Некоторое время назад я приобрёл несколько редких миниатюрных индикаторов LD-955A, а после сборки уменьшенной версии часов "Микро" на ИН-16 (Наручные часы "Микро" на ИН-16 - новая модификация) решил попробовать сделать ещё и такие.
Плата получилась на 5мм меньше в диаметре:
А так как в этих лампах есть только правая точка, для обозначения показа часов и минут решено было вернуться к светодиодам (рядом с кнопкой включения).
Сравнение размеров собранных часов:
Печатных плат пришлось заказать 5 штук, а ламп у меня гораздо меньше, поэтому если вдруг кто-то имеет и готов продать мне несколько таких индикаторов - напишите на почту matvey6191@gmail.com
Часто покупатели наручных часов на двух лампах ИН-16 просили меня сделать не круглую, а прямоугольную плату, и вот наконец мне это удалось.
Функционально она полностью идентична круглой версии, а вот компоненты пришлось подыскивать новые.
Для того, чтобы уместить всё в размеры (высота ламп)*(ширина ламп и аккумулятора), пришлось использовать микроконтроллер в корпусе поменьше с маленьким шагом выводов, другой высоковольтный транзистор и диод в повышающем преобразователе, другой дроссель и кнопку. При этом пришлось отказаться от 4 отверстий крепления платы к корпусу и возможности установки разъёма для зарядки на верхнюю сторону платы, а аккумулятор будет применяться на 5-10 мм короче, что немного скажется на автономности.
Фотографий часов в корпусах от покупателей пока нет, может быть добавлю в следующий пост.
Z568M и Z5680M (то же самое, только без красного лака) - одни из самых больших газоразрядных индикаторов. Основные характеристики лампы:
Высота символа — 50 мм.
Диаметр колбы — 50 мм.
Ток катодов — 4-7 мА.
Несмотря на повреждённый лак на лицевой стороне, когда я увидел в продаже эту лампу, сразу решил купить. Лак можно без труда удалить полностью, но пока я этого делать не стал.
Проверка лампы сразу после покупки. При покупке я использовал тот же портативный повышающий преобразователь напряжения. И тут же сравнение размеров с лампой Z566M:
Схема этих часов предельно проста: микроконтроллер Attiny2313, микросхема часов реального времени DS3231SN, дешифратор SN74141 и два преобразователя (12—5 Вольт и 12—170 Вольт):
Можно было бы попробовать питать всю схему от 5 Вольт, но я не был уверен, что преобразователь 5 — 170 Вольт сможет выдать 7 мА, поэтому не стал рисковать. Значительно уменьшить площадь платы это вряд ли бы позволило, а изменение себестоимости в сравнении со стоимостью индикатора было бы несущественным.
Так как из-за разной площади катодов каждому (за парой исключений) требуется разный ток, между дешифратором и лампой установлено 9 резисторов в соответствии с рекомендациями Daliborfarny для R|Z568:
Так как схема была довольно простая, а уверенности в том, что я буду изготавливать ещё несколько таких часов, не было, плату решено было изготавливать самостоятельно, а не на заводе в Китае. А так как изготавливал её я методом ЛУТ, даже шелкографию не стал делать полностью:
При диаметре лампы в 50 мм мне удалось сделать плату диаметром 70 мм, что я считаю хорошим результатом. Плату я паял последовательно: сначала - понижающий преобразователь:
Затем - повышающий:
И только потом - всё остальное. Получилось вот так:
Кнопки будут установлены в последнюю очередь, после изготовления корпуса:
Проверка платы:
Корпус я решил делать таким же, как в прошлый раз, только чуть тоньше. Даже чертёж использовал старый, изменив некоторые размеры:
Получилось вот так. Древесина - белый граб:
После первого слоя морилки результат меня огорчил:
Но после ещё нескольких слоёв получилось то, на что я и надеялся:
Для сравнения внутри так и остался один слой:
Осталось только сделать отверстие под разъём питания и можно устанавливать плату на своё место. Тут корпус уже покрыт поверх морилки тунговым маслом:
Из нержавейки была вырезана крышка. Подписи кнопок сделаны сквозными, в местах начала резки от лазера остались круглые отверстия, но меня они не смущают:
Винты крепления крышки не царапают поверхность стола, часы на них достаточно устойчивы. Но в случае чего всегда есть резиновые ножки на клейкой основе.
На этом сборка окончена, собранные часы можно увидеть на первой фотографии в посте. А теперь, думаю, самое время рассказать подробнее о некоторых деталях. С возможностями часов всё просто: только показ времени в формате чч: мм. При этом пауза между каждым «кругом» чуть больше, чем между показом отдельных цифр, благодаря чему понять, что именно на них отображается, не составляет труда.
Есть 4 режима смены цифр:
Первый — цифры достаточно резко загораются и так же резко гаснут;
Второй — цифры загораются и гаснут чуть более плавно;
Третий — при смене цифр происходит «перебор» всех катодов;
Четвёртый — чередование первых трёх режимов с некоторым интервалом.
Настройка времени производится двумя кнопками (set и +) последовательно для каждого разряда. После установки времени — выбор режима (этот параметр хранится в энергонезависимой памяти). И хотя установить время после отключения от сети не составляет труда, в часах всё же присутствует батарейка CR1220 для поддержания хода часов при отсутствии питания.
Потребляемый всей схемой ток я не замерял, но скажу, что блока питания на 12 В и 300 мА будет достаточно. На самом деле, здесь та же сложность. что и с фотографированием: максимальный ток схема потребляет в моменты свечения цифр, а моменты эти непродолжительны — мой мультиметр просто не успевает показать это значение.
Первый режим индикации:
Второй режим индикации:
Третий режим индикации:
На этом всё. Дублировать пост в разделе "Лавка Пикабу" я не хочу, поэтому просто оставлю здесь почту: matvey6191@gmail.com
Недавно у меня заказали ещё одни часы, аналогичные вот этим: Nixie clock + Divergence meter (версия 2). После изготовления я сделал несколько фото, хочу оставить их здесь.
Плату в этот раз удалось сделать на пару миллиметров уже, по желанию заказчика она сделана чёрной матовой.
То самое число из аниме:
Дата:
Номер дня недели:
Как происходит смена показаний, можно увидеть на этом видео прошлой версии часов (дата там не установлена, по умолчанию - 1 января 2000 года, понедельник):
Вид сзади. В этот раз установлен разъём USB-C:
Корпус изготовлен из дуба, но по просьбе заказчика он покрыт тонированным лаком. Заготовка без покрытия для сравнения:
Ку! Часы названы так в честь чёрной дыры из фильма "Интерстеллар", изображение которой помещено в центр корпуса часов. Делались они для дома
Вид спереди
Функционал часов самый простой - они показывают время, а через веб-интерфейс можно управлять их включением-выключением, и обновлением прошивки. Ни будильника, ни чего-либо ещё.
Вид сверху
Лампы часов выполнены в виде старых газоразрядных ламп, но из оргстекла, подсвеченного сверхъяркими светодиодами. Корпус сделан из массива дуба. Лампы обрамляет панель из зеркальной нержавейки, прикрученной болтами из латуни.
Гаргантюа
В центре часов настоящая газоразрядная лампа Декатрон ОГ-4, находящаяся в центре чёрной дыры Гаргантюа и символизирующая горизонт событий. Гаргантюа выполнена из латуни, рисунок вытравлен и залит чёрной краской. Внутри микроконтроллер с Wi-Fi на борту ESP32.
Радиолампы, словно артефакты из прошлого, олицетворяют нечто большее, чем просто технологию. Они несут в себе определенную магию, отражающую уникальное сочетание технического мастерства и эстетики. Не удивительно, что часы на неоновых индикаторах занимают довольно уникальную нишу в мире дизайна и интерьера. Они представляют собой не просто инструмент для отображения времени, но и элемент декора, который может значительно изменить атмосферу помещения. Этой статье я расскажу о своем опыте создания Nixie Clock на базе драйвера собственной разработки.
С чего всё началось
Однажды, на предприятии где я работал, на складе обнаружилось много неликвидного материала, который хранился там ещё с советских времен.
Индикаторные газоразрядные лампы ИН-12
Неликвид состоял из электронных компонентов, которые нам отдали безвозмездно для использования в личных целях, чтобы не тратить средства на утилизацию. На самом деле, там было очень много ценных компонентов, среди которых оказались неоновые индикаторные лампы марки ИН-12. В итоге я их забрал себе. С радиолампами знаком еще с детства, увлекаясь радиоконструированием, я часто собирал различные схемы, в том числе и на лампах. А тут такой флешбэк.
Разработка часов
По состоянию на 2016 год, было много различных схем часов на лампах, но мне не нравилась их схемотехника, она казалась мне избыточной и не эффективной. Хотелось реализовать что-то простое, питающееся от стандартного USB порта, без использования модуля RTC и светодиодной подсветки, которая, по моему мнению, только портит всю эстетику ламп. На тот момент большинство схем работало на Arduino и микроконтроллерах от компании Atmel. Годом ранее, компания Espressif Systems выпустила на рынок свой микроконтроллер ESP8266, который произвел революцию. Так как на тот момент, широкополосный интернет уже был достаточно распространен, в том числе и домашние сети Wi-Fi, я решил отказаться от применения RTC модуля в своей схеме часов и использовать NTP серверы для синхронизации времени. Как вы могли догадаться, в своей схеме я применил модуль ESP8266. Далее я поделился в Twitter своим опытом применения нового модуля ESP8266 в своем проекте. Мой твит вызвал интерес, и мне предложили написать статью на Hackaday.io. Я последовал совету и опубликовал свою статью там.
