Схема часов на газоразрядных индикаторах своими руками. Часы на газоразрядных индикаторах своими руками: пошаговая инструкция по сборке

Как собрать уникальные ретро-часы на газоразрядных индикаторах. Какие детали потребуются для сборки ламповых часов Nixie. Где купить газоразрядные индикаторы для часов. Как запрограммировать микроконтроллер для часов на ГРИ.

Что такое часы на газоразрядных индикаторах и почему они популярны

Часы на газоразрядных индикаторах (ГРИ) или Nixie clock — это уникальный предмет интерьера, сочетающий в себе ретро-стиль и современные технологии. Газоразрядные индикаторы представляют собой стеклянные трубки, наполненные инертным газом, с металлическими электродами в форме цифр. При подаче высокого напряжения газ ионизируется и начинает светиться, образуя яркие светящиеся цифры.

Почему же такие часы пользуются популярностью среди энтузиастов электроники?

• Уникальный внешний вид. Теплое оранжевое свечение цифр создает неповторимую атмосферу.
• Винтажный шарм. ГРИ использовались в 50-70х годах прошлого века, что придает часам ностальгический флер.
• Возможность сделать своими руками. Сборка таких часов — отличный DIY-проект для любителей электроники.
• Эксклюзивность. Газоразрядные индикаторы уже не выпускаются массово, что делает такие часы редкостью.

Основные компоненты часов на газоразрядных индикаторах

Для сборки часов на ГРИ потребуются следующие основные компоненты:

1. Газоразрядные индикаторы (например, ИН-14, ИН-18 или IN-12)
2. Микроконтроллер (например, ATmega8 или ATmega328)
3. Блок питания на 5В и высоковольтный преобразователь на 170-180В
4. Плата управления и индикации
5. Модуль часов реального времени (DS3231 или DS1307)
6. Транзисторы для коммутации анодов/катодов
7. Резисторы, конденсаторы и другие вспомогательные компоненты
8. Корпус для часов

Где купить газоразрядные индикаторы для часов? Наиболее доступный вариант — приобрести б/у советские лампы на Авито или радиорынках. Новые лампы производят небольшими партиями некоторые энтузиасты, но они значительно дороже.

Этапы сборки часов на газоразрядных индикаторах

Процесс сборки часов на ГРИ можно разделить на следующие основные этапы:

1. Подготовка печатной платы
2. Монтаж компонентов
3. Программирование микроконтроллера
4. Изготовление корпуса
5. Финальная сборка и настройка

Рассмотрим каждый из этих этапов подробнее.

Подготовка печатной платы для часов на ГРИ

Печатную плату для часов можно изготовить несколькими способами:

• Самостоятельно методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология) или фоторезиста
• Заказать на заводе по изготовлению печатных плат
• Купить готовую плату из набора для сборки часов на ГРИ

Для новичков рекомендуется выбрать последние два варианта, так как самостоятельное изготовление качественной платы требует навыков и специального оборудования. Заказ платы на заводе (например, на JLCPCB) позволит получить двухслойную плату с маской, шелкографией и металлизированными отверстиями по доступной цене.

Монтаж компонентов на плату часов

После получения печатной платы необходимо выполнить монтаж всех компонентов. Это требует аккуратности и базовых навыков пайки. Порядок монтажа обычно следующий:

1. Монтаж пассивных компонентов (резисторов, конденсаторов)
2. Установка активных компонентов (транзисторов, микросхем)
3. Пайка разъемов и соединителей
4. Монтаж газоразрядных индикаторов

При монтаже важно соблюдать полярность компонентов и не допускать перегрева деталей. Для микроконтроллера и некоторых микросхем рекомендуется использовать паяльную станцию с регулировкой температуры.

