Часы на газоразрядных индикаторах 5 вольт. Часы на газоразрядных индикаторах своими руками. Схема часов, применённые детали
Схема:
Скачать схему
Речь пойдет о моих новых часах на газоразрядных индикаторах ИН-8-2. Эти часы я хотел сделать, так сказать, идеальными с моей субъективной точки зрения. А именно - чтобы они были на статике, имели индикаторы с правильной пятеркой, относительно безупречный корпус, ну и соответственно, более-менее добротную конструкцию.
Получилось, как говориться, то что получилось.
В общем-то, вполне неплохо. Корпус сделан из стеклотекстолита и покрашен аэрозольной краской с последующим легким напылением для придания характерной матовости. Защитная трубка стальная. Сначала была мысль ее отполировать чтобы была как хромированная, но потом все таки решил что белая как-то поинтереснее.
Перечислим функции и возможности часов:
- Отображение времени
- Отображение даты по нажатию кнопки
- RGB подсветка индикаторов. Она имеет 2 режима.
Первый - ручной выбор цвета, каждый канал настраивается отдельно, можно присвоить значение ШИМ от 0 до 255 с шагом 5 единиц. Таким образом, можно настроить практически любой цвет.
Второй режим - автоматический. Цвет меняется в зависимости от времени суток по следующему закону:
По оси Х отложены часы. То есть в восемь часов утра у нас зеленый свет, в 16 часов синий, а в полночь красный. В промежутках цвета сменяются. Выглядит очень интересно, можно даже навскидку определять время по цвету. Для вычисления значений ШИМ используются не только часы, но и минуты, поэтому цвет изменяется плавно.
- Светодиодная подсветка под корпусом - светящиеся ножки. Обычные белые светодиоды. Подсветка может использоваться в качестве ночника, или просто для эстетики.
- Возможность регулировать яркость свечения индикаторов. Реализуется за счет простого программного ШИМа, поскольку три канала уже заняты под RGB подсветку.
Устройство довольно простое - схема на 74HC595 и К155ИД1 (все подключено строго по даташитам, никаких "перепутанных" катодов), управляет всем этим ATMEGA 8. Часы реального времени DS1307. Ключи ULN2803 для RGB и обычных светодиодов. Преобразователя нет, питание от трансформатора ТА1-127. У него 4 обмотки по 28 вольт. Одна из обмоток подключена к удвоителю напряжения, затем последовательно с другими к диодному мосту. На конденсаторе при этом около 200 вольт.
Смотрим схему в начале поста.
Как видно по схеме, там имеются 7 кнопок.
При нажатии на любую из этих кнопок, происходит прерывание INT0, и программа реагирует на нажатую кнопку. Для этого и нужна развязка на диодах.
Первая кнопка - режим отображения - время или дата.
Вторая и третья кнопки - установка минут и часов соответственно (если часы показывают время), или установка дня, месяца и года (если часы показывают дату). При установке минут секунды обнуляются. Год устанавливается через месяцы.
Четвертая кнопка (в режиме отображения времени) перебирает режимы подсветки. Всего режимов четыре. 1 - ручная RGB подсветка, нижний свет выключен. 2 - автоматическая RGB подсветка, нижний свет выключен. 3 - ручная RGB, нижний свет включен. 4 - автоматическая RGB, нижний свет включен. В режиме отображения даты данной кнопкой можно регулировать яркость индикаторов. Всего 10 градаций яркости.
Пятая, шестая и седьмая кнопки - настройка ручной подсветки RGB. Каждый канал регулируется соответствующей кнопкой. Можно присваивать значения ШИМ от 0 до 255 с шагом 5. При этом само значение ШИМ выводится на индикаторы, и красуется там до тех пор, пока не закончится настройка, после нее нужно нажать на первую кнопку, и часы вернутся в режим отображения времени.
Естественно, можно полностью выключить подсветку - для этого нужно выбрать режим ручной подсветки и выставить нули по всем каналам.
RGB светодиоды питаются от 12 вольт через резисторы и ключи на ULN2803. Само собой, яркость каналов внутри у светодиода разная, поэтому необходимо откалибровать систему. Для этого нужно выставить одинаковые коэффициенты ШИМ и подбором резисторов или специальных констант в программе добиться белого света, без перекосов в какую либо сторону спектра. У моих светодиодов красный канал светил значительно слабее чем синий и зеленый, поэтому в программе введены соответствующие коэффициенты поправки.
Микроконтроллер работает на частоте 14 МГц, хотя это несущественно, можно запустить и внутренний генератор на 8 МГц.
Регистры и дешифраторы подключены по типовым схемам.
Индикаторы питаются через резисторы 33 кОм. Далее на них подается питание 200 вольт через управляющий элемент. В качестве него можно использовать подходящую высоковольтную оптопару, твердотельное реле, ключ с опторазвязкой и тд. Если, конечно, необходима регулировка яркости.
Теперь немного о процессе изготовления.
Вся конструкция размещается на двух платах. Одна с регистрами и дешифраторами, другая с микроконтроллером, ключами и прочим.
Итак, платы вытравлены, одна уже запаяна. Маленькие платки для индикаторов.
Вот индикаторы уже припаяны к общей плате с подсветкой.
Начинаем делать корпус - вырезаем детали из стеклотекстолита, спаиваем их между собой.
Примерка плат и деталей в корпусе.
Местами зашпаклеван холодной сваркой и зачищен шкуркой.
Плата с дешифраторами и регистрами в корпусе. Припаяна непосредственно к стенке и к одной стойке.
Теперь стоит обратить внимание на кнопки. Я вырезал маленькие рычыжки из стеклотекстолита, просверлил в них отверстия и надел на ось. Сама ось припаяна к стойкам на плате. Между ними также надеты отрезки от стержня шариковой ручки.
Как видно, при нажатии на рычажок последний давит на кнопку.
Теперь ставим плату в корпус. В нем предварительно вырезаны продолговатые отверстия для рычажков.
Вот так это выглядит снаружи.\
Теперь электронную часть можно считать собранной. Опять появилась макетная платка над микроконтроллером - на ней кварц 14 МГц и разъем для программатора. Контроллер теперь работает от этого кварца, плюс можно програмировать не вытаскивая контроллер из панельки.
Сначала я отделил дно, которое было припаяно ко всему корпусу, и закрепил на нем платы и все остальное. Таким образом, конструкция стала более ремонтопригодной и независимой от корпуса.
Естественно, прежде всего была смыта краска растворителем.
Стравил всю лишнюю медь, так как оказалось что краска плохо держится на меди.
Затем, отдельные части корпуса были намертво припаяны к последнему.
Все щели, все лишние дырки и трещины были зашпаклеваны холодной сваркой - кстати, очень прочный материал. И адгезия к стеклотекстолиту отличная. Одним словом, она становится чуть ли не единым целым с исходным материалом. Слишком плавные углы также нарощены холодной сваркой и зашкурены.
Под конец я настолько идеально его обработал, что наощупь пальцами было совершенно невозможно определить стыки. Как будто он всегда и был таким цельным.
Итак, новый корпус окрашен заново.
Теперь, на мой взгляд, все идеально.
Вызвала множество вопросов от желающих собрать ее, либо от уже собравших, да и сама схема часов претерпела некоторые изменения, я решил написать еще одну статью, посвященную часам на газоразрядных индикаторах. Здесь я опишу улучшения/исправления как схемы, так и прошивки.
Итак, самым первым неудобством при использовании данных часов в квартире, явилась яркость. Если днем она совершенно не мешала, то ночью неплохо освещала комнату, мешая спать. Особенно это стало заметно после переделки платы и установки синих светодиодов в подсветку (красная подсветка оказалась неудачным вариантом, т.к. красный свет заглушал свечение ламп). Уменьшение яркости по времени большого эффекта не давало, т.к. спать я ложусь в разное время, а часы уменьшают яркость в одно и то же. Или же я еще бодрствую, а яркость снизилась и времени не видно. Поэтому я решил добавить датчик освещенности, а проще говоря фоторезистор. Благо выводов АЦП для подключения было предостаточно. Делать прямую зависимость яркости от уровня освещенности я не стал, а просто задал пять градаций яркости. Диапазон значений АЦП был поделен на пять промежутков и каждому промежутку задано свое значение яркости. Измерение производится каждую секунду. Выглядит новый узел схемы - вот так:
В роли датчика освещенности выступает обычный фоторезистор.
Следующее изменение коснулось схемы питания часов. Дело в том, что использование линейного стабилизатора накладывало ограничения на диапазон питающего напряжения, плюс сам стабилизатор грелся во время работы, особенно при полной яркости светодиодов. Нагрев был слабый, но хотелось избавиться от него полностью. Поэтому в схему добавился еще один импульсный стабилизатор, на это раз понижающий (Step-Down). Микросхема осталась та же, что и в Step-Up преобразователе, изменилась лишь схема.
Тут все стандартно, из даташита. Ток, требуемый схеме для работы, меньше 500мА и внешний транзистор не нужен, хватает внутреннего ключа микросхемы . В итоге всякий нагрев питающей части схемы прекратился. Кроме этого данный преобразователь не боится КЗ на выходе и перегрузок. А так же занимает меньше места на плате и от случайной переполюсовки питаюещего напряжения защитит. В общем сплошные плюсы. Правда, должны были возрасти пульсации по питанию, но на работу схемы это никакого влияния не оказывает.
Помимо электронной части изменился и внешний вид устройства. Больше в нем нет огромной кучи проводов. Все собрано на двух платах, которые сложены “бутербродом” и соединены через разъемы типа PLS/PBS. Сами платы скреплены при помощи винтов. На верхней плате находятся лампы, анодные транзисторные ключи и светодиоды подсветки. Сами светодиоды установлены за лампами, а не под ними. А на нижней расположились схемы питания, а также МК с обвязкой (на фото более старая версия часов, в которых еще не было датчика освещенности). Размер плат 128х38мм.
Лампы ИН-17 были заменены на ИН-16. Размер символа у них одинаковый, а вот форм-фактор отличается: После того, как все лампы стали “вертикальными”, упростилась разводка платы и улучшился внешний вид.
Как видно на фото, все лампы установлены в своеобразные панельки. Панельки для ИН-8 изготовлены из контактов разъема D-SUB формата “мама”. После снятия металлической оправы, он легко и непринужденно расстается с этими самыми контактами. Сам разъем выглядит вот так:
А для ИН-16 из контактов обычной цанговой линейки:
Думаю, что надо сразу положить конец возможным вопросам о необходимости такого решения. Во-первых, всегда присутствует риск разбить лампу (может кошка залезет или за провод дернут, в общем всякое бывает). А во-вторых, толщина вывода разъема гораздо меньше толщины вывода лампы, что сильно упрощает разводку платы. Плюс при запайке ламы в плату, существует опасность нарушения герметичности лампы в связи с перегревом вывода.
Ну и как обычно схема всего устройства:
И видео работы:
Работают стабильно, за полгода работы багов не выявлено. Летом стояли больше месяца без питания, пока был в отъезде. Приехал, включил – время никуда не убежало и режим работы не сбился.
Управление часами осуществляется следующим образом. При кратковременном нажатии кнопки BUTTON1 переключается режим работы (ЧАСЫ, ЧАСЫ+ДАТА, ЧАСЫ+ТЕМПЕРАТУРА, ЧАСЫ+ДАТА+ТЕМПЕРАТУРА). При удержании этой же кнопки, включается режим настройки времени и даты. Изменение показаний осуществляется кнопками BUTTON2 и BUTTON3, а переход по настройкам - кратковременным нажатием BUTTON1. Включение/отключение подсветки осуществляется удержанием кнопки BUTTON3.
Теперь можно перейти к следующей версии схемы. Она выполнена всего на четырех лампах ИН-14. Маленькие лампы для секунд просто негде взять, как, в прочем и ИН-8. Зато купить ИН-14 по приемлемой цене никаких проблем не составляет.
В схеме отличий почти нет, те же два импульсных преобразователя по питанию, тот же микроконтроллер AtMega8, те же анодные ключи. Та же RGB подсветка… Хотя стоп, никакой RGB подсветки не было. Значит отличия все-таки есть! Теперь часы умеют светиться разными цветами. Причем программа предусматривает возможность перебирать перебора цветов по кругу, а также возможность фиксации понравившегося цвета. Естественно, с сохранением самого цвета и режима работы в энергонезависимую память МК. Долго думал, как бы поинтереснее задействовать точки (их две в каждой лампе) и в конце концов вывел на них секунды в двоичном формате. На лампах часов идут десятки секунд, а на лампах минут – единицы. Соответственно, если у нас к примеру 32 секунды, то из точек левых ламп будет составлено число 3, а правых – 2.
Форм-фактор остался “бутербродным”. На нижней плате расположились два преобразователя для питания схемы, МК, К155ИД1, DS1307 с батарейкой, фоторезистор, датчик температуры (теперь он только один) и транзисторные ключи точек ламп, и RGB подсветки.
А на верхней анодные ключи (они, кстати, теперь в SMD исполнении), лампы и светодиоды подсветки.
В сборе все выглядит вполне прилично.
Ну и видео работы:
Управление часами осуществляется следующим образом. При кратковременном нажатии кнопки BUTTON 1 переключается режим работы (ЧАСЫ, ЧАСЫ+ДАТА, ЧАСЫ+ТЕМПЕРАТУРА, ЧАСЫ+ДАТА+ТЕМПЕРАТУРА). При удержании этой же кнопки, включается режим настройки времени и даты. Изменение показаний осуществляется кнопками BUTTON2 и BUTTON3, а переход по настройкам - кратковременным нажатием BUTTON1. Изменение режимов подсветки подсветки осуществляется кратковременным нажатием кнопки BUTTON3.
Фьюзы остались такими же, как и в первой статье. МК работает от внутреннего генератора 8 МГц. В шестнадцатеричном виде: HIGH: D9 , LOW: D4 и картинкой:
Прошивки МК, исходники и печатные платы в формате прилагаются.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| С RGB-подсветкой | |||||||
| U1 | Микросхема | К155ИД1 | 1 | В блокнот | |||
| U2 | МК AVR 8-бит | ATmega8A-AU | 1 | В блокнот | |||
| U3 | Часы реального времени (RTC) | DS1307 | 1 | В блокнот | |||
| U4, U5 | DC/DC импульсный конвертер | MC34063A | 2 | В блокнот | |||
| P9 | Датчик температуры | DS18B20 | 1 | В блокнот | |||
| Q1, Q2, Q7-Q10 | Биполярный транзистор | MPSA42 | 6 | MMBTA42 | В блокнот | ||
| Q2, Q4-Q6 | Биполярный транзистор | MPSA92 | 4 | MMBTA92 | В блокнот | ||
| Q11-Q13, Q16 | Биполярный транзистор | BC857 | 4 | В блокнот | |||
| Q14 | Биполярный транзистор | BC847 | 1 | В блокнот | |||
| Q15 | MOSFET-транзистор | IRF840 | 1 | В блокнот | |||
| D1 | Выпрямительный диод | HER106 | 1 | В блокнот | |||
| D2 | Диод Шоттки | 1N5819 | 1 | В блокнот | |||
| L1, L2 | Катушка индуктивности | 220мкГн | 2 | В блокнот | |||
| Z1 | Кварц | 32.768 кГц | 1 | В блокнот | |||
| BT1 | Батарея | Батарея 3В | 1 | В блокнот | |||
| HL1-HL4 | Светодиод | RGB | 4 | В блокнот | |||
| R1-R4 | Резистор | 12 кОм | 4 | В блокнот | |||
| R5, R7, R9, R11, R34, R35 | Резистор | 10 кОм | 6 | В блокнот | |||
| R8, R10, R12, R14 | Резистор | 1 MОм | 4 | В блокнот | |||
| R13-R18, R37, R38, R40 | Резистор | 1 кОм | 9 | В блокнот | |||
| R19, R20, R33, R39, R41-R43, R46, R47, R51, R53 | Резистор | 4.7 кОм | 11 | В блокнот | |||
| R21, R24, R27, R30 | Резистор | 68 Ом | 4 | В блокнот | |||
| R22, R23, R25, R26, R28, R29, R31, R32 | Резистор | 100 Ом | 8 | В блокнот | |||
| R36 | Резистор | 20 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R44 | Резистор | ||||||
Часы на ИН-14 лампах своими руками
Давно хотел выложить статью,по изготовлению своими руками часов на лампах ИН-14 ,или как еще отзываются-часы в стиле стим-панк.
Постараюсь поэтапно и останавливаясь на ключевых моментах изложить только самое главное. Индикация часов хорошо видна как днем так и ночью, и сами по себе очень красиво смотрятся,особенно в хорошем деревянном корпусе.Общем,приступаем.
Схема устройства(для увеличения-как и везде-клик):
В этих часах установлены газоразрядные индикаторы ИН-14. Также их можно заменить на ИН-8, естественно с учётом отличий по цоколёвке. Нумерация выводов индикаторов осуществляется по часовой стрелке со стороны выводов. У ИН-14 вывод 1 указан стрелкой.
Характеристика часов:
| Напряжение питания, В | 12 |
| Ток потребления, не более, мА | 200 |
| Ток потребления типичный, мА | 150 |
| Индикаторы типа | ИН-14 |
| Формат индикации времени | Часы\Минуты\Секунды |
| Формат индикации даты | Число\Месяц\Год |
| Количество кнопок управления | 2 |
| Будильников | 2 |
| Дискретность установки времени срабатывания будильника, мин | 5 |
| Программных градаций подстройки яркости индикаторов | 5 |
Микроконтроллер Atmega8 в корпусе TQFP. Работа часов в с контроллером в DIP корпусе не предусмотрена. Часы реального времени DS1307. Звуковой излучатель имеет встроенный генератор и напряжение питания 5В. Все необходимые файлы проекта - плата, прошивка контроллера-скачать
Фьюзы:
Еще фото:
Повышающий преобразователь напряжения выполнен на микросхеме MC34063A. (MC33063A). По распространённости и стоимости она несколько уступает таймеру 555, на котором можно построить такой преобразователь, однако дешевле и доступнее MAX1771.
Неполярные конденсаторы керамика, полярные - электролиты Low ESR. Если Low ESR недоступны, поставьте параллельно электролиту керамику или плёнку. Дроссель в повышающем преобразователе 220 мкГн на ток 1.2A. Минимальное расчётное значение дросселя составляет 180 мкГн, минимальный расчётный ток дросселя составляет 800 мA.
Дешифраторами работают два корпуса К155ИД1. В коммутаторе анодного напряжения использована оптопара TLP627. Величины R23 и R24 нужно подбирать самостоятельно, в зависимости от степени свечения. Без них токи через точки превышают допустимый уровень. При монтаже индикаторы заталкиваем не до конца. Так как корпуса всех индикаторов индивудуальны их нужно будет выравнивать относительно печатной платы и между собой.
Управление часами на ИН-14:
Переход от режима к режиму происходит по кольцу кнопкой "MODE" .
Установка значения производится кнопкой "SET" .
Корректируемое значение либо мигает, либо имеет бОльшую яркость.
Установка значения секунд заключается в их обнулении.
Установка значения минут, часов, дня, месяца, года заключается в прибавлении 1 к текущему значению по кольцу до максимального значения, после чего значение обнуляется.
Установка минут срабатывания будильника производится от нуля с дискретностью 5 минут (00-05-10-15:55).
Если часы находятся не в основном режиме и нажатия кнопок прекращаются, то по истечении нескольких минут часы возвращаются в основной режим.
Отмена звукового сигнала будильника производится кнопкой "SET" .
При этом в следующий раз при достижении времени срабатывания сигнал будильника будет активирован. Запятые в десятках и единицах секунд говорят об активности будильников 1 и 2 соответственно. Режимы работы часов приведены в таблице. Красным условно обозначены ярко горящие разряды, оранжевым - тускло подсвеченные разряды, чёрным - погашенные разряды. Для времени: Ч - часы, М - минуты, С - секунды. Для даты: Д - день месяца (число), М - месяц, Г - год. Для установки будильника: 1 - будильник 1, 2 - будильник 2, Х - нет значения (погашен).
Первое включение, программирование контроллера и настройка. Проверьте вначале правильность монтажа схемы часов. Затем проверьте цепи питания на предмет наличия короткого замыкания. Если не нашли, попробуйте подать на вход питание от источника 12В. Если не пошёл дым, проверьте напряжение цепи питания D5V0. С помощью подстроечного резистора RP1 установите на выходе повышающего преобразователя напряжение величиной 200В (для указанных номиналов). Подождите несколько минут. Элементы схемы не должны заметно нагреваться. Особенно это касается дросселя высоковольтного преобразователя. Его перегрев говорит о неправильно выбранном номинале или о конструктиве со слишком малым рабочим током. Такой дроссель надо заменить на более подходящий.
С этого момента понадобится элемент питания ВТ1 типа CR2032. В крайнем случае закоротите контакты панельки элемента питания, но тогда время и дату будете устанавливать каждый раз при прекращении подачи питания.
Запрограммируйте последовательно Flash и EEPROM микроконтроллера с помощью прилагаемых прошивок. Делать эту операцию нужно в указанной последовательности. На индикаторах будет отображаться "21-15-00 ". Секунды при этом "пойдут". Если же вы всё ещё не подключили BT1, то вместо времени и даты увидите на индикаторах что-то вроде "05-05-05 ".
Установите значения времени, даты, будильников в соответствии с таблицей описания режимов работ. Когда дойдёте до настройки яркости, программно включите минимальную яркость индикаторов. Подстройте повышающий преобразователь таким образом, чтобы каждый из индикаторов светился с минимальной яркостью, но полностью. То есть, не должно быть так, что часть цифры индикатора светится, а часть нет. Затем программно выставьте максимальную яркость и проверьте свечение цифр индикаторов.
Индикаторы не должны светиться слишком ярко, и не должно быть "объёмного" свечения. Коррекция яркости опять же производится с помощью RP1. После этого снова проверьте свечение при минимальной яркости и так далее до тех пор, пока не будут получены приемлемые результаты. Если же приемлемые результаты не будут получены, попробуйте подобрать номиналы анодных резисторов и повторить вышеуказанные действия.
