Часы на индикаторных лампах. Макетный образец часов на газоразрядных индикаторах. Что потребуется для сборки

Соберем часы на газоразрядных индикаторах, максимально просто и доступно, на сколько это вообще возможно.

Автором данной самоделки является AlexGyver, автор одноименного YouTube канала.

В настоящее время большинство газоразрядных индикаторов больше не производится, и остатки советских индикаторов можно найти только на барахолке или радиорынке. В магазинах их найти очень трудно. Но чем меньше становится этих индикаторов, тем больше к ним растёт интерес. Растёт он у любителей ламповости, винтажа и конечно же пост апокалипсиса.

Часы работают от постоянного напряжения около 180В. Этот генератор устроен очень просто и работает на индуктивных выбросах. Частоту генератора задаёт шим контроллер, при частоте в 16кГц на выходе получаем напряжение 180В. Но не смотря на высокое напряжение, генератор очень и очень слабый, так что о других его применениях даже не думайте, он способен только на тлеющий разряд в инертном газе. Это напряжение, а именно +, через высоковольтные оптопары направляется на индикаторы. Сами оптопары управляются ардуиной, то есть она может подать +180В на любой индикатор. Чтобы цифра в индикаторе засветилась, нужно подать на неё землю, и этим занимается высоковольтный дешифратор – советская микросхема. Дешифратор тоже управляется ардуиной и может подключить к земле любую цифру.

Всё перечисленное железо является опциональным, и его можно подключать, а можно и не подключать, это всё настраивается в прошивке. То есть на этой плате можно сделать просто часы, вообще без кнопок и без всего, а можно сделать часы с будильником, отображением температуры и влажности воздуха, вот такая вот универсальная плата. Печатку естественно решили заказать у китайцев, потому что есть очень много тонких дорожек и переходов на другую сторону платы. Так называемый гербер файл платы вы найдёте в архиве, который можно скачать на .

Дорожек в этом проекте много, особенно тонких на плате с индикаторами.

Есть в наличии

Набор для сборки часов на лампах ИН-14 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-14 производились в прошлом веке и использовались для отображения информации (цифровой, символьной), на основе тлеющего разряда. 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-14 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.

Статьи

Схемы

Электрическая схема

Комплект поставки

• Индикаторы ИН-14 - 4 шт.
• Комплект электронных компонентов - 1 шт.
• Печатная плата - 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

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

Внимание!

• 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).

Вопросы и ответы

• Добрый день. 1) Есть ли в проодаже какие-либо корпуса для этих часов (заготовки) 2) Есть ли у этих часов светодиодная подсветка цоколей ИН-14
  • Добрый день. 1. Корпусов нет, необходимо изготавливать самостоятельно. 2. Не, подсветки нет.

В данной статье речь пойдет об изготовлении оригинальных и необычных часов. Их необыкновенность заключается в том, что индикация времени осуществляется при помощи цифровых индикаторных ламп. Таких ламп, когда-то, было выпущено огромное количество, как у нас, так и за рубежом. Использовались они во многих устройствах, начиная от часов и заканчивая измерительной техникой. Но после появления светодиодных индикаторов лампы постепенно вышли из употребления. И вот, благодаря развитию микропроцессорной техники стало возможным создание часов с относительно простой схемой на цифровых индикаторных лампах.

Думаю, не лишним будет сказать, что в основном использовались лампы двух типов: люминесцентные и газоразрядные. К преимуществам люминесцентных индикаторов следует отнести низкое рабочее напряжение и наличие нескольких разрядов в одной лампе (хотя среди газоразрядных тоже встречаются такие экземпляры, но найти их значительно сложнее). Но все плюсы данного типа ламп перекрывает один огромный минус – наличие люминофора, который со временем выгорает, и свечение тускнеет или прекращается. По этой причине нельзя использовать б/у лампы.

Газоразрядные индикаторы избавлены от этого недостатка, т.к. в них светится газовый разряд. По сути, этот тип ламп представляет собой неоновую лампу с несколькими катодами. Благодаря этому срок службы у газоразрядных индикаторов гораздо выше. Кроме этого, одинаково хорошо работают и новые и б/у лампы (а часто б/у работают лучше). Без недостатков все же не обошлось - рабочее напряжение газоразрядных индикаторов больше 100 В. Но решить вопрос с напряжение гораздо проще, чем с выгорающим люминофором. В интернете такие часы распространены под названием NIXIE CLOCK:

Сами индикаторы выглядят вот так:

Итак, на счет конструктивных особенностей вроде все понятно, теперь приступим к проектированию схемы наших часов. Начнем с проектирования высоковольтного источника напряжения. Тут есть два пути. Первый – применить трансформатор со вторичной обмоткой на 110-120 В. Но такой трансформатор будет либо слишком громоздкий, либо его придется мотать самому (перспектива так себе). Да и напряжение регулировать проблематично. Второй путь – собрать step up преобразователь. Ну тут уж плюсов побольше будет: во-первых, он займет мало места, во-вторых, в нем присутствует защита от КЗ и, в-третьих, можно легко регулировать напряжение на выходе. В общем, есть все, что для счастья надо. Я выбрал второй путь, т.к. искать трансформатор и обмоточный провод никакого желания не было, да и миниатюрности хотелось. Преобразователь решено было собирать на MC34063, т.к. был опыт работы с ней. Получилась вот такая схема:

Сначала она была собрана на макетной плате и показала отличные результаты. Все запустилось сразу и никакой настройки не потребовалось. При питании от 12В. на выходе получилось 175В. В собранном виде блок питания часов выглядит следующим образом:

На плату сразу был установлен линейный стабилизатор LM7805 для питания электроники часов и трансформатор.
Следующим этапом разработки было проектирование схемы включения ламп. В принципе, управление лампами ничем не отличается от управления семисегментными индикаторами, за исключением высокого напряжения. Т.е. достаточно подать положительное напряжение на анод, и соединить с минусом питания соответствующий катод. На этом этапе требуется решить две задачи: согласование уровней МК (5В) и ламп (170В), и переключение катодов ламп (именно они являются цифрами). После некоторого времени размышлений и экспериментов была создана вот такая схема для управления анодами ламп:

А управление катодами осуществляется очень легко, для этого придумали специальную микросхему К155ИД1. Правда, они давно сняты с производства, как и лампы, но купить их не составляет проблем. Т.е. для управления катодами требуется всего лишь подключить их к соответствующим выводам микросхемы и подать на вход данные в двоичном формате. Да, чуть не забыл, питается она от 5В. (ну очень удобная штуковина). Индикацию было решено сделать динамической, т.к. в противном случае пришлось бы ставить К155ИД1 на каждую лампу, а их будет 6 штук. Общая схема получилась такой:

Под каждой лампой я установил яркий светодиод красного цвета свечения (так красивее). В собранном виде плата выглядит вот так:

Панельки под лампы найти не удалось, поэтому пришлось импровизировать. В итоге были разобраны старые разъемы, похожие на современные COM, из них были извлечены контакты и после некоторых манипуляций с кусачками и надфилем они были впаяны в плату. Для ИН-17 панельки делать не стал, сделал только для ИН-8.
Самое сложное позади, осталось разработать схему “мозга” часов. Для этого я выбрал микроконтроллер Mega8. Ну а дальше все совсем легко, просто берем и подключаем к нему все так, как нам удобно. В итоге в схеме часов появились 3 кнопки для управления, микросхема часов реального времени DS1307, цифровой термометр DS18B20, и пара транзисторов для управления подсветкой. Для удобства анодные ключи подключаем на один порт, в данном случае это порт С. В собранном виде это выглядит вот так:

На плате есть небольшая ошибка, но в приложенных файлах плат она исправлена. Проводами подпаян разъем для прошивки МК, после прошивки устройства его следует отпаять.

Ну а теперь неплохо было бы нарисовать общую схему. Сказано – сделано, вот она:

А вот так все это выглядит целиком в собранном виде:

Теперь осталось всего лишь написать прошивку для микроконтроллера, что и было сделано. Функционал получился следующий:

Отображение времени, даты и температуры. При кратковременном нажатии кнопки MENU происходит смена режима отображения.

1 режим - только время.
2 режим - время 2 мин. дата 10 сек.
3 режим - время 2 мин. температура 10 сек.
4 режим - время 2 мин. дата 10 сек. температура 10 сек.

При удержании включается настройка времени и даты, переход по настройкам по нажатию кнопки MENU

Максимальное количество датчиков DS18B20 – 2. Если температура не нужна, можно их вообще не ставить, на работу часов это никак не повлияет. Горячего подключения датчиков не предусмотрено.

При кратковременном нажатии на кнопку UP включается дата на 2 сек. При удержании включается/выключается подсветка.

При кратковременном нажатии на кнопку DOWN включается температура на 2 сек.

С 00:00 до 7:00 яркость понижена.

Работает все это дело вот так:

К проекту прилагаются исходники прошивки. Код содержит комментарии так что изменить функционал будет не трудно. Программа написана в Eclipse, но код без каких-либо изменений компилируется в AVR Studio. МК работает от внутреннего генератора на частоте 8МГц. Фьюзы выставляются вот так:

А в шестнадцатеричном виде вот так: HIGH: D9 , LOW: D4

Также прилагаются платы с исправленными ошибками:

Данные часы работают в течение месяца. Никаких проблем в работе выявлено не было. Стабилизатор LM7805 и транзистор преобразователя едва теплые. Трансформатор нагревается градусов до 40, поэтому если планируется установка часов в корпус без вентиляционных отверстий, трансформатор придется взять большей мощности. В моих часах он обеспечивает ток в районе 200мА. Точность хода сильно зависит от примененного кварца на 32,768 КГц. Кварц, купленный в магазине, ставить не желательно. Наилучшие результаты показали кварцы из материнских плат и мобильных телефонов.

Кроме ламп, использованных в моей схеме, можно устанавливать любые другие газоразрядные индикаторы. Для этого придется изменить разводку платы, а для некоторых ламп напряжение повышающего преобразователя и резисторы на анодах.

Внимание: устройство содержит источник высокого напряжения!!! Ток небольшой, но достаточно ощутимый!!! Поэтому при работе с устройством следует соблюдать осторожность!!!

PS Статья первая, где-то мог ошибиться/напутать - пожелания и советы к исправлению приветствуются.

Хотел написать, что не прошло и года, но год как раз уже прошел:) Речь идет про часы на газоразрядных индикаторах, о которых ранее было два поста:

Работа по ним была отодвинута на второй план из-за начала летнего сезона, организации путешествия по Балканам, потом просто было не до них. Только где-то в декабре я взял себя в руки и заставил хотя бы закончить макетный образец.


Кто помнит, год назад я приступал к самостоятельному изготовлению и сборке часов на газоразрядных индикаторах. Основная идея заключалась в том, чтобы сделать что-то красивое своими руками и параллельно получить навыки в новых, полезных и интересных областях. Несмотря на то, что в заглавном посте у меня гордо написано, что работаю инженером в Роскосмосе - на практике я там довольно далек от электроники и программирования. Однако желание овладеть этими навыками потихоньку толкает вперед.

Никак не мог сделать новые фотографии. Пришел уже было к мнению, что фотоаппарат просто убит за два путешествия и хотел его продать, купив взамен другой, но потом решил, что скорее всего дело в объективе. Вот для примера одна и та же фотография на разные объективы. 50mm f/1.8 и стандартный 18-55mm f/3.5-5.6, который проехал со мной на мотоцикле почти 30 тысяч км.

1. Сам я ничего не изобретал. Схему брал готовую в интернете, но на плате разводил дорожки сам. Для тех, кто не очень силен в электронике, общая суть: на специальном материале со слоем меди сверху наносится рисунок, который в дальнейшем защитит медь в растворе кислоты.

2. В данном случае раствор не хлорное железо, как делают многие, а перекись водорода + лимонная кислота. Буквально за 10 минут вся медь, что не защищена черным слоем, растворяется.

3. Затем плата промывается в простой воде и ацетоном смывается защитный черный слой. Сам этот слой наносился по технологии ЛУТ о которой много информации в интернете.

4. Получается плата с дорожками из меди которые связывают между собой все элементы часов как то предполагается по схеме.

5. Остается только просверлить отверстия и припаять все элементы. Для тех кто в теме: в правой части преобразователь напряжения на микросхеме MC34063 который из 12 вольт делает 180 вольт для питания ламп. Рядом спикер и линейный стабилизатор на питание микросхем. Его применение мне кажется сомнительным, уж очень много энергии он рассеивает в тепло и сильно греется. Слева управляющий микроконтроллер ATmega8, дешифратор ламп К155ИД1 и часовая микросхема с батарейным питанием (при выключении часов из розетки время не собьется). Три кнопки, которые позволят выставить время и включать/выключать некоторые функции.

6. Вид с обратной стороны. Всей логикой работы управляет микроконтроллер - маленький компьютер размером колпачок от ручки. Он в нужное время включает ту или иную цифру на лампах, может проигрывать мелодию на спикере и тд.

7. Часы состоят из двух плат, на второй находятся сами лампы. Она была сделана раньше и это была моя самая первая плата которую я изготовил в жизни. Вышла намного сквернее, чем та, что на фото выше.

8. Очень удобная штука пирометр. На ebay стоит 700 рублей и довольно точно позволяет бесконтактно измерять температуру в пределах 300 градусов. На фото чисто баловство, смотрел изменяется ли температура элементов при работе. Для рукастых людей вообще удобная штука. Можно, например, померить температуру двигателя на мотоцикле, а мой отец им искал наиболее холодные места в доме на даче и пришел к решению какую стену надо утеплить в первую очередь:)

9. Из любопытства игрушечным осциллографом померил сигналы на входе питания.

10. Ну и конечный результат на данный момент:

11.

12.

13.

14.

15.

функционал планируется следующий:
- время, дата
- будильник
- термометр
- регулировка яркости ламп

Пример мелодии:

В настоящий момент главной проблемой для меня являются слабые навыки программирования, в связи с чем еще не написана программа, которая будет отвечать за вывод времени на лампы и остальные функции. Пока часы могут только перещелкивать цифры как на видео выше. В интернете есть готовые программы, но это не интересно и изначально цель стояла практиковаться в программировании в процессе изготовления часов.

В дальнейшем есть планы по расширению функционала и созданию полноценной готовой платы управления/питания. К ней можно будет подключать любые лампы и выводить по желанию не только время, а просто какую-то цифровую информацию. Законченную плату отдать в производство, чтобы иметь на выходе реально качественный и протестированный продукт. А мысли про корпус озвучу завтра.

Добрейшего времени суток всем уважаемым муськовчанам. Хочу рассказать вам об интересном радиоконструкторе для тех, кто знает с какого конца нагревается паяльник. Вкратце: набор доставил положительные эмоции, интересующимся этой темой - рекомендую.
Подробности ниже (осторожно, много фото).

Начну издалека.
Сам я не отношу себя к истинным радиолюбителям. Но не чужд паяльнику и иногда хочется чего-нибудь сконструировать/спаять, ну и мелкий ремонт окружающей меня электроники стараюсь сначала осуществить своими силами (не нанося невосполнимого вреда подопытному устройству), а уж в случае неудачи обращаюсь к профессионалам.

Однажды под воздействием я купил и собрал такие-же часики. Сама конструкция там простая и сборка не доставила никаких сложностей. Поставил часы в комнату сына и на время успокоился.

Потом, прочитав , мне захотелось попробовать собрать и их, заодно потренировавшись в пайке smd компонентов. В принципе и здесь все заработало сразу, только молчала пищалка звукового сигнала, купил в офлайне, заменил и все. Подарил часы другу.

Но хотелось чего-то ещё, поинтереснее и посложнее.
Как-то, ковыряясь у отца в гараже, наткнулся на останки какого-то электронного прибора советской эпохи. Собственно останки - это некая конструкция из плат, содержавшая в себе 9 газоразрядных индикаторных ламп ИН-14.

Тогда и посетила меня мысль - собрать часы на этих индикаторах. Тем более, что подобные часы, когда-то собранные отцом, я наблюдаю в квартире родителей уже лет 30, если не больше. Плату я аккуратно распаял и стал обладателем 9 ламп выпуска начала 1974 года. Желание пристроить в дело эти раритеты усилилось.