Программирование микроконтроллера для часов на ГРИ

Программирование микроконтроллера — ключевой этап в создании часов. Для этого потребуется:

• Программатор (например, USBasp)
• Среда разработки (например, Atmel Studio или Arduino IDE)
• Прошивка для часов

Процесс программирования обычно включает следующие шаги:

1. Подключение программатора к плате часов
2. Настройка фьюзов микроконтроллера
3. Загрузка прошивки
4. Проверка работоспособности

Прошивку для часов можно найти в открытом доступе или написать самостоятельно, если у вас есть навыки программирования микроконтроллеров.

Изготовление корпуса для часов на газоразрядных индикаторах

Корпус играет важную роль не только в защите электроники, но и в общем дизайне часов. Существует несколько вариантов изготовления корпуса:

• Из алюминия или стали методом лазерной резки
• Из дерева или акрила
• 3D-печать пластикового корпуса
• Литье из эпоксидной смолы

Выбор метода зависит от доступного оборудования и желаемого внешнего вида. Например, корпус из алюминия выглядит современно и минималистично, в то время как деревянный корпус придаст часам более теплый, винтажный вид.

Финальная сборка и настройка часов на ГРИ

На заключительном этапе необходимо собрать все компоненты вместе и произвести настройку часов. Это включает в себя:

1. Установку платы в корпус
2. Подключение питания
3. Настройку точности хода часов
4. Проверку всех функций (отображение времени, настройка, подсветка)

После успешной сборки и настройки вы получите уникальные часы на газоразрядных индикаторах, которые станут настоящим украшением любого интерьера и предметом гордости их создателя.

Какие сложности могут возникнуть при сборке часов на ГРИ?

При сборке часов на газоразрядных индикаторах новички могут столкнуться с некоторыми трудностями:

• Высокое напряжение. Схема содержит блок высокого напряжения (170-180В), что требует осторожности при тестировании и отладке.
• Хрупкость ламп. ГРИ очень чувствительны к механическим воздействиям, их легко повредить при монтаже.
• Настройка яркости. Может потребоваться подбор резисторов для получения оптимальной яркости свечения индикаторов.
• Помехи. Высоковольтная часть схемы может создавать помехи для микроконтроллера, что потребует дополнительных мер по фильтрации.

Однако при внимательном подходе и следовании инструкциям эти проблемы вполне решаемы.

Часы на газоразрядных индикаторах

by Realist

Статьи по электронике

В последнее время очень популярны часы на газоразрядных индикаторах. Эти часы множеству людей дарят теплый свет своих ламп, создают уют в доме и непередаваемое ощущение дыхания прошлого. Давайте же в этой статье разберемся, из чего же сделаны такие часы и как они работают. Сразу скажу, что это статья обзорная, поэтому многие непонятные места будут рассмотрены в следующих статьях более подробно.

Часы можно разделить на следующие функциональные блоки:

1)Блок высокого напряжения

2)Блок индикации

3)Счетчик времени

4)Блок подсветки

Давайте разберем каждый из них более подробно.

Содержание статьи

• 1 Блок высокого напряжения
• 2 Блок индикации
• 3 Счетчик времени
• 4 Блок подсветки

Блок высокого напряжения

Для того, чтобы внутри лампы засветилась цифра, нам нужно подать на нее напряжение. Особенность газоразрядных ламп в том, что напряжение нужно довольно высокое, порядка около 200 Вольт постоянного напряжения. Ток же для лампы, наоборот,  должен быть очень маленький.

Где же взять подобное напряжение? Первое что приходит на ум – сетевая розетка. Да, можно воспользоваться выпрямленным сетевым напряжением. Схема будет выглядеть следующим образом:

Недостатки данной схемы очевидны. Это отсутствие гальванической развязки, нет какой-либо безопасности и защиты схемы вообще. Таким образом лучше проверять лампы на работоспособность, соблюдая при этом максимальную осторожность.

