Часы на ин 12. Еще одни часы на газоразрядных индикаторах

15.10.2020

Здравствуйте, уважаемые читатели. Давно я хотел собрать часы на газоразрядных индикаторах, но всё катастрофически не хватало времени, наконец то я закончил этот проект. Под катом немного о том что такое газоразрядные индикаторы, а также о том как я собирал часы, начиная со схемы и заканчивая корпусом.

Введение

Если верить википедии, первые газоразрядные индикаторы были разработаны в 50-х годах прошлого века. За рубежом такие индикаторы называют «Nixie», название получилось от сокращения «NIX 1» - «Numerical Indicator eXperimental 1» («цифровой индикатор экспериментальный, разработка 1»). В данных часах используются знаковые индикаторы советского производства типа ИН-12Б.

По конструкции они из себя представляют стеклянную колбу внутри которой десять тонких металлических электродов (катодов), каждый из которых соответствует одной цифре от 0 до 9, электроды сложены так, что различные цифры появляются на разной глубине. Также присутствует один электрод в виде металлической сетки (анод), располагается перед всеми остальными. Колба наполнена инертным газом неоном с небольшим количеством ртути. Когда между анодом и катодом прикладывается электрический потенциал от 120 до 180 вольт постоянного тока, вблизи катода возникает свечение, загорается соответствующая цифра. За этот мягкий оранжевый свет и ценят эти индикаторы.

Дополнительная информация

Если быть точным, то в лампах ИН-12Б присутствует ещё один катод - в виде точки, он в данных часах не используется.

Также в данных часах для разделения часов и минут используется ещё один газоразрядный индикатор - ИНС-1

Индикация осуществляется через линзовый купол баллона, выглядит как светящаяся точка оранжевого цвета.

Схема

Схема часов была найдена на просторах сети, автор Тимофей Носов. В основе её микроконтроллер PIC16F628A и советская микросхема К155ИД1, представляет собой высоковольтный дешифратор управления газоразрядными индикаторами.

Питание ламп реализовано с помощью повышающего импульсного преобразователя, собранного на полевом транзисторе, индуктивности, конденсаторе и диоде, сигнал ШИМ генерирует микроконтроллер. В данной схеме используется динамическая индикация, микроконтроллер с помощью дешифратора К155ИД1 управляет катодами сразу всех ламп, синхронно управляет анодами ламп через оптопары. Скорость переключения ламп происходит с высокой частотой, а так как газоразрядным индикаторам, как и любой лампе, нужно время чтобы потухнуть, то мерцания человеческий глаз не видит (скажу больше - не видит даже камера).
В схеме реализовано резервное питание на элементе CR2032, при отключении питания индикация тухнет, а часы продолжают идти.

Электронная часть

Схема часов разделена на две части - плата с лампами и основная плата устройства.

Ссылка на архив с файлом для Splint Layout -

С помощью ЛУТ сделал две платы

Собираем плату с лампами

Лампы мне достались со старой советской техники, собственно эта находка и побудила меня собрать эти часы.

Собираем основную плату

Платы соединяются через разъемы PLS и PBS, которые припаиваются со стороны дорожек. Вот так выглядит в собранном виде:

Микроконтроллер PIC16F628A покупал -
Оптопары покупал -
Полевой транзистор IFR840 -
Остальное было в наличии, или нашлось по месту.

Осталось прошить микроконтроллер. Прошивать будем с помощью программатора PICkit2, покупался давно -

Запускаем программу PICkit2 и прошиваем наш микроконтроллер

После прошивки включаю часы… а цифры не светятся, мигает только секундный индикатор (ИНС-1). После нашел свою ошибку, в цепи питания ламп вместо резистора 4,7К был установлен 47К. После замены схема заработала, надо делать корпус.

Корпус

Остался у меня кусок бруса бука, это тот же бук что использовался для изготовления корпуса «шайтан коробочки» из моего .

Сначала хотел вырезать корпус на ЧПУ станке, договорился со своим товарищем работающим на мебельном производстве. Но, как бывает, то нет времени, то срочно надо выполнить другую работу. Короче, после месяца ожидания, решил сделаю сам.

Вырезал заготовку под будущий корпус, разметил

Вырезал полость под внутренности, это был сам трудоёмкий этап. Сначала высверливал, потом лишнее убирал стамеской, после зашкуривал.

Стамеской сделал углубление для стекла и задней панели, приклеил упоры внутри корпуса, все пропитал льняным маслом

Из затемнённого стекла вырезал кусок нужного размера

Сделал заднюю панель, с отверстиями для кнопок и разъёма питания

Собрал всё вместе, вид спереди

Вид сзади

Для того что бы часы стояли немного под наклоном, на днище приклеил две резиновые ножки

В случае редкого включения отдельных индикаторных катодов и активности других, частицы металла, распыляемого работающими катодами, оседают на редко используемых, что способствует их «отравлению». В устройстве реализован метод борьбы с этим явлением, перед сменой минут происходит быстрый перебор всех цифр во всех лампах. Демонстрация как это происходит:

Из функционала - часы, будильник, настройка яркости. Управление осуществляется тремя кнопками - «больше», «ок» и «меньше».
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).

