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
Иногда в комментариях к моим постам у меня спрашивают стоимость часов, а писать там её нельзя. Но в этом сообществе вроде бы можно, так что я решил попробовать.
Начну с самых маленьких: 6 ламп ИН-16 редкой модификации с необычной формой цифр.
Размеры корпуса - всего 116*44*10 мм. Высота символов в лампах - 13 мм. Это самые тонкие часы в моей коллекции. Собраны они на чужой плате, поэтому поста о сборке нет. Материал корпуса - любимая мной бубинга, нижняя крышка сделана из нержавейки. Древесина в этой и остальных моделях покрыта тунговым маслом. Разъём питания (micro-USB) и две кнопки для настройки выведены назад. Функционал - только показ времени и периодический перебор всех цифр во всех лампах. Ради тонкого корпуса пришлось отказаться от установки батарейки, которая поддерживала бы ход часов при отключении от сети. Но это не такая уж и проблема, ведь время очень быстро настраивается при помощи кнопок "часы" и "минуты", больше никаких настроек нет. 11000р плюс доставка (здесь и далее цена указана в российских рублях без учёта стоимости доставки).
Следующие часы чуть больше - на 6 индикаторах ИВ-9. Их уже нельзя назвать "nixie clock", так как в них применены не газоразрядные индикаторы, но тем не менее и они будут в этой подборке.
На задний план пока не смотрите, эта модель будет дальше. То ли из-за плохой камеры, то ли из-за особенностей индикаторов, мне не удалось сделать хорошие фотографии этой модели. В этих индикаторах светятся нити накаливания, больше всего они похожи на вот такие лампочки:
Размеры корпуса - 116*47*14 мм. Высота символов - около 12 мм. Материал корпуса - снова бубинга, нижняя крышка - нержавейка. Поста о сборке этих часов пока нет (всё собираюсь написать), зато есть пост с парой видео работы - Часы на ИВ-9 закончены - видео работы.
Сравнение размеров этой и предыдущей моделей:
Эта модель имеет два режима смены цифр: обычный (с 3 уровнями яркости) и с плавной сменой цифр. Настройка выполняется тремя кнопками на задней стенке, питание - через разъём USB-C. В этой и последующих моделях уж есть батарейки для поддержания хода часов при отключении от сети. 13000р.
Третья модель - на индикаторах Z5730M (фактически - Z573M без красного лака).
Небольшой пост о них - Часы Nixie clock на индикаторах Z5730M. Материал корпуса - бубинга. Высота символа - 13 мм. Часы, календарь (число, месяц, номер дня недели), 5 режимов смены цифр: обычный, плавный, с перебором цифр, автоматическое их чередование каждый час или день. Размеры корпуса - 160*60*16 мм. 12000 р.
Четвёртая модель - на 4 лампах ИН-12.
Чуть больше фото - в посте Часы Nixie clock на лампах ИН-12. Корпус выполнен из клеёного бука, задняя крышка - нержавейка. Как и в первом варианте, настройка выполняется максимально просто - двумя кнопками. Высота символов в лампах - 18 мм. Функционал - только показ времени и периодический перебор всех цифр во всех лампах. Размеры - 150*85*55 мм. 10000 р.
Пятая модель - на новой (2021 год выпуска, наработка - всего несколько дней) лампе R|Z568M производства Dalibor Farny. Аналог Z568M и 5680M.
Ссылка на подробную статью о сборке этой модели (надеюсь, здесь её можно публиковать) - https://habr.com/ru/articles/567714/. Пост с кратким описанием и видео работы - Часы Nixie clock на одном индикаторе R|Z568M. Часы последовательно постоянно показывают десятки часов, единицы часов, десятки минут, единицы минут. За счёт разных пауз между цифрами время можно определить без проблем, посмотрев на часы несколько секунд. Высота лампы - 120 мм, высота символов - 50 мм. 3 режима смены цифр: обычный, с перебором, с наложением. Корпус - белый граб, тонированный нигрозином и покрытый тунговым маслом. 35000р.
И последняя, шестая модель в двух модификациях: на лампах Z5660M и Z566M - без лака и с ним соответственно.
Высота символов в лампах - 31 мм. Функционал - часы, календарь (число месяц, номер дня недели), 5 режимов смены цифр (те же, что и в модели номер 3). Размеры корпуса - 225*57*19,5 мм. 35000р и 45000р соответственно за версию с прозрачными лампами и с покрытыми лаком.
Предполагаю, что будет много однотипных комментариев касательно 5 и 6 моделей, но очень надеюсь, что большинство читателей всё же сообразит сначала найти такие индикаторы в продаже, чтобы хоть примерно представить себестоимость этих часов, а также поищут аналогичные часы в продаже.
