Часы на люминесцентных индикаторах. Сделать часы на люминесцентных лампах своими руками. В помощь радиолюбителю

Предлагаю для обзора и возможно повторения данную конструкцию часов на советских люминесцентных индикаторах ИВ-11.

Схема (рисунок 1) довольна проста и при правильной сборке работает сразу. В основе часов лежит микросхема к176ие18 и представляет собой специализированный двоичный счётчик с генератором и мультиплексором.

В состав микросхемы К176ИЕ18 входит генератор (выводы 12 и 13), рассчитанный на работу с внешним кварцевым резонатором частотой 32 768 Гц, и два делителя частоты с коэффициентами деления 215=32768 и 60.

К176ИЕ18 имеет специальный формирователь звукового сигнала. При подаче на вход вывод 9 импульса положительной полярности с выхода микросхемы К176ИЕ13 на выводе 7 К176ИЕ18 появляются пачки отрицательных импульсов с частотой заполнения 2048 Гц и скважностью 2. Длительность пачек - 0,5 с, период заполнения - 1 с.

Рис. 1. Схема электроных часов на микросхемах серии К176 и индикаторах ИВ-11.

Выход звукового сигнала (вывод 7) выполнен с "открытым" стоком и позволяет подключать излучатели сопротивлением более 50 Ом без эмиттериых повторителей. За основу мною была взята схема с сайта "radio-hobby.org/modules/news/article.php?storyid=1480".

При сборке были обнаружены значительные ошибки автора данной статьи в печатной плате и нумерации некоторых выводов, кроме того предложеный автором вариант печатки был выполнен в лаеуте,что не очень удобно и плюс ко всему вид со стороны деталей одновременно с проводниками со стороны пайки.

Проще говоря вид с верху в прозрачном варианте, при нанесении рисунка проводников требуется делать перевертыш печатки по горизонтали в зеркальном варианте, еще один минус.

Исходя из всего этого исправил все ошибки в разводке печатки и перевел сразу в зеркальном отбражении. На фото (рисунок 2) представлена печатная плата автора с неправильной разводкой. На фото (рисунки 3 и 4) моя версия, исправленая отзеркаленая печатка вид со стороны дорожек.

Рис. 2. Оригинальная печатная плата (с ошибками!).

Рис. 3. Исправленая отзеркаленая печатка для схемы часов, вид со стороны дорожек (индикаторы).

Рис. 4. Исправленая отзеркаленая печатка для схемы часов, вид со стороны дорожек (логика).

Теперь несколько слов по схеме. При сборке и опробовании схемы столкнулся с теми же проблемами что и людей оставивших коментарии у автора, а именно: нагрев стабилитронов, сильный нагрев транзисторов в преобразователе, нагрев гасящих конденсаторов, проблема по накалу.

В конечном итоге гасящие конденсаторы были составлены на общую емкость 0.95 мкф.два конденсатора 0,47х400в и один 0.01х400в. Резистор R18 заменен от указоного номинала на схеме на 470ком. Стабилитроны - наши д814в.

Резистор R21 в базах преобразователя заменил на 56ком. Трансформатор намотал на кольце выдраном из старого соеденительного кабеля монитора с системным блоком компьюьера. Вторичной обмотки намотано 21х21виток провода 0,4 , первичная содержит 120 витков проводом 0,2.

Вот впрочем все изменения в схеме, которые позволили устранить вышеперечисленные сложности. Транзисторы преобразователя греются достаточно, думается градусов 60-65, но работают без проблем.

Рис. 5. Готовая плата для логики часов.

Изначально вместо кт3102 и 3107 пробовал ставить пару кт817, 814 - тоже работают, чуть теплые, но как то не устойчиво. При включении запускался преобразователь через раз.

Не стал ничего переделывать оставил как есть. В качестве излучателя использовал попавшийся на глаза динамик от какого-то сотового телефона, его и поставил. Звук не слишком громкий, но достаточный чтоб разбудить утром.

Рис. 6. Платы логики и индикаторов для часов на ИВ-11.

И последнее, что можно отнести к недостатку или к достоинству - так это вариант безтрансформаторного питания. Несомненно при наладке или каких других манипуляциях со схемой есть риск отхватить нехилый удар током, не говоря уже про более плачевные последствия.