Такие часы будут выгодно отличаться от обычных китайских, на светодиодах, которые между прочим стоят немалых денег.
Видео работы в нашей группе ВК-
Используя газоразрядные индикаторы, можно сделать очень интересные часы Nixie Clock. В этом плане у человека открывается много возможностей. Схемы для часов есть возможность использовать самые разнообразные. Дополнительно творческие люди могут подумать над интересным дизайном часов.
Некоторые считают, что имеют множество недостатков, а потому лучше использовать люминесцентные аналоги, однако это заблуждение. В первом случае человек получает материал, который стабильно работает и не сильно перегревается. В то время как люминесцентные лампы довольно быстро выгорают, что является серьезной проблемой.
Важные элементы часов на индикаторах
Если не брать во внимание корпус устройства и непосредственно индикаторы, то основной деталью является микросхема. Именно она позволяет отображать в устройствах реальное время. Дополнительно в модель включаются транзисторы и конденсаторы. Для блоков питания в основном используются батареи. Трансформаторами, а также катушками индуктивности оснащаются далеко не все часы на газоразрядных индикаторах.
Как собрать ручные часы с транзисторами СВ303?
Часы на газоразрядных индикаторах набор транзисторов СВ303 включает биполярного типа. В первую очередь следует отметить то, что они практически не перегреваются во время работы. Если говорить о газоразрядных лампах, то их важно использовать новые, из магазина. В противном случае они в часах прослужат крайне мало. Для обозначения цифр чаще всего используют именно контакты.
Микросхема для управления обычно применяется серии К15554, а относится она к классу трехканальных, выводов на блок питания имеет два. Конденсаторы наручные часы на газоразрядных индикаторах в основном эксплуатируют именно с малой емкостью. В некоторых случаях можно встретить в устройствах стабилизаторы. В данной ситуации нагрузка с транзисторов значительно уберется. В качестве корпуса вполне реально использовать обычную коробку.
Схема устройств со стабилизаторами
Схема часов на газоразрядных индикаторах со стабилизаторами в обязательном порядке должна включать импульсные конвертеры. Необходимы они в устройствах для того, чтобы передавать сигнал от микросхемы. Конденсаторы стандартная схема часов на газоразрядных индикаторах предполагает емкостью не более 50 пФ. Транзисторы, в свою очередь, включаются биполярного типа.
Если рассматривать системы с тремя конденсаторами, то и выводов на микросхеме должно быть три. Предельное сопротивление транзисторы обязаны выдерживать 6 Ом. Если говорить о нагрузке тока, то она в часах в среднем составляет 74 А. В данном случае использовать двойные платы крайне не рекомендуется. Связано это с тем, что показатель выходного напряжения значительно возрастет. В результате человеку придется ставить предохранители.
Часы с использованием катушки индуктивности
Максимальную нагрузку способны выдерживать на уровне 5 А. Блок питания для их работы очень необходим. Непосредственно компиляционный процесс осуществляется в два этапа. В первую очередь к работе подключаются конденсаторы. В данном случае их используют только электролитического типа. На втором этапе попарно активизируются резисторы. Газоразрядные индикаторы в этой ситуации держат до 50 Ом. Чтобы обезопасить устройство, многие советуют использовать систему защиты, которая исключает короткие замыкания.
Модели на выпрямителях с индикаторами ИН-12Б
Индикаторы газоразрядные ИН-12Б с выпрямителями позволяют держать частоту в цепи на уровне 60 Гц. За счет этого напряжение на выходе не превышает 15 В. Стабилизаторы в платах, как правило, используются линейного типа. Защита от в данном случае очень важна. Для того чтобы транзисторы могли выдерживать большое сопротивление, используют их с маркировкой РР200.
Биполярные элементы в часах, как правило, применяются редко. Непосредственно платы устанавливаются для часов серии К155. Тепловая проводимость у них довольно хорошая и в целом они отличаются отличными характеристиками. Преобразователи в системе используются довольно редко. В охлаждении резисторы в принципе не нуждаются, и это плюс. Газоразрядные индикаторы в этой ситуации сопротивление держат до 50 Ом.
Варианты с датчиками температуры
Часы на газоразрядных индикаторах с позволяют контролировать основные элементы в цепи. Как правило, заранее очень сложно рассчитать тепловую нагрузку на определенную пару резисторов. В результате установленный предохранитель может ситуацию не спасти. Также от повышения температуры в часах страдают трансформаторы. Когда на вторичную обмотку подается большое напряжение, ее целостность может быть нарушена.