Путем дотошных расспросов Яндекса я вышел на сайт , который оказался просто кладезем премудрости на тему создания подобных часов. Просмотрев несколько схем таких конструкций, я понял, что хочу часы под управлением микроконтроллера, с микросхемой реального времени (RTC). И если, повторяя одну из конструкций часов, запрограммировать контроллер и спаять плату мне было-бы по силам, то вопрос изготовления самой печатной платы поставил меня в тупик (я же ещё не true-радиолюбитель).

В общем решено было для начала купить конструктор таких часов.
как раз обсуждается этот конструктор, собственно это топик автора (его ник mss_ja ) этого набора, где он сам и помогает с сборкой и запуском своих наборов. У него же есть и , где много фото готовых изделий. Там можно купить не только наборы для самостоятельной сборки, но и готовые часы. ПосмотрИте, проникнитесь.

Некоторые сомнения вызывал вопрос доставки, ведь уважаемый автор живет на Украине. Но оказалось, что война - войной, а почта работает по расписанию. Собственно 14 дней и посылка у меня.

доставка

Начиная процесс сборки, я дал себе обещание фотографировать каждый его этап. Но, увлекшись сим действом, вспомнил о своем желании написать обзор только когда плата была уже практически готова. Поэтому следующее фото было сделано когда я начал тестировать индикаторы просто воткнув их в плату и подав питание.


Из девяти добытых мною ламп ИН-14 одна оказалась полностью не рабочей, зато остальные были в отличном состоянии, все цифры и запятые отлично светились. 6 ламп отправились в часы, а две - в запас.


Я специально не стал смывать дату изготовления с ламп.
Обратная сторона




Тут виден коряво установленный фоторезистор, это я искал его лучшее положение.
Итак, убедившись, что схема заработала и часы пошли, я отложил их в сторону. И занялся корпусом. Нижняя часть изготовлена из куска стеклотекстолита с которого я содрал фольгу. А деревянная заготовка была тщательно зашкурена мелкой наждачкой до состояния «приятной гладкости». Ну и далее покрыта лаком с морилкой в несколько слоёв с промежточной сушкой и полировкой мелкой наждачкой.


Получилось не идеально, но, на мой взгляд, хорошо. Особенно учитывая отсутствие у меня опыта работы с деревом.


Сзади видны отверстия для подключения питания и датчика температуры, которого у меня пока нет (да-да, оно ещё и температуру может показывать...).


Тут несколько кадров в интерьере. Толково сфотографировать никак не удаётся, фото не передают всей «лепоты».


Это показ даты.


Подсветка ламп. Ну куда-же без неё. Она отключаемая, не нравится - не включай.

Замечательная точность хода. С неделю наблюдаю за часами, идут секунда в секунду. Конечно неделя - не срок, но тенденция очевидна.

В заключение приведу характеристики часов, которые я скопипастил прямо с сайта автора проекта:

Возможности часов:

Часы, формат: 12 / 24
Дата, формат: ЧЧ.ММ.ГГ / ЧЧ.ММ.Д
Будильник настраиваемый по дням.
Измерение температуры.
Ежечасный сигнал(отключаемо).
Автоматическая регулировка яркости в зависимости от освещения.
Высокая точность хода (DS3231).
Эффекты индикации.
---без эффектов.
---плавное затухание.
---прокрутка.
---накладка цифр.
Эффекты разделительных ламп.
---выключены.
---мигание 1 герц.
---плавное затухание.
---мигание 2 герца.
---включены.
Эффекты показы даты.
---без эффектов.
---Сдвиг.
---Сдвиг с прокруткой.
---Прокрутка.
---Замена цифр.
Эффект маятника.
---простой.
---сложный.
Подсветки
---Синяя
---Возможность подсветки корпуса. (Опционально)

Итак, подведу итоги. Часы мне очень понравились. Сборка часов из набора не представляет сложности для человека средней криворукости. Потратив несколько дней на весьма интересное занятие, получаем красивое и полезное устройство, даже с налётом эксклюзивности.

Конечно по нынешним меркам цена не очень гуманная. Но во-первых это хобби, на него тратиться не жалко. А во-вторых автор же не виноват что рубль сейчас ничего не стоит.