Часы на газоразрядных индикаторах ин 12: Тёплый ламповый свет или часы на газоразрядных индикаторах ИН-12

Часы на газоразрядных лампах ИН-12 (Nixie clock)

Сегодня короткий пост, в основном картинки. Лет 15 лежали в коробке лампы ИН-12Б и не находили себе применения, но я знал, что когда то им придется показывать время.

Теперь твой час настал. — Молись!

Немного про лампы ИН-12 — это индикатор тлеющего разряда для работы в качестве визуального цифрового индикатора электрических сигналов. Катоды — в форме арабских цифр (от 0 до 9) и запятой в приборе (ИН-12Б). Высота цифр 18 мм. Индикация производится через купол баллона. Оформление — стеклянное, (РШ 31а). Масса 20 г.

Начнем со схемы устройства:

Схема часов на индикаторе ИН-12Б. Для просмотра полной картинки нажмите на ней ПКМ и выберете открыть в новой вкладке.

Часы выполнены на микросхеме DS3231 — часы реального времени, погрешность составляет всего ±2 минуты за год. Кроме часов микросхема имеет два будильника и календарь до 2100 года, если будет не хватать перепаяю на новую если еще будут выпускаться.

На часах предусмотрена RGB подсветка колб ламп на умных светодиодах WS2812B. Можно выбрать практически любой цвет и яркость. ESP12 устанавливается как опция для управления часами по WiFi, можно управлять RGB подсветкой и настраивать время, календарь и будильник. Дополнительно на ESP заведен датчик температуры ds18b20.

Установленный на часах датчик BME280, подключен к основному микроконтроллеру Atmega328. Датчик BME280 измеряет температуру, давление и влажность он работает так же как и микросхема часов по цифровой шине I2C . Для управления часами установлено три кнопки, с помощью их настраивается время, дата, будильник, режимы подсветки. Средняя кнопка вход в меню настроек, левая и правая, не в режиме «меню», просмотр текущих состояний таких как температура, давление, влажность, время будильник, дата, режимы подсветки.

После того как нарисована схема, приступаем к трассировке печатной платы. Их будет две, отдельно мозги и отдельно индикаторы, собираются бутербродом.

Готовая и собранная плата часов

Плата часов на индикаторах ИН12

Первый запуск и тест подсветки, уровень и цвет подсветки регулируется и когда часы будут собраны в корпус то она будет видна только как подсветка самих колб ламп. Прошивка для микроконтроллера находится на моей странице GitHub.

По просьбам читателей желающих повторить проект, выкладываю HEX файл прошивки. Скомпилировано для Atmega328 с кварцем на 16 МГц.

Первый запуск часов

Часы пока без корпуса, жду когда его сделают. Корпус будет из массива дерева, когда оформлю часы в корпус добавлю фоток.

3D модель корпуса часов на индикаторах ИН12

Галерея фоток готовых часов, без корпуса.

Видео работы часов

Мерцание видно только на камеру, так как индикация динамическая, глаз этого не видит.

Часы на ГРИ и Arduino v2

14.03.2019 nixieClock_2_test_v1.1 – тест индикаторов (просто крутит цифры по порядку)
15.03.2019 nixieClock_2_v1.0_BETA – бета-версия прошивки, показывает время, мигает, кнопки пока не активны
16.03.2019 nixieClock_2_v1.1_BETA – добавлены режимы переключения цифр, “глюки”, антиотравление, мелкие доработки в коде
12.05.2019 nixieClock_2_v1.3 – добавлена настройка времени кнопками
13.05.2019 nixieClock_2_v1.4 – добавлено управление эффектами с кнопок
14.05.2019 nixieClock_2_v1.5 – исправление ошибок, ещё управление с кнопок
08.06.2019 Исправлена ошибка на плате ИН-12 перевёрнутая. Где была ошибка можно читать тут
29.06.2019 Китайцы больше не делают насечку для разделения плат (бесплатно). На всех платах добавлена шелкография сверху и снизу для самостоятельного разделения частей.

27.10.2019 nixieClock_2_v1.6 – настройки антиотравления, плавность эффектов, сохранение настроек в EEPROM
27.11.2019 nixieClock_2_v2.0 (совместно с Pavel Smelov) – добавлены эффекты, поправлены баги

Версия 1.2:
– Чуть переделан блок кода, отвечающий за распиновку ламп

Версия 1.3:
– Скетч разбит на вкладки
– Добавлено управление кнопками!
– Левая кнопка – выбор, остальные “больше” и “меньше”
– Удержать “выбор” – настройка времени
– Клик по “выбору” – смена настройки часы/минуты
– Клик “больше” и “меньше” – изменение времени
– Удержать “выбор” – возврат к режиму часов

Версия 1.4:
– Ещё управление кнопками В РЕЖИМЕ ЧАСОВ:
– Удержание центральной кнопки включает и выключает “глюки”
– Клик по центральной кнопке переключает режимы подсветки ламп
– Дыхание
– Постоянное свечение
– Отключена
– Правая кнопка переключает режимы перелистывания цифр

– Без эффекта
– Плавное угасание
– Перемотка по порядку числа
– Перемотка по катодам

Версия 1.5:
– Отдельная настройка скорости каждого эффекта
– Ещё управление кнопками в режиме часов:
– Удержание центральной кнопки – вкл/выкл глюки

Версия 1.6:
– Добавлены расширенные настройки антиотравления
– Улучшена стабильность
– Добавлена плавность дыханию подсветки (гамма-коррекция яркости)
– Настройки эффектов (с кнопок) сохраняются в EEPROM памяти

Версия 2.0 (совместно с Pavel Smelov):
– Поправлены косяки с подсветкой
– Добавлены эффекты переключения “поезд” и “резинка”
– Оптимизирован код

Часы на газоразрядных индикаторах ИН-12А

Всем привет. Хочу рассказать, о моей недавней «поделке», а именно часах на газоразрядных индикаторах (ГРИ).
Газоразрядные индикаторы давно уж канули в лету, лично меня они даже самые «новые» старше. Использовали ГРИ в основном в часах и измерительных приборах, позже на их место пришли вакуумно-люминесцентные индикаторы.
Так что же из себя представляет лампа ГРИ? Это стеклянный баллон (это же ведь лампа!) наполненный внутри неоном с небольшим количеством ртути. Внутри так же расположены электроды, изогнутые в виде цифр или знаков. Интересно то, что символы расположены друг за другом, следовательно, каждый символ светится на своей глубине. Если есть катоды, должен быть и анод! – он один на всех. Так вот, чтобы зажечь определенный символ в индикаторе, нужно приложить напряжение, причем не малое, между анодом и катодом соответствующего символа.
Для справки хотелось бы написать, как же происходит свечение. При приложении высокого напряжения между анодом и катодом газ в лампе, который до этого был нейтрален, начинает ионизироваться (т.е. из нейтрального атома образуется положительный ион и электрон). Образовавшиеся положительные ионы, начинают двигаться к катоду, высвободившееся электроны, к аноду. При этом электроны «по пути» дополнительно ионизируют атомы газа, с которыми сталкиваются. В результате возникает лавинообразный процесс ионизации и появляется электрический ток в лампе (тлеющий разряд). Так вот теперь самое интересное, помимо процесса ионизации, т.е. образования положительного иона и электрона, существует и обратный процесс, называют его рекомбинацией. Когда положительный ион и электрон «превращаются» опять в одно целое! При этом происходит выделение энергии в виде свечения, которое мы и наблюдаем.

Теперь непосредственно к часам. Лампы я использовал ИН-12А. Они имеют не совсем классическую форму ламп и содержат символы 0-9.
Прикупил я изрядное количество ламп, которые не были в использовании!

Так сказать, чтоб на всех хватило!
Интересно было сделать миниатюрное устройство. В итоге получились довольно компактное произведение.
Корпус вырезал на лазерном станке из черного акрила по 3D модели, которую делал исходя из печатных плат:


Схема устройства.
Часы состоят из двух плат. На первой плате расположены четыре лампы ИН-12А, дешифратор К155ИД1 и оптроны, для управления анодами ламп.

Так же на плате имеются входы для подключения питания, управления оптронами и дешифратором.
Вторая плата – это уже мозг часов. На ней расположен микроконтроллер, часы реального времени, блок преобразования 9В в 12В, блок преобразования 9В в 5В, две кнопки управления, пищалка и выводы всех сигнальных проводов, совпадающих с платой индикации. Часы реального времени имеют резервную батарею, что не позволяет сбиваться времени при отключении основного питания. Питание производится от блока 220В-9В (достаточно 200мА).

Общий вид плат:



Соединяются эти платы с использованием штыревого разъема, но не вставкой, а пайкой!




Собирается все это дело таким образом. Сначала длинный винт М3*40. На этот винт одевается трубка от воздушного шланга 4мм (он плотный, и подходит для удерживания печатных плат, я его очень часто использую). Потом между печатными платами стойка (печатал на 3D принтере) и потом латунная сквозная гайка все это затягивает. И задняя стенка будет крепиться тоже болтами М3 к сквозным латунным гайкам.



