Главная » Микроконтроллеры
Призовой фонд
на октябрь 2017 г.
1. Термометр Relsib WT51
Рэлсиб
2. 1000 руб
PCBWay
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Часы на газоразрядных индикаторах

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:

in.jpg

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:

Схема высоковольтного источника напряжения

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:

Блок питания часов

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:

mc187-4.png

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:

mc187-5.png

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

mc187-6.jpg

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 надфелем 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:

mc187-7.jpg

mc187-8.jpg

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:

IN-8 Clock.jpg

А вот так все это выглядит целиком в собранном виде:

mc187-10.jpg

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 датчико 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:

Безымя?% 

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!

Один из вариантов сборки данного проекта: Часы в стиле стимпанк на газоразрядных индикаторах

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Газоразрядный индикаторИН-84 Поиск в LCSCВ блокнот
Газоразрядный индикаторИН-172 Поиск в LCSCВ блокнот
CPU МК AVR 8-бит
ATmega8
1 Поиск в LCSCВ блокнот
Часы реального времени (RTC)
DS1307
1 Поиск в LCSCВ блокнот
Датчик температуры
DS18B20
2 Поиск в LCSCВ блокнот
DD1 МикросхемаК155ИД11 Поиск в LCSCВ блокнот
IC1 DC/DC импульсный конвертер
MC34063A
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VR1 Линейный регулятор
LM7805
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VT1-VT6 Биполярный транзистор
MPSA92
6 Поиск в LCSCВ блокнот
VT7-VT12 Биполярный транзистор
MPSA42
6 Поиск в LCSCВ блокнот
VT13, VT14 Биполярный транзистор
BC847
2 Поиск в LCSCВ блокнот
VT15 Биполярный транзистор
КТ3102
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VT16 Биполярный транзистор
КТ3107А
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VT17 MOSFET-транзистор
IRF840
1 Поиск в LCSCВ блокнот
VDS1 Диодный мост1 Поиск в LCSCВ блокнот
VD1 Выпрямительный диод
HER106
1 Поиск в LCSCВ блокнот
HL1-HL6 Светодиод6 Поиск в LCSCВ блокнот
C1 Электролитический конденсатор100 мкФ1 Поиск в LCSCВ блокнот
C2, C3-C5, C7, C9, C11 Конденсатор0.1 мкФ7 Поиск в LCSCВ блокнот
C6, C8 Электролитический конденсатор1000 мкФ2 Поиск в LCSCВ блокнот
C10 Конденсатор510 пФ1 Поиск в LCSCВ блокнот
C12 Электролитический конденсатор4.7 мкФ 400В1 Поиск в LCSCВ блокнот
R1-R4, R6-R8 Резистор
4.7 кОм
7 Поиск в LCSCВ блокнот
R5, R9-R14, R27-R32, R42 Резистор
10 кОм
14 Поиск в LCSCВ блокнот
R15, R17, R19, R21, R23, R25, R45 Резистор
1 МОм
7 Поиск в LCSCВ блокнот
R16, R18, R20, R22, R24, R26 Резистор
13 кОм
6 Поиск в LCSCВ блокнот
R33, R34 Резистор
1 кОм
2 Поиск в LCSCВ блокнот
R35-R40 Резистор
470 Ом
6 Поиск в LCSCВ блокнот
R41 Резистор
0.22 Ом
1 Поиск в LCSCВ блокнот
R43, R44 Резистор
330 Ом
2 Поиск в LCSCВ блокнот
R46 Резистор
390 кОм
1 Поиск в LCSCВ блокнот
Z1 Кварц32768 Гц1 Поиск в LCSCВ блокнот
Элемент питания3 В1 CR2032Поиск в LCSCВ блокнот
T1 Трансформатор220В 9.5В1 Поиск в LCSCВ блокнот
L1 Дроссель240 мкГн1 Поиск в LCSCВ блокнот
F1 Плавкий предохранитель220В 0.5А1 Поиск в LCSCВ блокнот
MENU, UP, DOWN Кнопказамыкающая3 Поиск в LCSCВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: Изменена: 03.03.2013 0 8
Я собрал 8 9
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 4.9 Проголосовало: 9 чел.

Комментарии (939) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Алексей #
На 1 - 2 странице есть версия с температурой для 6 знаков без разделительных точек, рабочая!
Ответить
0
Вадим #
Версия Clock_IN-8 у меня работает нормально. Спасибо. Я думал, что уже кто нибудь озадачился точками и подработал код. Были попытки выкладывать коды с разделительными точками, но они не рабочие. Вот я и интересуюсь.
Ответить
0
vic2k #
Кто-нибудь разобрался почему не работают одновременно 2 датчика температуры?
Ответить
0
Bald #
В чем может быть проблема? Прошивал тремя программаторами два контроллера, fuse выставлены D4 и D9, менял ds1307 три раза (от трех производителей), секунды идут, минуты и часы не переключаются. Светодиоды вкл как от кнопки меню, так и от кнопки вверх. После выставления времени и даты все путается, температуру показывает нормально.
Ответить
0
b90 #
Ты только 3 поменял, а я уже целую горсть и дешевых и дорогих и soic и dip. И проблема всегда одна вместо чч:мм:сс показывает как месяц:чч:сс. КАК ИСПРАВИТЬ?
Ответить
0
Bald #
Вчера попросил товарища принести часы, которые я собирал года два назад. Замена контроллера - результат 0, сдул ds1307 и впаял в новые, и о чудо, все супер.
Ответить
0
b90 #
Где на просторах интернета заказать именно ту DS1307, которая оживит сей проджект?
Ответить
0
Bald #
Купил в Вольтмастере. ПОЛЕТ НОРМАЛЬНЫЙ.
Ответить
0
Dr.Tr. #
К155ИД1 до сих пор производятся заводом "Интеграл"
Ответить
0
Sanchous #
Ребят, а никто не подскажет, с чем может быть связана такая ошибка:
При включении в сеть часы работают в течении нескольких минут. Потом на короткое время появляется "85 85 85" на индикаторах, после чего нормальная работа возобновляется. До следующего раза. В следующий раз индикация ошибки идет более длительное время, ну и в конце концов до сброса питания так и остается висеть. При этом дата и температура отображаются корректно.
DS1307 менял, не помогло. Так понимаю, что надо копать в схеме её питания.
Ответить
0
Саша #
МК можно прошить другой прошивкой, а кварц менял?
Ответить
0
Sanchous #
С прошивкой МК все в порядке - на ней это 2е собранные часы; первые с такой же прошивкой работают как надо. Разница между ними только в том, что в проекте, где описывал проблему, использую внешний БП на 12 В, 300 мА. Но не думаю, что это имеет значение.
Кварц не менял
Ответить
0
Саша #
Осликом бы пройтись по схеме везде на квар_, на бп!
Ответить
0
Михаил #
Такая же проблема с 85:85:85, появилась через неделю работы, только при отключении/включении питания, часы теперь зависли на выборе режимов отображения даты и температуры.
Ответить
0
Игорь #
В этом случае проблема в тем что МК "не видит" часики. смотрите на разводку и на пайку. Видимо где то непропай. от температуры появилась трещинка в дорожке или пайке. Просто прокиньте "соплю" от одной точки включения ДС до МК. если поможет - причина станет ясна
Ответить
0
dem #
Заработало после танцев с бубном. Прочитал весь пост и выписал что делать с DS. Все сделал по очереди с 6 шт DS на какой то стадии все заработало. Так и не понял что дало толчок. прошивку брал Нафани. Явно проблема с прогой т.к. DS работают на другом устройстве.
Ответить
«789
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

AVR-программатор USB ASP
AVR-программатор USB ASP
Discovery V8 200 Вт усилитель класса D на IRS2092
вверх