Как сделать ламповые часы

Как сделать ламповые часы

Простенькие 6ти ламповые часики с термометром на газоразрядных индикаторах с 6ю эффектами индикации.

Это простеникие часики — термометр на газоразрядных индикаторах.

Что они могут: (Дата — Месяц — День недели)

6 режимов индикации:

Автопоказ даты и температуры каждые 35 секунд.

Часы собраны на минимуме микросхем: PIC16F628 — контроллер часов. DS1307 — сами часики. BU2090 — Дешифратор катодов. MAX1771 — преобразователь напряжения. DS18B20 — термодатчик — Если термометр не нужен можно его и не ставить. DS32KHz — микросхема генератора для точности хода. Если точность не нужна и вы просто подберёте точный кварц на 32.768 то DS32KHz можно и не ставить.

Схема стандартная.

Описание кнопок: Кнопка «-» в режиме установки часов и кнопка перебора режимов индикации в рабочем режиме часов. Кнопка «ОК» — для входа в режим установки часов. Кнопка «+» в режиме установки часов и кнопка показания даты и температуры в рабочем режиме часов.

Перебор режимов индикации: Жмём кнопку «-» — перебор режимов индикации. https://www.youtube.com/watch?v=QReDKfZJKd0

Появится первый режим индикации — цифры плавно гаснут и плавно появляются новые.

Жмём ещё раз Появится второй режим индикации — часики работают как обычно в этом режиме работает «маятник».

И ещё раз Появится третий режим индикации — цифры при смене меняются перебором в этом режиме работает «маятник».

Ещё раз нажимаем Появится четвёртый режим индикации — цифры при смене накладываются друг на друга.

Ещё одно нажатие Появится пятый автоматический режим индикации — режимы индикации сами меняются каждые сутеи в 00:00.

И ещё одно нажатие Появится шестой автоматический режим индикации — режимы индикации сами меняются каждый час.

Включение / выключение автомптического показа даты и температуры каждые 35 секунд. Жмём т держим в течении 3 секунд кнопку «+» — показ даты/температуры. Если появится автопоказ выключен.

Если автопоказ включен.

Установка времени: Для установки времени жмём и держим кнопку «ОК» в течении 3х секунд во время показа времени. Часы переходят в режим установки времени и начинают мигать часы. Кнопками «-» и «+» устанавливаем час и нажимаем кнопку «ОК» и переходим к установке минут. И так далее в последовательности час > минуты > число > месяц > день недели. При долгом удержании кнопок «-» или «+» цифры автоматически сами убывают или прибавляются.

Настройка катодов, то есть порядка цифр. В часах можно использовать любые лампы. Для платы что входит в проект можно использовать любые лампы с гибкими выводами Типа ИН-8-2 или ИН-14 или ИН-16 или ИН-17. Проект так-же содержит плату и прошивку для ИН-12 — Прошивка другая потому что лампы не на месте. и платку для ИН-18.

Сам процесс: Жмём и держим кнопку ОК и включаем часы. В 3м разряде загорается цифра. Отпускаем кнопку и начинается перебор цифр. Надо назначить цифры от 0 до 9. Пи их появлении нажимаем кнопку «+» и так последовательно с 0 до 9.

После чего загорается 4 разряд и начинает мигать 0 и 1. Это включение / выключение бегающей точки. Если нажать кнопку «+» на 0 то функция отключается.

Если на 1 то включается.

Затем загорается 5й разряд — это разрешение мигания секундных ламп. На тот случай если вы секундные лампы расположите по центру вместо секундных точек. Тут так же Если нажать кнопку «+» на 0 то мигание отключается.

Если на 1 то включается.

После чего часы переходят в рабочий режим.

Платы нарисованы с помощью программы Sprint Layout 3.0

Сдесь фотка верхней части платы с подписанными элементами для большей наглядности:

А тут со стороны монтажа:

Тут расположение перемычек на плате

Ну вроде всё рассказал.

НАДЕЮСЬ У ВАС ПОЛУЧИТСЯ.

Ламповые часы Nixie clock своими руками

Я уже больше 5 лет занимаюсь изготовлением часов на газоразрядных индикаторах, а недавно заполучил довольно редкие лампы ZM1040, часы на которых считаю одними из лучших в своей коллекции. Надеюсь, и вы сможете по достоинству оценить мою работу, ознакомившись с подробностями и процессом изготовления.