Вот так выглядит эта красота в темноте

В итоге имеем красивую вещь, сделанную своими руками. В будущем возможно сделаю другие часы в другом корпусе, есть одна задумка.

Всем спасибо за внимание. Добавить в избранное Понравилось +209 +319

Введение

Дополнительная информация

Схема

Электронная часть

Схема часов разделена на две части - плата с лампами и основная плата устройства.

Ссылка на архив с файлом для Splint Layout -

Корпус

Всем спасибо за внимание. Добавить в избранное Понравилось +185 +265

Добрый день:).

"Может быть сделать на них часы?" - этот вполне предсказуемый вопрос задал я самому себе, случайно наткнувшись в одной из пыльных коробок на газоразрядные индикаторы ИН-12Б. И также сам себе ответил: "конечно!". Давно хотел собрать что-нибудь просто так, "для души", и светящиеся часики подойдут для этого идеально:)

Внимание: Я меееедленный: пишу тут редко, чаще всего когда хочется отлынить от работы)). А все новое и интересное, неизменно в свежем виде, сразу попадает в инстаграм. Кликайте СЮДА , переходите на мой аккаунт и подписывайтесь:) Я всегда буду очень Вам рад! Приятного чтения:)

Впрочем, пока непонятно как пойдет дело. Сам по себе проект несложный, но он "для себя", а значит, всегда будет находиться что-то более нужное, срочное, важное.... О всех подвижках буду рассказывать вот такими же, как этот, фотоотчетами. Подробно останавливаться на технической стороне дела не стану. Если возникнут вопросы - спрашивайте, с удовольствием отвечу:).

А началось все с них:

Газоразрядные индикаторы ИН-12Б. Способны отображать 10 цифр от 0 до 9 и, вроде бы, точку. "Вроде бы" - потому что я так это и не проверил:).

Управление индикаторами очень простое. На общий анод лампы подается напряжение 150 - 170 В. А катод цифры, которую необходимо "зажечь", подключается к минусу источника. Вот и все!

Очевидных сложностей две:

1. Нужен источник высокого напряжения (150 - 170 В).
2. Нужны ключи управления высоковольтными сигналами на катодах индикаторов.

Первую задачу временно решил откопав в ящике с прототипами макет импульсного повышающего стабилизатора. Его я собирал для экспериментов с ламповыми схемами, но так и не пристроил к делу.

Примечание: схему источника обязательно приведу в следующей заметке.

С ключами также не возникло сложностей: решил поставить высоковольтные транзисторы MPSA44. Они давным-давно лежали у меня без дела и ждут своего часа. Потом может быть заменю их на что-нибудь помельче.

Примечание: а еще можно воспользоваться специализированными дешифраторами - К155ИД1.

Подключается все просто:

Каждой цифрой управляет свой транзистор. А вот так это выглядит на макете.

Мне нравятся эти разноцветные провода - очень удобно и красиво:)

Кстати, их разъемы типа "мама" идеально подошли на ножки газоразрядного индикатора:

После того как с управлением индикатором все стало ясно, пришла пора подумать о "мозгах" часов. Может быть, чтобы выглядеть умнее, стоило выбрать серьезный контроллер, и воспользоваться профессиональными средствами разработки и отладки... Или пойти еще дальше и применить ПЛИС. Но я решил рискнуть навлечь на свою голову критику профессиональных программистов и воспользоваться ARDUINO. Простая среда разработки и простые аппаратные средства - именно то, что нужно для простого и нетребовательного ни к скорости, ни к ресурсам проекта:).

"Железо" копеечное: клон платки ProMini с контроллером ATMega328 на борту и преобразователь USB-UART. А больше, пока, ничего не нужно:

Модуль МК расположил на той же макетной плате и подключил к транзисторам управления:

Немного о динамической индикации

У меня есть микроконтроллер, десять управляемых им транзисторов и один индикатор. Все в порядке, только индикаторов для часов маловато:). Нужно еще три. Но прежде чем их добавлять я решил выяснить как лучше это сделать.

Ставить по десять транзисторов на каждый из индикаторов - плохая идея. Во-первых, это дорого, во-вторых, габаритно и в-третьих, у контроллера для управления ими просто не хватит ножек (понадобится 40 штук).

Лучше организовывать динамическую индикацию, используя десять транзисторов для управления всеми индикаторами поочередно, и выбирая нужный индикатор подачей на его анод напряжения.

