Главная » Микроконтроллеры
Призовой фонд
на май 2017 г.
1. Тестер компонентов MG328
Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Паяльник
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Nixie Clock "King Size"

Сегодня речь пойдет об очередных часах. Нравятся они мне, да и вещь в хозяйстве полезная. Вообще-то делать часы я не собирался, но случилось так, что все часы, представленные в предыдущих статьях, я раздал друзьям и в принципе достаточно спокойно обходился без них. Но в один прекрасный день мне попалось на глаза объявление о продаже ИН-18 за совершенно смешную стоимость (если правильно помню, то меньше 2500р за 6 штук). Соответственно, они были сразу же куплены.

Тогда и зародилась идея сделать себе "домашние" часы. Не валяться же таким редким лампам в столе. Сказано - сделано. Пока почта перемалывала в своих недрах мою посылку с лампами, я нарисовал схемы и развел платы. Схемотехника аналогична предыдущим часам, т.к. уже хорошо себя зарекомендовала, за исключением того, что вместо AtMega8 был использован STM32F100. Во-первых у него большее число пинов ввода-вывода, во-вторых больше аппаратных возможностей и памяти, ну и в-третьих он дешевле и меньше (хотя размер в данном проекте не особо важен). Подсветки в этот раз две и они независимы. Одна для ламп и вторая для корпуса, например. При этом все 3 канала цвета подключены к выходам аппаратного ШИМ МК, а переключение между ними динамическое. Так же изменения коснулись микросхемы часов реального времени. DS1307, которые я использовал в прошлых схемах, не всегда показывали высокую точность хода, была сильная зависимость от качества кварца, аналогична ситуация и со встроенными в МК часами. А т.к. постоянно подводить часы мне не хотелось, так же как и цеплять туда GPS или еще что для автосинхронизации времени, то я использовал давно лежащие без дела PCA2129T, про которые я рассказывал вот тут http://cxem.net/mc/mc188.php. Производитель обещал очень высокую точность хода (как оно и оказалось в последствии, за месяц работы уход не замечен). А если же не повезло и точность плывет, то можно внести коррекционные коэффициенты в память МК.

Раз уж делать, то нужна полноценная индикация, с секундами. В качестве секундных я использовал ИН-8. Найти их труднее, чем те же ИН-14, обладающих такой же формой и размерами, но ИН-8 имеют "правильную" цифру 5, а не перевернутую 2, как ИН-14.

Схемы получились следующие:

Все элементы схемы поместились на двух платах размером 180х44 мм. Вполне себе компактно.

На фото видна ошибка разводки в ВВ преобразователе, перепутаны ножки IRF740. На платах, приложенных к проекту, она исправлена. Использование "панелек" для ламп в данном случае сильно помогло при установке плат в корпус. С несъемными лампами это было бы на порядок сложнее из-за риска повредить лампы. Плюс замена, в случае чего, возможна без разборки часов. Панельки изготовлены из контактов DSUB разъема, а для ИН-8 - из цанговой линейки. Если же ИН-8 с жесткими выводами, то все панельки изготавливаются одинаково.

Как только все элементы были распаяны и проведено первичное тестирование схемы на работоспособность, начались поиски подходящего корпуса. В ходе поисков было решено обратиться в мастерскую, предоставляющую услуги лазерной резки и гравировки. Изначально планировался корпус из акрила, но на момент заказа ничего подходящего в мастерской не оказалось. Зато тонких листов дерева различной толщины было множество. Чертежи выполнил в Компас 3D и по ним мне нарезали пачку заготовок из дерева. После этого я просто сложил их вместе и покрыл лаком в 3 слоя. Процесс, к сожалению, не заснял, там как-то не до этого было. Получилось вполне сносно. Стороны между слоями, я не лакировал, иначе корпус был бы собран неплотно. Верхняя крышка так же лакировалась отдельно, чтобы исключить склеивание ее с корпусом.

В нижней части корпуса вклеил 4 светодиода. Эта сторона так же не лакировалась, т.к. закрывается акрилом, одна сторона которого обработана мелкой наждачной бумагой с водой для придания матовости. Благодаря этому свет от светодиодов рассеивается более равномерно.

Фото, конечно, так себе, но общий смысл понятен.

Платы устанавливаются на длинные болты, высота задается гайками (синий огрызок разъема дырку загораживает прижимает кнопки к задней части корпуса). Так же оставлен разъем для программирования, чтобы не пришлось потом все разбирать ради изменения программы. Длинна провода такова, что его можно вытащить слегка приподняв верхнюю крышку корпуса. Припаивается разъем на специально отведенные для этого контактные площадки.