Картинка кликабельна

Введение

Газоразрядный индикатор Nixie tube — электровакуумный прибор, в котором используется тлеющий разряд для отображения различных символов за счёт свечения газа вокруг них. Состоит, как правило, из одного анода и 10 катодов в форме цифр, расположенных друг за другом. Подробнее об устройстве и принципе работы можно почитать на Википедии.

Несмотря на то, что ГРИ не производятся уже почти 30 лет, интерес к часам на их основе в настоящее время не утихает. Справедливости ради стоит сразу отметить, что в мире существует по меньшей мере два современных производителя ГРИ: появившийся около 5 лет назад Daliborfarny, создающий аналоги индикаторов Z5680M/Z568M по весьма высокой для рядового радиолюбителя цене в €135 за штуку и Millclock, с 2018 года создающий нечто похожее на ИН-18 по $99. В то же время на различных барахолках, сайтах с объявлениями и даже на Алиэкспресс сейчас можно без труда купить индикаторы ИН-12, ИН-14, ИН-8 и т.д. по цене от 200 рублей за штуку. Все они по-своему хороши и находят своих почитателей.

Подготовка

Первым делом — выбор ламп. Для этого проекта мне удалось приобрести 6 индикаторов ZM1040 производства ныне несуществующей компании Tesla.

Собственно сайт, на котором можно найти больше информации о ГРИ.

К сожалению, почти на всех лампах местами отсутствовал красный лак, так что мной было принято решение полностью его удалить, фактически получив таким образом индикаторы ZM1042:

Для сравнения размеров рядом находится индикатор ИН-8-2 с высотой символа 18 мм.

Эти ГРИ имеют внушительную по своим меркам высоту символа в 30 мм, что хоть и уступает на 10 мм самым большим из советских индикаторов ИН-18, но при той же ширине символа обеспечивает, на мой взгляд, более гармоничные пропорции.

Так как я пока не умею самостоятельно писать прошивки для микроконтроллеров, следующим этапом был поиск подходящего проекта в открытом доступе. В этом мне в частности помог сайт Радиокот, где есть тема с огромным количеством различных устройств на ГРИ. В этом плане большой плюс — универсальность решений: без труда в схему часов на ИН-8-2 можно установить лампы ИН-16, например, и наоборот.

Вот схема, которую выбрал я:

Картинка кликабельна

Для питания ГРИ необходимо напряжение порядка 170 Вольт при токе в несколько миллиампер. Для его получения используется импульсный преобразователь на микросхеме МС34063, хорошо зарекомендовавшей себя в подобных схемах.

Следующий типовой блок — транзисторы для управления анодами ламп — здесь используется ставшее уже классическим сочетание MMBTA42 и MMBTA92.

В качестве микросхемы часов реального времени применена достаточно точная DS3231SN с батарейкой для поддержания хода часов при отключении от сети.

Также на схеме присутствует линейный понижающий преобразователь на 5 Вольт для питания микросхем, датчик температуры DS18B20 и управляющий всем этим микроконтроллер PIC16F628A.

Печатная плата

С лампами, схемой и деталями определились, теперь — плата. Имея некоторый опыт, печатные платы я сразу подготавливаю для изготовления в Китае: два слоя, шелкография, маска, переходные отверстия — всё это здорово упрощает сборку и позволяет позволяет сделать плату в меру компактной. Подробно на этим этапе останавливаться не буду, так как о проектировании и методах изготовления плат написано уже очень много, в частности:

В результате моя плата получилась вот такой:

Вырез под разъём питания (который будет закреплён на корпусе, а с платой соединён проводами) и вырезы под электролитические конденсаторы — для уменьшения габаритов и толщины собранной платы. Это незначительно скажется на стоимости плат, но позволит уменьшить размеры корпуса.

Далее — экспорт в формат gerber, заказ на Jlcpcb.com и около месяца ожидания (расплата за самую дешёвую доставку).

На нижней стороне платы перечислены индикаторы, которые можно в неё установить без доработок

Сборка платы

О том, как паять SMD и выводные компоненты я не смогу сказать ничего нового, поэтому лишь уточню пару нюансов.

В-третьих, советую покупать электронные компоненты только в проверенных магазинах — это поможет избежать множества проблем при сборке и наладке устройства. В случае с этими часами особое внимание советую уделить BU2090F — уж очень часто они мне попадались бракованные: если после сборки в одной или нескольких лампах вместо одной цифры светятся сразу все, проблема почти наверняка в дешифраторе.

После сборки части платы проверяю наличие всех напряжений:

alt=»image» /> 174 Вольта вместо 170 получилось из-за погрешности номиналов резисторов в обратной связи преобразователя, что в данном случае не критично

И полностью собранная плата со всех сторон:

Я собирал сразу две платы, поэтому можно найти некоторые отличия в компонентах между этой и предыдущей фотографией

На этом этапе уже можно установить лампы и продемонстрировать работу часов (что я и делал для окончательной проверки всех элементов), но фотографировать не стал — лучше чуть позже покажу полностью законченные часы.

Изготовление корпуса

В подобного рода изделиях корпус — очень важная составляющая. Вариантов здесь масса: металл, дерево, полимерные материалы (включая 3D печать), камень и различные их комбинации — у кого на что хватит терпения, опыта, оборудования/инструментов и денег. Лично мне нравится древесина.

Именно под деревянный корпус проектировалась плата, и именно этим обусловлено такое расположение разъёма питания и кнопок для настройки.

В качестве материала была выбрана давно полюбившаяся мне древесина бубинга, которая имеет относительно высокую плотность и прочность и хорошо себя зарекомендовала при обработке на фрезерном станке.

Чертёж корпуса в электронном виде я не создавал, но в архиве в конце статьи будет фотография чертежа, сделанного от руки, если кому-то вдруг это нужно.

Модель получилась вот такой:

Извиняюсь за фотографию монитора, сделать скриншот не было возможности

После изготовления, шлифовки и покрытия воском корпус стал выглядеть вот так. Попутно уже вручную были просверлены отверстия для винтов крепления нижней крышки и платы и сделаны небольшие углубления под выступающие детали:

Фотография не очень хорошо передаёт цвет древесины, на КДПВ он больше похож на действительный

Как и ожидалось, после минимальных доработок корпуса, плата была установлена именно так, как и планировалось:

Между нижней стороной платы и крышкой есть зазор в 4 мм для размещения кнопок и конденсаторов

Размеры получившегося корпуса — около 225х57х19,5 мм. Из-за большой длины для плотного прилегания нижнюю крышку решено было крепить не 4, а 6 винтами. Они разные: 3 с высокими шляпками, 3 — с низкими. Благодаря этому при установке на неровную поверхность часы не будут качаться

Я старался сделать корпус в меру компактным и минималистичным. Понимаю, что некоторым такой подход не понравится, но надеюсь, что кто-то оценит его по достоинству.

Теплые ламповые часы. Часть первая.

Теплые ламповые часы в прямом смысле. Делались чисто по приколу- мне было интересно, можно ли на лампах сделать полноценные наручные часы. Оказалось все-таки нельзя… конструкция получается достаточно громоздкая- на руку помещается, но неудобна, плюс отдельный внешний аккумулятор. Реального применения часы не имеют, хотя в качестве сувенира сойдут. Или на стимпанк-тусовке повыпендриваться…

Я делал их в течении достаточно долгого времени и многократно переделывал, но так пока и не доделал до законченного изделия. Мне оказалось совершенно неинтересно маяться дизайном, зато стало жутко охота довылизать схему. Все версии этой конструкции прекрасно работали, но не устраивали меня в мелочах- постоянно хотелось что-то добавить или изменить. В итоге я таки создал технический «бриллиант», но вот его оправа пока еще в полузачаточном состоянии, потому не показываю. Ну, мобыть и доделаю когда-нибудь… тогда появится часть вторая.

В отличие от аналогичных конструкций прочих извращенцев я очень сильно заморочался перфекционизьмом, оттого много «лишних деталей». Зато наигрался вволю, очень сильно прокачал собственные мозги и мелкую моторику, и обкатал ряд интересных технических решений.

Конструкция переделывалась пять раз. По сравнению с предыдущими версиями я добавил «тотальную защиту от клинического идиота» (если кому придет в голову запустить эти часы после моей смерти), максимально снизил потребление энергии, применив mosfet-ключи (АО6800) для управления лампами, применил в цепи питания DC-DC стабилизатор напряжения на NCP1529 (точнее, на китайском клоне М3406)- чтоб и энергию на обогрев окружающей среды зря не тратить, и индикаторы жили долго и счастливо в оптимальном режиме. Вообще идеализировал все что было можно.

