Часы календарь на газоразрядных индикаторах arduino. Часы на газоразрядных индикаторах: создание винтажного устройства своими руками

Как сделать часы на газоразрядных индикаторах. Какие компоненты потребуются для сборки. Как запрограммировать микроконтроллер Arduino для управления индикаторами. Какие особенности нужно учесть при разработке корпуса.

Что такое газоразрядные индикаторы и почему они популярны

Газоразрядные индикаторы (также известные как nixie-трубки) — это электронные устройства для отображения цифр и символов, популярные в 1950-70-х годах. Они состоят из стеклянной колбы, наполненной инертным газом, с металлическими электродами в форме цифр или символов внутри. При подаче высокого напряжения газ ионизируется, и вокруг нужного электрода возникает характерное оранжевое свечение.

Сегодня газоразрядные индикаторы вновь обрели популярность среди любителей винтажной электроники благодаря своему уникальному ретро-футуристическому внешнему виду. Многие энтузиасты создают на их основе оригинальные часы, калькуляторы и другие устройства.


Необходимые компоненты для сборки часов на газоразрядных индикаторах

Для создания часов на газоразрядных индикаторах потребуются следующие основные компоненты:

  • Газоразрядные индикаторы (например, советские ИН-12 или ИН-14)
  • Микроконтроллер Arduino для управления
  • Высоковольтный блок питания (180-200 В)
  • Драйверы для управления индикаторами
  • Модуль часов реального времени
  • Резисторы, конденсаторы и другие вспомогательные компоненты
  • Корпус для размещения всех элементов

Важно отметить, что работа с высоким напряжением требует соблюдения правил техники безопасности. Необходимо принять меры для изоляции высоковольтных цепей.

Схема подключения газоразрядных индикаторов к Arduino

Схема подключения газоразрядных индикаторов к Arduino выглядит следующим образом:

  • Высоковольтный блок питания подает напряжение 180-200 В на аноды индикаторов через токоограничивающие резисторы
  • Катоды индикаторов подключаются к драйверам (например, K155ИД1), которые управляются сигналами с Arduino
  • Arduino также подключается к модулю часов реального времени по интерфейсу I2C
  • Для управления яркостью может использоваться ШИМ-сигнал с Arduino

Важно обеспечить надежную изоляцию высоковольтных цепей от низковольтной части схемы. Для этого используются оптроны или другие методы гальванической развязки.


Программирование микроконтроллера Arduino для управления часами

Программа для Arduino должна выполнять следующие основные функции:

  • Считывание текущего времени с модуля часов реального времени
  • Формирование сигналов для отображения цифр на индикаторах
  • Управление яркостью свечения
  • Реализация дополнительных функций (будильник, термометр и т.д.)

Вот пример базового кода для управления отображением времени на 6 газоразрядных индикаторах:

«`cpp #include #include RTC_DS3231 rtc; const int anodePins[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7}; // Пины для анодов индикаторов const int cathodePin = 8; // Пин для управления катодами через драйвер void setup() { for (int i = 0; i < 6; i++) { pinMode(anodePins[i], OUTPUT); } pinMode(cathodePin, OUTPUT); Wire.begin(); rtc.begin(); // Установка времени (раскомментировать при первой загрузке) // rtc.adjust(DateTime(2024, 9, 20, 12, 0, 0)); } void loop() { DateTime now = rtc.now(); int hours = now.hour(); int minutes = now.minute(); displayTime(hours, minutes); } void displayTime(int hours, int minutes) { int digits[6]; digits[0] = hours / 10; digits[1] = hours % 10; digits[2] = minutes / 10; digits[3] = minutes % 10; for (int i = 0; i < 4; i++) { digitalWrite(anodePins[i], HIGH); displayDigit(digits[i]); delay(5); // Время отображения каждой цифры digitalWrite(anodePins[i], LOW); } } void displayDigit(int digit) { // Отправка кода цифры на драйвер катодов digitalWrite(cathodePin, digit & 0x01); digitalWrite(cathodePin, digit & 0x02); digitalWrite(cathodePin, digit & 0x04); digitalWrite(cathodePin, digit & 0x08); } ```

Этот базовый код можно расширить, добавив функции управления яркостью, будильника, отображения даты и температуры.


Особенности разработки корпуса для часов на газоразрядных индикаторах

При разработке корпуса для часов на газоразрядных индикаторах нужно учесть несколько важных моментов:

  • Обеспечение достаточной вентиляции для отвода тепла от индикаторов и электронных компонентов
  • Надежная изоляция высоковольтных цепей от пользователя
  • Удобный доступ к элементам управления (кнопки настройки времени, будильника и т.д.)
  • Эстетичный внешний вид, подчеркивающий винтажный стиль индикаторов

Многие любители используют для корпуса дерево, оргстекло или 3D-печать. Важно предусмотреть отверстия для вентиляции и прозрачное окно для обзора индикаторов.

Меры безопасности при работе с высоким напряжением

Работа с газоразрядными индикаторами требует соблюдения правил электробезопасности:

  • Использовать изолированные инструменты и провода
  • Не прикасаться к высоковольтным цепям при включенном питании
  • Разряжать конденсаторы после выключения устройства
  • Обеспечить надежную изоляцию всех высоковольтных компонентов
  • Использовать предохранители для защиты от короткого замыкания

При соблюдении этих мер создание часов на газоразрядных индикаторах будет безопасным и увлекательным процессом.


Возможные улучшения и модификации проекта

Базовый проект часов на газоразрядных индикаторах можно расширить различными способами:

  • Добавление функции будильника с выбором мелодии
  • Интеграция датчика температуры и влажности
  • Создание многорежимного дисплея (время, дата, температура)
  • Управление по Wi-Fi или Bluetooth
  • Синхронизация времени через интернет
  • Добавление эффектов анимации при смене цифр

Эти модификации сделают устройство более функциональным и интересным, сохраняя при этом его винтажный шарм.


Часы на газоразрядных индикаторах своими руками

 

Автором данной самоделки является AlexGyver, автор одноименного YouTube канала. В настоящее время большинство газоразрядных индикаторов больше не производится, и остатки советских индикаторов можно найти только на барахолке или радиорынке. В магазинах их найти очень трудно. Но чем меньше становится этих индикаторов, тем больше к ним растёт интерес. Растёт он у любителей ламповости, винтажа и конечно же пост апокалипсиса. 



Итак, мы хотим сделать часы на их основе, и ради простоты и максимальной доступности будем управлять индикаторами при помощи микроконтроллера в лице платформы ардуино, которая подключается к компьютеру по USB и в неё по клику мышки загружается прошивка. Между ардуиной и индикаторами нам нужна ещё некоторая электроника, которая будет раздавать сигналы по ногам индикаторов. Значит, во-первых, нам нужен генератор, который будет создавать высокое напряжение для питания индикаторов. Часы работают от постоянного напряжения около 180В. Этот генератор устроен очень просто и работает на индуктивных выбросах. Частоту генератора задаёт шим контроллер, при частоте в 16кГц на выходе получаем напряжение 180В. Но не смотря на высокое напряжение, генератор очень и очень слабый, так что о других его применениях даже не думайте, он способен только на тлеющий разряд в инертном газе. Это напряжение, а именно +, через высоковольтные оптопары направляется на индикаторы. Сами оптопары управляются ардуиной, то есть она может подать +180В на любой индикатор. Чтобы цифра в индикаторе засветилась, нужно подать на неё землю, и этим занимается высоковольтный дешифратор – советская микросхема. Дешифратор тоже управляется ардуиной и может подключить к земле любую цифру. 


А теперь внимание: индикаторов у нас 6, а дешифратор 1. Как же это работает? На самом деле дешифратор подключен сразу ко всем индикаторам, то есть ко всем их цифрам, и работа дешифратора и оптопар синхронизирована таким образом, что в один момент времени напряжение подаётся только на одну цифру одного индикатора, то есть оптопара очень быстро переключают индикаторы, а дешифратор зажигает на них цифры, и нам кажется, что все цифры горят одновременно. На деле же каждая цифра горит чуть больше 2 миллисекунд, затем сразу включается другая, суммарная частота обновления 6-ти индикаторов составляет около 60Гц, то есть кадров в секунду, а учитывая инертность процесса, глаз никаких мерцаний не замечает. Такая система называется динамическая индикация и позволяет очень сильно упростить схему.



В общем и целом, схема часов получается весьма и весьма сложной, поэтому разумно сделать для неё печатную плату.