Рис. 7. Внешний вид запущенных часов без корпуса.

При опробовании и наладке пользовался понижающим трансформатором на 24 вольта переменки по вторичке. Подключал сразу к диодному мосту, кнопок как у автора я не нашел, взял какие были под рукой воткнул их в выточеные отверстия корпуса и все.

Рис. 8. Внешний вид готовых часов на индикаторах ИВ-11.

Рис. 9. Внешний вид готовых часов на индикаторах ИВ-11 (вид под углом).

Корпус сделан из пресованой фанеры, склееной клеем ПВА и обклееным декор пленкой. Получилось вполне сносно. Итог проделаной работы: еще одни часы дома и исправленая рабочая версия для желающих повторить. Вместо ив-11 можно ставить ив3,6,22 и подобные. Все будут работать без проблем, с учетом цоколевки конечно.

Принципиальная схема часов представлена на рис. Часы реализованы на пяти микросхемах. Генератор минутной последовательности импульсов выполнен на микросхеме К176ИЕ12. Задающий генератор использует кварцевый резонатор РК-72 с номинальной частотой 32768 Гц. Кроме минутной микросхема позволяет получить последовательности импульсов с частотами следования 1, 2, 1024 и 32768 Гц. В данных часах используются последовательности импульсов с частотами следования: 1/60 Гц (вывод 10) — для обеспечения работы счетчика единиц минут, 2 Гц (вывод 6) — для первоначальной установки времени, 1 Гц (вывод 4) — для «мигающей» точки. При отсутствии микросхемы К176ИЕ12 или кварца на частоту 32768 Гц генератор может быть выполнен на: других микросхемах и кварце на другую частоту.
Счетчики и дешифраторы единиц минут и единиц часов выполнены на микросхемах К176ИЕ4, обеспечивающих счет до десяти и преобразование двоичного кода в семиэлементный код цифрового индикатора. Счетчики и дешифраторы десятков минут и десятков часов выполнены на микросхемах К175ИЕЗ, обеспечивающих счет до шести и дешифрирование двоичного кода в код цифрового индикатора. Для работы счетчиков микросхем К176ИЕЗ, К176ИЕ4 необходимо, чтобы на выводы 5, 6 и 7 подавался логический 0 (напряжение, близкое к 0 В) или эти выводы были соединены с общим проводом схемы. Выводы(вывод 2) и входы (вывод 4) счетчиков минут и часов соединяются последовательно.

