5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема ламповых часов на газоразрядных индикаторах

Изделие можно разделить на следующие функциональные блоки:

  • Блок высокого напряжения.
  • Блок индикации.
  • Счетчик времени.
  • Блок подсветки.

Давайте разберем каждый из них более подробно.

Блок высокого напряжения для часов на газоразрядных индикаторах

Чтобы внутри лампы засветилась цифра, нужно подать на нее напряжение. Особенность газоразрядных ламп в том, что напряжение нужно довольно высокое, порядка 200 Вольт. 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.

Для изготовления часов на газоразрядных индикаторах своими руками идём другим путем — повышаем безопасное напряжение до нужного уровня с помощью DC-DC преобразователя. Если говорить совсем кратко, подобный преобразователь работает по принципу качелей. Мы ведь можем придать качелям достаточно большое ускорение, прикладывая легкое усилие руки? Также и DC-DC преобразователь: малое напряжение раскачиваем до высокого.

Блок индикации

Следующий функциональный блок — индикация. Представляет собой 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 его сделать на специализированной микросхеме DS1307

Она обеспечивает отличную точность времени. Благодаря ей часы сохраняют правильное время и дату, несмотря 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. Они могут обеспечивать особую точность хода времени, но стоят дороже, а потому их применение в бытовых часах не совсем целесообразно.

Блок подсветки

Это самая простая часть часов, она ставится по желанию. Блок подсветки — это всего лишь светодиоды (одноцветные или RGB) под каждой лампой, которые обеспечивают фоновую подсветку. Если выбрать RGB, то цвет подсветки можно выбрать какой угодно или вообще сделать его плавно меняющимся. В таком случае необходим соответствующий контроллер. Чаще всего эту функцию возлагают на 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:

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

Часы на газоразрядных индикаторах

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

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

Читать еще:  Подставка под автомобиль своими руками

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:

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 Газоразрядные лампы (Nixie Tube), а также задавайте вопросы лично мне ElKotto, если нужны какие-то детальные подробности или помощь 😉

Наручные часы на газоразрядных лампах прочно вошли в обиход благодаря игре «Метро», по сюжету которой главный герой по имени Артем был обладателем одной из моделей в стиле стимпанк. Производством таких хронометров занимаются как частные мастера, так и маленькие фирмы – например, Неоника.

Поскольку ламповые наручные аксессуары на газу становятся необычным атрибутом, их создают щепетильно. Вместо обычной платы можно использовать стандартную плату для часов – так, чтобы получить полную совместимость и хорошее подключение. Под корпус для часов на газоразрядных индикаторах загоняется датчик акселерометра, чтобы гаджет светился только тогда, когда человек держит руку горизонтально.

Под стекло можно поставить подходящие лампы – например, тип Z5900M, привезенные из Германии. Начинка может выглядеть как «сборная солянка», но она вбирает все лучшее – ставится даже японский кварц Seiko. Производство занимает время, но по истечении срока ожидания полученное изделие явно поразит Ваше воображение.

Nixie clock на индикаторах ИН-18

Наверное, многие слышали про часы на газоразрядных индикаторах. В этой статье постараюсь рассказать про процесс изготовления своими руками таких часов.

Первый шаг. Печатная плата

Можно сделать самостоятельно с использованием ЛУТ метода или фоторезиста. В интернете много информации с поэтапным описания процесса изготовления плат этими способами. Я бы не стал тратить время, хотя сам делал таким образом платы в том числе и этих часов. Если нет опыта то получится не с первого раза и не лучшего качества. Еще нужно будет купить текстолит, реагенты, бумагу для ЛУТ (или купить фоторезист с пленкой для проектора и ультрафиолетовую лампу). Потом нужно залудить, просверлить, нанести маску, сделать шелкографию для удобства, все это стоит не дешево.

Поэтому, лучше заказать заводское изготовление многослойных платы с маской и с шелкографией. Это можно сделать в России, но будет дорого.

Можно заказать на AliExpress. Сделать не сложно, нужно найти такую услугу на сайте и отправить свой файл на почту (указывают в описание к товару). В ответ выставят счет. Оплачивать нужно на AliExpress, как обычный товар, но стоимость нужно будет увеличить в соответствии со счетом, увеличивая количество позиций в заказе. Ждать и отслеживать, как обычный заказ. Стоимость у продавцов отличается, у меня за 11 плат с доставкой получилось около 2500р.

Мне кажется, самый дешевый вариант это заказать на сайте JLCPCB. Нужно будет зарегистрироваться, загрузить на страницу заказа архив с гербер файлом, выбрать нужные параметры (или оставить все по умолчанию), оплатить и ждать).

Цена пяти плат для часов с доставкой будет около 1000р. (200р. за 1шт), 10 плат примерно 1200р. (120р. за 1шт). И это будут качественно сделанные в заводских условиях двухслойные платы с шелкографией, маской и с металлизацией отверстий.

У меня в заказе две версии часов (одну с анодными ключами на обычных транзисторах другую на оптопарах) и платы для сборки фонокорректора на 6н9с.