Часы с использованием преобразователей
Преобразователи в часах чаще всего используются самые обычные. В данном случае они позволяют в устройстве не устанавливать трансформатор. Однако минусы в таком случае также имеются, и их следует учитывать. В первую очередь недостаток преобразователей заключается в большом напряжении на входе, которое порой может превышать 16 В. Согласование всех уровней в такой ситуации значительно усложняется.
Переключение катодов может осуществляться с малой задержкой. Решить все эти проблемы можно при помощи микроконтроллеров. Специалисты советуют использовать их именно серии "Мега 8". Для регулировки часов понадобится всего три кнопки. Некоторые перед началом сборки затрудняются в выборе светодиодов. На сегодняшний день наиболее подходящими принято считать элементы с красным цветом. Смотреться в конечном счете они в квартире будут просто изумительно. Для цифр в газоразрядных лампах, как всегда, используют контакты.
Система вентиляции в устройствах
Система вентиляции в часах может быть различной. Самым простым способом для охлаждения делателей устройства принято считать естественную вентиляцию при помощи отверстий на корпусе. Сделать их можно с двух сторон сразу. Важно при этом понимать, что больше всего в часах перегревается именно преобразователь. Учитывая это, перекрывать его платой в корпусе крайне не рекомендуется. Если рассматривать модели с блоками питания на 15 В, то максимальная температура преобразователей там составит примерно 40 градусов. Это является нормой, и нет никакой необходимости оснащать часы Nixie Clock куллером.
Схема часов с внутренними генераторами
Схемы на газоразрядных индикаторах с внутренними генераторами предполагают использование блоков питания на 30 В. Внутренне сопротивление в данном случае повысится до 2 Ом. Нагрузка максимум на транзисторы оказывается 5 А. Для выбора тактового сигнала нужно использовать микроконтроллеры. Точность хода тока зависит исключительно от кварца. Транзисторы простые схемы на газоразрядных индикаторах, как правило, предусматривают биполярного типа.
Датчики температуры устанавливаются довольно редко. Объясняется это тем, что в системе абсолютно не нужен трансформатор с вторичной обмоткой. В результате тепловая проводимость будет довольно низкая. Анодные ключи для портов применяются. Подходят они только для плат на три разъема. Микроконтроллеры серии "Мега 8" в данном случае будут уместными. Для прошивки платы необходим высокий порог мониторинга.
Часы на конденсаторах РР22
Часы на газоразрядных индикаторах на конденсаторах данного типа позволяют более стабильно передавать сигнал. Порог мониторинга в данном случае будет довольно высоким. Резисторы в часах используются только с сопротивлением не ниже 6 Ом. Напряжение на входе должно составлять не менее 6 В. Согласование уровней происходит только за счет переключения катодов.
Преобразователи для конденсаторов данного типа подходят серии "Степ Ап". Дополнительно следует позаботиться о системе защиты, чтобы исключить случаи коротких замыканий. Микросхемы к конденсаторам используют только на два выхода. При этом портов может быть до пяти штук. Стабилизаторы для конденсаторов применяются в основном линейного класса. на входе должно минимум составлять 5 В.
Есть ли часы с двумя микросхемами?
Часы на газоразрядных индикаторах с двумя микросхемами на сегодняшний день встречаются довольно редко. Необходимы они для более быстрой синхронизации процесса. В этом случае переключение катодов ламп осуществляется за считанные нс. для таких часов использоваться не могут. Минимальный уровень сопротивления в данном случае должен находится на уровне 50 Ом.
В свою очередь, транзисторы обязаны выдерживать напряжение тока в 30 А. Конвертеры в часах, как правило, устанавливают импульсного типа. За счет этого переключение на двоичный формат происходит быстро. Непосредственно согласование уровней происходит в микроконтроллере. Регулировать напряжение в устройстве можно за счет стабилизатора. Однако минимальная должна составлять 22 пФ.
Модели на предохранителях КА445
Данные предохранители по своему типу относятся к электролитическим. Предельную емкость они имеют ровно 10 пФ. В начале цепи они, как правило, располагаются перед транзисторами. Светодиоды в часах важно использовать с высокой пропускной способностью. На микросхеме должно быть предусмотрено как минимум три порта. При этом стабилизатор линейного типа припаивается обязательно. С высоким входным напряжением в значительной мере поможет справиться предохранитель.
Если исключить использование в часах преобразователя, то можно взять трансформатор с вторичной обмоткой. Устанавливается он перед блоком питания. Предохранители специалисты советуют использовать только плавкого типа. Прослужат они в часах довольно долго. Перед кварцами резисторы важно устанавливать с пределом 33 Ом. Блок питания должен быть рассчитан на 15 В. В результате предельная частота в системе будет колебаться в районе 60 Гц.