Самое интересное- все прежние версии выходили с какими-то мелкими косяками в процессе. То дырку не там просверлю, то микросхемы криво запаяются, то ножом дорожку на плате случайно черкану… Только этот последний вариант вышел совершенно без косяков! Такие вот «знаки судьбы». Вселенная сама себя выстраивает, а мы- лишь проводники ее желаний в материальный мир.

Итого, что они умеют: показывать время. В качестве приборов отображения я использовал накальные индикаторы ИВ-16. Индикаторами управляет контроллер Atmel ATtiny24 через регистры сдвига 74hc595 и ключи. Индикация- статическая, динамическая с лампами не прокатывает из-за высокой инертности нитей накала. Время «вырабатывается» микросхемой первичных часов DS3231m на MEMS-резонаторе повышенной точности, теоретически можно научить часы показывать число-месяц-год небольшим допиливанием программы контроллера, но я не вижу смысла, хотя разъем для перепрошивки на плате предусмотрен. Во время работы между индикаторами часов и минут мигает разделительная лампочка-точка. Время устанавливается двумя маленькими кнопочками над индикаторами. Кнопки «наружу» выводить не планирую, по задумке- они останутся внутри корпуса и будут использованы только в момент установки новой «резервной» батарейки (для чего корпус все равно разбирать).

2.3 Если часы уже питаются от USB, а кто-то решил подзарядить аккумулятор, но подключил его «наоборот»- часы продолжат работу, но загорится холодный белый огонь. Если аккумулятор оказался неподходящим (с напряжение больше 4,5 вольт)- часы продолжат работу, загорится красный огонь. Иными словами- защита сработает в любом случае.

3. Если вообще никакого питания нет- ход часов сохраняется, поскольку микросхема первичных часов питается от заменяемого элемента 1220 на плате. На одной такой батарейке она может прожить пару лет. Стоит только подключить внешнее питание- часы покажут актуальное время, выставлять его заново не придется.

Размер платы: 40 х 68 миллиметров. Полтора спичечных коробка. Вообще, плата подгонялась под внутренние габариты корпуса Gainta G1015, потому что изделие, изначально ни к какому корпусу не привязаное, как правило не продвигается в своем жизненном цикле дальше печатной платы, а так- есть возможность когда-нибудь доделать. 🙂 По крайней мере корпус я уже оклеил шпоном «ценных пород дерева», осталось дырки прорезать и оформить красиво латунью- просто никак не могу морально подготовиться к этому… 🙁

Сфоткать нормально со светящимися цифрами я не смог- в темноте они слишком яркие, а вспышка их засвечивает. 🙁 В общем, показываю «как есть» и «что есть»… На фотках ниже разъем резервной батареи не запаян.

Схема ламповых часов на газоразрядных индикаторах

Как сделать самостоятельно часы на газоразрядных индикаторах — принцип работы устройства, необходимые компоненты, схема и последовательность монтажа своими руками.

Часы на газоразрядных индикаторах — конструктивные элементы и общий принцип работы

Изделие можно разделить на следующие функциональные блоки:

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

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 — схема

Итак, мы рассмотрим одну их самых простых схем часов. Ради простоты и максимальной доступности будем управлять индикаторами при помощи микроконтроллера в лице платформы Ардуино, которая подключается к компьютеру по USB и в неё по клику мышки загружается прошивка. Между Ардуино и индикаторами нам нужна ещё некоторая электроника, которая будет раздавать сигналы по ногам индикаторов. Значит, во-первых, нам нужен генератор, который будет создавать высокое напряжение для питания индикаторов.

Часы работают от постоянного напряжения около 180 В. Этот генератор устроен очень просто и работает на индуктивных выбросах. Частоту генератора задаёт шим-контроллер при частоте в 16 кГц на выходе получаем напряжение 180 В. Но несмотря 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 Arduino, то есть она может подать +180В на любой индикатор. Чтобы цифра в индикаторе засветилась, нужно подать на неё землю, этим занимается высоковольтный дешифратор — советская микросхема. Дешифратор тоже управляется Ардуино и может подключить к земле любую цифру.