Второй шаг. С платами разобрались. Нужно заказать радиодетали

Самое дорогое это газоразрядные индикаторы ИН-18, средняя стоимость 2000 рублей, купить можно на авито. Около 5 -7 лет назад, цена на них была 200-350р рублей (судя по форумам).
Поискав, нашел производителя газоразрядных индикаторов daliborfarny.com, стоимость похожей на ин-18 лампы — 145$.

Читать еще:  Суперклей из молока своими руками

На его ютуб канале Dalibor Farný есть интересные видео с полным процессом производства ламп.
Остальные радиокомпоненты не редкость и купить их можно в любом радиомагазине. Чип резисторы и конденсаторы я покупал наборами на AliExpress. Микросхему реального времени покупал тоже на AliExpress в виде модуля с кварцем и батарейкой.

Третий шаг. Сборка платы

В качестве припоя для микроконтроллера и некоторых компонентов использовал HK-MECHANIC-XG-Z40 (тоже куплено на AliExpress) и паяльный фен.

Разъёмы для ламп можно сделать, например из контактов DPBS-25F. Микроконтроллер и часы DS1307 стоит припаивать после сборки и проверки блоков питания 5В и 170В. Выставить напряжение можно изменяя номиналы сопротивлений

Процесс не очень сложный, компоненты на плате все подписаны. У меня сборка заняла около 3ч.

Четвёртый шаг. Прошивка

На этом этапе понадобится программатор, купить его можно тоже на AliExpress за 120 рублей или в радиомагазине, но будет дороже.

К собранной плате подпаиваем контакты программатора (miso, mosi, rst, sck, gnd, +5В).

Далее можно использовать например avrdudeprog, это программная оболочка для прошивки МК.

Запускаем программу. На вкладке program выбираем микроконтроллер atmega 8, выбираем прошивку, программатор usbars. На вкладке fuses, устанавливаем фьюзы D9xD4

Жмем кнопку программирование.

Пятый шаг. Корпус

Первый корпус. Делал из алюминия, но можно использовать любой материал. Собирается из 6-ти пластин, вырезанных лазером. Соединяются между собой «в шип».

Далее можно отполировать или отшлифовать вдоль направляющей, как на фото. Резка лазером и материал будет стоить примерно 1500р. Занимающихся лазерной резкой фирм много, найти не сложно. Похожие корпуса я делал из стали и использовал их в качестве экранов для выходных и силовых трансформаторов усилителя.

Второй вариант. Тоже делал из алюминия, путем фрезеровки из цельного куска, но наверно можно сделать и деревянный.

Состоит из двух частей. Дизайн и размеры можно поменять, добавлю файл для AutoCAD (файл корпуса для предыдущей версии платы, не совпадают отверстия под кнопки и батарейку).

Это самый дорогой вариант и как по мне то и самый красивый. Стоимость такой работы сильно отличаются у разных фирм, варьируется от 28000р. до 7000р. за одну шт.

Третий вариант. Корпус из эпоксидной смолы. Этот вариант самый тяжелый. Я использовал силикон super mold 10 и эпоксидную смолу artline.

Для начала нужно сделать силиконовую форму корпуса фрезерованного из алюминия. Приклеиваем алюминиевую модель к основе делаем бортики, все стыки промазываем герметиком.

После разводим силикон в соответствии с инструкцией и заливаем модель.

Далее разводим эпоксидную смолу и заливаем полученную форму. На следующий день корпус готов.

При желание можно добавлять разнообразные красители для смолы. Для изготовления корпуса качеством выше, лучше использовать вакуумную камеру и насос.

Цели организовать массовое производство не ставилось. Делал в подарок.

Опыта у меня не много, есть заимствования из других подобных проектов и возможно есть ошибки.

Nixie clock на индикаторах ИН-18

  • Новости 1С-Битрикс
  • Полезные статьи

Наверное, многие слышали про часы на газоразрядных индикаторах. В этой статье постараюсь рассказать про процесс изготовления своими руками таких часов.

Первый шаг. Печатная плата

Можно сделать самостоятельно с использованием ЛУТ метода или фоторезиста. В интернете много информации с поэтапным описания процесса изготовления плат этими способами. Я бы не стал тратить время, хотя сам делал таким образом платы в том числе и этих часов. Если нет опыта то получится не с первого раза и не лучшего качества. Еще нужно будет купить текстолит, реагенты, бумагу для ЛУТ (или купить фоторезист с пленкой для проектора и ультрафиолетовую лампу). Потом нужно залудить, просверлить, нанести маску, сделать шелкографию для удобства, все это стоит не дешево.

Поэтому, лучше заказать заводское изготовление многослойных платы с маской и с шелкографией. Это можно сделать в России, но будет дорого.

Можно заказать на AliExpress. Сделать не сложно, нужно найти такую услугу на сайте и отправить свой файл на почту (указывают в описание к товару). В ответ выставят счет. Оплачивать нужно на AliExpress, как обычный товар, но стоимость нужно будет увеличить в соответствии со счетом, увеличивая количество позиций в заказе. Ждать и отслеживать, как обычный заказ. Стоимость у продавцов отличается, у меня за 11 плат с доставкой получилось около 2500р.