В собранном виде все это выглядит вот так.

Функционал остался прежним. Все те же 4 режима работы (часы же все таки):

  • Время;
  • Время -> Дата;
  • Время -> Температура;
  • Время -> Дата -> Температура.

Управление осуществляется 3 кнопками. MENU, +, -. Кратковременное нажатие на MENU переключает режимы, длительное - переводит часы в режим настройки. Переход по настройкам (Часы-Минуты-Дата-Месяц-Год) осуществляется кратковременным нажатием этой же кнопки, а изменение параметра - кнопками + и -. При этом, если в течении минуты не производить никаких действий, то включается отображение времени без сохранения настроек. Время записывается в момент перехода на экран настройки даты, секунды при этом обнуляются. Кратковременное нажатие на + или - в режиме работы управляет сменой цветов подсветки ламп и корпуса соответственно. Длительное нажатие - включает или выключает соответствующую подсветку. Все изменения сохраняются в память МК.

Тут есть одна недоработка, на этапе проектирования,я совершенно забыл, что мне понадобится память для хранения настроек и поэтому я ее просто не поставил. В итоге пришлось делать запись во Flash память МК, т.к. EEPROМ у него нет, плюс микросхема часов тоже обделена памятью, в отличии от DS1307, что не есть хорошо. Во-первых у нее не такое и большое число циклов перезаписи (что в случае сохранения настроек часов не так критично, т.к. их меняют не часто). Во-вторых запись во Flash приводит к остановке работы МК и в момент записи наблюдается дерганье часов, что можно увидеть на видео. Не сильно страшно, но неприятно. В будущем скорее всего переделаю плату и добавлю туда микросхему EEPROМ. Кроме этого, уже на этапе программирования пришла идея по динамической индикации. Было бы удобнее подавать сигнал с выхода канала ШИМ МК на лампы через обычную микросхему логики. Тогда отпадает необходимость крутить программный ШИМ для индикации. Это изменение тоже хотелось бы внести на новую плату. Места вроде как хватает.

P.S. Места в МК еще вагон. Можно добавить чего-то эдакого. Может к кого есть предложения? Говорите, не стесняйтесь. Плюс можно без проблем перевести схему на работу с любой другой микросхемой часов реального времени. Потребуется лишь незначительная правка одной библиотеки.

И, традиционно, видео работы сего девайса.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Основная плата
U1 МК STM32
STM32F100C8
1 Поиск в FivelВ блокнот
U2 Часы реального времени (RTC)
PCA2129T
1 Поиск в FivelВ блокнот
U3 К155ИД11 Поиск в FivelВ блокнот
U4, U5 DC/DC импульсный конвертер
MC34063A
2 Поиск в FivelВ блокнот
VR1 Линейный регулятор
LM1117-N
1 Поиск в FivelВ блокнот
 
Q1, Q2, Q4-Q7 Биполярный транзистор
BC847
6 Поиск в FivelВ блокнот
Q3 MOSFET-транзистор
IRF7104
1 Поиск в FivelВ блокнот
Q8 MOSFET-транзистор
IRF840
1 Поиск в FivelВ блокнот
Q9 Биполярный транзистор
BC857
1 Поиск в FivelВ блокнот
 
D1 Выпрямительный диод
HER106
1 Поиск в FivelВ блокнот
D2 Выпрямительный диод
1N4148
1 Поиск в FivelВ блокнот
 
L1 Катушка индуктивности150 мкГн1 Поиск в FivelВ блокнот
L2 Катушка индуктивности38 мкГн1 Поиск в FivelВ блокнот
 
C1-C3, C6, C8, C9, C13-C15, C18, C20 Конденсатор100 нФ12 Поиск в FivelВ блокнот
C4 Конденсатор1 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C5 Конденсатор100 мкФ1 ТанталПоиск в FivelВ блокнот
C7 Конденсатор470 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C10, C11 Конденсатор20 пФ2 Поиск в FivelВ блокнот
C12 Конденсатор4.7 мкФ1 400ВПоиск в FivelВ блокнот
C16, C17, C19 Конденсатор220 мкФ3 Поиск в FivelВ блокнот
C21 Конденсатор510 пФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C22 Конденсатор550 пФ1 Поиск в FivelВ блокнот
 
R1-R3, R5-R7, R29 Резистор
4.7 кОм
7 Поиск в FivelВ блокнот
R4, R13-R16 Резистор
10 кОм
5 Поиск в FivelВ блокнот
R9, R10, R17-R19, R31 Резистор
1 кОм
5 Поиск в FivelВ блокнот
R22 Резистор
220 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R23 Резистор
0.22 Ом
1 1-2 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R24 Резистор
1 МОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R25 Подстроечный резистор20 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
R26, R30 Резистор
330 Ом
2 Поиск в FivelВ блокнот
R27 Резистор
0.33 Ом
1 1-2 ВтПоиск в FivelВ блокнот
R28 Резистор
3 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
 
Y1 Кварц8 МГц1 Поиск в FivelВ блокнот
 
Плата с лампами
Q1-Q6 Биполярный транзистор
MMBTA92
6 Поиск в FivelВ блокнот
Q7-Q12 Биполярный транзистор
MMBTA42
6 Поиск в FivelВ блокнот
 
R1-R6 Резистор
5.6 кОм
6 Поиск в FivelВ блокнот
R7, R9, R11, R13, R15, R17, R19-R30 Резистор
10 кОм
18 Поиск в FivelВ блокнот
R8, R10, R12, R14, R16, R18 Резистор
1 МОм
6 Поиск в FivelВ блокнот
R32, R35, R38, R41, R43, R46 Резистор
100 Ом
6 Поиск в FivelВ блокнот
R33, R34, R36, R37, R39, R40, R3, R42, R44, R45, R47, R78 Резистор
68 Ом
12 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 12
Я собрал 0 4
x

Оценить статью

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

Средний балл статьи: 4.9 Проголосовало: 4 чел.

Комментарии (41) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
+3
r9o-11 #
Красиво корпус сделан, надо взять на заметку. Молодец, BARS!
Ответить
-2

[Автор]
BARS_ #
По хорошему его надо было ошкурить, загрунтовать и только потом лакировать. Но на это не было особо времени...
Ответить
+1
Джон #
Предложение по допфункционалу.
1. ФМ радио
2. MP плеер
3. Будильник (с установкой мп3 или радио)
4. Пульт ДУ.
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
О пульте задумывался, но не нашёл ему применения. Хотя если есть будильник, то пульт очень даже полезная вещь. FM радио вряд ли будет тут нормально работать
Ответить
0
Джон #
Глянь реализацию FM http://cxem.net/tuner/tuner84.php
А мп3 плеер не к месту?
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Звук вообще не очень к месту в схемах с таким количеством ВЧ помех, но попробовать можно
Ответить
0
Vitemk #
Я один считаю, что установка ламп/индикаторов в открытую неправильна?
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
А что предложите по этому поводу?
Ответить
0
Vitemk #
Да хотя бы каркас из проволоки. Но лучше внутрь корпуса. Всё равно читабельно только с одной стороны.
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Можно и так. Но оргстекла подходящего нет, а дерево будет слишком громоздко выглядеть, на мой взгляд.
Ответить
0
Vladimir_Rapava #
Может быть прозрачный саркофаг из оргстекла!?
Мне кажется, линии T1-T6 стоит гальванически развязать относительно высоковольтной части.
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Как вариант, но его еще достать надо. А зачем развязка? Вероятность пробоя транзистора очень мала. По крайней мере у меня еще ни разу не пробивало даже при КЗ анод-катод.
Ответить
0
Vladimir_Rapava #
Ну, например, чтобы вообще исключить вероятность попадания высокого напряжения на выходы МК. Это повышает надежность. Оно конечно актуально для законченного устройства, выпускаемого, скажем, в мелкую серию. На стадии прототипа это не особо актуально, да и несколько затратно.
Ответить
+1

[Автор]
BARS_ #
Можно супрессоры поставить, их должно хватить, токи там мизерные. И места меньше оптики займут.
Ответить
0
RADSX #
BARS не плохо бы предусмотреть опцию отключения мелькания цифр. Если часы постоянно перед глазами это будет утомлять. Еще было бы здорово поставить ИН-ки с + и - и С для индикации температуры. Такой вариант не рассматриваете?
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Отключение можно, не проблема =) А куда там знаковую лампу поставить? Разве что перед всем цифрами. Да и часы в комнате стоят, минус там вряд ли будет
Ответить
0
RADSX #
Если температуру мерить на улице + и - актуально. А в комнате чего ее мерить )). Лампу с знаками + и - поставить между часовыми и минутными индикаторами. А знак цельсия тоже бы желательно, но пристроить ее в данном варианте негде. Если отказаться от индикации десятых долей градусов, то лампу можно поставить между минутными и секундными индикаторами. По моему будет круто-8 ламп.
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Надо подумать над этим =)
Ответить
0
Nyaboron #
Очень здорово!
Часы на ИН-18 всегда выглядят очень внушительно..
Ответить
+1

