер, который считает время, но для упрощения программирования можно поставить дополнительный.

Ну а теперь несколько фотографий достаточно сложного проекта часов. В нем использованы два микроконтроллера PIC16F628 для управления временем и лампами и один контроллер PIC12F692 для управления RGB подсветкой.

Бирюзовый цвет подсветки:

А теперь зеленый:

Розовый цвет:

Все эти цвета настраиваются одной кнопкой. Выбрать можно какой угодно. RGB диоды способны выдать любой цвет.

А это кусочек высоковольтного преобразователя. Ниже на фото полевой транзистор, сверхбыстрый диод и накопительный конденсатор DC-DC преобразователя

Этот же преобразователь, вид снизу. Применен SMD дроссель и SMD версия микросхемы MC34063. На фото еще не смыты остатки флюса.

А это упрощенный четырехламповый вариант часиков. Так же с RGB подсветкой

Ну а это уже классика строения часов на газоразрядных лампах Sunny Clock, статическая подсветка и немного не обычный способ управления лампами с помощью пары дешифраторов К155ИД1

В следующей статье поговорим более подробно о DC-DC преобразователях и получения высокого напряжения. Так же подробно разберем процесс сборки такого преобразователя и запустим от него лампу.

Всем спасибо, с вами был El Kotto. Вступайте в группу в контакте

Хотел написать, что не прошло и года, но год как раз уже прошел:) Речь идет про часы на газоразрядных индикаторах, о которых ранее было два поста:

Работа по ним была отодвинута на второй план из-за начала летнего сезона, организации путешествия по Балканам, потом просто было не до них. Только где-то в декабре я взял себя в руки и заставил хотя бы закончить макетный образец.


Кто помнит, год назад я приступал к самостоятельному изготовлению и сборке часов на газоразрядных индикаторах. Основная идея заключалась в том, чтобы сделать что-то красивое своими руками и параллельно получить навыки в новых, полезных и интересных областях. Несмотря на то, что в заглавном посте у меня гордо написано, что работаю инженером в Роскосмосе - на практике я там довольно далек от электроники и программирования. Однако желание овладеть этими навыками потихоньку толкает вперед.

Никак не мог сделать новые фотографии. Пришел уже было к мнению, что фотоаппарат просто убит за два путешествия и хотел его продать, купив взамен другой, но потом решил, что скорее всего дело в объективе. Вот для примера одна и та же фотография на разные объективы. 50mm f/1.8 и стандартный 18-55mm f/3.5-5.6, который проехал со мной на мотоцикле почти 30 тысяч км.

1. Сам я ничего не изобретал. Схему брал готовую в интернете, но на плате разводил дорожки сам. Для тех, кто не очень силен в электронике, общая суть: на специальном материале со слоем меди сверху наносится рисунок, который в дальнейшем защитит медь в растворе кислоты.

2. В данном случае раствор не хлорное железо, как делают многие, а перекись водорода + лимонная кислота. Буквально за 10 минут вся медь, что не защищена черным слоем, растворяется.

3. Затем плата промывается в простой воде и ацетоном смывается защитный черный слой. Сам этот слой наносился по технологии ЛУТ о которой много информации в интернете.

4. Получается плата с дорожками из меди которые связывают между собой все элементы часов как то предполагается по схеме.

5. Остается только просверлить отверстия и припаять все элементы. Для тех кто в теме: в правой части преобразователь напряжения на микросхеме MC34063 который из 12 вольт делает 180 вольт для питания ламп. Рядом спикер и линейный стабилизатор на питание микросхем. Его применение мне кажется сомнительным, уж очень много энергии он рассеивает в тепло и сильно греется. Слева управляющий микроконтроллер ATmega8, дешифратор ламп К155ИД1 и часовая микросхема с батарейным питанием (при выключении часов из розетки время не собьется). Три кнопки, которые позволят выставить время и включать/выключать некоторые функции.

6. Вид с обратной стороны. Всей логикой работы управляет микроконтроллер - маленький компьютер размером колпачок от ручки. Он в нужное время включает ту или иную цифру на лампах, может проигрывать мелодию на спикере и тд.

7. Часы состоят из двух плат, на второй находятся сами лампы. Она была сделана раньше и это была моя самая первая плата которую я изготовил в жизни. Вышла намного сквернее, чем та, что на фото выше.

8. Очень удобная штука пирометр. На ebay стоит 700 рублей и довольно точно позволяет бесконтактно измерять температуру в пределах 300 градусов. На фото чисто баловство, смотрел изменяется ли температура элементов при работе. Для рукастых людей вообще удобная штука. Можно, например, померить температуру двигателя на мотоцикле, а мой отец им искал наиболее холодные места в доме на даче и пришел к решению какую стену надо утеплить в первую очередь:)

9. Из любопытства игрушечным осциллографом померил сигналы на входе питания.

10. Ну и конечный результат на данный момент:

11.

12.

13.

14.

15.

функционал планируется следующий:
- время, дата
- будильник
- термометр
- регулировка яркости ламп

Пример мелодии:

В настоящий момент главной проблемой для меня являются слабые навыки программирования, в связи с чем еще не написана программа, которая будет отвечать за вывод времени на лампы и остальные функции. Пока часы могут только перещелкивать цифры как на видео выше. В интернете есть готовые программы, но это не интересно и изначально цель стояла практиковаться в программировании в процессе изготовления часов.

В дальнейшем есть планы по расширению функционала и созданию полноценной готовой платы управления/питания. К ней можно будет подключать любые лампы и выводить по желанию не только время, а просто какую-то цифровую информацию. Законченную плату отдать в производство, чтобы иметь на выходе реально качественный и протестированный продукт. А мысли про корпус озвучу завтра.

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.