Мне кажется, самый дешевый вариант это заказать на сайте JLCPCB. Нужно будет зарегистрироваться, загрузить на страницу заказа архив с гербер файлом, выбрать нужные параметры (или оставить все по умолчанию), оплатить и ждать).

Цена пяти плат для часов с доставкой будет около 1000р. (200р. за 1шт), 10 плат примерно 1200р. (120р. за 1шт). И это будут качественно сделанные в заводских условиях двухслойные платы с шелкографией, маской и с металлизацией отверстий.

У меня в заказе две версии часов (одну с анодными ключами на обычных транзисторах другую на оптопарах) и платы для сборки фонокорректора на 6н9с.

Второй шаг. С платами разобрались. Нужно заказать радиодетали

Самое дорогое это газоразрядные индикаторы ИН-18, средняя стоимость 2000 рублей, купить можно на авито. Около 5 -7 лет назад, цена на них была 200-350р рублей (судя по форумам).
Поискав, нашел производителя газоразрядных индикаторов daliborfarny.com, стоимость похожей на ин-18 лампы — 145$.

На его ютуб канале Dalibor Farný есть интересные видео с полным процессом производства ламп.
Остальные радиокомпоненты не редкость и купить их можно в любом радиомагазине. Чип резисторы и конденсаторы я покупал наборами на AliExpress. Микросхему реального времени покупал тоже на AliExpress в виде модуля с кварцем и батарейкой.

Читать еще:  Паяем мультиметр DT-830B своими руками

Третий шаг. Сборка платы

В качестве припоя для микроконтроллера и некоторых компонентов использовал HK-MECHANIC-XG-Z40 (тоже куплено на AliExpress) и паяльный фен.

Разъёмы для ламп можно сделать, например из контактов DPBS-25F. Микроконтроллер и часы DS1307 стоит припаивать после сборки и проверки блоков питания 5В и 170В. Выставить напряжение можно изменяя номиналы сопротивлений

Процесс не очень сложный, компоненты на плате все подписаны. У меня сборка заняла около 3ч.

Четвёртый шаг. Прошивка

На этом этапе понадобится программатор, купить его можно тоже на AliExpress за 120 рублей или в радиомагазине, но будет дороже.

К собранной плате подпаиваем контакты программатора (miso, mosi, rst, sck, gnd, +5В).

Далее можно использовать например avrdudeprog, это программная оболочка для прошивки МК.

Запускаем программу. На вкладке program выбираем микроконтроллер atmega 8, выбираем прошивку, программатор usbars. На вкладке fuses, устанавливаем фьюзы D9xD4

Жмем кнопку программирование.

Пятый шаг. Корпус

Первый корпус. Делал из алюминия, но можно использовать любой материал. Собирается из 6-ти пластин, вырезанных лазером. Соединяются между собой «в шип».

Далее можно отполировать или отшлифовать вдоль направляющей, как на фото. Резка лазером и материал будет стоить примерно 1500р. Занимающихся лазерной резкой фирм много, найти не сложно. Похожие корпуса я делал из стали и использовал их в качестве экранов для выходных и силовых трансформаторов усилителя.

Второй вариант. Тоже делал из алюминия, путем фрезеровки из цельного куска, но наверно можно сделать и деревянный.

Состоит из двух частей. Дизайн и размеры можно поменять, добавлю файл для AutoCAD.

Это самый дорогой вариант и как по мне то и самый красивый. Стоимость такой работы сильно отличаются у разных фирм, варьируется от 28000р. до 7000р. за одну шт.

Третий вариант. Корпус из эпоксидной смолы. Этот вариант самый тяжелый. Я использовал силикон super mold 10 и эпоксидную смолу artline.

Для начала нужно сделать силиконовую форму корпуса фрезерованного из алюминия. Приклеиваем алюминиевую модель к основе делаем бортики, все стыки промазываем герметиком.

После разводим силикон в соответствии с инструкцией и заливаем модель.

Далее разводим эпоксидную смолу и заливаем полученную форму. На следующий день корпус готов.

При желание можно добавлять разнообразные красители для смолы. Для изготовления корпуса качеством выше, лучше использовать вакуумную камеру и насос.

Цели организовать массовое производство не ставилось. Делал в подарок.

Опыта у меня не много, есть заимствования из других подобных проектов и возможно есть ошибки.

Архив с файлами
instagram
Видео

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.

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.

Конструкция и основные параметры газоразрядного индикатора ИН-14

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.

Схема блока питания на базе преобразователя напряжения MC34063

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.

Схема управления подключением анодов лампы

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.

Схема с элементами управления анодами и катодами ламп

Теперь блок питания, схему управления катодами и анодами надо подключить к процессору часов DS1307, для согласования идеально подходит микроконтроллер Mega8.

↑ Итоги

Дизайн, по-моему, имеет только один недостаток – сложность исполнения. Плата универсальна. В схему повышающего инвертора можно внести доработки, дабы снизить общее токопотребление, но я решил оставить всё как есть, ведь даже в таком исполнении часы работают отлично.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector