ЧАСЫ НА ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИНДИКАТОРАХ

toozpickArduino / ЧасыДобавлено 5 комментариев Приветствую, Самоделкины!Сегодня мы своими руками соберем часы на газоразрядных индикаторах, максимально просто и доступно, на сколько это вообще возможно.Автором данной самоделки является AlexGyver, автор одноименного YouTube канала.В настоящее время большинство газоразрядных индикаторов больше не производится, и остатки советских индикаторов можно найти только на барахолке или радиорынке. В магазинах их найти очень трудно. Но чем меньше становится этих индикаторов, тем больше к ним растёт интерес. Растёт он у любителей ламповости, винтажа и конечно же пост апокалипсиса. Итак, мы хотим сделать часы на их основе, и ради простоты и максимальной доступности будем управлять индикаторами при помощи микроконтроллера в лице платформы ардуино, которая подключается к компьютеру по USB и в неё по клику мышки загружается прошивка. Между ардуиной и индикаторами нам нужна ещё некоторая электроника, которая будет раздавать сигналы по ногам индикаторов. Значит, во-первых, нам нужен генератор, который будет создавать высокое напряжение для питания индикаторов.Часы работают от постоянного напряжения около 180В. Этот генератор устроен очень просто и работает на индуктивных выбросах. Частоту генератора задаёт шим контроллер, при частоте в 16кГц на выходе получаем напряжение 180В. Но не смотря на высокое напряжение, генератор очень и очень слабый, так что о других его применениях даже не думайте, он способен только на тлеющий разряд в инертном газе. Это напряжение, а именно +, через высоковольтные оптопары направляется на индикаторы. Сами оптопары управляются ардуиной, то есть она может подать +180В на любой индикатор. Чтобы цифра в индикаторе засветилась, нужно подать на неё землю, и этим занимается высоковольтный дешифратор – советская микросхема. Дешифратор тоже управляется ардуиной и может подключить к земле любую цифру. А теперь внимание: индикаторов у нас 6, а дешифратор 1. Как же это работает? На самом деле дешифратор подключен сразу ко всем индикаторам, то есть ко всем их цифрам, и работа дешифратора и оптопар синхронизирована таким образом, что в один момент времени напряжение подаётся только на одну цифру одного индикатора, то есть оптопара очень быстро переключают индикаторы, а дешифратор зажигает на них цифры, и нам кажется, что все цифры горят одновременно. На деле же каждая цифра горит чуть больше 2 миллисекунд, затем сразу включается другая, суммарная частота обновления 6-ти индикаторов составляет около 60Гц, то есть кадров в секунду, а учитывая инертность процесса, глаз никаких мерцаний не замечает. Такая система называется динамическая индикация и позволяет очень сильно упростить схему.В общем и целом, схема часов получается весьма и весьма сложной, поэтому разумно сделать для неё печатную плату.Плата универсальная для индикаторов ИН12 и ИН14. На этой плате, помимо всей необходимой для индикаторов обвязки, предусмотрены места для следующих железок: кнопка включения/выключения будильника, выход на пищалку будильника, термометр + гигрометр DHT22, термометр DS18b20, модуль реального времени на чипе DS3231 и 3 кнопки для управления часами.Всё перечисленное железо является опциональным, и его можно подключать, а можно и не подключать, это всё настраивается в прошивке. То есть на этой плате можно сделать просто часы, вообще без кнопок и без всего, а можно сделать часы с будильником, отображением температуры и влажности воздуха, вот такая вот универсальная плата. Печатку естественно решили заказать у китайцев, потому что есть очень много тонких дорожек и переходов на другую сторону платы. Так называемый гербер файл платы вы найдёте в архиве, который можно скачать на странице проекта.Дорожек в этом проекте много, особенно тонких на плате с индикаторами.Плату нужно распилить на части, так как она двухэтажная. Но лучше не пилить, стеклянная пыль очень вредна для лёгких. Закалённым саморезом царапаем плату и аккуратно ломаем в тисках. В общем сейчас нужно запаять все компоненты на плату согласно подписям и рисункам на шелкографии. Также нужно будет купить рейку с пинами, чтобы соединить части платы. В проекте используется полноразмерная Arduino Nano. Сделано это для упрощения загрузки прошивки даже для самых новичков.Итак, собрали нижнюю плату. Сначала нужно протестировать работу генератора. Если он собран неправильно, то может бахнуть конденсатор. Так что накрываем его чем-нибудь и включаем питание. Ничего не бахнуло, это хорошо. Аккуратно измеряем напряжение на ногах конденсатора, должно быть 180В. Отлично. Внимательно смотрим как паять индикаторы. На всех индикаторах одна нога помечена белым — это анод. Лампу нужно вставлять так, чтобы анодная нога попала вот в это отверстие, это анодные дороги.После пайки обязательно отмойте флюс, иначе вместо одной цифры могут гореть несколько. Далее распаиваем оставшиеся датчики и пищалки, если они нужны, и паяем провода для подключения кнопок. Датчик температуры пришлось выносить на проводах, чтобы разместить его подальше от источников нагрева. Все кнопки и выключатель будильника выносим на проводах. Модуль часов тоже сделаем на проводах.Со страницы проекта качаем архив, в котором есть прошивка и библиотеки. Загружаем прошивку.Проверяем.Всё работает! Поздравляю, мы сделали ламповые часы.Теперь, что касается корпуса. Автор долго искал максимально доступный и деревянный вариант, и таки нашёл вот такую заготовку для самодельной шкатулки, которая идеально подходит по размеру к плате.Также делаем отверстия под пищалки, провода, кнопки и переключатели.Плату нужно приподнять, автор использует обычные стойки для печатных плат.Корпус автор покрасил под орех. Не очень удачно, лучше используйте морилку.Готово! Осталось показать, как всем этим пользоваться. Перед прошивкой можно настроить некоторые моменты: времена режима часов и режима отображения температуры и влажности. Автор поставил 10 секунд на часы и 5 на температуру. Температура, к слову, слева, влажность справа.Есть 2 режима яркости индикаторов, дневной и ночной. Соответственно для этого настройки.Ну и время, через которое будильник сам отключится после начала тревоги. В общем часики тикают, и каждую минуту у них делается так называемое антиотравление индикаторов. Быстро перебираются все цифры, чтобы редко включаемые цифры не глючили и включались сразу. В общем кнопки у нас 3: выбор, и увеличить/уменьшить. При клике по кнопке «выбор» в режиме температуры, вы сразу переключитесь в режим часов.Удержав кнопку «выбор» попадаем в режим настройки будильника. Кнопками вверх/вниз можно менять цифру. Кликом по кнопке «выбор» можно менять, «настройка часов» и «настройка минут». Клавиатура у нас к слову резистивная.Удержав кнопку ещё раз, попадаем в режим настройки времени. Настроили, удерживаем ещё раз и попадаем обратно на просто режим часов. Также из настройки времени будильника можно выйти сразу же, дважды кликнув по кнопке выбор. То есть выйти минуя настройку времени. Звонок будильника да, отвратительный, но такой лучше всего пробуждает. В этом можете убедиться, посмотрев оригинальный видеоролик автора:С этими часами у нас сегодня всё. Благодарю за внимание. До новых встреч! Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