А теперь внимание: индикаторов у нас 6, а дешифратор — 1. Как же это работает? На самом деле дешифратор подключен сразу ко всем индикаторам, то есть ко всем их цифрам. Работа дешифратора и оптопар синхронизирована таким образом, что в один момент времени напряжение подаётся только на одну цифру одного индикатора, то есть оптопара очень быстро переключают индикаторы, а дешифратор зажигает на них цифры, и нам кажется, что все цифры горят одновременно. На деле же каждая цифра горит чуть больше 2 мс, а затем сразу включается другая. Суммарная частота обновления 6-ти индикаторов составляет около 60 Гц, то есть кадров в секунду, а учитывая инертность процесса, глаз никаких мерцаний не замечает. Такая система называется динамическая индикация и позволяет очень сильно упростить схему.

В общем и целом, схема часов получается весьма и весьма сложной, поэтому разумно сделать для неё печатную плату.

Плата универсальная для индикаторов ИН12 и ИН14. На ней, помимо всей необходимой для индикаторов обвязки, предусмотрены места для:

• кнопки включения/выключения будильника;
• выхода на пищалку будильника;
• термометр + гигрометр DHT22;
• термометра DS18b20;
• модуля реального времени на чипе DS3231;
• 3 кнопок управления часами.

• Смотрите также, как сделать индикатор года на цифровом газоразрядном индикаторе

Ламповые часы на газоразрядных индикаторах своими руками — инструкция по монтажу

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

Плату нужно распилить на части, так как она двухэтажная. Но лучше не пилить, стеклянная пыль очень вредна для лёгких. Закалённым саморезом царапаем плату и аккуратно ломаем в тисках.

Далее запаиваем все компоненты на плату согласно подписям и рисункам на шелкографии. Также нужно будет купить рейку с пинами, чтобы соединить части платы.

В проекте используется полноразмерная Arduino Nano. Сделано это для упрощения загрузки прошивки даже для самых новичков.

Итак, собрали нижнюю плату. Сначала нужно протестировать работу генератора. Если он собран неправильно, то может бахнуть конденсатор. Так что накрываем его чем-нибудь и включаем питание.

Ничего не бахнуло, уже хорошо. Аккуратно измеряем напряжение на ногах конденсатора, должно быть 180В.

Отлично. Внимательно смотрим как паять индикаторы. На всех индикаторах одна нога помечена белым — это анод.

Лампу нужно вставлять так, чтобы анодная нога попала вот в это отверстие, это анодные дороги.

После пайки обязательно отмойте флюс, иначе вместо одной цифры могут гореть несколько. Далее распаиваем оставшиеся датчики и пищалки, если они нужны, и паяем провода для подключения кнопок.

Датчик температуры пришлось выносить на проводах, чтобы разместить его подальше от источников нагрева.

Все кнопки и выключатель будильника выносим на проводах. Модуль часов тоже сделаем на проводах. Далее загружаем прошивку. Она есть в архиве в конце статьи. Проверяем.

Всё работает! Поздравляю, мы сделали ламповые часы.

• Смотрите также схему больших офисных электронных часов

Теперь, что касается корпуса. Вот такая заготовка для самодельной шкатулки идеально подходит по размеру к плате.

Также делаем отверстия под пищалки, провода, кнопки и переключатели.

Плату нужно приподнять, используем обычные стойки для печатных плат.

Корпус было решено покрасить под орех. Не очень удачно, лучше используйте морилку.

Готово! Перед прошивкой можно настроить некоторые моменты: времена режима часов и режима отображения температуры и влажности. Есть 2 режима яркости индикаторов, дневной и ночной. Соответственно для этого настройки.

Ну и время, через которое будильник сам отключится после начала тревоги. В общем часики тикают и каждую минуту у них делается так называемое антиотравление индикаторов. Быстро перебираются все цифры, чтобы редко включаемые цифры не глючили и включались сразу. В общем кнопки у нас 3: выбор, и увеличить/уменьшить. При клике по кнопке «выбор» в режиме температуры, вы сразу переключитесь в режим часов.

Удержав кнопку «выбор», попадаем в режим настройки будильника. Кнопками вверх/вниз можно менять цифру. Кликом по кнопке «выбор» можно менять «настройка часов» и «настройка минут». Клавиатура у нас к слову резистивная.

Удержав кнопку ещё раз, попадаем в режим настройки времени. Настроили, удерживаем ещё раз и попадаем обратно на просто режим часов. Также из настройки времени будильника можно выйти сразу же, дважды кликнув по кнопке выбор. То есть выйти, минуя настройку времени.

Звонок будильника конечно отвратительный, но такой лучше всего пробуждает.