Часы в стиле Fallout на газоразрядных индикаторах

Данные часы собраны по схеме, ранее опубликованной здесь пользователем BARS, однако печатные платы были немного переработаны. В моей версии используются только выводные компоненты, все дорожки имеют ширину не менее 1 мм, что удобно для неопытных радиолюбителей, как я, а также, вся схема разведена на одной плате, все компоненты и их номиналы обозначены. Я не мог определиться с цветом светодиодной подсветки ламп, поэтому решил использовать RGB светодиоды и контроллер PIC12F675 для их регулировки. Также, для подсветки приборной панели и амперметра были использованы лампы накаливания, дающие теплый, уютный cвет.

Отдельную благодарность хочу выразить пользователю pingyini за время и силы потраченные на помощь в создании данного прибора.

Корпус и некоторые детали были взяты от советского мультиметра ТТ-1 (данный экземпляр 53 г. выпуска).

Мне хотелось использовать как можно больше оригинальных деталей от ТТ-1, поэтому было решено сохранить амперметр и приборную панель, а газоразрядные индикаторы разместить в крышке. Но тут возникла проблема - в крышке недостаточно места, чтобы она могла закрываться с индикаторами. Пришлось утопить панель и миниатюризировать амперметр - огромный магнит был заменен двумя маленькими неодимовыми, убрано все лишнее с сохранением функциональности прибора. Амперметр будет подключен к ноге МК, включающей подачу тока на анод шестой лампы, отображающей секунды, таким образом, стрелка будет двигаться в такт сменяющимся цифрам.

Для преобразования ~220В > ~12В был использован достаточно компактный тороидальный трансформатор 0,8А. Жаль, не получилось разместить его снаружи корпуса, мне нравится его внешний вид и он соответствует дизайну в стиле Fallout.

Печатная плата проектировалась уже по габаритам корпуса, выполнялась по стандартной ЛУТ технологии.

Хочу обратить ОСОБОЕ ВНИМАНИЕ на микросхему часов DS1307. Здесь она в DIP-корпусе, но разводка под нее выполнена как для SMD, поэтому ее ноги вывернуты в другую сторону, а микросхема расположена брюхом кверху. Это вынужденное решение, т. к. разводка под DIP получилась бы очень громоздкой при такой распиновке МК, а лезть в исходный код и перекомпилировать прошивку при отсутствии навыков не хотелось.

Вместо К155ИД1 я использовал КМ155ИД1, только с ней удалось избежать засветов. Возможно, мне просто попались неудачные экземпляры К155.

Плата с размещенными элементами:

Тактовые кнопки, размещенные на плате использовались только для проверки и отладки устройства. Единственный SMD компонент - кварцевый резонатор, выпаянный из телефона, но, можно было использовать и выводной.

Для программирования МК ATMega8 был использован простейший LPT программатор, собранный по этой схеме. При прошивке FUSE-битов будьте очень внимательны! В разных программах активные фьюзы обозначаются по разному! Например в PonyProg отмеченный галочкой чекбокс соответствует активному фьюз-биту, а в Uniprof - наоборот. В общем, одну мегу я из-за этого запорол. Программатор собирал на коленке, получилось вот такое (USB - для питания ATMega8):

Контроллер RGB-светодиодов сделан на отдельной плате (решил использовать его когда основная плата уже была готова). Была применена эта схема, только без 78L05, т. к. стабилизированные 5В уже есть на БП, но мне не удалось найти светодиодов с общим анодом, поэтому подсветка управляется через PNP-транзисторы КТ3107. Данный контроллер позволяет производить смену цветов либо в автоматическом режиме - плавные переходы от одного цвета к другому, либо в ручном - вращением 100К переменного резистора можно выбрать понравившийся цвет. Для МК PIC12F675 пришлось собрать чуть более сложный COM-программатор по этой схеме, но (ВНИМАНИЕ!) на платах Sprint Layout в этой статье перепутаны полярности конденсаторов и стабилитроны обозначены как диоды, не указаны их номиналы. Я постарался это исправить, руководствуясь принципиальной схемой (плата есть в прикрепленном файле). Также, в этой статье сказано, что данный программатор не работает с ноутбуками, "т.к. уровни сигналов интерфейса RS-232 (COM-порт) в мобильных системах занижены", но на моем стареньком ноуте DELL с WinXP прошить МК все же удалось, после того как в IC-Prog, я установил максимальную задержку и режим работы с СОМ-портом через Windows API.

Еще, при прошивке PICa следует обратить ВНИМАНИЕ на калибровочную константу, записанную в последнем байте. Прежде чем шить контроллер, его нужно прочитать, записать значение калибровочной константы, открыть файл прошивки, вписать в последнюю ячейку значение константы, и только после этого прошивать, иначе ничего работать не будет! Калибровочная константа уникальна для каждого экземпляра МК.

Вот такой программатор получился у меня:

Для подсветки приборной панели и амперметра я использовал миниатюрные лампы накаливания на 12В. Их приятный теплый свет придает атмосферности устройству. Сначала я хотел управлять яркостью ламп при помощи регулятора типа BM4511, но был вынужден отказаться от этой идеи, т. к., по сути, пришлось бы делать еще один БП для линии 12В постоянного тока, а места для него в корпусе не было. Я решил питать лампы напрямую от трансформатора. Переменный резистор достаточной мощности тоже оказался слишком громоздким для данной конструкции, в результате я решил обойтись ступенчатой регулировкой яркости, используя мощные резисторы и 10-позиционный переключатель МПН-1.

Газоразрядные индикаторы ИН-14 имеют мягкие длинные выводы, предназначенные для пайки, но учитывая их ограниченный ресурс, мне захотелось сделать их легко заменяемыми. Поэтому я использовал цанги от панели для DIP-микросхем, а ноги ИН-14 укоротил до глубины цанг.

Центральные отверстия в получившихся гнездах я сделал для светодиодов, которые расположены на отдельной плате под лампами. Светодиоды я соединил параллельно, ток ограничивает один резистор на цвет. Это не лучшее решение, т. к. при таком подключении яркость на каждом светодиоде может немного отличаться, а это некрасиво.

Так как в схеме BARSa используется динамическая индикация, можно было соединить все катоды ламп параллельно на плате, и тогда было бы достаточно 16 проводов (6 анодов и 10 катодов), но дорожки в этом случае получились бы около 0,3 мм, что довольно тонко для ЛУТ-технологии, а большое количество проводов, собранных в шлейфы, как мне кажется, лишь пошло на пользу дизайну в стиле Fallout.

Вот так устрашающе выглядит эта часть конструкции в сборе:

Алюминиевый уголок, служащий креплением был протравлен в хлорном железе, в результате чего, визуально сильно состарился. Вообще, как оказалось, алюминий очень бурно реагирует с хлорным железом, с выделением большого количества тепла и хлора. Раствор после протравки алюминия больше не пригоден.

Также, с применением ЛУТ технологии к алюминию были выполнены логотипы Fallout-boy, Vault-Tec и номер модели HB-30YR (устройство предназначалось в качестве подарка другу на 30-ти летие).

Для прокладки проводки между крышкой и корпусом я использовал нихромовую спираль, с закрепленными на концах обрезанными антенными F-type разъемами. На панели в нужном месте как-раз оказалось 6 отверстий, они и послужили для вывода проводов.

При размещении элементов управления я старался по максимуму использовать родные отверстия на панели мультиметра, однако, отверстия под амперметром оказались расположены над высокими конденсаторами на плате и слишком близко друг к другу, так что их пришлось закрыть логотипом Vault-Tec.

Устройство перед окончательной сборкой. Внутри провода разведены не очень аккуратно, но на функциональности устройства это сказаться не должно.

Для подключения кабеля питания я использовал какие-то старые военные разъемы, с виду очень надежные. Вилку сделал сам в виде переходника.

Разъем для подключения кабеля питания и предохранитель на задней поверхности корпуса.

В закрытом виде устройство мало чем отличается от мультиметра ТТ-1.

Надпись Vault-Tec сделана на родной алюминиевой пластине мультиметра, где была проштампована модель и год выпуска. Она была изначально закреплена немного криво, я не стал делать новых дырок, чтобы исправить это.

Общий вид прибора. На панели расположены элементы управления: тумблер включения питания и индикатор, три кнопки управления часами, ручки переменных резисторов для выбора цвета LED-подсветки в ручном режиме и для регулировки амплитуды стрелки амперметра, ручка 10-позиционного переключателя для ступенчатой регулировки ламп накаливания, тумблеры включения/выключения подсветки амперметра, приборной панели, светодиодной подсветки ламп, переключения режимов подсветки ручной/авто, включения/выключения амперметра. Также, на панель выведен датчик температуры, но он почему-то сильно врет - в комнате показывает 27-28 градусов. Возможно, трансформатор нагревает корпус, но показатели завышены даже сразу после включения.

Был сделан ограничитель, чтобы крышка не опрокидывалась назад. В закрытом состоянии спирали с проводами аккуратно складываются.

Желто черные полосы здесь напрашивались)

На мой взгляд, наиболее выгодно часы смотрятся в темноте:

Индикатор подключен к линии, которая в оригинальной схеме BARSa питала подсветку ламп, так что его можно выключить длительным нажатии кнопки UP, а также, он тускнеет после 00:00.

Мой любимый цвет подсветки

Приятный мягкий свет

Если амплитуду стрелки выставить на максимум, то она бьется об ограничитель со звуком, напоминающим тиканье часов. Очень занятный эффект)

Торчащие провода - единственный не функциональный элемент, но это Fallout-style)

Все цвета по-своему красивы

P.S.: Я не являюсь специалистом в области радиоэлектроники, статью написал, главным образом, для таких же чайников как я. Надеюсь, мои описания и переработанные платы пригодятся желающим сотворить что-то подобное, но не имеющим специальных знаний.

Будьте осторожны при работе с высоким напряжением!

Фьюз-биты для ATMega8

Теги:

• Часы
• Sprint-Layout
• Микроконтроллер
• AVR