Установка 0 делителей микросхемы К176ИЕ12 и микросхемы К176ИЕ4 счетчика единиц минут осуществляется подачей на входы 5 а 9 (для микросхемы К176ИЕ12) и на вход 5 (микросхемы К176ИЕ4) положительного напряжения 9 В кнопкой S1 через резистор R3. Первоначальная установка времени остальных счетчиков осуществляется подачей на вход 4 счетчика десятков минут с помощью кнопки S2 импульсов с частотой следования 2 Гц. Максимальное время установки времени не превышает 72 с.
Схема установки 0 счетчиков единиц и десятков часов при достижении значения 24 выполнена на диодах VD1 и VD2 и резисторе R4, реализующих логическую операцию 2И. Установка в 0 счетчиков происходит тогда, когда на анодах обеих диодов появится положительное напряжение, что возможно только при появлении числа 24. Для создания эффекта «мигающей точки» импульсы с частотой следования 1 Гц с вывода 4 микросхемы К176ИЕ12 подаются на точку индикатора единиц часов или на сегмент г дополнительного индикатора.
Для часов целесообразно использовать семиэлементные люминесцентные цифровые индикаторы ИВ-11, ИВ-12, ИВ-22. Такой индикатор представляет собой электронную лампу с оксидным катодом прямого накала, управляющей сеткой и анодом, выполненным в виде сегментов, образующих цифру. Стеклянный балон индикаторов ИВ-11, ИВ-12 цилиндрической, ИВ-22 — прямоугольной формы. Выводы электродов у ИВ-11 — гибкие, у ИВ-12 и ИВ-22 — в виде коротких жестких штырей. Отсчет номеров ведется по часовой стрелке от укороченного гибкого вывода или от увеличенного расстояния между штырями.
На сетку и на анод должно подаваться напряжение до 27 В. В данной схеме часов на анод и сетку подается напряжение +9 В, так как использование более высокого напряжения требует дополнительно 25 транзисторов для согласования выходов микросхем, рассчитанных на питание 9 В с напряжением 27 В, подаваемым на сегменты анодов цифровых индикаторов. Снижение напряжения, подаваемого на сетку и анод, уменьшает яркость свечения индикаторов, однако она остается на достаточном для большинства случаев применения часов уровне.
Если указанных индикаторов нет, то можно использовать индикаторы типа ИВ-ЗА, ИВ-6, имеющие меньшие размеры цифр. Напряжение накала нити катода лампы ИВ-ЗА 0,85 В (потребляемый ток 55 мА) ИВ-6 и ИВ-22 — 1,2 В (ток 50 и 100 мА соответственно), у ИВ-11, ИВ-12 — 1,5 В (ток 80 — 100 мА). Один из выводов катода, соединенный с токопроводящим слоем (экраном), рекомендуется соединять с общим проводом схемы.
Питающее устройство обеспечивает работу часов от сети переменного тока 220 В. Оно создает напряжение +9 В для питания микросхем и сеток ламп, а также переменное напряжение 0,85 — 1,5 В для накала катода и ламп индикаторов.
Питающее устройство содержит понижающий трансформатор с двумя выходными обмотками, выпрямитель и фильтрующий конденсатор. Дополнительно устанавливается конденсатор С4 и наматывается обмотка для питания накальных цепей катодов ламп. При напряжении накала катода 0,85 В необходимо намотать 17 витков, при напряжении 1,2 В — 24 витка, при напряжении 1,5 В — 30 витков проводом ПЭВ-0,31. Один из выводов соединяется с общим проводом (— 9 В), второй — с катодами ламп. Последовательное включение катодов ламп не рекомендуется.
Конденсатор С4 емкостью 500 мкФ кроме уменьшения пульсаций питающего напряжения позволяет обеспечить работу счетчиков часов (сохранение времени) примерно в течение 1 мин при выключении сети, например, при переносе часов из одной комнаты в другую. Если возможно более длительное выключение напряжения сети, то параллельно конденсатору следует включить батарейку «Крона» или аккумулятор типа 7Д-0Д с номинальным напряжение»- 7,5 — 9 В.
Конструктивно часы выполнены в виде двух блоков: основного и питающего. Основной блок имеет размеры 115X65X50 мм, питающее устройстве» 80X40X50 мм. Основной блок установлен на подставке от письменного прибора.

Литература

Схема часов на люминесцентных лампах

Многие хотят и интересует схема часов на вакуумных индикаторах старых советствих времен. Ну и есть конечно масса в этом интересного.Часы в ретро стиле ,и ночью видно сколько время.Можно так же вставить диоды под низ,и будет как подсведка.И так приступим к рассмотрению данной схемы.

Главную роль, занимают, газоразрядные индикаторы . Я использовал ИВ-6. Это люминисцентный семисегментный индикатор зелёного цвета свечения(На фотографиях вы увидите синеватый оттенок свечения, это искажается цвет при фотографировании, из-за наличия ультрафиолетовых лучей). Индикатор ИВ-6 выполнен в стеклянной колбе с гибкими выводами. Индикация осуществляется через боковую поверхность баллона. Аноды прибора выполнены в виде семи сегментов и десятичной точки.

Можно применить индикаторы ИВ-3А, ИВ-6, ИВ-8, ИВ-11, ИВ-12 или даже ИВ-17 с незначительными изменением схемы.

В первую очередь, хочется отметить, откуда можно найти лампы, которые выпускались в 1983 году.

Митинский рынок. Много и разных. В коробочках и на платах. Простор для выбора есть.

Другим городам сложнее, может повезет и Вы найдете в местном радио магазине. Такие индикаторы стоят во многих отечественных калькуляторах.

Можно заказать с Ebay, Да Да, Русские индикаторы на аукционе. В среднем 12$ за 6 штук.