В часах конструкторы пошли другим путем, повысив безопасное напряжение до нужного уровня с помощью DC-DC преобразователя. Если говорить совсем кратко, подобный преобразователь работает по принципу качелей. Мы ведь можем прикладывая легкое усилие руки к качелям придать им достаточно большое ускорение, так ведь? Так же и DC-DC преобразователь: малое напряжение раскачиваем до высокого.

Приведу одну из наиболее распространенных схем преобразователей (кликните для увеличения, схема откроется в новом окне)

Схема с так называемым полудрайвером полевого транзистора. Обеспечивает достаточно большую мощность, чтобы питать шесть ламп, при этом не нагреваясь как утюг.

Блок индикации

Следующий функциональный блок – индикация. Представляет из себя лампы, у которых катоды соединены попарно, а аноды выведены на оптопары или транзисторные ключи. Обычно в часах применяется динамическая индикация в целях экономия места на печатной плате, миниатюризации схемы и упрощения разводки платы

 

Счетчик времени

Следующий блок – счетчик времени. Проще всего это сделать на специализированной микросхеме DS1307

Она обеспечивает отличную точность времени. Благодаря этой микросхеме, часы сохраняют правильное время и дату, не смотря на длительное отключение питания. Производитель обещает до 10 лет (!)  автономной работы от круглой батарейки CR2032.

Вот типичная схема подключения микросхемы DS1307:

Есть также подобные микросхемы, которые выпускают множество фирм по изготовлению радиокомпонентов. Эти микросхемы могут обеспечивать особую точность хода времени, но они будут дороже. Их применение, как мне кажется, в бытовых часах не целесообразно.

Блок подсветки

Блок подсветки самая простая часть часов. Она ставится по желанию. Это всего лишь светодиоды под каждой лампой, которые обеспечивают фоновую подсветку. Это могут быть одноцветные светодиоды, или RGB светодиоды. В последнем случае цвет подсветки можно выбрать какой угодно или вообще сделать его плавно меняющимся. В случае RGB необходим соответствующий контроллер. Чаще всего этим занимается тот же микроконтроллер, который считает время, но для упрощения программирования можно поставить дополнительный.

Ну а теперь несколько фотографий достаточно сложного проекта часов. В нем использованы два микроконтроллера PIC16F628 для управления временем и лампами и один контроллер PIC12F692 для управления RGB подсветкой.

Бирюзовый цвет подсветки:

А теперь зеленый:

Розовый цвет:

Все эти цвета настраиваются одной кнопкой. Выбрать можно какой угодно. RGB диоды способны выдать любой цвет.

А это кусочек высоковольтного преобразователя. Ниже на фото полевой транзистор, сверхбыстрый диод и накопительный конденсатор DC-DC преобразователя

Этот же преобразователь, вид снизу. Применен SMD дроссель и SMD версия микросхемы MC34063. На фото еще не смыты остатки флюса.

А это упрощенный четырехламповый вариант часиков. Так же с RGB подсветкой

Ну а это уже классика строения часов на газоразрядных лампах Sunny Clock, статическая подсветка и немного не обычный способ управления лампами с помощью пары дешифраторов К155ИД1

В следующей статье поговорим более подробно о DC-DC преобразователях и получения высокого напряжения. Так же подробно разберем процесс сборки такого преобразователя и запустим от него лампу.