Плата универсальная для индикаторов ИН12 и ИН14. На этой плате, помимо всей необходимой для индикаторов обвязки, предусмотрены места для следующих железок: кнопка включения/выключения будильника, выход на пищалку будильника, термометр + гигрометр DHT22, термометр DS18b20, модуль реального времени на чипе DS3231 и 3 кнопки для управления часами. Всё перечисленное железо является опциональным, и его можно подключать, а можно и не подключать, это всё настраивается в прошивке. То есть на этой плате можно сделать просто часы, вообще без кнопок и без всего, а можно сделать часы с будильником, отображением температуры и влажности воздуха, вот такая вот универсальная плата. Печатку естественно решили заказать у китайцев, потому что есть очень много тонких дорожек и переходов на другую сторону платы. Так называемый гербер файл платы вы найдёте в архиве, который можно скачать на странице

проекта

. Дорожек в этом проекте много, особенно тонких на плате с индикаторами.


Плату нужно распилить на части, так как она двухэтажная. Но лучше не пилить, стеклянная пыль очень вредна для лёгких. Закалённым саморезом царапаем плату и аккуратно ломаем в тисках. 



В общем сейчас нужно запаять все компоненты на плату согласно подписям и рисункам на шелкографии. Также нужно будет купить рейку с пинами, чтобы соединить части платы.  


В проекте используется полноразмерная Arduino Nano. Сделано это для упрощения загрузки прошивки даже для самых новичков.


Итак, собрали нижнюю плату. Сначала нужно протестировать работу генератора. Если он собран неправильно, то может бахнуть конденсатор. Так что накрываем его чем-нибудь и включаем питание. 




Ничего не бахнуло, это хорошо. Аккуратно измеряем напряжение на ногах конденсатора, должно быть 180В. 



Отлично. Внимательно смотрим как паять индикаторы. На всех индикаторах одна нога помечена белым — это анод. 



Лампу нужно вставлять так, чтобы анодная нога попала вот в это отверстие, это анодные дороги.



После пайки обязательно отмойте флюс, иначе вместо одной цифры могут гореть несколько. Далее распаиваем оставшиеся датчики и пищалки, если они нужны, и паяем провода для подключения кнопок. 



Датчик температуры пришлось выносить на проводах, чтобы разместить его подальше от источников нагрева. 



Все кнопки и выключатель будильника выносим на проводах. Модуль часов тоже сделаем на проводах. Со страницы

проекта

качаем архив, в котором есть прошивка и библиотеки. Загружаем прошивку.


Проверяем.



Всё работает! Поздравляю, мы сделали ламповые часы. Теперь, что касается корпуса. Автор долго искал максимально доступный и деревянный вариант, и таки нашёл вот такую заготовку для самодельной шкатулки, которая идеально подходит по размеру к плате.



Также делаем отверстия под пищалки, провода, кнопки и переключатели.



Плату нужно приподнять, автор использует обычные стойки для печатных плат.



Корпус автор покрасил под орех. Не очень удачно, лучше используйте морилку.



Готово! Осталось показать, как всем этим пользоваться. Перед прошивкой можно настроить некоторые моменты: времена режима часов и режима отображения температуры и влажности. Автор поставил 10 секунд на часы и 5 на температуру. Температура, к слову, слева, влажность справа.



Есть 2 режима яркости индикаторов, дневной и ночной. Соответственно для этого настройки.



Ну и время, через которое будильник сам отключится после начала тревоги. В общем часики тикают, и каждую минуту у них делается так называемое антиотравление индикаторов. Быстро перебираются все цифры, чтобы редко включаемые цифры не глючили и включались сразу. В общем кнопки у нас 3: выбор, и увеличить/уменьшить. При клике по кнопке «выбор» в режиме температуры, вы сразу переключитесь в режим часов.
Удержав кнопку «выбор» попадаем в режим настройки будильника. Кнопками вверх/вниз можно менять цифру. Кликом по кнопке «выбор» можно менять, «настройка часов» и «настройка минут». Клавиатура у нас к слову резистивная.
Удержав кнопку ещё раз, попадаем в режим настройки времени. Настроили, удерживаем ещё раз и попадаем обратно на просто режим часов. Также из настройки времени будильника можно выйти сразу же, дважды кликнув по кнопке выбор. То есть выйти минуя настройку времени. 



Звонок будильника да, отвратительный, но такой лучше всего пробуждает. В этом можете убедиться, посмотрев оригинальный видеоролик автора:



С этими часами у нас сегодня всё. Благодарю за внимание. До новых встреч!


Источник

Этот пост может содержать партнерские ссылки. Это означает, что я зарабатываю небольшую комиссию за ссылки, используемые без каких-либо дополнительных затрат для вас. Дополнительную информацию смотрите в моей политике конфиденциальности.