Как создать стильные часы на газоразрядных индикаторах своими руками. Какие компоненты понадобятся для сборки часов на ГРИ. Как запрограммировать микроконтроллер для управления индикаторами. Каковы особенности эксплуатации часов на газоразрядных индикаторах.
Газоразрядные индикаторы: эффектное сочетание ретро-стиля и современных технологий
Газоразрядные индикаторы (ГРИ) — это уникальные электронно-вакуумные приборы, которые позволяют создавать эффектные цифровые дисплеи в ретро-стиле. Несмотря на то, что эта технология была изобретена еще в середине XX века, сегодня ГРИ переживают второе рождение благодаря энтузиастам-радиолюбителям.
Чем же так привлекательны газоразрядные индикаторы? Прежде всего, своим уникальным внешним видом — цифры, светящиеся мягким неоновым светом, создают неповторимую атмосферу и притягивают взгляд. При этом современная электроника позволяет реализовать на базе ГРИ функциональные и точные часы.
Принцип работы газоразрядных индикаторов
Как же устроены и работают газоразрядные индикаторы? Основой ГРИ является стеклянная колба, заполненная инертным газом (обычно неоном) под низким давлением. Внутри колбы расположены катоды в форме цифр или символов, а также общий анод в виде сетки.
При подаче высокого напряжения (около 170-180 В) между анодом и одним из катодов возникает тлеющий разряд. Газ начинает светиться характерным оранжево-красным цветом вокруг активированного катода, формируя видимую цифру. Последовательно активируя нужные катоды, можно отображать любые числа.
Особенности конструкции часов на ГРИ
Создание часов на газоразрядных индикаторах требует определенных знаний в области электроники. Основные компоненты такой конструкции:
- Газоразрядные индикаторы (обычно 4-6 штук для отображения часов и минут)
- Микроконтроллер для управления индикацией и отсчета времени
- Высоковольтный преобразователь для питания ГРИ
- Драйверы для коммутации катодов индикаторов
- Блок питания
- Органы управления (кнопки для настройки)
Важно обеспечить надежную изоляцию высоковольтной части схемы. Также необходимо предусмотреть защиту от «отравления» катодов — периодическое зажигание всех сегментов для равномерного износа.
Программирование микроконтроллера для управления часами на ГРИ
Сердцем часов на газоразрядных индикаторах является микроконтроллер. Его задачи:
- Отсчет текущего времени
- Управление драйверами индикаторов для отображения цифр
- Обработка нажатий кнопок для настройки
- Реализация дополнительных функций (будильник, дата и т.д.)
Для программирования микроконтроллера часто используются языки C/C++. Важно оптимизировать код для минимизации энергопотребления и обеспечения точности хода часов.
Выбор газоразрядных индикаторов для часов
При создании часов на ГРИ важно правильно подобрать сами индикаторы. Наиболее популярные варианты:
- ИН-12 — классический индикатор с боковым расположением выводов
- ИН-14 — компактный индикатор с торцевыми выводами
- ИН-18 — крупный индикатор с высотой цифр 18 мм
Выбор зависит от желаемого дизайна часов и доступности конкретных моделей индикаторов. Важно учитывать совместимость по напряжению питания и токам катодов.
Особенности эксплуатации часов на газоразрядных индикаторах
Часы на ГРИ требуют бережного обращения из-за хрупкости стеклянных индикаторов. Также следует учитывать следующие моменты:
- Высокое энергопотребление по сравнению с LED-часами
- Необходимость периодического «прожига» катодов
- Ограниченный срок службы индикаторов (10000-20000 часов)
- Чувствительность к электромагнитным помехам
При правильной эксплуатации часы на ГРИ могут радовать владельца многие годы, создавая неповторимую атмосферу в интерьере.
Дизайн корпуса для часов на газоразрядных индикаторах
Важной частью проекта часов на ГРИ является разработка подходящего корпуса. Он должен не только защищать электронику, но и подчеркивать красоту светящихся индикаторов. Популярные варианты дизайна:
- Минималистичный корпус из оргстекла, делающий индикаторы «парящими в воздухе»
- Деревянный корпус в ретро-стиле
- Стилизация под старинные измерительные приборы
- Футуристичный дизайн в стиле «стимпанк»
При разработке корпуса важно обеспечить хорошую вентиляцию для отвода тепла и удобный доступ к органам управления.
Перспективы развития технологии газоразрядных индикаторов
Несмотря на то, что газоразрядные индикаторы считаются устаревшей технологией, интерес к ним не ослабевает. Более того, появляются новые направления их применения:
- Создание уникальных арт-объектов и инсталляций
- Разработка гибридных устройств, сочетающих ГРИ и современные дисплеи
Развитие технологий 3D-печати открывает новые возможности для создания корпусов и конструкций с применением газоразрядных индикаторов. Это делает данное направление еще более привлекательным для творческих экспериментов.
Часы на ГРИ by KARMAN
Данный проект разработан Дмитрием Кармановым, представляет собой одноплатные часы на ГРИ на базе микроконтроллера STM32. Все необходимые для создания платы и загрузки прошивки файлы вы найдёте в архиве, ссылка ниже. Там же есть таблица со списком компонентов и другая полезная информация.
Проект на GitHub
1. Техническое описание
Часы цифровые электровакуумные предназначены для отображения текущего значения времени на четырех газоразрядных индикаторах. Основные параметры устройства:
- Габариты печатной платы – 87 х 50 мм;
- Высота устройства – не более 80 мм;
- Напряжение питания – 5 В;
- Ток потребления в режиме индикации времени – не более 250 мА;
- Ток потребления в режиме прожига – не более 300 мА;
2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СБОРКЕ
2.1 Сборка часов
Сборку часов следует проводить в соответствии с приложенными схемами и спецификацией.
Конструкция часов предполагает три варианта реализации питания: гальванически изолированное через разъем mini-USB, без гальванической изоляции через разъем mini-USB или через разъем XP4. От выбранного способа питания зависит необходимость установки компонентов G1, R23, R24, XP1 и XP4 (см. раздел «Спецификация»). В начале монтажа платы рекомендуется установить компоненты DD5 и U1, далее установку компонентов следует проводить по мере увеличения их габаритов. В последнюю очередь рекомендуется установить выводные компоненты. При необходимости допускается заменить тактовые кнопки SB1-SB4 на аналогичные по функционалу. В зависимости от выбранного способа загрузки в контроллер исполняемого кода следует установить перемычку BOOT0 (см. раздел «Загрузка и обновление прошивки»). Для установки перемычки достаточно нанести на площадки небольшое количество припоя таким образом, чтобы их замкнуть. Перед установкой индикаторов необходимо смыть остатки флюса отмывочным средством (рекомендуемая смесь: изопропанол и бензин «Калоша» в соотношении 1:1).
2.2 Модель индикаторов
В качестве газоразрядных индикаторов рекомендуется использовать индикаторы ИН-16, но при необходимости на плату могут быть установлены индикаторы ИН-14. Во избежание выхода из строя индикаторов необходимо соблюдать их цоколевку (стрелочный указатель на плате и газоразрядном индикаторе указывает на первый вывод). Не рекомендуется запускать часы без установленных индикаторов. После завершения сборки необходимо повторно смыть остатки флюса.
2.3 Дополнительная информация
Для предотвращения автоматического сброса времени при отключении часов от питающего напряжения рекомендуется установить элемент питания CR2032 в батарейный отсек XP3. Допускается использовать часы без указанного элемента. Перед первым подключением питания следует проверить цепи на наличие короткого замыкания. Также рекомендуется провести визуальный осмотр платы. При использовании устройства без корпуса следует установить в крепежные отверстия латунные стойки PCHSN-10 (H-L-1000-1600-5-03-1N1W) закрепив их гайками M3.
3. ЗАГРУЗКА И ОБНОВЛЕНИЕ ПРОШИВКИ
- Загрузка исполняемого кода может осуществляться двумя способами: с помощью программатора ST-Link V2 или посредством USB-UART преобразователя, подключенного к ПК.
- Загрузка с помощью ST-Link V2. Перед прошивкой должна быть установлена перемычка BOOT0. К разъему XP2 подключается программатор ST-Link в соответствии с указанной распиновкой. На ПК запускается ПО «STM32 ST-LINK Utility». В разделе «Target->Settings…->Reset Mode» необходимо установить режим «Software System Reset». Далее следует перейти в раздел «Target->Program…» и выбрать необходимый файл прошивки. Затем нажатием кнопки «Start» запускается прошивка. После завершения загрузки следует отключить программатор и закрыть ПО.
- Загрузка с помощью USB-UART преобразователя. Перед прошивкой перемычка BOOT0 не должна быть установлена. К разъему XP4 подключается UART преобразователь в соответствии с указанной распиновкой (TXp->RXd и RXp->TXd, где TXp, RXp – выводы преобразователя, а TXd, RXp – выводы устройства).
На ПК запускается ПО «Flash Loader Demonstrator». В разделе «Port Name» указывается номер подключенного преобразователя и нажимается «Next». После успешной инициализации устройства необходимо еще два раза нажать кнопку «Next». Далее необходимо выбрать пункт «Download from file» и указать путь к файлу прошивки. Затем следует вновь нажать кнопку «Next» и дождаться окончания загрузки. После завершения загрузки следует отключить программатор, закрыть ПО и установить перемычку BOOT0.
На ПК запускается ПО «Flash Loader Demonstrator». В разделе «Port Name» указывается номер подключенного преобразователя и нажимается «Next». После успешной инициализации устройства необходимо еще два раза нажать кнопку «Next». Далее необходимо выбрать пункт «Download from file» и указать путь к файлу прошивки. Затем следует вновь нажать кнопку «Next» и дождаться окончания загрузки. После завершения загрузки следует отключить программатор, закрыть ПО и установить перемычку BOOT0.4. УПРАВЛЕНИЕ РЕЖИМАМИ ИНДИКАЦИИ
4.1 Режим отображения времени
Активируется по умолчанию после подключения питания устройства. В случае некорректного отображения следует изменить тип индикатора (см. пункт 4.3)
4.2 Режим установки времени
Активируется длительным удержанием центральной кнопки в режиме отображения времени. При переходе в указанный режим два левых индикатора отображения значения часов загораются чуть ярче индикаторов значения минут.
Корректировка текущего параметра осуществляется нажатием левой или правой кнопки в меньшую или большую сторону соответственно. При длительном удержании одной из боковых кнопок увеличение или уменьшение параметра будет происходить автоматически с изменением на единицу через небольшие интервалы времени. Переключение между корректируемыми параметрами осуществляется кратковременным нажатием на центральную кнопку. При этом корректируемому параметру соответствует более интенсивное свечение индикаторов. Переключение происходит циклически: часы->минуты->секунды->часы… При корректировке значения секунд два левых индикатора отключаются. Возврат в режим отображения времени осуществляется длительным нажатием на центральную кнопку, при этом яркость индикаторов уравнивается.
4.3 Режим изменения типа индикаторов
Активируется длительным удержанием левой или правой кнопки в режиме отображения времени. Удержание левой кнопки соответствует переключению типа двух левых индикаторов, а удержание правой – двух правых индикаторов.
Корректному выбору типа индикаторов соответствует индикация нулей в соответствующих индикаторах при дальнейшем удержании кнопки. При этом два других индикатора отключаются. Выход из режима происходит при отпускании удерживаемой кнопки. Установленный тип индикатора записывается в энергонезависимую память контроллера и стирается при повторном изменении типа индикаторов или при обновлении прошивки.
4.4 Режим установки скважности ШИМ
Активируется кратковременным нажатием одновременно двух крайних кнопок в режиме отображения времени. На четырех индикаторах отображается значение скважности ШИМ (отсчеты таймера с периодом 1500 ед. при частоте тактирования 36 МГц). Управление значением осуществляется подобным описанному в п. 4.2 образом. Для увеличения яркости необходимо увеличить отображаемое значение. При появлении «фантомных» цифр соседних индикаторов следует уменьшать отображаемое значение до полного пропадания «фантомного» эффекта. Выход из режима установки скважности ШИМ осуществляется кратковременным нажатием на центральную кнопку. При этом установленное значение скважности ШИМ записывается в энергонезависимую память контроллера и стирается при повторном изменении значения или при обновлении прошивки.
4.5 Режим прожига «отравленного» катода
Активируется длительным удержанием одновременно двух крайних кнопок в режиме отображения времени. При этом в крайнем левом индикаторе загорается катод, соответствующий цифре «0», а динамическая индикация полностью отключается. Если при переходе в режим прожига загорается другая цифра, следует изменить тип индикатора (см. пункт 4.3). Переключение индикаторов происходит циклически слева направо при нажатии левой кнопки. Выбор «отравленного» катода осуществляется нажатием правой кнопки. При этом возрастает потребление устройства, и увеличивается нагрев силовых элементов схемы (см. результаты температурных исследований).
Выход из режима прожига «отравленного» катода осуществляется кратковременным нажатием на центральную кнопку.
СХЕМЫ И ПЛАТЫ
Плата Ч/Б
Монтажная схема
Чертёж
МАТЕРИАЛЫ И КОМПОНЕНТЫ
BOM таблица
| Спецификация платы GRIx4 – 2v1 | |||||||
| Позиционное обозначение | Параметр | Корпус | Наименование | Ресурс | Кол-во | Цена | Сумма |
| B1 | 50mm x 87mm | FR4 | PCB-Board | https://jlcpcb.com/ | 1 | 32.5 | 32.5 |
| https://www.pcbway.com/ | |||||||
| C1 | 10u | SMD 0805 | CC0805KKX5R6BB106 | https://www.terraelectronica.ru/product/573665 | 1 | 5 | 5 |
| C2, C3, C7, C12, C13, C14 | 1u | SMD 0603 | CC0603KRX5R7BB105 | https://www. terraelectronica.ru/product/666832 | 6 | 1.5 | 9 |
| C4, C9, C10, C11, C15 | 0,1u | SMD 0603 | CC0603KRX7R8BB104 | https://www.terraelectronica.ru/product/326943 | 5 | 0.84 | 4.2 |
| C5 | 4,7u | HOLE | JRB2G4R7M0 | https://www.terraelectronica.ru/product/1936345 | 1 | 4.7 | 4.7 |
| C6, C8 | 12p | SMD 0603 | CC0603JRNPO9BN120 | https://www.terraelectronica.ru/product/326938 | 2 | 0.73 | 1.46 |
| DD1, DD2, DD3, DD4 | 300V | SMD-4 | LTV-352T | https://www.terraelectronica.ru/product/1930002 | 4 | 19.5 | 78 |
| DD5 | LQFP-48 | STM32F101C6T6 | https://www.terraelectronica.ru/product/450136 | 1 | 62 | 62 | |
| G1 | 5V | SMD | R1SE-0505 | https://www. terraelectronica.ru/product/1325958 | 1 | 291 | 291 |
| HL1 | led | SMD 0603 | FYLS-0603UYC | https://www.terraelectronica.ru/product/339748 | 1 | 2.3 | 2.3 |
| IN1, IN2, IN3, IN4 | 13-pin | ИН-16 | Х/З | 4 | 0 | 0 | |
| L1 | 470uH | SMD 7.5×7.5 | CDRH74NP-471MC | https://www.terraelectronica.ru/product/225610 | 1 | 8.4 | 8.4 |
| R1, R15, R16, R19 | 330 | SMD 0603 | RC0603JR-07330RL | https://www.terraelectronica.ru/product/572977 | 4 | 0.14 | 0.56 |
| R2, R18, R20, R21, R22, R25, R30 | 10k | SMD 0603 | RC0603JR-0710KL | https://www.terraelectronica.ru/product/562124 | 6 | 0.14 | 0.84 |
| R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14 | 1k | SMD 0603 | RC0603JR-071KL | https://www. terraelectronica.ru/product/555273 | 12 | 0.14 | 1.68 |
| R17 | 300k | SMD 0805 | RC0805JR-07300KL | https://www.terraelectronica.ru/product/556515 | 1 | 0.14 | 0.14 |
| R23, R24 | 0 | SMD 1206 | CR1206-J/-000ELF | https://www.terraelectronica.ru/product/1048386 | 2 | 0.38 | 0.76 |
| R26, R27, R28, R29 | 510k | SMD 0603 | RC0603JR-07510KL | https://www.terraelectronica.ru/product/605371 | 4 | 0.09 | 0.36 |
| SB1, SB2, SB3 | HOLE | 1-1825027-1 | https://www.terraelectronica.ru/product/953504 | 3 | 10.1 | 30.3 | |
| U1 | 3V3 | SOT-23-5 | TLV71333PDBVR | https://www.terraelectronica.ru/product/1132061 | 1 | 12.6 | 12.6 |
| VD1 | 600V | DO-214AC | ES1J | https://www. terraelectronica.ru/product/983112 | 1 | 2.2 | 2.2 |
| VT1, VT2, VT3, VT4, VT5, VT6, VT7, VT8, VT9, VT10, VT11, VT12, VT13 | 300V | SOT-23 | MMBTA42LT1 | https://www.terraelectronica.ru/product/212940 | 13 | 1.5 | 19.5 |
| VT14 | 600V | DPAK | IPD80R900P7 | https://www.terraelectronica.ru/product/2304479 | 1 | 29.7 | 29.7 |
| XP1 | SMD | 67503-1020 | https://www.terraelectronica.ru/product/573971 | 1 | 29.9 | 29.9 | |
| XP2, XP4 | HOLE | PLS-4 | https://www.terraelectronica.ru/product/2259320 | 1 | 0.65 | 0.65 | |
| XP3 | HOLE | KLS5-CR2032-01 | https://www.terraelectronica.ru/product/1890409 | 1 | 5.9 | 5.9 | |
| ZQ1 | 32.768kHz | SMD08038C4 | ABS25-32. 2. Одновременная установка компонентов G1 и R23, R24 недопустима. Разъемы XP2 и XP4 используются для единоразовой загрузки исполняемого кода, их установка необязательна. Разъем XP1 необходимо устанавить в случае, если предполагается питать устройство посредством USB кабеля. При необходимости допускается подключать питание к разъему XP4 с соблюдением полярности. | ||||
ПОДДЕРЖАТЬ
ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ
EasyEDA open source hardware lab, a hardware engineers’ circuit homeland
No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ГРИ (NIXIE clock)
3k 0 0 5
User POSNAVATEL
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12
285 0 0 0
User dinamitch2
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12
948 0 0 3
User ivova758
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12
1.
User zhelezny.andrey
4No Profile
No Profile
Std Edition Часы
126 0 0 0
User alexandrku
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
189 0 0 0
User ShSergeyN
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
215 0 0 0
User Simple Person
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
399 0 0 0
User Chris White
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
213 0 0 0
User zinsas
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
230 0 0 1
User dimonvlg
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
262 0 0 0
User Агафий
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
255 0 0 0
User jeffri53
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы ардуино на 6 лампах
818 0 0 1
User NickAzot
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
543 0 0 0
User
zhelezny.
andrey
No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
280 0 1 2
User Maomao
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
548 0 0 1
User ivova758
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
270 0 0 0
User АННА КОСМО !!!
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
252 0 0 0
User Артур Васильев
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
373 0 0 0
User STiXzoOR
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
321 0 0 0
User aeromike
0No Profile
No Profile
Std Edition
Часы на ИН-12 V2.
1
741 0 2 4
User michaelkote
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
172 0 0 0
User stvur
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
207 0 0 0
User fredformula
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy
342 0 0 0
User Ckopnio Channel
0No Profile
No Profile
Std Edition Часы на ИН-12 copy copy
291 0 0 2
User dimonvlg
0Uttermost Warehouse Настенные часы с грилем
Товары для дома Liddiard
435-882-0964
Номер модели: 06083
292,60 $
Краткий обзор 9 0009
Пятнистые, ржаво-коричневые металлические часы с состаренным циферблатом цвета слоновой кости.
Кварцевый механизм обеспечивает точность хронометража.
Разное. Характеристики
| Цвет | Коричневый |
|---|---|
| Глубина (дюймы) | 3,125 |
| Ширина (дюймы) | 26 |
| Высота (дюймы) | 26 |
| Материал | 9 0023 Металл|
| Дизайн | Рустик |
| Коллекция | Склад |
| Функция будильника | Нет |
| Форма | Квадрат |
| Переход на летнее время | Нет 9002 4 |
| Одобрен для использования вне помещений | № |
| Место установки | Стена |
| Механизм часов | Кварцевый |
| Отображение дня и даты 9 0022 | № |
| Тип дисплея часов | Аналоговый |
Вес изделия (фунты. ) | 9,68 |
| Формат номера | Стандарт (арабские цифры) |
| Цвет Название отделки | Коричневый |
| Материал рамы | Металл |
Номер модели: 06083
292,60 $
Краткий обзор Металлические часы Rust Brown с состаренным лицом цвета слоновой кости. Кварцевый механизм обеспечивает точность хронометража.
Познакомьтесь с этим продуктом.
Пятнистые, ржаво-коричневые металлические часы с состаренным циферблатом цвета слоновой кости. Кварцевый механизм обеспечивает точность хронометража. Требуется одна батарея «AA».
Оттенок ржавчины
Страна происхождения: Китай
Часы Uttermost сочетают в себе высококачественные материалы с уникальным стильным дизайном.
Сорок три года в бизнесе, и Uttermost по-прежнему любит то, что они делают! Компания Uttermost, основанная Бобом и Белль Купер в 1975 году, принадлежит и управляется семьей.
В семейство Uttermost входят сотни сотрудников в Вирджинии, Калифорнии и Азии, а также более сотни представителей по продажам и обслуживанию по всему миру.
*Только часы. Все остальные предметы не включены. Цвет и насыщенность могут отличаться в зависимости от освещения и настроек экрана монитора/телефона.
Технические характеристики
—
Разное. Характеристики
| Цвет | Коричневый |
| Глубина (дюйм) | 3,125 |
| Ширина (дюймы) | 26 |
| Высота (дюймы) | 26 |
| Материал | Металл |
| Стиль дизайна | Рустик |
| Коллекция | Склад |
| Функция будильника | Нет |
| Форма | Квадрат |
| Переход на летнее время | Нет |
| Одобрен для использования вне помещений | № |
| Место установки | Стена |
| Механизм часов | Кварцевый |
| Отображение даты и дня недели | № |
| Тип отображения часов | Аналоговый |
| Вес продукта (фунты) | 9,68 |
| Формат номера | Стандарт (арабские цифры) |
| Цвет Название | Rust Brown |
| Материал рамы | Металл |
Узнать больше
Архивы настенных часов Radio Grill
Красивый дизайн атомной радиорешетки в стиле ретро, который украсит любую комнату в вашем доме.