[Автор]
BARS_ #
Есть еще более внушительные лампы, но очень редкие и ооооочень дорогие.
Ответить
0
Анатолий #
BARS спасибо за интересное схемное решение.
А нельзя в этой схеме вместо PCA2129T применить DS1307?
Как её "присобачить" к существующей STM32?
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Можно конечно, надо лишь немного изменить библиотеку для общения с микрухой. Если есть потребность, могу сделать вариант прошивки для 1307
Ответить
0
Анатолий #
BARS
Сделайте, пожалуйста, прошивку под DS1307, потому как они есть в наличие, а PCA2129T ещё довольно дороги в приобретении. Да и точности 1307 для бытового уровня, думаю вполне хватит.
Наверное и схему нужно будет несколько изменить? Заранее спасибо.
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Кстати о точности DS1307. Сегодня тестировал схему с ней. С часа ночи до 7 утра уход составил около 20 секунд. Видимо кварц совсем паршивый попался.
Ответить
0
халил #
Автор создал шедевр ретро. Я не понимаю ,зачем вообще что то добавлять. Изящно и приятно смотреть. Можно конечно колпак из светло коричневого пластика. В глаза не бьет и видно хорошо. Спасибо автор за конструкцию. У меня уже лет сорок пашет подобная конструкция. Правда колбы менял.
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Сделаю на выходных. Схему тоже перерисую, изменений там по сути почти не будет. Там главное кварц хороший найти, тогда и точность будет.
P.S. PCA2129 можно у nxp на халяву выпросить
Ответить
0
Анатолий #
Спасибо BARS, извиняюсь за "загрузку".
По поводу "у nxp на халяву выпросить" - ни разу не приходилось это делать, только через магазин....
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Держи. Теперь микруха выбирается через дефайн PCA2129 в файле main.h.
1 - используется pca2129
0 - используется ds1307
То, что в архиве, скомпилировано под ds1307. Если будут проблемы с работой прошивки, пиши, разберемся =)
Прикрепленный файл: IN-18_Clock.rar
Ответить
0
Анатолий #
Большое спасибо BARS за проделанную работу. Буду продвигаться дальше.
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Будут вопросы, обращайся
Ответить
+1
RoboC #
Обратите внимание что DS1307 не работает от 3.3В.
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Да, к сожалению это так. В схеме, которая лежит в архиве, я этот момент указал.
Ответить
0
Alex #
Bars, а можно в прошивку добавить поддержку только DS3231 вместо PCA2129? С DS1307 то лотерея подбор кварца.
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Конечно можно. На днях постораюсь реализовать. Плохо, что у микрух нет никаких идентификаторов. Можно было бы автовыбор сделать.
Ответить
0

[Автор]
BARS_ #
Был занят переездом, пока не переписал прошивку. На этой неделе сделаю
Ответить
0
Alex #
Мне не срочно - пока не все детали приехали и плату хочу перерисовать под другие лампы
Ответить
0
al_fox #
Здравствуйте Bars. Собрал часы. Запустились с первого раза, но по рукожопости своей закоротил 3.3 вольта шину питания. В результате выгорел микроконтроллер. Выпаял, проверил на КЗ, питание в норме. Впаял новый, прошил, но... часы не запускаются. Может быть причина в том, что вышла из строя и микросхема PCA2129 и без нее часы не работают? Вообще никакой индикации на лампах.
Ответить
0
Роман #
Хотелось бы иметь возможность подключения двух датчиков температуры (уже есть одни часы там отрицательные температуры не меряет-бред какой-то показывает), может быть датчик влажности/давления еще прицепить.
Ответить
0
Роман #
Кстати на счет знаков + и - в температуре, где то встречал, что при минусе горит синяя подсветка при плюсе- красная, не знаю на сколько удобно будет...но думаю и без знака можно ориентироваться (летом минус не так "часто" бывает)
Ответить
0
al_fox #
Народ, а как Altium Designer напечатать плату в негативе для фоторезиста?
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Pickit 2 - USB-программатор PIC-микроконтроллеров
Pickit 2 - USB-программатор PIC-микроконтроллеров
Набор для сборки - LED лампа Набор для сборки - УНЧ 2х60 Вт на TDA7294
вверх