ИВ-9. Часы, эффекты, боль и кое что еще

Введение

ИВ-9. Что это? Это не газоразрядные лампы, но светят оранжевым. Это вакуумные лампы, но у них нет люминофора. Это накальные лампы или обычные лампы накаливания, где каждая спираль это сегмент цифры. 

В чем их особенность? Им не нужно высокое напряжение, как газовым лампам. Им не нужна куча напряжений, как вауумно-люминисцентным лампам. Наоборот, им нужно пониженное напряжение в 3 Вольта. Однако, так как это все же накальные лампы и светятся они за счет повышенной температуры спирали, ток им нужен довольно большой. 

Уже есть статья, где создавались такие часы. Мне не понравилось тем, что там используется блок питания на 3.3 В, попробуй еще найди такой. А вот 5 В micro-usb есть вообще везде. Но за основу была выбрана именно эта версия, а если быть совсем точным, то осталась только форма платы. 

Первая версия, которая не рассматривается в данной статье, использовала стабилизаторы на 3.3 В AMS1117 3.3. Но часы имели несколько недостатков:

1) Сильный нагрев, одним стабилизатором обойтись было не возможно, было использовано аж 4 шт. 

2) Из-за использования пониженного напряжения 3.3 В с некоторыми сильно китайскими мс времени ds3231 были проблемы.

3) Не возможно управлять яркостью и как то влиять на питание ламп.

Новая версия

Позвольте представить вам новую версию, лишенную этих недостатков. Особенности часов:

1) Напряжение питания 5 В, везде. Нет, лампы я не спалю, читаем дальше )

2) Программное управление яркостью ламп. Для ламп накаливания часто используют диммер, чтобы они не светили на полную яркость. Аналогичный принцип используется и тут;

3) Два режима, ночной и дневной. Так же можно вручную переключить режимы яркости;

4) Нагрев почти отсутствует. Почему почти? Потому что лампы сами по себе греются, хоть и не сильно. 

Принципиальная схема

ВАРНИНГ! Схема рисовалась по плате и не мной. Возможны ошибки. В случае расхождения между схемой и платой верим плате! Ну и разумеется про нормальные CAD я знаю, в будущем, возможно, буду делать проекты в чем-нибудь другом.

Рассмотрим несколько подробнее. В качестве ключей использованы 74HC595D, соединенные последовательно. Прошлая версия показала, что эти микросхемы вполне успешно и надежно (и даже очень долговременно без всяких пробоев и выхода из строя) тянут лампы, однако, чтобы уменьшить нагрев, было использовано усиление при помощи ULN2003.

В качестве контроллера использована atmega328. Потому что был. И потому что по цене от той же 8й или других они не отличаются. 

МС времени как всегда DS3231MZ в корпусе SO8. Работает хорошо. Стоит дорого нынче, вменяемых аналогов не имеет, разве что какой то там в корпусе BGA... Если кто знает столь же точный аналог, прошу подсказать в комментариях. Важно, чтобы он был еще и распространен везде. 

Печатная плата

Разведена в программе Sprint Layout 6. Ничего особенного, все делалось в целях удобства разводки и уже код подгонялся под плату.

Все элементы применены в SMD корпусах. Кнопки возможно использовать двух видов, SMD и обычные выводные. 

Единственный не обычный элемент тут это батарейка. Применена CR1220 с выводами. См. фото.

Разъем питания - micro-usb. Подходит почти любое зарядное устройство. Потребляемый ток - 200-350 мА в зависимости от яркости свечения ламп. 

Так же можно заметить, что на анод лампы идут резисторы-перемычки. Поставил их с возможностью регулировать яркость не только программой, но и этими резисторами при желании. 

К плате подойдут не только ИВ-9, но и ИВ-16. На сколько помню, даже порядок сегментов у них одинаковый, но это не точно. Перед установкой проверьте самостоятельно.

Фьюзы

Тактирование выполняется от встроенного генератора на 8 МГц, его сил вполне себе хватает. BODLEVEL выставил на 2,7 В. Если выставить на 4 В, то на фиговатых блоках питания могут наблюдаться просадки и перезагрузки. Watchdog включается программно. Используется на тот случай, если что то зависнет. Есть риск, что на лампу придет 5 В и лампа будет работать на завышенном напряжении.

Однако, как показала практика, лампы способны в течении довольно долгого времени работать и от 5 В, однако это сильно им не полезно, проводилась такая проверка только в качестве эксперимента и строжайше не рекомендуется к повторению. В случае, если куплен новый контроллер, достаточно поменять состояние галки CKDIV8. При желании фьюзы BODLEVEL можно и игнорировать. 

Инструкция

Управление предельно простое. Выполняется всего двумя кнопками, левой и правой. 

1) Удержание левой кнопки - переход в режим настроек.

2) Режим настройки:

- Правая кнопка выполняет увеличение часов или минут;

- Левая кнопка переключает с часов на минуты и далее;

3) После того, как выполнена настройка часов и минут, переходим в режим настройки ночного режима

- Левая цифра - во сколько часов включаем ночной режим;

- Правая цифра - во сколько часов отключаем ночной режим;

4) Короткое нажатие левой кнопки в режиме показа времени - обнуление секунд;

5) Длительное нажатие правой кнопки в режиме показа времени - включение или отключение режима пониженной яркости;

6) Короткое нажатие правой кнопки в режиме показа времени - смена эффектов индикации. Возможны следующие варианты:

- Без эффекта;

- Уползание;

- Перелистывание цифр;

Послесловие

Проект предоставляется как есть, автор не несет ответственность за сгоревшие детали, лампы, стулья, нервы и любой другой вред, причиненный вам сборкой данного проекта. Вы делаете все на свой страх и риск. 

В качестве возможных улучшений можно добавить еще эффектов, добавить дату. Немного изменив плату, можно добавить и отображение температуры и что угодно еще на ваш вкус. На мой же взгляд, в часах ничего, кроме отображения времени, не нужно :)

Все файлы, необходимые для сборки, прилагаются во вложении. Список деталей прилагается в виде txt файла в архиве. 

И еще немного фото.

На фото представлен прототип, в приложенных файлах ошибки разводки уже исправлены. 

Всем спасибо за внимание, с вами был ElKotto :)

Теги:

• Часы
• Sprint-Layout
• AVR
• Микроконтроллер