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.

Содержание

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 лампами, элементами управления анодами и катодами

• 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.

Радиодетали, необходимые для сборки часов

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.

• 19.12.18 Версия 1.0: первоначальная, вроде бы стабильная версия • 19.12.18 Версия 1.1: поправлены баги • 05.03.19 Версия 1.2: добавлена настройка для поддержки платы ИН-12 • 13.05.19 Версия 1.3: добавлена настройка для полного отключения вывода температуры и влажности

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.

</span>

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

Схемы на EasyEDA:

• Общая
• ИН-14/ИН-16
• ИН-14
• ИН-12

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 http://ali.ski/GVQzs http://ali.ski/3SJf_
• RTC DS3231 http://ali.ski/2iTBXy
• DHT22 (датчик) http://ali.ski/lgwhky
• Пищалка http://ali.ski/hEfWS
• Кнопки http://ali.ski/6prO3r http://ali.ski/zdU4eJ
• Ступенчатое сверло http://ali.ski/OdKec
• Проводочки http://ali.ski/uUR_r http://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“.

Содержимое папок в архиве

• libraries – библиотеки проекта. Заменить имеющиеся версии (в этом проекте внешних библиотек нет)
• firmware – прошивки для Arduino
• schemes – схемы подключения компонентов

Дополнительно

• Если отстают часы, проблема скорее всего в питании схемы. Если при смене блока питания на более качественный проблема не уходит, повесьте конденсатор по питанию RTC модуля (прям на плату на VCC и GND паять): обязательно керамический, 0.1-1 мкФ (маркировка 103 или 104, смотрите таблицу маркировок). Также можно поставить электролит (6.3V, 47-100 мкФ)

Настройки в прошивке

// ************************** НАСТРОЙКИ **************************  BRIGHT 100          // яркость цифр дневная, %  BRIGHT_N 20         // яркость ночная, %  NIGHT_START 23      // час перехода на ночную подсветку (BRIGHT_N)  NIGHT_END 7         // час перехода на дневную подсветку (BRIGHT)  FREQ 900            // частота писка будильника    CLOCK_TIME 10       // время (с), которое отображаются часы  TEMP_TIME 5         // время (с), которое отображается температура и влажность  ALM_TIMEOUT 30      // таймаут будильника    // *********************** ДЛЯ РАЗРАБОТЧИКОВ ***********************  BURN_TIME 200       // период обхода в режиме очистки  REDRAW_TIME 3000    // время цикла одной цифры, мс  ON_TIME 2200        // время включенности одной цифры, мс  

Используемые источники:

• https://usamodelkina.ru/12616-chasy-na-gazorazrjadnyh-indikatorah-svoimi-rukami.html
• https://lampagid.ru/prochee/chasy-na-gazorazryadnyh-indikatorah-in-14
• https://alexgyver.ru/nixieclock/