Как устроены часы на газоразрядных индикаторах ИН-12. Какие компоненты используются для их сборки. Как работает схема управления индикаторами. Какие программные функции реализованы в часах на ИН-12.
Особенности конструкции часов на газоразрядных индикаторах ИН-12
Часы на газоразрядных индикаторах ИН-12 представляют собой интересный DIY-проект для радиолюбителей. Рассмотрим основные особенности их конструкции:
- Используются 6 индикаторов ИН-12 для отображения часов, минут и секунд
- Применяется динамическая индикация для уменьшения количества управляющих компонентов
- В качестве управляющего микроконтроллера используется Arduino Nano
- Для отсчета точного времени применяется модуль часов реального времени DS3231
- Высоковольтный преобразователь формирует напряжение около 180В для питания индикаторов
- Предусмотрена регулировка яркости свечения индикаторов
Такая конструкция позволяет создать эффектные ретро-часы с минимальными затратами.
Принцип работы схемы управления индикаторами ИН-12
Схема управления индикаторами ИН-12 в данных часах основана на принципе динамической индикации. Как это работает?
- Микроконтроллер поочередно подает сигналы на управляющие транзисторы каждого индикатора
- В момент активации конкретного индикатора на его катоды подаются сигналы для отображения нужной цифры
- Переключение происходит с высокой частотой, создавая иллюзию одновременного свечения всех индикаторов
Такой подход позволяет значительно упростить схему по сравнению со статической индикацией, где каждый сегмент каждого индикатора управляется отдельно.
Компоненты, используемые для сборки часов на ИН-12
Для сборки часов на газоразрядных индикаторах ИН-12 потребуются следующие основные компоненты:
- 6 индикаторов ИН-12
- Микроконтроллер Arduino Nano
- Модуль часов реального времени DS3231
- Высоковольтный преобразователь на 180В
- Транзисторы для коммутации анодов и катодов индикаторов
- Резисторы, конденсаторы и диоды согласно схеме
- Кнопки для настройки времени
- Блок питания на 5В
Большинство компонентов являются доступными и недорогими, что делает проект привлекательным для радиолюбителей.
Программные функции часов на ИН-12
Прошивка для Arduino реализует следующие основные функции часов на ИН-12:
- Отображение текущего времени в формате ЧЧ:ММ:СС
- Настройка времени с помощью кнопок
- Регулировка яркости свечения индикаторов
- Эффект плавного переключения цифр
- Режим экономии катодов (периодическое изменение отображаемых цифр)
- Эффекты подсветки индикаторов
Программный код позволяет легко добавлять новые функции и эффекты отображения времени.
Особенности сборки и настройки часов на ИН-12
При сборке часов на газоразрядных индикаторах ИН-12 следует учитывать некоторые важные моменты:
- Необходимо аккуратно обращаться с хрупкими стеклянными индикаторами
- Важно правильно подключить высоковольтную часть схемы во избежание пробоев
- Рекомендуется использовать качественные компоненты для стабильной работы
- Настройка яркости выполняется подбором резисторов в цепи анодов
- Для точности хода часов желательно откалибровать модуль DS3231
При соблюдении этих рекомендаций можно собрать надежно работающие эффектные часы на ИН-12.
Преимущества и недостатки часов на ИН-12
Часы на газоразрядных индикаторах ИН-12 имеют ряд преимуществ и недостатков по сравнению с обычными электронными часами:
Преимущества:
- Уникальный ретро-дизайн и визуальный эффект
- Возможность самостоятельной сборки и модификации
- Яркое и контрастное отображение времени
- Возможность реализации интересных визуальных эффектов
Недостатки:
- Более высокое энергопотребление
- Хрупкость стеклянных индикаторов
- Необходимость высоковольтного преобразователя
- Ограниченный срок службы индикаторов
Несмотря на недостатки, часы на ИН-12 остаются популярным проектом среди любителей ретро-электроники.
Варианты модификации и улучшения часов на ИН-12
Базовую конструкцию часов на ИН-12 можно улучшить и модифицировать различными способами:
- Добавление датчика температуры для отображения температуры воздуха
- Реализация будильника с пьезоизлучателем
- Подключение модуля Wi-Fi для синхронизации времени через интернет
- Создание приложения для управления часами со смартфона
- Добавление RGB-подсветки корпуса с эффектами
- Реализация анимированной заставки при включении
Эти модификации позволят сделать часы на ИН-12 еще более функциональными и интересными.
Плата:
Габариты платы меньше 100х100мм.
Плата односторонняя, её без проблем можно сделать классическим ЛУТом!
Все компоненты – выводные, припаяет даже новичок
Т.е. плата народная: можно сделать её бабкиным утюгом и распаять горячим гвоздём!
Количество компонентов сведено к минимуму!
На данный момент в проекте есть платы под индикаторы ИН-12 и ИН-14, возможно будут сделаны и другие
Система состоит из двух плат: нижней (вся управляющая электроника) и верхней (лампы и светодиоды подсветки)
Нижних плат два варианта: обычная (4 оптопары, точка – светодиод) и с дополнительной оптопарой под неоновую точку (5 оптопар, точка – неонка)
У плат ИН-14, ИН-12, ИН-12_перевертыш нижняя часть одинаковая! Части плат взаимозаменяемы. Нижняя плата отличается только у ИН-14_неон
Аппаратные фишки:
Сердце платы – полноразмерная Arduino NANO, это означает простую сборку и прошивку
Питание всей схемы – 5 Вольт
Генератор высокого напряжения раскачивается ШИМ каналом Arduino
Напряжение генератора подстраивается резистором с крутилкой
Время задаёт RTC DS3231
3 кнопки для настройки времени и будильника
Пищалка для будильника
Подсветка ламп индикаторов
Проект основан на плате Железнякова Андрея.
Спасибо!
Программные фишки:
“Перебор” цифр, не дающий индикаторам окисляться
Плавное изменение яркости точки и подсветки ламп
Настройка яркости цифр, “точки” и подсветки ламп
Два режима яркости в зависимости от времени суток
6 режимов переключения индикаторов
3 режима подсветки ламп
Будильника пока что нет
Прошивки находятся в скачанном архиве в папке firmware:
lamp_test – прошивка для теста ламп, перебирает цифры на лампах по очереди (сначала 0–9 на первой, потом на второй…), пауза перебора задаётся в самом начале скетча
nixieClock_2_test_v1.1 – “минимальная” прошивка чисто для работы с лампами, на её основе можно написать свои часы. В сыром виде прошивка перебирает по очереди цифры на всех лампах одновременно
nixieClock_2_v2.5 – основная прошивка часов, со всеми эффектами, временем и прочим прочим
В самом начале кода находятся настройки. Самая важная для вас – выбор типа платы, по умолчанию выбрана плата под ИН-12.
Последовательность сборки и настройки. Подробности по каждому пункту читай ниже.
Полностью собрать нижнюю плату (можно не паять DS3231).
Отмыть флюс! Зубной щёткой и спиртом/калошей, или на худой конец горячей водой.
Выставить крутилку напряжения (в самом верху на левой половине платы) в среднее положение
Загрузить прошивку lamp_test, выбрав тип платы (читай код в самом начале)
Должен начать работать высоковольтный генератор. Аккуратно пальцы, за низ платы не хватаем
Измеряем напряжение на конденсаторе в верхнем левом углу платы (мультиметр ставить в режим DC, напряжение 50-300 Вольт). Крутилкой выставляем напряжение в районе 180-200 вольт
На данном этапе можно и нужно проверить лампы, подключив анод (белая нога) через резистор 10 кОм на “плюс” конденсатора, и любую другую ногу на “минус” конденсатора. Перебирая ноги минусовым проводом проверить все цифры индикатора. Если цифра горит не полностью, можно повысить напряжение и “прожечь” катод, или просто подождать.
Лампы старые, могут начать нормально работать не сразу. ВНИМАНИЕ! Цифра (катод) в плохом “старом” состоянии потребляет бОльший ток, что может приводить к падению напряжения на генераторе и заветных 180В в работе вы не получите. Поэтому рекомендуется прокалить лампы от генератора в ручном режиме, как написано выше.
Далее можно смело паять лампы на верхнюю плату.
Обязательно отмыть флюс!
При включенном питании верхнюю и нижнюю платы не соединять!
На прошивке lamp_test будут последовательно перебираться цифры на лампах на максимальной яркости, в порт будет выводиться текущая цифра. Снова берём отвёртку и подстраиваем генератор на 180-200 Вольт (предыдущая настройка была нужна для первого пуска ламп, чтобы ничего не сгорело. При подключении ламп напряжение просядет, и его нужно будет выкрутить обратно).
Есть смысл оставить часы поработать на этой прошивке пару часов, чтобы лампы пришли в себя, т.к. каждый индикатор перебирает все цифры на максимальной яркости без динамической индикации.
Если всё нормально – прошиваем актуальную прошивку часов nixieClock_2_v2.* и наслаждаемся!
|
Уже каждый третий радиолюбитель собрал себе нынче модные часы на газоразрядных индикаторах. Я решил не отставать и тоже их собрать. Схем в интернете полно, как классических, со статической индикацией, так и с динамической. В моих часах будет использоваться последняя схема управления индикаторами. Это сделано для уменьшения количества микросхем и для облегчения трассировки платы. Впрочем, с моими стратегическими запасами микросхем К155ИД1 можно было бы сделать даже статическую хоть на 8 ламп. Лампы — ИН-12. Почему? Во-первых, у меня их штук двадцать. Во-вторых, мне так захотелось 🙂 В дальнем будущем планирую изготовить часы на лампах ИН-8-2, для которых ПП будет заказана на производстве. Короче, все серьезно. Ну-с, перейдем к делу. Сначала была разработана общая плата, на которой было все. И питание, и логика, и преобразователь. Но потом я нашел в нашей радиолаборатории при кружке деревянный корпус от конденсаторной батареи 64-года: Пришлось переработать плату, ибо она не влезала. Да и плату я загубил, забыв в УЗ ванне в спирте… Новая концепция: несколько отдельных плат, которые влезут в корпус. Схема осталась та же, просто конструкция стала блочной. Вот, например, уже изготовленный блок питания: Блок питания линейный. В часы приходит 220 вольт через тумблер и предохранитель. Дальше ток идет через трансформатор ТС-4-1, вытащенный из убитого Океана-209, в диодный мост. Где-то вольт 18-20 попадает через кондеры на кренки, выдающие 5 и 12 вольт. 5 вольт нужно для питания логики, а 12В для питания преобразователя 12->180В выполненного на той же плате. Наружу 12 вольт не выходит. Изначально часы предполагались как четырехламповые, из-за чего было куплено 5 оптотранзисторов. Но ведь корпус такой огромный, тут только 6 ламп! Так как схема уже сделана, вытравлена и запаяна, то нужно придумать какой-нибудь костыль. Ну я и придумал. Сделал плату счетчик на советских микрухах — к155ие2 и ла3 и дешифратор ИД1. Плата получилась сложная, двух сторонняя. Заказал ее у китайцев, на производстве. Схема управляется импульсами: тактовый — прибавляет единицу, сброс — обнуляет, и питание. Вот что получилось: Начальная обработка корпуса состояла в сверлении отверстий под лампы. Для этого была проведена разметка. Сверление производилось в гараже, на станке сверлом 22,6. Окончательная обработка делалась напильником. Следующим этапом нужно было заделать все лишние отверстия в корпусе. Там были выводы конденсаторов. В отверстия вбивались обмазанные клеем китайские палочки, обрезались и сушились. Вот как это происходило: Потом наждачкой корпус был зачищен со всех сторон, останется загрунтовать его и покрасить. Нужно было как-то продумать крепление ламп. Нужно утопить их внутрь. Итак, я выпилил из тонкой фанеры пластинку длинной 24 см с прорезью под лампы по центру. Короче, обвел железное крепление самих ламп, которым они крепились в приборе. Чтобы сделать эту «деталь», пришлось вспомнить ручной лобзик, много лет пылящийся без дела, закупиться пилками для него (80р) и выпилить. Как оказалось, пилить лобзиком я еще не разучился, что не может не радовать. Моей ручной сверлилкой были просверлены отверстия под болты для ламповых панелей. Закручены панели на их родные болты от прибора с гайками. Саму деталь можно легко приклеить изнутри. Но это позже. Вид: Программирование. Доперев до того, что перед выводом на лампы, информацию о цифре нужно перекодировать в десятичный формат из двоично-десятичного, часы заработали. Какова была моя радость и восхищение, когда вместо 16 после 9-ти шла 10-ка! Причасные поймут. Итак, код отрабатывает. Часы идут. Сделал частичную шпаклевку для устранения дефектов корпуса в виде трещин, ямок и царапин. Покрасил корпус в черный цвет. Теперь, когда высохнет, надо будет смонтировать начинку в корпусе и все. 