Управление

Управляет всем микроконтроллер AtTiny2313 и часы реального времени DS1307.

Часы, при отсутствия напряжения, переходят в режим питания от батарейки CR2032(как на материнской плате ПК).

По заявлению производителя, в таком режиме они проработают и не собьются в течении 10 лет.

Микроконтроллер работает от внутреннего генератора 8МГц. Не забудьте выставить fuse bit.

Установка времени производится одной кнопкой. Долгое удержание, инкриминирование часов, затем инкриминируются минуты. Трудностей с этим нет.

Драйверы

В качестве ключей на сегменты, я поставил KID65783AP. Это 8 «верхних» ключей. Я сделал выбор в сторону этой микросхемы, только потому, что она у меня была. Эта микросхема, очень часто встречается в платах индикации стиральных машин. Ни что не мешает заменить ее на аналог. Или подтянуть сегменты резисторами 47КОм к +50В, а популярной ULN2003 прижимать к земле. Только не забудте инвертировать выход на сегменты в программе.

Индикация сделана динамическая, поэтому на каждый разряд добавлен брутальный транзистор КТ315.

Печатная плата

Плата выполнена методом ЛУТ. Часы выполнены на двух платах. Чем это обоснованно? Даже не знаю, просто мне так захотелось.

Блок питания

Изначально трансформатор был на 50Гц. И содержал 4 вторичных обмотки.

1 обмотка - напряжение на сетке. После выпрямителя и конденсатора 50 вольт. Чем оно больше тем ярче будут светится сегменты. Но не более 70 вольт. Ток не менее 20мА

2 обмотка - для смещения потенциала сетки. Примерно 10-15 вольт. Чем меньше оно, тем ярче светятся индикаторы, но так же сильнее начинают светится «не включенные» сегменты. Ток тоже 20мА.

3 обмотка - для питания микроконтроллера. 7-10 вольт. I = 50мА

4 обмотка - Накал. Для четырех ламп ИВ-6 надо задать ток 200мА, это примерно 1.2 вольта. Для других ламп ток накала другой, так что учтите этот момент.

.

Об этих часах я с Moto_v3x (с Радиокота) говорили еще 2 года назад. Год назад удалось купить индикаторы (недорого) и сделать плату индикации, которая пролежала у меня в столе до декабря прошлого года. Во что вылилась уборка ящика, Вы можете наблюдать в этой статье.
Часы состоят из 3 плат: плата индикации, основная плата, плата сенсора.
Пока речь пойдет о двух первых, т.к. последнюю собираюсь делать на этапе производства корпуса.
Платы односторонние, конечно же с перемычками. Некоторые из них выполнены МГТФом. Разведены в Sprint-Layout 6.

Плата сделанная год назад:

Дорожки 0.3мм. ЛУТом.

Основная плата:

Дорожки 0.6 , так же ЛУТом.

Несколько слов о схеме.
Камень выбрал PIC16F887, во основном, из-за количества выводов. Плюсом послужило его наличие. Нумерация выводов на схеме для DIP-40 корпуса.
Питание накала - переменка, частотой 3 кГц (задается конденсатором С11). Схема дешева, все компоненты доступны,настройки не требует.
Отрицательное напряжение получаю при помощи доступной MC34063.
Почему такая схема? Потому что у меня свои тараканы в голове.
Низковольтное питание можно было реализовать и на 78l33 (пожалуй, дешевле всего), но у меня есть желание прикрутить НС-05 к часам и рулить ими с Androidа, а она жрет 40-60 мА. Смастерил DC-DC на.. угадайте чем? Правильно, MC34063:) .
На Али купил DS3231 по 0.8$, аж 10 шт. Выбор РТС - очевиден.
Кстати, не зря китае.. наши "предприимчивые друзья" их продают недорого. Dsка бывает с 1 раза не стартует, что ни разу не наблюдалось на мс купленной за 3.5$.

Затем я немного отложил:), изготовление этих часов и решил попробовать все предполагаемые части схемы на более простом проекте. Получились .
С учетом полученного опыта сделана монтажная плата, которая в последствии переименовывалась в основную и, усовершенствованную версию которой, можно наблюдать в данном проекте.