Продолжение

виды, устройство и этапы сборки

ГлавнаяРемонт и отделка помещений

20. 02.2019 18:19

В настоящее время светодиоды вытеснили когда-то популярные газоразрядные индикаторы (ГРИ). Однако, они до сих пор существуют. С их помощью можно создавать уникальные, «винтажные» предметы своими руками. Например, ламповые часы. Смотрятся очень интересно, особенно при полумраке или полной темноте. Данные часы собирают собственноручно. Для тех, кто предпочитает конструировать самостоятельно и не хочет тратить время на поиск деталей – предлагают готовые наборы, которые остается только собрать. Виды, устройство часов ГРИ представляет собой баллон из стекла, с некоторым количеством ртути внутри. Кроме этого, здесь расположены электроды: в виде чисел или знаков. Часы разнообразны. Это могут быть: наручные часы; напольные; настенные; настольные и другие. Однако у них есть общее строение. Состоят из следующих блоков: высокого напряжения; индикации; временного счетчика; подсветки. Плюсы и минусы ГРИ Газоразрядные индикаторы имеют свои достоинства и недостатки. Среди достоинств: длительный срок службы; можно использовать для работы уже бывшие в применении лампы. Они работают также отлично, как и новые. К недостаткам относят уровень рабочего напряжения, превышающий 100 В. Этапы сборки часов Сборка часов состоит из нескольких этапов. Для каждой отдельной разновидности этапы могут отличаться, в связи с особенностями конкретной модели. Этапы: Создание источника высокого напряжения.  Существует 2  главных способа его создания: с обмоткой и с помощью преобразователя step up. Последний вариант имеет больше достоинств: компактные размеры, возможность регулировать степень напряжения, встроена защита от КЗ. Непосредственно сам процесс сбора трансформатор по схеме. Создают блок питания часов. Проектировка схемы включения ГРИ ламп. Здесь важны две задачи: согласовать уровни и лампы. Разработка «мозговой» системы часов. Выбирают микроконтроллер, к которому все и подключают. Написание прошивки для микроконтроллера. В результате – получают примерно функционал с отражением время/дата, температура. На сегодняшний день несложно приобрести материалы, требуемые для создания часов с газоразрядными индикаторами. Можно заказать в интернете. Однако, есть трудности с приобретением самих индикаторов. Их давно не выпускают в производство. А те, что предлагают — стоят достаточно дорого. По более низкой цене — только б/У. Ламповые часы на ГРИ уникальны и подойдут для любого интерьера.

 

Добавить комментарий

Часы Никси на индикаторах ИН-18 / Хабр

Здравствуйте.

Наверное, многие слышали о часах на газоразрядных индикаторах. В этой статье я постараюсь рассказать о процессе изготовления таких часов своими руками.

Первый шаг. Печатная плата

Можно сделать самому методом ЛУТ или фоторезиста. В интернете много информации с пошаговыми описаниями процесса изготовления плат этими способами. Я бы не стал терять время, хотя сам делал платы таким образом в том числе и на эти часы. Если нет опыта, получится не с первого раза и не самого лучшего качества. Также потребуется купить текстолит, реагенты, бумагу для ЛУТ (или купить фоторезист с пленкой для проектора и ультрафиолетовую лампу). Потом нужно залудить, просверлить, нанести маску, сделать шелкографию для удобства, все это недешево.

Поэтому лучше заказывать фабричное изготовление многослойных плат с маской и шелкографией. Это можно сделать в России, но это будет дорого.

Можно заказать на AliExpress. Сделать это не сложно, нужно найти такой сервис на сайте и отправить свой файл на почту (указать в описании товара). В ответ на счет. Оплачивать на AliExpress нужно, как обычный товар, но стоимость нужно будет увеличивать в соответствии с накладной, увеличивая количество позиций в заказе.

Подождите и отследите, как обычный заказ. Стоимость у продавцов разная, у меня получилось около 2500р за 11 плат с доставкой.

Мне кажется самый дешевый вариант это заказать на сайте JLCPCB. Вам нужно будет зарегистрироваться, загрузить архив с файлом герберы на страницу заказа, выбрать необходимые параметры (или оставить все по умолчанию), оплатить и ждать).

Цена пяти плат для часов с доставкой составит около 1000 руб. (200 руб. за 1 шт.), 10 плат примерно 1200 руб. (120 рублей за 1 шт). И это будут двухслойные платы с шелкографией, маской и с металлизацией отверстий, которые качественно сделаны на заводе.

У меня в заказе два варианта часов (один с анодными ключами на обычных транзисторах и другой на оптронах) и плата для сборки фонокорректора для 6н9с.