Всем привет. Хочу рассказать, о моей недавней «поделке», а именно часах на газоразрядных индикаторах (ГРИ).
Газоразрядные индикаторы давно уж канули в лету, лично меня они даже самые «новые» старше. Использовали ГРИ в основном в часах и измерительных приборах, позже на их место пришли вакуумно-люминесцентные индикаторы.
Так что же из себя представляет лампа ГРИ? Это стеклянный баллон (это же ведь лампа!) наполненный внутри неоном с небольшим количеством ртути. Внутри так же расположены электроды, изогнутые в виде цифр или знаков. Интересно то, что символы расположены друг за другом, следовательно, каждый символ светится на своей глубине. Если есть катоды, должен быть и анод! – он один на всех. Так вот, чтобы зажечь определенный символ в индикаторе, нужно приложить напряжение, причем не малое, между анодом и катодом соответствующего символа.
Для справки хотелось бы написать, как же происходит свечение. При приложении высокого напряжения между анодом и катодом газ в лампе, который до этого был нейтрален, начинает ионизироваться (т.е. из нейтрального атома образуется положительный ион и электрон). Образовавшиеся положительные ионы, начинают двигаться к катоду, высвободившееся электроны, к аноду. При этом электроны «по пути» дополнительно ионизируют атомы газа, с которыми сталкиваются. В результате возникает лавинообразный процесс ионизации и появляется электрический ток в лампе (тлеющий разряд). Так вот теперь самое интересное, помимо процесса ионизации, т.е. образования положительного иона и электрона, существует и обратный процесс, называют его рекомбинацией. Когда положительный ион и электрон «превращаются» опять в одно целое! При этом происходит выделение энергии в виде свечения, которое мы и наблюдаем.
Теперь непосредственно к часам. Лампы я использовал ИН-12А. Они имеют не совсем классическую форму ламп и содержат символы 0-9.
Прикупил я изрядное количество ламп, которые не были в использовании!
Так сказать, чтоб на всех хватило!
Интересно было сделать миниатюрное устройство. В итоге получились довольно компактное произведение.
Корпус вырезал на лазерном станке из черного акрила по 3D модели, которую делал исходя из печатных плат:
Схема устройства.
Часы состоят из двух плат. На первой плате расположены четыре лампы ИН-12А, дешифратор К155ИД1 и оптроны, для управления анодами ламп.
Так же на плате имеются входы для подключения питания, управления оптронами и дешифратором.
Вторая плата – это уже мозг часов. На ней расположен микроконтроллер, часы реального времени, блок преобразования 9В в 12В, блок преобразования 9В в 5В, две кнопки управления, пищалка и выводы всех сигнальных проводов, совпадающих с платой индикации. Часы реального времени имеют резервную батарею, что не позволяет сбиваться времени при отключении основного питания. Питание производится от блока 220В-9В (достаточно 200мА).
Соединяются эти платы с использованием штыревого разъема, но не вставкой, а пайкой!
Собирается все это дело таким образом. Сначала длинный винт М3*40. На этот винт одевается трубка от воздушного шланга 4мм (он плотный, и подходит для удерживания печатных плат, я его очень часто использую). Потом между печатными платами стойка (печатал на 3D принтере) и потом латунная сквозная гайка все это затягивает. И задняя стенка будет крепиться тоже болтами М3 к сквозным латунным гайкам.
При сборке выяснилась такая неприятная особенность. Прошивку написал, но часы отказывались работать, лампы мерцали в непонятном порядке. Проблема решилась установкой дополнительного конденсатора между +5В и массой прямо возле микроконтроллера. Его видно на фото сверху (установил его в разъем для программирования).
Файлы проекта в программе EagleCAD и прошивку в CodeVisionAVR прилагаю. Можете модернизировать если необходимо в своих целях)))
Прошивка часов сделана довольно просто без наворотов! Просто часы. Две кнопки управления. Одна кнопка-«режим», вторая «настройка». Нажав кнопку «режим» в первый раз, отображаются только цифры, отвечающие за часы, если в этом режиме нажать «настройка», то часы начнут увеличиваться (при достижении 23 сбрасываются в 00). Если нажать еще раз на «режим», будут отображаться только минуты. Соответственно, если нажать в этом режиме «настройка», будут увеличиваться минуты так же в «круговом» порядке. При еще одном нажатии на «режим» – отображаются и часы и минуты. При изменении часов и минут, секунды обнуляются.