На этом всё. Доставка по РФ - без проблем По миру - в основном тоже, но надо уточнять для конкретной страны. Также есть сложности с переводом денег в РФ из некоторых стран.
На адекватные комментарии постараюсь отвечать. По вопросам покупки, за подробностями, фото и видео прошу писать на почту matvey6191@gmail.com.
Мы постарались сделать каждый город, с которого начинается еженедельный заед в нашей новой игре, по-настоящему уникальным. Оценить можно на странице совместной игры Torero и Пикабу.
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:
Так выходит, что спрос в последнее время на часы небольшой, поэтому и новые модели я делаю редко, и постов новых нет. Но сегодня закончил сборку одного экземпляра:
Эта модель - на лампах Z573M, у которых местами отвалился красный лак, который пришлось полностью смыть. Таким образом они превратились в Z5730M. Подобное было в одном из прошлых моих постов: Часы на немецких лампах z573m (z5730m)
Корпус - бубинга, нижняя крышка - нержавейка. Кнопки выведены вниз (так как частый доступ к ним не требуется), разъём питания - на заднюю стенку. Если открутить 4 винта-ножки и снять крышку - будет доступ к батарейке CR2032, поддерживающей ход времени при отключении часов от сети.
Кстати, на таких же лампах были сделаны часы у Уэнсдэй Аддамс в недавнем сериале:
Только в отличие от этих, мои сделаны аккуратнее, компактнее и показывают секунды, за сменой которых интересно наблюдать (в часах есть несколько вариантов анимации смены цифр).
Наконец то закончил эти часы. Давно уже собила, то ламп не было, то детали не все. Ну в общем закончил. Оставалось дело за корпусом. Его я уже ранее решил печатать т.к не хотелось возиться с деревом. Чтобы не промахнуться, делал несколько прикидок в компасе, печатал в натуральный размер на бумаге, примерял. Вышло не идеально т.к уже немного криво был запян декатрон.
эта часть корпуса была напечатана из HIPS от FD plast, время печати около 9 часов.
лицевая и задняя часть из ABS-X от INFILL. Пластик почти не пахнет, почему то сейчас не могу найти его в продаже на маркетплейсах.
Вот в принципе и результат, ABS шлифанул слегка шкуркой, зернистость 1000.
Плату и прошитый микроконтроллер покупал у Рината, тут https://vk.com/elnixie , сейчас он разрабатывает вторую версию, которая будет поддерживать больше моделей декатронов, в том числе и с фиолетовым свечением.
Многие импортные индикаторы выпускались в двух модификациях: с покрытием красным лаком и без него. Первые позволяли отказаться от отдельного светофильтра и, вероятно, имели более чёткие контуры цифр, что облегчало считывание показаний.
Вот и я решил попробовать покрыть обычные лампы лаком. Получилось следующее:
В выключенном состоянии:
И сравнение с обычными ИН-14:
Под рукой не оказалось пары блоков питания для обоих часов, так что сравнение во включённом состоянии постараюсь сделать после изготовления корпуса для красных.
Недавно меня попросили сделать ещё одни такие необычные часы. Плата в этот раз претерпела значительные изменения, поэтому я решил написать об этой версии отдельный пост.
Вот что получилось в результате:
Процесс сборки не отличался от такового для прошлых часов, поэтому повторяться не буду. Кому интересные некоторые подробности - почитайте прошлый пост Необычные ламповые часы.
В этот раз меня попросили добавить подсветку ламп, поэтому плату пришлось делать двухсторонней, что означает изготовление на заводе. Вот результат:
Помимо улучшения внешнего вида это позволило добавить подписи кнопок, уменьшить размеры и избавиться от множества перемычек.
После сборки:
У меня уже давно была написана прошивка для Attiny85 для управления подсветкой, которая используется в некоторых других моих часах. Так как в основном мк оставалось мало памяти, да и с внедрением кода подсветки у меня могли возникнуть трудности, решено было просто поставить на плату два мк. Это не сказалось на габаритах платы и не повлияло значительно на себестоимость. В этот раз часы будут работать от 5В: разъём microUSB нужен для удобства проверки часов без корпуса, позже на корпусе будет установлен другой. Также в этот раз решено было установить готовый модуль повышающего преобразователя NCH8200HV от Omnixie, работающий от 5В и выдающий до 30мА.
Лампы довольно старые, очень часто с повреждённой маркировки, поэтому я удаляю её полностью.
И ещё немного о функционале. Часы показывают время:
При этом точки в 3 и 6 лампах "бегают" туда-сюда каждую секунду:
Дата:
То самое число из аниме (на первой фотографии). Номер дня недели: