Как собрать стильные ретро-часы на советских индикаторах ИВ-12. Какие компоненты потребуются для сборки. Особенности схемы и программирования часов на вакуумных люминесцентных индикаторах. Как добиться оптимальной яркости и долговечности ламп ИВ-12 в часах.
Особенности вакуумных люминесцентных индикаторов ИВ-12
Вакуумные люминесцентные индикаторы ИВ-12 обладают рядом уникальных характеристик, делающих их привлекательными для создания ретро-часов:
- Яркое сине-зеленое свечение, хорошо различимое даже при дневном освещении
- Большие цифры высотой 22 мм
- Семисегментный формат отображения цифр
- Низкое напряжение питания нити накала — всего 1,5 В
- Напряжение анода и сетки — около 50 В
- Цоколевка с выводами в основании, удобная для монтажа
Благодаря этим особенностям ИВ-12 позволяют создать эффектные часы в стиле ретро с минимальными затратами. Стоимость одной лампы на интернет-аукционах составляет около 2-3 долларов.

Основные компоненты для сборки часов на ИВ-12
Для создания часов на шести индикаторах ИВ-12 потребуются следующие ключевые компоненты:
- 6 ламп ИВ-12
- Микроконтроллер ATmega328P для управления
- Драйвер высоковольтных выходов HV5812P-G
- Повышающий преобразователь с 5В на 50В для питания анодов и сеток
- Понижающий преобразователь с 5В на 1,5В для питания нитей накала
- RGB-светодиоды для подсветки
- Кварцевый резонатор 32768 Гц для точного отсчета времени
Общая стоимость компонентов составляет около 25-30 долларов. Это значительно дешевле готовых наборов для сборки подобных часов.
Особенности схемы управления индикаторами ИВ-12
Ключевые моменты в схеме управления лампами ИВ-12 в часах:
- Используется мультиплексное управление — одновременно горит только одна лампа из шести
- Драйвер HV5812P-G формирует высоковольтные сигналы для анодов и сеток
- Микроконтроллер управляет драйвером через интерфейс SPI
- ШИМ-сигнал на выводе BLANK драйвера позволяет регулировать яркость
- Нити накала питаются постоянным током 1,5В от отдельного преобразователя
Такая схема обеспечивает эффективное управление и позволяет продлить срок службы ламп за счет снижения напряжения накала.

Программирование микроконтроллера для часов на ИВ-12
Основные задачи, которые выполняет прошивка микроконтроллера ATmega328P в часах:
- Отсчет точного времени на основе сигнала от кварцевого резонатора
- Формирование данных для отображения цифр на индикаторах
- Управление драйвером HV5812P-G через интерфейс SPI
- Реализация эффекта «бегущих» цифр при смене показаний
- Регулировка яркости свечения ламп
- Управление RGB-подсветкой
Прошивка реализует все основные функции часов — установку времени, будильник, отображение даты и температуры. Исходный код открыт и доступен для модификации.
Особенности конструкции корпуса часов
При разработке корпуса часов на лампах ИВ-12 следует учитывать несколько важных моментов:
- Необходимо обеспечить хорошую вентиляцию для отвода тепла от ламп
- Лампы должны быть надежно зафиксированы в вертикальном положении
- Желательно использовать прозрачную переднюю панель для защиты ламп
- RGB-светодиоды размещаются для равномерной подсветки ламп
- Органы управления (кнопки) должны быть легко доступны
Оптимальный вариант — корпус из дерева или пластика с прозрачной акриловой передней панелью. Это обеспечит стильный внешний вид и надежную защиту электроники.

Настройка оптимальных режимов работы ламп ИВ-12
Для обеспечения максимального срока службы и оптимальной яркости ламп ИВ-12 в часах рекомендуется:
- Снизить напряжение накала до 1,3-1,4В вместо номинальных 1,5В
- Ограничить максимальный ток анода на уровне 2,5-3мА
- Использовать ШИМ-регулировку яркости вместо изменения напряжения
- Реализовать плавное включение и выключение ламп
- Предусмотреть режим пониженной яркости в ночное время
При соблюдении этих рекомендаций срок службы ламп ИВ-12 в часах может составить 20000-30000 часов и более. Это позволит наслаждаться уникальным ретро-дисплеем многие годы.
Варианты модификации и улучшения конструкции часов
Базовую конструкцию часов на ИВ-12 можно улучшить и дополнить различными функциями:
- Добавление модуля Wi-Fi для синхронизации времени
- Подключение датчиков температуры, давления, влажности
- Реализация будильника со звуковой сигнализацией
- Управление часами со смартфона через Bluetooth
- Добавление анимированных эффектов отображения
- Использование корпуса в стиле ретро-радиоприемников
Открытая архитектура и доступность исходных кодов позволяют реализовать практически любые идеи по улучшению функционала часов на лампах ИВ-12.

Часы на люминесцентных индикаторах ИВ-11 (К176ИЕ18, К176ИЕ13)
Принципиальная схема самодельных часов на микросхемах К176ИЕ18, К176ИЕ13 и люминесцентных индикаторах ИВ-11. Простая и красивая самоделка для дома. Приведена схема часов, чертежи печатных плат, а также фото готового устройства в собранном и разобранном виде.
Предлагаю для обзора и возможно повторения данную конструкцию часов на советских люминесцентных индикаторах ИВ-11. Схема (приведена на рисунке 1) довольна проста и при правильной сборке начинает работать сразу же после включения.
Принципиальная схема
В основе электронных часов лежит микросхема К176ИЕ18, которая представляет собой специализированный двоичный счётчик с генератором и мультиплексором. Также в состав микросхемы К176ИЕ18 входит генератор (выводы 12 и 13), который рассчитан на работу с внешним кварцевым резонатором частотой 32 768 Гц, еще микросхема содержит два делителя частоты с коэффициентами деления 215=32768 и 60.
Микросхема К176ИЕ18 содержит 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.
Рис. 1. Принципальная схема самоедльных часов на люминесцентных индикаторах ИВ-11.
Длительность пачек — 0,5 секунд, период заполнения — 1 секунда. Выход звукового сигнала (вывод 7) выполнен с «открытым» стоком и позволяет подключать излучатели сопротивлением более 50 Ом без эмиттерных повторителей.
За основу мною была взята принципиальная схема электронных часов 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 печатной платы 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 сверху 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 отражении. На рисунке 2 представлена печатная плата автора с неправильной разводкой.
Рис. 2. Оригинальная печатная плата, содержащая ошибки.
На рисунках 3 и 4 приведена моя версия печатной платы, она исправленная и зеркальная, вид со стороны дорожек.
Рис. 3. Печатная плата для схемы часов на ИВ-11, часть 1.
Рис. 4. Печатная плата для схемы часов на ИВ-11, часть 2.
Изменения в схеме
Теперь скажу несколько слов по схеме, при сборке и экспериментировании со схемой столкнулся с теми же проблемами, что и люди которые оставили комментарии к статье на сайте 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 указного номинала на схеме на 470ком.
Рис. 5. Внешний вид основной платы в сборе.
Стабилитроны использовал — Д814В. Резистор R21 в базах преобразователя был заменен на 56 кОм. Трансформатор намотал на ферритовом кольце, которое извлек из старого соединительного кабеля монитора с системным блоком компьютера.
Рис. 6. Внешний вид основной платы и платы с индикаторами в сборе.
Вторичной обмотки намотано 21х21 виток провода диаметром 0,4мм, а первичная обмотка содержит 120 витков проводом 0,2мм. Вот впрочем все изменения в схеме, которые позволили устранить вышеперечисленные сложности в ее работе.
Транзисторы преобразователя греются достаточно сильно, примерно градусов на 60-65 по Цельсию, но работают без проблем. Изначально вместо транзисторов КТ3102 и КТ3107 пробовал ставить пару КТ817 и КТ814 — они также работают, чуть теплые, но как-то не устойчиво.
Рис. 7. Внешний вид готовых часов на люминесцентных индикаторах ИВ-11 и ИВ-6.
При включении запускался преобразователь через раз. Поэтому я не стал ничего переделывать и оставил все как есть. В качестве излучателя использовал попавшийся на глаза динамик от какого то сотового телефона, его и установил в часы. Звук от него не слишком громкий, но достаточный чтоб разбудить утром.
И последнее, что можно отнести к недостатку или к достоинству — так это вариант бестрансформаторного питания. Несомненно при наладке или каких других манипуляциях со схемой есть риск отхватить не хилый удар током, не говоря уже про более плачевные последствия.
При экспериментах и наладке пользовался понижающим трансформатором на 24 вольта переменки по вторичке. Подключал его сразу к диодному мосту.
Кнопок как у автора я не нашел, поэтому взял какие были под рукой, воткнул их в выточенные отверстия корпуса и все. Корпус изготовлен из прессованной фанеры, склеенной клеем ПВА и обклеенной декор-пленкой.
Итог проделанной работы: еще одни часы дома и исправленная рабочая версия для желающих повторить. Вместо индикаторов ИВ-11 можно ставить ИВ-3, ИВ-6, ИВ-22 и другие подобные. Все будут работать без проблем (с учетом цоколевки конечно).
Автор: Сэм. Вопросы можно отправлять мне на мыло dimka.kyznecov[собачка]rambler.ru
Печатная плата и схема (оригинал с сайта) — Скачать (80КБ).
Часы на основе индикатора ИЛЦ3-5/7 (ILC3-5/7) / Хабр
Хочу поделиться опытом и наработками при создании настольных, компактных часов на основе индикатора ИЛЦ3-5/7.
Давно хотел сделать часы на основе вакуумно-люминесцентного индикатора, но как-то все руки не доходили. И тому было несколько технических причин (если вы это читаете то я думаю вы уже знаете принцип работы вакуумно-люминесцентного индикатора, если нет, то рекомендую сначала ознакомиться):
Катод (катод прямого накала) должен быть запитан переменным напряжением для равномерного свечения всех сегментов индикатора, при запитке постоянным напряжением человеческий глаз уже видит неравномерность свечения, а также происходит неравномерный износ световой массы сегментов.
Так что вариант с простой схемой запитки постоянным напряжением даже не рассматривался.
Классическая схема питания — это трансформаторная. Она проста как молоток, но такое дело мне не нравилось из-за громоздкости (и при таком варианте невозможно питать схему от стандартного USB-зарядного устройства).
Двухтактный преобразователь (пробовал тот, который в статье ниже, получил плохие переходные процессы на осциллограммах) с запиткой стандартным напряжением 5В (как в USB), который формирует переменку около ~2В или ~3В для запитки катода и отрицательное высокое или положительное — анодное, более 20В.
Драйвер для сеток и анодов. Основная проблема тут в том, что есть такое понятие как «верхнее» и «нижнее» питание (об этом написано тут). И поэтому есть такие варианты:
Микросхема-драйвер с последовательным интерфейсом SPI, коммутирующая ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ относительно общего провода схемы напряжение.
Микросхема-драйвер с последовательным интерфейсом SPI, коммутирующая ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ относительно общего провода схемы напряжение.
Микросхема-дешифратор двоичного кода К176ИД3, которая требует нескольких напряжений и хитрого включения.
Все по хардкору на отдельных транзисторах.
Драйвер катода
Но наткнувшись на эту статью, я решил вопрос с питанием катода (в статье применена микросхема LM9022 и ее сейчас уже не выпускают, но я купил ее на алихе, а потом узнал что это полный аналог микросхемы LM4871которую можно запросто найти) и я воспрял духом в вопросе разработки безтрансформаторной схемы питания, но оставался еще вопрос по формированию анодного напряжения, и тут всё зависело от того, какой драйвер я буду использовать.
Драйвер анодов, сеток и DC/DC StepUp конвертер
Основная проблема при использовании драйвера с «верхним» питанием заключается в том, что нам нужно получить отрицательное напряжение относительно общего провода схемы из положительного напряжения питания, да еще и высокое, т.е. нам нужно из +5В получить -25В. И да, такое решение тоже нашлось тут. Но автор пишет, что потребление тока не оптимально. Единственное, что привлекает использовать такое схемное решение, это доступность микросхемы-драйвера PT6311. Но после более тщательного поиска все еще доступных к покупке микросхем нашлась золотая середина — MAX6921AWI. Она, как оказалось, даже еще производится и ее не составило труда купить на AliExpress. Определившись, что схема у меня будет с «нижним» питанием, найти схему DC/DC StepUp конвертера не составило никакого труда. Основой такого конвертера стала «попсовая» MT3608.
Выводы по железу
Таким образом были решены основные технические трудности, которые не позволяли сделать плату простой в сборке и в ультра-компактном виде (как для часов с таким типом индикатора).
Сейчас я хочу рассказать о допущенных ошибках, как в схеме так и в трассировке платы и об особенности MAX6921AWI
Пожалуй начну с особенностей MAX6921AWI, ее суть заключается в том что микросхема принимает по SPI 20 бит и это как бы не кратно ни 8 ни 16, что и накладывает доп логику при использовании микроконтроллера с аппаратным SPI. Я использовал в своей конструкции микроконтроллер STM32F103C8T6 который богат периферией в частности и SPI но он умеет в 8 или в 16 бит. И для того чтобы данные были переданы как задумывалось необходимо учитывать как будет управляться ножка LOAD микросхемы MAX6921AWI. В моей схеме уровень на этой ноге контролируется микроконтроллером (что оказалось не особо нужным) так же у меня не подключены выходы OUT0-OUT4 (просто так было удобнее развести плату).
В общем кратко как происходит передача данных в моей реализации:
Я настроил SPI на размер посылки в 16 бит и выставил постоянный высокий уровень на лини LOAD, а суть в этом следующая. При высоком уровне на ножке LOAD, MAX6921AWI после 20 импульса на линии CLK просто-напросто игнорирует дальнейшие данные и сразу выдает 20 принятых бит на выход.
Первыми 4 битами данных (это маленькие ‘x’) указываю какой уровень будет на OUT16-OUT19, а ‘X’ соответственно OUT5-OUT15.
Моя схема подключения представлена ниже. (Кстати как оказалось новые модели МК поддерживают передачу не только 8 и 16 бит но и 4. )
Также я хотел чтобы часы могли показывать температуру, давление, влажность и качество воздуха. Для этих целей были выбраны следующие микросхемы:
качество воздуха — CCS811
давление, температура — BMP180
влажность, температура — HDC1080
Датчик качества воздуха весьма забавный, но ооооочень специфический. Внутри себя он содержит микроконтроллер с собственной прошивкой (которую кстати можно обновлять). Работает он по шине I2C, как и остальные датчики, что очень удобно, все датчики висят на одной линии. CCS811 по запросу, если данные готовы, выдает готовый результат.
CCS811 supports intelligent algorithms to process raw sensormeasurements to output a TVOC value or equivalent CO2 (eCO2)levels, where the main cause of VOCs is from humans.
Также сей девайс для более точных показаний, имеет компенсацию по температуре и влажности. Т.е вы можете вписать в него эти данные и он выдаст вам результат уже с их учетом. Из существенных минусов: очень чувствителен к спирту, растворителям и прочей бытовой химии. Показания становятся просто неадекватными, но через время его попускает. В общем, всего в двух абзацах не описать, рекомендую читать документацию (прикреплена к статье, если есть вопросы, пишите постараюсь ответить).