Второй шаг. С платами разобрались. Необходимо заказать радиодетали

Самыми дорогими являются газоразрядные индикаторы ИН-18, средняя стоимость 2000 рублей, купить можно на Авито. Лет 5-7 назад цена на них была 200-350р рублей (судя по форумам).
Поискав, нашел производителя газоразрядных индикаторов daliborfarny.com, стоимость лампы аналогичной в-18 145$.

На его YouTube канале Dalibor Farný есть интересные видео с полным процессом производства лампы .
Остальные радиодетали не редкость и купить их можно в любом радиомагазине. Чип-резисторы и конденсаторы я покупал комплектами на AliExpress. Еще я купил на AliExpress чип реального времени в виде модуля с кварцем и аккумулятором.

Третий шаг. Сборка платы

В качестве припоя для микроконтроллера и некоторых компонентов я использовал HK-MECHANIC-XG-Z40 (тоже купил на AliExpress) и паяльный фен.

Соединители для светильников могут быть изготовлены, например, из контактов ДПБС-25Ф. Выпаивать микроконтроллер и часы DS1307 следует после сборки и проверки блоков питания 5В и 170В. Вы можете установить напряжение, изменив значения сопротивления.

Процесс не очень сложный, компоненты на плате все подписаны. Моя сборка заняла около 3 часов.

Четвертый шаг. Прошивка

На данном этапе вам понадобится программатор, его также можно купить на AliExpress за 120 рублей или в магазине радио, но это будет дороже.

К собранной плате припаиваем контакты программатора (miso, mosi, rst, sck, gnd, +5В).

Тогда можно использовать например avrdudeprog, это программная оболочка для прошивки МК.

Запустить программу. На вкладке программы выбираем микроконтроллер atmega 8, выбираем прошивку, usbars программатор. На вкладке предохранители установите предохранители D9xD4.

Нажмите кнопку программирования.

Пятый шаг. Кузов

Первое здание. Изготовлен из алюминия, но можно использовать любой материал. Он собран из 6 пластин, вырезанных лазером. Соединитесь друг с другом «в шип».

Дальше можно полировать или полировать по направляющей, как на фото. Лазерная резка и материал обойдутся примерно в 1500р. Компаний, занимающихся лазерной резкой, много, найти не сложно. Подобные корпуса я сделал из стали и использовал их как экраны выходного и силового трансформаторов усилителя.

Второй вариант. Тоже из алюминия, методом фрезеровки из цельного куска, но можно наверное сделать из дерева.

Состоит из двух частей. Дизайн и размеры можно изменить, добавлю файл для AutoCAD (файл корпуса для предыдущей версии платы, не совпадают отверстия под кнопки и аккумулятор).

Это самый дорогой вариант и как по мне самый красивый. Стоимость таких работ сильно отличается у разных компаний, начиная от 28000р. до 7000р. за одну штуку

Третий вариант. Эпоксидный корпус. Этот вариант самый сложный. Я использовал силикон Super Mold 10 и эпоксидную смолу Artline.

Сначала нужно сделать силиконовую форму корпуса, выфрезеровав из алюминия. Приклеиваем алюминиевую модель к основе, делаем бортики, промазываем все стыки герметиком.

После разводим силикон согласно инструкции и заливаем модель.

Далее разводим эпоксидную смолу и заливаем полученную форму. Дело готово на следующий день.

При желании можно добавить различные красители для смолы. Для изготовления корпуса качеством выше лучше использовать вакуумную камеру и насос.

Цели организации массового производства не ставились. Делал в подарок.

У меня мало опыта, есть заимствования из других подобных проектов и возможно есть ошибки.

Архив с
instagram файлы
Видео

Все, спасибо за внимание!