Для первой версии, пожалуй, достаточно, ведь возможно будет и вторая.

Управление:

• установка времени

• управление подсветкой

• Включени\выключение блютуз - долгое нажатие левой кнопки.

Пришло время поговорить о сборке.

Начинаем сборку, как всегда, с источников питания.
Первым в списке у нас ИП -27 Вольт.

Часть платы, занятая схемой выделена ниже.
В точках указанных на рисунке вы должны наблюдать -27В.

Затем очередь за переменкой на накал.
Часть платы занимаемая схемой:

Правильно собранная схема настройки не требует. Ее работоспособность можно проверить тестером. На моем стареньком DT-838 показывает ~2.3 вольта переменки.

И в финале ИП на 3.3 вольта:

В итоге проверяем собранные ИП в точках указанных на рисунке:

Если все соответствует, то запаиваем перемычки A и B.

На том, как собрать плату индикации, подробно останавливаться не буду. Понадобится, лишь, аккуратность и внимательность. Светодиоды нужно установить до установки ламп:).
Индикаторы можно проверять, подключив накал к выводам 11, 1 двух ламп , соединенных последовательно и +5В к сетке и аноду. Должны увидеть горящий сегмент лампы.

Сборка ключей требует аккуратности и по окончанию оной необходимо хорошенько промыть плату, чтобы не было засветов. Еще я бы присоветовал проверить тестером на диапазоне 2Мом соседние дорожки:) .

После того как все налажено, припаял МК.

Немного остановлюсь на прошивке МК. Я прошивал его на плате. Выводы для программирования подписаны:

Прошивать можно, например, Extra-PIC (софт PICPgm ) или PICkit-2 lite , заводскими PICkit-2 или PICkit-3. Выбор за вами.
Если не собираетесь больше прошивать МК, то после прошивки диод шотки можно заменить перемычкой и установит конденсатор 100-470мкФ показанный на картинке выше.

Удачной сборки!

Upd 2015\09\27:
Владельцы программаторов TL866CS могут иметь затруднения с программирование и верификацией прошивки. Это связанно с тем, что у МК разрядность шины 14 бит , а хранятся эти 14 бит в 2 байтах (16 бит ) => 2 бита не значащие. Некоторые компиляторы заполняют их нулями, некоторые единицам. В моих прошивках они заполнены единицам, что и вызывает трудности у софта TL866CS.
Решение: качаете WinPic800(программа бесплатная),выбираете контроллер, загружаете прошивку, Файл - Сохранить как и сохраняете ее заново. Все:).

Upd 2015\10\04:

Добавлены в прошивку v 1.1 поддержка датчика температуры DS18b20. Обрабатывается как положительная, так и отрицательная температуры.

Добавлены в прошивку v 1.2 поддержка датчика температуры DS18b20 и датчика атмосферного давления BMP085(BMP180).
Термометром обрабатывается как положительная, так и отрицательная температуры.

На плату добавляются навесным монтажом.
Не забываем , что на модуле BMP085 или BMP180 уже установлены подтягивающие резисторы на шине I2C, поэтому на плате резисторы R86 и R87 необходимо удалить.

Датчик температуры необходимо вынести за корпус.

В обе прошивки добавлен новый шрифт цифр (в меню установки часов).
Исправлен момент с зависанием при включении.

Схема подключения:
Измененная плата под прошивки 1.1 и 1.2 (добавлены отверстия для подключения датчиков)
Файл прошивки v 1.01 (доп. шрифт)
Файл прошивки v 1.1 (поддержка датчика температуры+доп.шрифт)
Файл прошивки v 1.2 (поддержка датчика температуры +датчик давления+доп.шрифт)

Прошивка 1.1 показания температуры(фото Николай В. ):

Upd 2015\10\17:
Перезалил прошивки 1.1 и 1.2!
Исправлена буква "У" в прошивке 1.2
Исправлена буква "У" и символьные обозначения дня недели перед показом температуры в прошивке 1.1

Изменилась контактная почта, так что те, кто писал мне на Рамблер, обратите внимание . К старой почте доступа у меня нет:(.