Со светодиодными индикаторами этот прием работает отлично, но будет ли он также эффективен с газоразрядными? Я не знаю. Переключение индикаторов должно происходить очень быстро, и вдруг за это время разряд не будет успевать зажечься? Вот это то и нужно проверить прежде чем двигаться дальше.

Имеющегося индикатора нам для этого хватит. Совсем простая программа будет выводить цифры на индикатор - имитировать динамический режим: зажжет индикатор на 5 мс, а потом полностью погасит на 15 мс (это время, которое в динамическом режиме понадобится для зажигания оставшихся трех индикаторов). А потом вновь зажжет и т.д. ...

Что из этого получилось - на видео:

Все отлично! Хотя индикатор и погашен большую часть времени - это не заметно. Кстати, если немного изменить частоту включения/выключения, то связанное с нею мерцание, все также незаметное для глаза, станет отлично заметным на видео:

Вывод: динамическая индикация работает. Теперь можно смело подключать недостающие индикаторы и схему управления анодными напряжениями. Но об этом в следующий раз:)

Есть в наличии

Купить оптом

Набор для сборки часов на лампах ИН-12 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-12 производились в прошлом веке и использовались для отображения информации, на основе тлеющего разряда. Катоды - в форме арабских цифр (от 0 до 9) и запятой в приборе (ИН-12Б). Высота цифр 18 мм. Индикация производится через купол баллона. 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-12 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.

Комплект поставки

Индикаторы ИН-12 - 4 шт.
Комплект электронных компонентов - 1 шт.
Печатная плата - 2 шт.
Акриловые ножки - 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

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).

Внимание!

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

Вопросы и ответы

Добрый день! Возможна покупка только печатных плат конструкции? Без радиолеталей.
- К сожалению, нет. Отдельно платы не поставляются.
Есть-ли возможность купить набор NM-12 без индикаторов? Если ДА, то какая будет цена?
- Добрый день. К сожалению, такой возможности нет.

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 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

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

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).

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.

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

Использованные материалы:
1. Повышающий DC-DC преобразователь
2. DS1307
3. Огромнейшая тема по часам на ГРИ

Update

Обновленная прошивка от 7.05.2019.

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

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
U1	Часы реального времени (RTC)	DS1307	1		В блокнот
U2	Кодер, декодер	SN74141	1	SN74141N или К155ИД1	В блокнот
U3	МК AVR 8-бит	ATmega8A	1	ATmega8A-PU	В блокнот
U4	Линейный регулятор	L7805AB	1		В блокнот
U5	DC/DC импульсный конвертер	MC34063A	1		В блокнот
Q1, Q3, Q6, Q8, Q10, Q12, Q15	Биполярный транзистор	КТ940А	7	MPSA42, MPSA92, BF422 BF423	В блокнот
Q2, Q4, Q7, Q9, Q11, Q13, Q16	Биполярный транзистор	КТ3157А	7		В блокнот
Q5	Биполярный транзистор	2N5551	1		В блокнот
Q14	MOSFET-транзистор	IRF740	1		В блокнот
D1-D6	Выпрямительный диод	1N4148	6		В блокнот
D7	Выпрямительный диод	1N4937	1		В блокнот
C1	Конденсатор	0.047 мкФ	1		В блокнот
C2, C3, C5, C6, C8, C10	Конденсатор	0.1 мкФ	6		В блокнот
С4		100 мкФ 25В	1		В блокнот
C9	Электролитический конденсатор	10 мкФ 25В	1		В блокнот
C11	Электролитический конденсатор	470 мкФ 25В	1		В блокнот
C12	Конденсатор	100 пФ	1		В блокнот
C13	Конденсатор	470 пФ	1		В блокнот
C14	Электролитический конденсатор	4.7 мкФ 250В	1		В блокнот
C15, C16	Конденсатор	22 пФ	2		В блокнот
R2	Резистор	100 Ом	1		В блокнот
R3, R19, R28	Резистор	10 кОм	3		В блокнот
R4	Резистор	3 кОм	1		В блокнот
R5, R6, R10, R14, R20, R24, R29, R33	Резистор	4.7 кОм	8		В блокнот
R7, R11, R15, R21, R25, R30, R35	Резистор	33 кОм	7		В блокнот
R8, R12, R16, R22, R26, R31, R36	Резистор	100 кОм	7		В блокнот
R9, R13, R17, R23, R27, R32, R37	Резистор	470 кОм	7		В блокнот
R34	Резистор

просмотров

Сохранить ВКонтакте

Введение

Схема

Электронная часть

Корпус

Введение

Схема

Электронная часть

Корпус

Технические характеристики

Особенности

Дополнительная информация

Комплект поставки

Что потребуется для сборки

Настройка

Меры предосторожности

Техническое обслуживание

Внимание!

Вопросы и ответы

Список радиоэлементов

Вам также может понравиться