Часы на газоразрядных индикаторах ИН-12А

Привет. Хочу рассказать о своей недавней «поделке», а именно о часах на газоразрядных индикаторах (ГРИ).
Газоразрядные индикаторы давно канули в лету; лично они даже самые «новые» надо мной. GRI применялись в основном в часах и измерительных приборах, позже на их место пришли вакуумно-люминесцентные индикаторы.
Так что же такое лампа GRI? Это стеклянная бутылка (это лампа!) внутри наполнена неоном с небольшим количеством ртути. Внутри также расположены электроды, изогнутые в виде цифр или знаков. Интересно, что символы расположены друг за другом, поэтому каждый символ светится на своей глубине. Если есть катоды, то должен быть и анод! — он вообще один. Итак, чтобы зажечь определенный символ в индикаторе, нужно подать напряжение, и не маленькое, между анодом и катодом соответствующего символа.
Для справки хочу написать как происходит свечение. При приложении высокого напряжения между анодом и катодом газ в лампе, ранее нейтральный, начинает ионизироваться (т. е. из нейтрального атома образуются положительный ион и электрон). Образовавшиеся положительные ионы начинают двигаться к катоду, высвободившиеся электроны — к аноду. При этом электроны «по пути» дополнительно ионизируют встречающиеся им атомы газа. В результате происходит лавинообразный процесс ионизации и в лампе возникает электрический ток (тлеющий разряд). Так вот теперь самое интересное, помимо процесса ионизации, т.е. образования положительного иона и электрона, есть и обратный процесс, его называют рекомбинацией. Когда положительный ион и электрон снова «превращаются» в одно целое! При этом выделяется энергия в виде свечения, которое мы и наблюдаем.
Теперь непосредственно к часам. Лампы я использовал ИН-12А. Они имеют не совсем классическую ламповую форму и содержат символы 0-9.
Я купил изрядное количество неиспользованных ламп!

Так сказать, на всех хватит!
Было интересно сделать миниатюрное устройство. В результате получается достаточно компактный продукт.
Корпус вырезан из черного акрила на лазерном станке по 3D модели, которая изготовлена ​​на основе печатных плат:

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

На плате также имеются входы для подключения питания, управления оптронами и дешифратором.
Вторая плата — мозг часов. Он содержит микроконтроллер, часы реального времени, блок преобразования 9В в 12В, блок преобразования 9В в 5В, две кнопки управления, звуковой сигнал и выходы всех сигнальных проводов, которые соответствуют плате дисплея. Часы реального времени имеют резервную батарею, которая не позволяет сбиваться времени при отключении основного питания. Питание осуществляется от блока 220В-9В (достаточно 200мА).

Общий вид плат:

Эти платы соединяются с помощью штыревого разъема, но не вставкой, а пайкой!

Все идет по этому пути. Сначала на этот винт надевается длинный винт М3*40. На этот винт надевается трубка от воздушного шланга 4мм (она герметична, и подходит для удержания печатных плат, использую ее очень часто). Затем между печатными платами подтягивается подставка (распечатанная на 3D принтере) и далее латунная сквозная гайка. А задняя стенка тоже будет крепиться болтами М3 к сквозным латунным гайкам.

При сборке обнаружилась такая неприятная особенность. Написал прошивку, но часы работать отказались, лампы мерцали в непонятном порядке. Проблема решилась установкой дополнительного конденсатора между +5В и землей вплотную к микроконтроллеру. Его видно на фото выше (установил в слот для программирования).
Прилагаю файлы проекта в программе EagleCAD и прошивки в CodeVisionAVR. Можешь апгрейдить если надо для своих целей)))
Прошивка часов сделана довольно просто без наворотов! Просто часы. Две кнопки управления. Одна кнопка «режим», вторая «настройка». При первом нажатии кнопки «режим» отображаются только те цифры, которые отвечают за часы; если в этом режиме нажать «настройку», то часы начнут увеличиваться (при достижении 23 они сбросятся на 00). Если вы снова нажмете «режим», будут отображаться только минуты. Соответственно, если нажать «настроить» в этом режиме, минуты тоже будут увеличиваться в «круговом» порядке.