По датчику давления, в документацию даже не вчитывался. Только посмотрел как там организован обмен по шине. Очень порадовало то что BOSCH делает для своих датчиков пример кода. Единственный минус, его больше не выпускают. У меня после пайки, он стал врать достаточно сильно, это видать от того что я паял его феном без соблюдения термопрофиля. Так что будьте осторожны.
Остается датчик влажности и температуры. Я взял библиотеку для ардуины и переписал ее под себя. Все работает, в целом очень простой, но опять таки нужно быть аккуратным при пайке.
Вот только полноценно этот зоопарк я так и не включил ибо допустил ошибку в трассировке. Я разместил все эти датчики рядом с линейным стабилизатором напряжения 5В->3. 3В. Что, как вы понимаете не могло сказаться позитивно на точности измерения) В общем он греется, а за ним следом все что вокруг, так что данные я считываю только с CCS811.
Еще в часах я реализовал RGB подсветку, которой можно пользоваться просто как подсветкой но что еще круче, на мой взгляд, ей можно отображать качество воздуха на данный момент. И человеку не нужно всматриваться в числа или во что то еще, достаточно увидеть цвет.
Также еще одной ошибкой, но на этот раз ошибка была допущена в схеме. Вывод BLANK микросхемы MAX6921AWI, используется для регулировки яркости при помощи ШИМ, но как потом оказалось в микроконтроллере STM32F103C8T6, если вы включили SPI, то неважно в каком режиме вы это сделали, дуплекс, передача или прием. Все ножки задействованные под этот интерфейс больше не могут использоваться другими блоками, в моем случае таймером. Для того чтобы не вешать провода к свободным ногам(тем самым нарушая инь-янь платы) я сделал программный костыль. Так как оставалась возможность управления этой ногой как просто выводом, я зарядил аппаратный таймер с нужным параметром ШИМ, и в прерывании просто переключаю состояние ноги, тем самым генерируя ШИМ. Но вы смело можете менять STM32F103C8T6 на STM32F091CC, тут уже можно манипулировать ногами на свое усмотрение. Он полностью совместим по распиновке, но программно уже нужно переделывать.
Прикрепляю схему и плату без кода, ибо он еще сырой. См ссылку в конце.
P.S описать все нюансы сложно, так что пишите вопросы.
Удачи!
Схему и плату делал в DipTrace, версия 3.2.0.1. GitHub
Ну и немного фото проекта
IV-11 Часы с 6 лампами VFD (вакуумный люминесцентный дисплей) с питанием от USB, полностью программируемыми RGB-светодиодами и будильником
ОБ ЭТОЙ ЧАСОВОЙ ЧРП С ПИТАНИЕМ USB
Разработаны на основе шести российских ламп IV-11 VFD. С его очень большими цифрами высотой 22 мм и сине-зеленым флуоресцентным свечением на него очень приятно смотреть, и его можно увидеть с достаточного расстояния. В сочетании с современной схемой управления вы получаете эти уникальные ламповые часы. Никаких розеток, только USB-порт, и все готово.
Эти часы изготавливаются на заказ, так что ожидайте, что мне понадобится пара недель, чтобы их собрать. Спасибо.
ЧТО ТАКОЕ ТРУБКИ VFD VS NIXIES?
Вакуумный флуоресцентный дисплей (VFD) — это устройство отображения, обычно используемое в оборудовании бытовой электроники, таком как кассетные видеомагнитофоны, автомобильные радиоприемники и микроволновые печи.
ЧРП работает по принципу катодолюминесценции, примерно аналогично электронно-лучевой трубке, но работает при гораздо более низком напряжении. Каждая трубка в частотно-регулируемом приводе имеет люминофор с анодным покрытием, который бомбардируется электронами, испускаемыми катодной нитью. Фактически, каждая лампа в VFD представляет собой триодную вакуумную лампу, потому что она также имеет сетку управления сеткой.