Upd 2015\12\17:

Spoiler :

Ох, из-за наплыва работы, к сожалению(или к счастью:)),не остается у меня сейчас времени заниматься хобби.
Месяц (!) делаю новую платку под часы ИВ-17.
Хотел успеть даже с корпусом на новый год, но....
На плате реализовано:
- все что было в v 1.2;
- сенсорная кнопка вкл\выкл на TTP223 (прям на плате);
- питание от USB;
- будильник с резервной батареей;
- есть пищалка (будильник, нажатие клавиш):
- RGB подсветка WS2812B(позволяет задать каждой лампе свой цвет);
- датчик влажности;
- если удастся, впихнуть в корпус обучаемый ИК приемник;
- и ESP8266 на борту (настройка часов через браузер,NTP синхронизация);
- хе, только радио не хватает:)))))))))) (хотя если напрячься, можно сделать онлайн-радио).

Часы в корпусе от Максим М.

Upd 2016\02\27:
Есть желающие попробовать WEB-морду и синхронизацию по NTP на модуле ESP-12/ESP-12E или модуль у которого 2 ножки свободны, которыми можно управлять?
Кроме желания нужно иметь собранные часы и сам модуль в наличии.
Напишите мне на почту.

Upd 2016\03\07:

Установка времени:
Настройка связи по NTP:
Выбор периода опроса:

Настройки клиента WiFi:
Настройка сервера WiFi:

ESP-12(ESP-12E) расположен на отдельной плате. Схема подключения модуля нарисована ниже.

Сам модуль крепится к плате двухсторонним скотчем или клеем.
Выглядеть это будет, примерно, так:

На фото модуль уже с SD-катрой. Предполагалось собирать еще статистику, но пока это далекое будущее.
Низ ESP-12 требуется изолировать от платы .

Процессор часов прошиваем прошивкой 1.35 до установки модуля, т.к. обычно программаторы прошивают МК с напряжением питания 5В, что может пагубно сказаться на выводах ESP!

О прошивке модуля.

Когда вы получаете ESP-12 из Китая, то он будет в режиме AT команд.
Надо выяснить на какой скорости он работает по UART.
Как это сделать описано в .
Отдельно отмечу, что для программирования модуля требуются уровни 3.3В => нужно использовать либо согласователь уровней(я использую ADM3202, потому что они у меня есть), либо USB <--> com (на АЛИ их полно) с выходом 3.3В.

Заливать прошивку в модуль с помощью esptool.exe
Утилита идет в комплекте с библиотекой ESP для Ардуино.
Параноики могут установить среду Ардуино (как сделать описано в статье по ссылке выше) и найти ее по пути:
C:\Documents and Settings\Имя вашей учетки\Application Data\Arduino15\packages\esp8266\tools\esptool\0.4.6\
Исходники можно глянуть .

Команада для заливки прошивки:
c:\esptool.exe -vv -cd ck -cb 115200 -cp COM1 -ca 0x00000 -cf c:\ESPweb20160301.bin

Параметры которые нужно поменять под себя:
Для перевода модуля в реж заливки прошивки надо замкнуть GPIO0 на землю.

Во время прошивки на экране будет это:

По окончании прошивки выключаем питание, убираем перемычку с GPIO0.

Работа:
При включении ESP-12(если это возможно) соединяется с NTP сервером и получает точное время.
При длительном нажатии на среднюю кнопку часов включается веб интерфейс и пользователь может настроить параметры часов.

В менюшке все вроде бы интуитивно понятно.
Остановлюсь лишь на пункте в меню сервера WiFi- режим WiFi

Выбор:
-только клиент . ESP поднимет софтовую точку доступа "esp8266" с паролем "1234567890"). Эта опция активна по умолчанию. В браузере для подключения часам надо набрать адрес - 192.168.4.1 ;

-только сервер . ESP будет доступен внутри вашей домашней сети. Адрес подключения можно узнать длинным нажатием на левую кнопку часов. ;

Отключить WEB интерфейс можно так же длительным нажатием средней кнопки(синхронизация по NTP при этом не отключается).

Синхронизация времени по NTP происходит: при включении в конце первой минуты (если выбран соответствующий пункт в меню "Настройка часов "), при наступлении выбранного времени в меню "Внешний сервер времени ".
Видео:
<будет позже>