🙂 Когда корпус был готов, я стал разбираться с работой секунд. Они не работали. Был очень странный баг: секунды обнуляются, идут, но в определенный момент начинается случайный перебор всех значений счетчика и, как следствие, работать секунды адекватно не могут. Сначала я думал, что проблема аппаратная. Поэтому я напаял блокировочные конденсаторы на К155ИЕ2 и К155ЛА3. Поставил диод в цепь сброса, так как мне показалось, что выход И-НЕ, который сбрасывает счетчик при достижении 60 секунд будет конфликтовать с пином микроконтроллера. Напаял. Ничего не поменялось. Стал грешить на провода. Убираю провода — пересчета нет, но нет и счета. Итак, ошибка в программе. Сразу скажу сущность решения проблемы. У меня появилась мысль. А что, если ИЕ2 считает не по фронту, а по спаду? Начал спрашивать людей — все говорят, что логично по фронту. Внутри все прикручено мелкими саморезами. Плата логики и плата с DS3231 приклеены на термоклей. Для крепления трансформатора была вырезана полоска, чтобы закрепить тр-р. Сзади все просто. Вентиляционные отверстия, кнопки задания времени и разъем питания, совмещенный с держателем предохранителя. Итак. Проект часов на лампах ИН-12 завершен! Часы собраны, функционируют. Материалы
(54Kb) Печатные платы проекта в формате Sprint Layout 6 Домой — Статьи |
Весьма специфический этап. Тот момент, когда твой девайс оживает с залитием прошивки, которую прежде долго и муторно писал в Atmel Studio 6. С прошивкой было множество трудностей, часы никак не хотели работать так как надо. На индикаторы выводилась ерунда, динамическая индикация не работала. А все оказалось просто и банально — я неправильно работал с портами, совсем неправильно. Обнулял не правильно, из-за чего выводилось не то, что нужно. Так или иначе, с индикацией разобрался, но связи с микросхемой часов реального времени не было. Пришлось разбираться с шиной I2C и даташитом на DS3231…
Высохнет — обработаем шкуркой, покрасим и можно устанавливать часы в корпус. Неужели.
Стал читать интернет. Вычитал, что таки по спаду. Полный надежд побежал править код, поменял две строчки кода местами — заливаю прошивку и… оно работает! Всегда нужно бороться с предрассудками, истина — в технической документации и журналах «Радио». Все работает, можно устанавливать электронику в корпус и завершать проект.Почему Иисус говорит «12 часов» дневного света?
Какое значение имеет «дневной свет», упомянутый в 11-й главе Иоанна? Почему Иоанн называет световой день 12-ю часами?
В Иоанна 11 Иисус говорит:
Иоанна 11:7 Затем после этого Он сказал ученикам: «Пойдем опять в Иудею».
Иоанна 11:8 Ученики сказали Ему: «Равви, только что иудеи искали побить Тебя камнями, и Ты опять туда идешь?»
Иоанна 11:9 Иисус ответил: «Разве в сутках не двенадцать часов? Кто ходит днем, тот не спотыкается, потому что видит свет мира сего.
Иоанна 11:10 «А кто ходит ночью, спотыкается, потому что нет в нем света».
John 11:11 Сказав это, Он сказал им после этого: друг наш Лазарь уснул; но я иду, чтобы разбудить его ото сна».
Чтобы понять учение Иисуса, нам нужно внимательно изучить детали этой притчи. Во-первых, Он сравнивает человека, идущего днем при свете солнца. Этот человек будет идти уверенно, потому что его путь освещен солнцем. Способность человека ходить не улучшилась, но благодаря солнечному свету он может ходить без страха.
С другой стороны, если этот человек гуляет ночью без присутствия солнца, то у него есть причины для беспокойства. Путь будет темным, и он, скорее всего, споткнется и поранится. Обратите внимание, Иисус говорит, что человек не имеет света внутри себя.
Он не может производить свет сам по себе. Он зависит от света солнца, чтобы сделать свою прогулку успешной. Если он будет действовать без солнца, он рискует причинить вред.
Теперь давайте применим эту притчу к ситуации с Лазарем и беспокойством учеников по поводу того, что Иисус отправляется в Иерусалим. Ученики говорят, что беспокоятся за Иисуса. Они говорят, что если Он пойдет в Иерусалим, Его могут убить, но Иисус знает их сердца. Иисус знает, что они беспокоятся за себя не меньше, чем за Него. Они Его ученики, а потому тоже рискуют подвергнуться гонениям. Итак, они пытаются убедить Иисуса не идти.
Иисус рассказывает притчу, чтобы объяснить, почему им нечего бояться. Если они пойдут в Иерусалим с Иисусом (Изображенным солнцем), то им нечего бояться. Как солнце защищает нас от преткновения, так и Иисус защитит их от преткновения. Если бы они пошли без Него (т. е. шли во тьме), то у них были бы основания опасаться последствий.
Упоминание Иисуса о «12 часах» света относится к ограниченному времени, которое Иисус будет сопровождать этих людей во плоти.
Иисус знал, что через какое-то время Он покинет землю, и тогда дневной свет закончится, и на землю опустится ночь. Мы видим, что тот же самый принцип отражен в другой части Евангелий:
Иоанна 9:4 «Мы должны делать дела Пославшего Меня, доколе есть день; наступает ночь, когда никто не может работать.
Иоанна 9:5 «Пока Я в мире, Я — свет миру».
Мат. 9:14 Тогда ученики Иоанна подошли к Нему и спросили: почему мы и фарисеи постимся, а Твои ученики не постятся?
Матовый. 9:15 И сказал им Иисус: не могут ли сии жениха печалиться, пока с ними жених? Но придут дни, когда отнимется у них жених, и тогда будут поститься.
Иисус сравнивает Свое время на земле с «днем», а время после Его смерти и воскресения с «ночью», когда мир будет ждать возвращения Света мира. Итак, пока Иисус был в мире, Он был Светом мира, и пока мы ожидаем Его возвращения, мир остается в периоде духовной тьмы. Хотя Евангелие возвещается и свет благодати Божией сияет в сердцах верующих, тем не менее мир пребывает в состоянии духовной тьмы в ожидании возвращения Иисуса.
Таким образом, Иисус использует дневной свет (или дневное время) как изображение Своего физического присутствия в мире, и Он отмечает, что есть только «12 часов» дневного света, чтобы подчеркнуть, что Его присутствие на земле должно было быть в течение ограниченного времени. Точно так же, как день длится только определенное время (12 часов), а затем наступает ночь, так было и время Иисуса на Земле. Он присутствовал какое-то время, а затем Он ушел на время.
Пока Иисус был на земле (т. е. пока был «день»), ученики могли пользоваться Его защитой над ними. Они могли ходить с Ним и наслаждаться Им, а не бояться. Но когда время Иисуса на земле подошло к концу, тогда Его ученики будут рыдать, и наступит тьма, и они должны быть осторожны ( см. Луки 22:35-37 ).
Таким образом, Иисус говорил ученикам, что пока Иисус с ними, они должны ходить в Его свете, следуя за Ним без страха, зная, что Он ведет их в безопасности, выполняя работу Отца. Только после того, как Иисус покинул землю, у них появилась причина для страха.
Наступает ночь, но еще полно дня, и в тот день Он и они должны совершить работу, назначенную Отцом. (Ср. Иоанна 11:6; и Примечания к Иоанну 2:4; Иоанна 7:30; Иоанна 8:20; Иоанна 9.:4; Иоанна 12:27; Иоанна 17:1.). . .
Мы должны подчиниться этому всеобъемлющему условию, иначе мы потерпим неудачу (ср. здесь Иоанна 9).:4: «Дела Пославшего Меня должен делать, доколе есть день; приходит ночь, когда никто не может делать»). Есть два вида ночи, о которых он говорит. Одна — ночь, останавливающая всякую работу, ночь смерти; а другая — ночь неведения и неверия, когда свет, который в человеке, становится тьмой, когда, если человек попытается работать или ходить, он споткнется. Мейер и некоторые другие, от ссылки на другое условие, а именно. что касается времени, упорствуйте в ограничении понятия дня понятием периода служения, о котором Господь также говорит некоторые очень торжественные вещи; и Мейер возражает Лутарду и другим, которые придают солнцу, свету этого мира какое-либо моральное или духовное значение. Нам не нужно ограничивать применение. Свет может означать знание долга, даваемое Божьим провидением и откровением Его воли, и, поскольку «день» создается светом, важно отметить это здесь. Но время является не менее важным условием, и тогда как в Иоанна 9:4, 5 Господь подчеркнул ограниченность возможностей, в течение которых горит свет и может выполняться работа; так и здесь есть назначенный срок, в течение которого спотыкаться не нужно: «двенадцать часов в сутках».
Это (я полагаю, что это значение Христа) является одним из этих часов, и до того, как наступит ночь, «я должен работать». Годе предполагает, что этим вопросом ученики рекомендовали ему не сокращать свою карьеру, преследуя опасность, и таким образом создать для себя «тринадцатый час» дня, в котором он не получит благословения; что Господь осудил это предложение, зная, что он бессмертен, пока не пришел его час; и что если мы уклоняемся от зова долга и таким образом спасаем себя, добавляя нечестивую прибавку к нашему дню бесполезной работы, мы подвергаемся такому же осуждению, мы спотыкаемся. Заметим, что причина работы в ночное время не в том, что у нас есть двенадцать часов дежурства и не больше, а в том, что, хотя у нас есть время службы и возможность, мы упускаем из виду и то, и другое, и тогда работа трудна и опасна, если мы пытаемся ее выполнить. Некоторые говорят, что Иуда, Петр, Фома и другие шли ночью, спотыкались и падали.
е. ходить на свободе; образно говоря, жить, депортировать себя, следовать.