При сборке выяснилась такая неприятная особенность. Прошивку написал, но часы отказывались работать, лампы мерцали в непонятном порядке. Проблема решилась установкой дополнительного конденсатора между +5В и массой прямо возле микроконтроллера. Его видно на фото сверху (установил его в разъем для программирования).
Файлы проекта в программе EagleCAD и прошивку в CodeVisionAVR прилагаю. Можете модернизировать если необходимо в своих целях)))
Прошивка часов сделана довольно просто без наворотов! Просто часы. Две кнопки управления. Одна кнопка-«режим», вторая «настройка». Нажав кнопку «режим» в первый раз, отображаются только цифры, отвечающие за часы, если в этом режиме нажать «настройка», то часы начнут увеличиваться (при достижении 23 сбрасываются в 00). Если нажать еще раз на «режим», будут отображаться только минуты. Соответственно, если нажать в этом режиме «настройка», будут увеличиваться минуты так же в «круговом» порядке. При еще одном нажатии на «режим» – отображаются и часы и минуты. При изменении часов и минут, секунды обнуляются.






В следующих версиях думаю, сделать три кнопки и сделать надписи гравировкой.
Файлы проекта, доступны только для зарегистрированных пользователей:

Внимание! У Вас нет прав для просмотра скрытого текста.

Ретро часы на ГРИ ИН-12

Автор: Тимофей Носов

Лампа: ИН-12

Схема: есть ( PIC16f886,PIC16F628)

Плата:есть (Sprint-Layout)  

Прошивка:есть

Исходник:нет

Описание: eсть

Особенности: отсутствие РТС, софтовый DC-DC высокого напряжения.

 Схема:

Часы работают в 24 часовом формате.
Есть функции будильника и отображения температуры.
Питание в диапазоне 4,5…15В.
Управление энкодером с кнопкой. 

Конструкция состоит из двух плат – плата с индикаторами и плата управления.
Платы соединяются через разъемы PLS и PBS. Разъемы паяются со стороны дорожек.

Вход в настройки будильника коротким нажатием на кнопку энкодера (разделитель минут и часов светит не мигая). Вращением энкодера настраиваем время сигнала. Повторное короткое нажатие (или 10 сек бездействия) – выход в режим часов (разделитель мигает). Разрешение срабатывания будильника – длинное нажатие (удержание) до появления сигнала: короткий сигнал – отключено, тональный сигнал – включено. После срабатывания будильника тональный сигнал звучит 1 мин. Тональный сигнал можно прервать нажатием на кнопку экнодера.

Температура выводится с 25 по 30 сек.

С 9:00 до 21:00 часы издают короткий почасовой сигнал.

Точность работы – примерно 1 сек в сутки (проверено в другом проекте). Кварц обвязывать (нагружать) рекомендованными ёмкостями. Место монтажа кварца и прилегающие линии отмыть и просушить. Корпус кварца соединить с минусом.

Архив проекта.
Первоисточник.

Простые часы с ретро лампами ИН-12

Схема:

     Управление часами тремя кнопками – «увеличить», «уменьшить» и «ок» (выбор режима).

    Часы работают в 24 часовом формате.Короткое нажатие на кнопку «ок» перебирает режимы: часы, будильник, яркость. Есть будильник. Длинное нажатие на кнопку «ок» определяет срабатывание будильника: короткий сигнал – отключено, тональный сигнал – включено.В часах можно настроить яркость свечения ламп и, соответственно, ток потребления. Подстройка яркости в пределах 0…99 уровней. С 9:00 до 21:00 часы издают короткий почасовой сигнал.

      Реализован метод борьбы с отравлением катодов ламп (или антиотравление).     Перед сменой минут происходит быстрый перебор всех цифр во всех лампах/

Рекомендуемое питание не менее 7,5 В.

Некоторые детали могут быть заменены:

Стабилизатор напряжения КР1158ЕН5А (TO-251) = 7805  (TO-220)

Полевой транзистор STU6N62K3 (IPAK) = IRF840 (TO-220)

Индуктивность 1000 мкГн = 470 мкГн.

Конденсатор 4,7  мкФ х 350В = 10 мкФ х 350В

Диод Шоттки 1N5817 = 1N5819 (нежелательно).

Много аналогов у установочных компонентов – почти любые горизонтальные держатели батареи CR2032, тактовые кнопки 6х6 мм, пьезоизлучатели диаметром до 12мм, любые доступные панели под микросхемы.

Для повышения точности хода часов кварц 32768 Гц нагружать рекомендованными емкостями. Место монтажа кварца и прилегающие линии отмыть растворителем и просушить. Корпус кварца соединить с общим минусом.

Плата индикации переделанная под ИН-14 от servoloshin.

servoloshin говорит:

Доработал плату для своих нужд: утолщил кое-где, добавил площадки для светодиодов подсветки.
Развел верхнюю плату под ИН-14, может пригодиться кому,только там соединять проводками, нумерация сдвинулась.