В отличие от жидкокристаллических дисплеев, VFD излучает очень яркий свет с высокой контрастностью и может поддерживать элементы дисплея различных цветов. Стандартные показатели освещенности для частотно-регулируемых приводов составляют около 640 кд/м2, при этом высокояркие частотно-регулируемые приводы работают на уровне 4000 кд/м2, а экспериментальные устройства — до 35000 кд/м2 в зависимости от напряжения возбуждения и его синхронизации. Выбор цвета (который определяет природу люминофора) и яркость дисплея существенно влияют на срок службы ламп, который может варьироваться от 1500 часов для ярко-красных VFD до 30 000 часов для более распространенных зеленых.
ЧРП могут отображать семисегментные цифры, многосегментные буквенно-цифровые символы или могут быть выполнены в виде точечной матрицы для отображения различных буквенно-цифровых символов и символов. На практике форма отображаемого изображения практически не ограничена: она зависит исключительно от формы люминофора на аноде (анодах).
Первым ЧРП был DM160 с одной индикацией от Philips в 1959 году. Первым многосегментным ЧРП был японский одноразрядный семисегментный прибор 1962 года. Дисплеи стали обычным явлением на калькуляторах и других устройствах бытовой электроники. В конце 19В 80-е годы ежегодно производились сотни миллионов единиц.
ЧАСЫ С МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ФУНКЦИЯМИ
Мультиплекс 3 x 2 для уменьшения лампового шума и большей яркости; на основе современного драйвера Supertex HV HV5812
Выбор 12- или 24-часового режима отображения
Использование кварцевого генератора в качестве временной базы с программно регулируемой точностью Формат ГГ. ММ.ДД
Программируемое отображение даты каждую минуту или выбор нажатием одной кнопки
Будильник с программируемым периодом повтора
Специальная кнопка летнего времени для простого переключения между летним и стандартным временем
Резервный суперконденсатор сохраняет время во время отключения электроэнергии более 6 часов.
Простая установка времени с помощью двух кнопок
Пять программируемых настроек столбца IV-15:
(мигающая индикация AM/PM, светящаяся индикация AM/PM, всегда мигает, всегда вкл./выкл.)
Секунды можно обнулить для точной установки времени
Программируемый ночной режим – затемнение или затемнение дисплея для сохранения жизни трубок или предотвращения нарушений сна
Светодиодные индикаторы затемняются и в ночном режиме, чтобы не мешать сну
Функция «Master Blank» с учетом будних дней для отключения всех дисплеев в выходные или рабочие часы
Отдельные режимы для трубок колонки IV-11 в ночном режиме привлекающий внимание
Эффект «Игровой автомат» как привлекающий внимание
Контроллер RGB с 729 различными возможными цветами для освещения светодиодных трубок.
Разный цвет по вашему выбору каждый час или автоматическое изменение цвета с переменной скоростью
Программируемая индикация температуры в °C или °F в секундах 30…35
Все пользовательские настройки хранятся в энергонезависимой памяти
Circuity работает с низким напряжением 46 В постоянного тока от USB (без сетевой розетки 🙂
Благодаря новейшему высокоэффективному преобразователю напряжения технологий теперь можно питать Jenny только от двух USB-портов, аналогично внешнему DVD-рекордеру SuperCap буферизует часы более шести часов при отключении электроэнергии
ЧТО ВЫ ПОЛУЧИТЕ
Полные часы, включая 6 IV- 11 VFD-трубки и программируемые RGB-светодиоды
Шнур питания USB (для подключения к компьютеру или сетевой USB-адаптер)
Руководство по эксплуатации.
ДОПОЛНИТЕЛЬНО
Получайте самое точное время со спутников: DCF / WWVB / MSF / GPS sync. со светодиодом состояния;
подготовлен для установки модуля приемника ASK из «Беспроводного подключения GPS»
> по запросу (за дополнительную плату 70 евро) Индикация часов, минут и секунд