Но в этой статье я хочу описать реализацию часов с применением шести индикаторов ИН-14 с использованием улучшенного драйвера. Как выглядят эти лампы, вы можете увидеть ниже.
Индикаторные лампы ИН-14
Давайте приступим
Ниже изображены схемы для часов:
1/2
Принципиальная схема основного драйвера часов и платы для монтада ламп
Согласно документации, индикаторная лампа работает от напряжения в 170В (напряжение возникновения разряда), для стабильной работы нам потребуется напряжение в 200В. Как вы можете видеть из схемы, для повышения напряжения до 200В применен set-up преобразователь на базе ШИМ контроллера МАХ1771 в связке с L2, D1 и Q1. Так как нам недостаточно выводов ESP8266 для управления лампами, то будем «размножать» пины управления с помощью дешифраторов CD4028BM96. Данный модифицированный драйвер позволяет управлять десятью газоразрядными индикаторными лампами. Выше описанный драйвер имеет динамический метод управления индикацией, то есть в определенный момент времени загорается только одна лампа, но переключение выполняется настолько быстро, что человеческий глаз практически не воспринимает переключение ламп и кажется что все лампы горят одновременно. Данный режим переводит работу ламп в импульсный режим, что положительно сказывается на их срок службы.
Разработка платы
Разработка платы велась в Sprint-Layout 5.0, так как мне это было удобнее для изготовления платы в домашних условиях.
1/2
Монтажные платы
Процесс изготовления плат в картинках
1/7
Изготовление платы
В итоге у нас получаются следующие платы (в собранном виде)
Плата драйвер на esp8266
Плата для монтажа ламп
Первое включение часов:
Первое включение ламповых часов
Для управления высоким напряжением используются оптроны TLP627 от компании TOSHIBA.
TLP627 — высоковольтный транзисторный оптрон со схемой Дарлингтона на выходе.
Корпус часов
Корпус часов не предполагает какой либо сложной конструкции, разработка выполнялась во FreeCAD:
Рендер корпуса для ламповых часов
Далее корпус был распечатан на 3D принтере, с использованием HIPS пластика. Данный пластик при печати создает структуру стенки, которая чем-то похоже на дерево и не обладает глянцевым эффектом как другие виды пластика типа PLA, ABS и т. п.
Монтаж электроники
После изготовления корпуса, необходимо смонтировать все компоненты. Ниже показан монтаж платы драйвера с применением, всеми любимого, термоклея. :)
Размещение платы драйвера в корпусе
В итоге мы получаем следующее устройство в собранном виде:
1/4
Часы в собранном виде
Часы в данный момент находятся на моём на рабочем столе, в живую они выглядят гораздо красивее и всегда радуют глаз своим теплым светом.
Давайте поговорим о прошивке часов
Для разработки прошивки часов, использовал среду разработки Arduino IDE. Ниже представлен код прошивки:
После удачной прошивки и первом включении, часы создадут Wi-Fi точку доступа. Для конфигурации часов необходимо подключиться к созданной точке доступа (пароль сети указан в прошивке) и перейдя по IP адресу 192.168.4.1 в браузере вашего устройства, выполнить не сложную настройку часов. Ниже представлен скриншот интерфейса устройства:
Веб интерфейс для конфигурации часов
Для настройки часов, вам необходимо будет подключиться к вашей Wi-Fi сети, указать NTP сервер и ваш часовой пояс. Затем перезагрузить часы. Всё, часы готовы к использованию.
Что в итоге?
В итоге у нас получились простые в реализации часы на ламповых индикаторах, где не требуется применять антикварные микросхемы типа К155ИД1, вся схема выполнена на современной элементарной базе. Часы не нуждаются в ручной настройке времени, синхронизация времени выполняется автоматически с удаленного NTP сервера, что гарантирует постоянную точность времени. Разработанный драйвер показал хорошие результаты надежности, работая уже более пяти лет.
Есть желание собрать часы на базе этого драйвера с применением ламп ИН-18, но пока стоимость ламп меня пугает).
Спасибо, что дочитали до конца! Если статья понравилась, то вы знаете что делать. И как всегда, вопросы? — добро пожаловать в комментарии. До встречи в новых статьях!
Ниже небольшой бонус к статье в виде картинок собранных часов на этом драйвере
С учётом того факта, что в корпусе может быть видно часть печатной платы, её цвет может играть определённую роль. До этого я устанавливал красные лампы на красные платы, а вот вариант с синей:
