.

Об этих часах я с Moto_v3x (с Радиокота) говорили еще 2 года назад. Год назад удалось купить индикаторы (недорого) и сделать плату индикации, которая пролежала у меня в столе до декабря прошлого года. Во что вылилась уборка ящика, Вы можете наблюдать в этой статье.
Часы состоят из 3 плат: плата индикации, основная плата, плата сенсора.
Пока речь пойдет о двух первых, т.к. последнюю собираюсь делать на этапе производства корпуса.
Платы односторонние, конечно же с перемычками. Некоторые из них выполнены МГТФом. Разведены в Sprint-Layout 6.

Плата сделанная год назад:

Дорожки 0.3мм. ЛУТом.

Основная плата:

Дорожки 0.6 , так же ЛУТом.

Несколько слов о схеме.
Камень выбрал PIC16F887, во основном, из-за количества выводов. Плюсом послужило его наличие. Нумерация выводов на схеме для DIP-40 корпуса.
Питание накала - переменка, частотой 3 кГц (задается конденсатором С11). Схема дешева, все компоненты доступны,настройки не требует.
Отрицательное напряжение получаю при помощи доступной MC34063.
Почему такая схема? Потому что у меня свои тараканы в голове.
Низковольтное питание можно было реализовать и на 78l33 (пожалуй, дешевле всего), но у меня есть желание прикрутить НС-05 к часам и рулить ими с Androidа, а она жрет 40-60 мА. Смастерил DC-DC на.. угадайте чем? Правильно, MC34063:) .
На Али купил DS3231 по 0.8$, аж 10 шт. Выбор РТС - очевиден.
Кстати, не зря китае.. наши "предприимчивые друзья" их продают недорого. Dsка бывает с 1 раза не стартует, что ни разу не наблюдалось на мс купленной за 3.5$.

Собрал питание проверил как светит лампа.

И ждало меня великое расстройство:(! Все лампы были б/у и все они светили по разному. Поэтому надо брать лампы с запасом, чтоб было из чего выбрать. Разница в интенсивности свечения колоссальна, смысла делать программную коррекцию нет:(.

Затем я немного отложил:), изготовление этих часов и решил попробовать все предполагаемые части схемы на более простом проекте. Получились .
С учетом полученного опыта сделана монтажная плата, которая в последствии переименовывалась в основную и, усовершенствованную версию которой, можно наблюдать в данном проекте.

Итак что же присутствует в часах(разведено на плате ):
- точность хода обеспечивает DS3231;
- ночной режим;
- светодиодная подсветка(одноцветная) с регулируемой интенсивностью;
- индикация времени;
- индикация даты;
- индикация дня недели.
- управление по bluetooth;
- сенсорное вкл\выкл.

Для первой версии, пожалуй, достаточно, ведь возможно будет и вторая.

Управление:

• установка времени

левая кнопка(короткое нажатие) вход в меню установки;
средняя - плюс;
левая - минус;

• управление подсветкой

средняя(короткое нажатие) - увеличивает подсветку;
левая(короткое нажатие) - уменьшает;

• Включени\выключение блютуз - долгое нажатие левой кнопки.

Пришло время поговорить о сборке.

Начинаем сборку, как всегда, с источников питания.
Первым в списке у нас ИП -27 Вольт.

Часть платы, занятая схемой выделена ниже.
В точках указанных на рисунке вы должны наблюдать -27В.

Затем очередь за переменкой на накал.
Часть платы занимаемая схемой:

Правильно собранная схема настройки не требует. Ее работоспособность можно проверить тестером. На моем стареньком DT-838 показывает ~2.3 вольта переменки.

И в финале ИП на 3.3 вольта:

В итоге проверяем собранные ИП в точках указанных на рисунке:

Если все соответствует, то запаиваем перемычки A и B.

На том, как собрать плату индикации, подробно останавливаться не буду. Понадобится, лишь, аккуратность и внимательность. Светодиоды нужно установить до установки ламп:).
Индикаторы можно проверять, подключив накал к выводам 11, 1 двух ламп , соединенных последовательно и +5В к сетке и аноду. Должны увидеть горящий сегмент лампы.

Сборка ключей требует аккуратности и по окончанию оной необходимо хорошенько промыть плату, чтобы не было засветов. Еще я бы присоветовал проверить тестером на диапазоне 2Мом соседние дорожки:) .

Далее я подключил собранную плату индикации и проверил каждый ключик.

После того как все налажено, припаял МК.

Немного остановлюсь на прошивке МК. Я прошивал его на плате. Выводы для программирования подписаны:

Прошивать можно, например, Extra-PIC (софт PICPgm ) или PICkit-2 lite , заводскими PICkit-2 или PICkit-3. Выбор за вами.
Если не собираетесь больше прошивать МК, то после прошивки диод шотки можно заменить перемычкой и установит конденсатор 100-470мкФ показанный на картинке выше.

Собираем оставшуюся часть схемы, включаем и вы должны увидеть вот это:

Удачной сборки!

Upd 2015\09\27:
Владельцы программаторов TL866CS могут иметь затруднения с программирование и верификацией прошивки. Это связанно с тем, что у МК разрядность шины 14 бит , а хранятся эти 14 бит в 2 байтах (16 бит ) => 2 бита не значащие. Некоторые компиляторы заполняют их нулями, некоторые единицам. В моих прошивках они заполнены единицам, что и вызывает трудности у софта TL866CS.
Решение: качаете WinPic800(программа бесплатная),выбираете контроллер, загружаете прошивку, Файл - Сохранить как и сохраняете ее заново. Все:).

Upd 2015\10\04:

Добавлены в прошивку v 1.1 поддержка датчика температуры DS18b20. Обрабатывается как положительная, так и отрицательная температуры.

Добавлены в прошивку v 1.2 поддержка датчика температуры DS18b20 и датчика атмосферного давления BMP085(BMP180).
Термометром обрабатывается как положительная, так и отрицательная температуры.

На плату добавляются навесным монтажом.
Не забываем , что на модуле BMP085 или BMP180 уже установлены подтягивающие резисторы на шине I2C, поэтому на плате резисторы R86 и R87 необходимо удалить.

Датчик температуры необходимо вынести за корпус.

В обе прошивки добавлен новый шрифт цифр (в меню установки часов).
Исправлен момент с зависанием при включении.

Схема подключения:
Измененная плата под прошивки 1.1 и 1.2 (добавлены отверстия для подключения датчиков)
Файл прошивки v 1.01 (доп. шрифт)
Файл прошивки v 1.1 (поддержка датчика температуры+доп.шрифт)
Файл прошивки v 1.2 (поддержка датчика температуры +датчик давления+доп.шрифт)

Прошивка 1.1 показания температуры(фото Николай В. ):

Upd 2015\10\17:
Перезалил прошивки 1.1 и 1.2!
Исправлена буква "У" в прошивке 1.2
Исправлена буква "У" и символьные обозначения дня недели перед показом температуры в прошивке 1.1

Изменилась контактная почта, так что те, кто писал мне на Рамблер, обратите внимание . К старой почте доступа у меня нет:(.

Upd 2015\12\17:

Spoiler :

Ох, из-за наплыва работы, к сожалению(или к счастью:)),не остается у меня сейчас времени заниматься хобби.
Месяц (!) делаю новую платку под часы ИВ-17.
Хотел успеть даже с корпусом на новый год, но....
На плате реализовано:
- все что было в v 1.2;
- сенсорная кнопка вкл\выкл на TTP223 (прям на плате);
- питание от USB;
- будильник с резервной батареей;
- есть пищалка (будильник, нажатие клавиш):
- RGB подсветка WS2812B(позволяет задать каждой лампе свой цвет);
- датчик влажности;
- если удастся, впихнуть в корпус обучаемый ИК приемник;
- и ESP8266 на борту (настройка часов через браузер,NTP синхронизация);
- хе, только радио не хватает:)))))))))) (хотя если напрячься, можно сделать онлайн-радио).

Часы в корпусе от Максим М.

Upd 2016\02\27:
Есть желающие попробовать WEB-морду и синхронизацию по NTP на модуле ESP-12/ESP-12E или модуль у которого 2 ножки свободны, которыми можно управлять?
Кроме желания нужно иметь собранные часы и сам модуль в наличии.
Напишите мне на почту.

Upd 2016\03\07:

Установка времени:
Настройка связи по NTP:
Выбор периода опроса:

Настройки клиента WiFi:
Настройка сервера WiFi:

ESP-12(ESP-12E) расположен на отдельной плате. Схема подключения модуля нарисована ниже.

Сам модуль крепится к плате двухсторонним скотчем или клеем.
Выглядеть это будет, примерно, так:

На фото модуль уже с SD-катрой. Предполагалось собирать еще статистику, но пока это далекое будущее.
Низ ESP-12 требуется изолировать от платы .

Процессор часов прошиваем прошивкой 1.35 до установки модуля, т.к. обычно программаторы прошивают МК с напряжением питания 5В, что может пагубно сказаться на выводах ESP!

О прошивке модуля.

Когда вы получаете ESP-12 из Китая, то он будет в режиме AT команд.
Надо выяснить на какой скорости он работает по UART.
Как это сделать описано в .
Отдельно отмечу, что для программирования модуля требуются уровни 3.3В => нужно использовать либо согласователь уровней(я использую ADM3202, потому что они у меня есть), либо USB <--> com (на АЛИ их полно) с выходом 3.3В.

Заливать прошивку в модуль с помощью esptool.exe
Утилита идет в комплекте с библиотекой ESP для Ардуино.
Параноики могут установить среду Ардуино (как сделать описано в статье по ссылке выше) и найти ее по пути:
C:\Documents and Settings\Имя вашей учетки\Application Data\Arduino15\packages\esp8266\tools\esptool\0.4.6\
Исходники можно глянуть .

Команада для заливки прошивки:
c:\esptool.exe -vv -cd ck -cb 115200 -cp COM1 -ca 0x00000 -cf c:\ESPweb20160301.bin

Параметры которые нужно поменять под себя:
Для перевода модуля в реж заливки прошивки надо замкнуть GPIO0 на землю.

Во время прошивки на экране будет это:

По окончании прошивки выключаем питание, убираем перемычку с GPIO0.

Работа:
При включении ESP-12(если это возможно) соединяется с NTP сервером и получает точное время.
При длительном нажатии на среднюю кнопку часов включается веб интерфейс и пользователь может настроить параметры часов.

В менюшке все вроде бы интуитивно понятно.
Остановлюсь лишь на пункте в меню сервера WiFi- режим WiFi

Выбор:
-только клиент . ESP поднимет софтовую точку доступа "esp8266" с паролем "1234567890"). Эта опция активна по умолчанию. В браузере для подключения часам надо набрать адрес - 192.168.4.1 ;

-только сервер . ESP будет доступен внутри вашей домашней сети. Адрес подключения можно узнать длинным нажатием на левую кнопку часов. ;

Отключить WEB интерфейс можно так же длительным нажатием средней кнопки(синхронизация по NTP при этом не отключается).

Синхронизация времени по NTP происходит: при включении в конце первой минуты (если выбран соответствующий пункт в меню "Настройка часов "), при наступлении выбранного времени в меню "Внешний сервер времени ".
Видео:
<будет позже>

Схема часов на люминесцентных лампах

Многие хотят и интересует схема часов на вакуумных индикаторах старых советствих времен. Ну и есть конечно масса в этом интересного.Часы в ретро стиле ,и ночью видно сколько время.Можно так же вставить диоды под низ,и будет как подсведка.И так приступим к рассмотрению данной схемы.

Главную роль, занимают, газоразрядные индикаторы . Я использовал ИВ-6. Это люминисцентный семисегментный индикатор зелёного цвета свечения(На фотографиях вы увидите синеватый оттенок свечения, это искажается цвет при фотографировании, из-за наличия ультрафиолетовых лучей). Индикатор ИВ-6 выполнен в стеклянной колбе с гибкими выводами. Индикация осуществляется через боковую поверхность баллона. Аноды прибора выполнены в виде семи сегментов и десятичной точки.

Можно применить индикаторы ИВ-3А, ИВ-6, ИВ-8, ИВ-11, ИВ-12 или даже ИВ-17 с незначительными изменением схемы.

В первую очередь, хочется отметить, откуда можно найти лампы, которые выпускались в 1983 году.

Митинский рынок. Много и разных. В коробочках и на платах. Простор для выбора есть.

Другим городам сложнее, может повезет и Вы найдете в местном радио магазине. Такие индикаторы стоят во многих отечественных калькуляторах.

Можно заказать с Ebay, Да Да, Русские индикаторы на аукционе. В среднем 12$ за 6 штук.

Управление

Управляет всем микроконтроллер AtTiny2313 и часы реального времени DS1307.

Часы, при отсутствия напряжения, переходят в режим питания от батарейки CR2032(как на материнской плате ПК).

По заявлению производителя, в таком режиме они проработают и не собьются в течении 10 лет.

Микроконтроллер работает от внутреннего генератора 8МГц. Не забудьте выставить fuse bit.

Установка времени производится одной кнопкой. Долгое удержание, инкриминирование часов, затем инкриминируются минуты. Трудностей с этим нет.

Драйверы

В качестве ключей на сегменты, я поставил KID65783AP. Это 8 «верхних» ключей. Я сделал выбор в сторону этой микросхемы, только потому, что она у меня была. Эта микросхема, очень часто встречается в платах индикации стиральных машин. Ни что не мешает заменить ее на аналог. Или подтянуть сегменты резисторами 47КОм к +50В, а популярной ULN2003 прижимать к земле. Только не забудте инвертировать выход на сегменты в программе.

Индикация сделана динамическая, поэтому на каждый разряд добавлен брутальный транзистор КТ315.

Печатная плата

Плата выполнена методом ЛУТ. Часы выполнены на двух платах. Чем это обоснованно? Даже не знаю, просто мне так захотелось.

Блок питания

Изначально трансформатор был на 50Гц. И содержал 4 вторичных обмотки.

1 обмотка - напряжение на сетке. После выпрямителя и конденсатора 50 вольт. Чем оно больше тем ярче будут светится сегменты. Но не более 70 вольт. Ток не менее 20мА

2 обмотка - для смещения потенциала сетки. Примерно 10-15 вольт. Чем меньше оно, тем ярче светятся индикаторы, но так же сильнее начинают светится «не включенные» сегменты. Ток тоже 20мА.

3 обмотка - для питания микроконтроллера. 7-10 вольт. I = 50мА

4 обмотка - Накал. Для четырех ламп ИВ-6 надо задать ток 200мА, это примерно 1.2 вольта. Для других ламп ток накала другой, так что учтите этот момент.

Приветствую! Обзор будет посвящен вакуумно-люминесцентному индикатору ИВ-18 и сборке часов на его основе. Расскажу про каждый функциональный узел в схеме, будет много фото, картинок, текста и, конечно же, DIY. Если интересно, заходим под cut.

Совсем чуть-чуть лирики
У меня давно была идея собрать часы на газоразрядных или люминесцентных индикаторах. Согласитесь - выглядит это винтажно, тепло и лампово. Такие часы, например, в деревянном корпусе, смогут занять достойное место в интерьере или на столе радиолюбителя. Реализовать свою идею все как-то не получалось. Сначала хотел собрать на ИВ-12. Такие лампы нашлись дома в куче «хлама».
(Картинка для примера из интернета).

Потом на ИН-18. Это одна из самых больших индикаторных ламп, но узнав цену одной штуки, от этой затеи отказался. (Картинка для примера из интернета).

Затем захотел повторить схему на ИН-14. (Картинка для примера из интернета).

Уже развел печатную плату, но заминка случилась из-за ламп. Найти их в Норильске не удалось. Потом нашел комплект из 6 штук на ebay. Пока раздумывал, энтузиазм поугас, появились другие проекты. Идея снова не была реализована.
На одном из тематических сайтов для радиолюбителей, увидел вот такие часы.


Нашел информацию, это оказались Ice Tube Clock от Adafruit. Мне они очень понравились, однако цена за комплект для самостоятельной сборки составляет $85, без учета стоимости доставки. Тут же пришло решение - буду собирать сам! Индикатором в таких часах является ИВ-18. Купить такой же в русских интернет-магазинах я не смог, то не было доставки до Норильска, то продажа только оптом. В общем, в порыве энтузиазма заказал его на ebay. Продавец оказался из Нижнего Тагила (доставляет по всему миру). После оплаты продавец вернул стоимость международной доставки $5. Через 3 недели посылка была у меня в руках. На всякий случай заказал 2 шт, так как переживал, что в дороге могут разбиться.

Упаковка
В качестве упаковки - обычный конверт с пупырками, индикаторы находились в пластиковых трубках с дополнительной оберткой внутри. Такая форма упаковки оказалась вполне надежной.

Внешний вид












Назначение и устройство
Индикатор цифровой многоразрядный вакуумный люминесцентный (ВЛИ) предназначен для отображения информации в виде цифр от 0 до 9 и десятичного знака в каждом из 8 цифровых разрядов, и вспомогательной информации на одном служебном разряде.
ВЛИ представляет собой электровакуумный триод прямого накала с множеством покрытых люминофором анодов. Параметры лампы подобраны таким образом, чтобы она могла работать при низких анодных напряжениях - от 27 до 50 В.
Катод представляет собой катод прямого накала из вольфрама с добавлением 2 % тория для облегчения эмиссии при сравнительно небольшой температуре.
В индикаторе две параллельно соединённых нитей накала диаметром меньше человеческого волоса. Для их натяжения применены небольшие плоские пружины. Напряжение накала составляет от 4,3 до 5,5 В.
Сетки ВЛИ - плоские. Количество сеток равно количеству знакомест индикатора. Назначение сеток - двоякое: во-первых, они уменьшают напряжение, достаточное для того, чтобы индикатор светился ярко, а во-вторых, обеспечивают возможность коммутации разрядов при динамической индикации.
Аноды покрыты люминофором с небольшой энергией возбуждения, составляющей всего несколько электрон-вольт. Именно этот факт и позволяет лампе работать при низком анодном напряжении.

Технические характеристики
Цвет свечения: Зеленый
Номинальная яркость индикатора одного цифрового разряда – 900 кд/м2, служебного разряда – 200 кд/м2.
Напряжение накала: 4,3–5,5 В
Ток накала: 85 ± 10 мА
Напряжение анода–сегмента импульсное: 50 В
Наибольшее напряжение анодов–сегментов: 70 В
Наибольший ток анода-сегмента: 1,3 мА
Ток анодов–сегментов импульсный суммарный ИВ–18: 40 мА
Напряжение сетки импульсное: 50 В
Наибольшее напряжение сетки импульсное: 70 В
Минимальная наработка: 10 000 ч
Яркость индикатора, изменяющаяся в течение минимальной наработки, не менее: 100 кд/м2

Габаритные размеры

Распиновка ИВ-18 (тип-2)

1– Катод, проводящий слой внутренней поверхности баллона;
2– dp1...dp8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
3 – d1...d8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
4 – c1...c8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
5 – e1...e8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
6 – Не подключать (свободный);
7 – Не подключать (свободный);
8– Не подключать (свободный);
9 – g1...g8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
10 – b1...b8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
11 – f1...f8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
12 – a1...a8 – аноды-сегменты с 1го по 8й разряд;
13 – Катод;
14 – Сетка 9го разряда;
15 – Сетка 1го разряда;
16 – Сетка 3го разряда;
17 – Сетка 5го разряда;
18 – Сетка 8го разряда;
19 – Сетка 7го разряда;
20 – Сетка 6го разряда;
21 – Сетка 4го разряда;
22 – Сетка 2го разряда.

Сведения о назначении выводов справедливы только для индикатора тип-2 . Существует и тип-1, а как понять, какой «тип» индикатора окажется у вас?! Все просто! Исходя из описания, выводы 6, 7, 8 никуда не подключены, т.е. висят в воздухе в самом баллоне! Это очень хорошо видно.


Дабы не томить читателя, сразу приведу электрическую схему.

На всякий случай продублирую схему на в максимальном разрешении. Там же будет и файл с прошивкой.

Дальше для новичков я подробно расскажу, как работает схема, а бывалые меня поправят, если что.
1. Микроконтроллер


За работу схемы отвечает микроконтроллер в DIP корпусе, он управляет драйвером индикатора и блоком анодного напряжения, получает данные от «часовой» микросхемы, а также к нему подключен энкодер для управления часами. Будьте внимательны, при использовании в корпусе TQFP распиновка будет другой. При желании, можно Atmega328P-PU заменить на Atmega168PA, памяти хватит, но я взял с запасом, для будущих прошивок (на текущий момент она составляет 11,8 Кб). Также вместо «голой» атмеги можно приметить Arduino, в этом случае надо смотреть пин маппинг (какой цифровой вход/выход соответствует выводу на мк). В данной схеме включение контроллера типовое, он работает на частоте 16 МГц от внешнего кварцевого резонатора. Соответственно фьюзы равны:
Low Fuse 0xFF , High Fuse 0xDE , Extended Fuse 0x05 . Reset подтянут к плюсу питания через резистор. После правильной установки фьюзов прошивку загружал через колодку ICSP (SCK, MOSI, MISO, RESET, GND, Vcc).

2. Питание


Входное напряжение 9В поступает на линейный стабилизатор и понижается до 5В. Это напряжение необходимо для питания «цифровой логики», оно поступает на микроконтроллер и драйвер MAX6921. Т.к. наш мк работает на частоте 16 МГц, то рекомендованное напряжение (исходя из даташит) 5В. Схема включения стабилизатора типовая, вместо L7805 можно применить любой другой, хоть КР142ЕН5.

В схеме также необходимо питание 3,3 В, для этого я применил стабилизатор . Этим напряжением питаются «часовая» микросхема DS3231 и накал для индикатора. Схема включения - исходя из даташит стабилизатора.
Тут хочу обратить ваше внимание на пару моментов:
1. Из описания ИВ-18 следует, что напряжение накала от 4,7 до 5,5 В, и во многих схемах подают 5 В, например, как в Ice Tube Clock. На самом деле видимое свечение наступает уже при 2,7 В, поэтому 3,3 В считаю оптимальным. При настройке часов на максимальную яркость уровень свечения очень приличный. Подозреваю, что питая индикатор этим напряжением, вы значительно продлите срок его службы.
2. Для равномерного свечения на накал подают либо переменное напряжение, либо источник прямоугольного сигнала. В общем-то работа показала, что при питании «постоянкой» эффекта неравномерности нет (я не увидел), поэтому заморачиваться не стал.

Для получения анодного напряжения использована схема простейшего step up преобразователя, которая состоит из дросселя L1, полевого транзистора , диода Шоттки и конденсатора С8. Попробую объяснить, как это работает, для этого представим схему в виде:
Первый этап


Второй этап


Работа преобразователя проходит в два этапа. Представим себе, что транзистор VT1 выступает в роли ключа S1. На первом этапе транзистор открыт (ключ замкнут), ток от источника проходит через дроссель L, в сердечнике которого энергия накапливается в виде магнитного поля. На втором этапе транзистор закрыт (ключ разомкнут), запасенная энергия в катушке начинает высвобождаться, и ток стремится поддерживаться на том же уровне, что и был в момент размыкания ключа. В результате напряжение в катушке резко подскакивает, проходит через диод VD и накапливается в конденсаторе С. Затем ключ снова замыкается, и катушка снова начинает получать энергию, в то время как нагрузка «питается» от конденсатора С, а диод VD не дает току уйти обратно в источник питания. Этапы повторяются друг за другом, не давая конденсатору «опустошиться».
Транзистор управляется прямоугольными импульсами с регулированием от ШИМ микроконтроллера, тем самым можно менять время заряда конденсатора С. Чем больше время заряда, тем выше напряжение на нагрузке. В интернете есть для расчета выходного напряжения в зависимости от частоты ШИМ, индуктивности и емкости.

Резисторы R3 и R4 представляют собой делитель, напряжение с которого поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) микроконтроллера. Это необходимо для контроля напряжения на анодах (допускается не более 70 В) и регулировки яркости. Информация об анодном напряжении выводится на индикатор в одном из режимов работы. Например, при 30 В напряжение на делителе будет около 0,3 В. Почему именно такое отношение делителя, спросите вы?! Тут все дело в принципе работы АЦП, который заключается в постоянном сравнении поступившего напряжения с «эталонным» источником опорного напряжения (ИОН), при этом входное напряжение на АЦП не может быть больше ИОН. В качестве источника опорного напряжения могут выступать: напряжение питания микроконтроллера, напряжение, поданное на пин Aref или внутренний. В данной схеме применяется внутренний ИОН, который равен 1,1 В. Вот с ним и будет происходить сравнение напряжения, полученного с делителя.

3. Часовая микросхема


В качестве часов реального времени используется микросхема фирмы Dallas Semiconductor. Это высокоточные часы реального времени (RTC) со встроенными I2C интерфейсом, термокомпенсированным кварцевым генератором (TCXO) и кварцевым резонатором в одном корпусе. По сравнению с традиционными решениями на базе кварцевых резонаторов, DS3231 имеет до пяти раз большую точность хронометрирования в диапазоне температур от -40 С до +85 С. Подключение типовое, осуществляется по шине I2C, которая подтянута резисторами к плюсу питания. Данная микросхема имеет встроенный датчик температуры, информацию с которого будем брать для комнатного термометра. Батарея CR2032 служит источником резервного питания, чтобы часы не сбрасывались при отключении.

4. Энкодер


В этой схеме применяется инкрементный энкодер для настройки часов и выбора режима работы. Желательно использовать со встроенной тактовой кнопкой. Принцип работы заключается в том, что энкодер выдает импульсы («тики») при повороте ручки. Наша задача посредством микроконтроллера вылавливать эти «тики». В данном случае, происходит кратковременное замыкание на землю. Для подавления дребезга контактов используются внутренние подтягивающие резисторы мк, а также конденсаторы 0,1 мкФ. Также обратите внимание, что подключение энкодера сделано на выводы мк внешнего прерывания (INT), это важно.

5. Индикатор и драйвер
Индикатор ИВ-18 представляет собой радиолампу - триод с катодом прямого накала, управляющими сетками (работающих от «плюса» питания) и кучей анодов с люминесцентным покрытием. Над каждой группой анодных сегментов (a, b, c, d, e, f, g) находится отдельная сетка.
Принцип индикации цифры одного из разрядов таков: электрическое поле управляющей сетки ускоряет электроны, которые, пролетая через редкую сетку, достигают тех анодов-сегментов, на которые подано анодное напряжение. Электроны, попадая на люминофор, вызывают его свечение.
Для вывода цифры одного разряда достаточно подать напряжение на соответствующие аноды-сегменты и сетку. Это будет статичная индикация. Чтобы зажечь все цифры в каждом разряде, необходимо использовать динамическую индикацию, т.к. аноды-сегменты во всех одноименных разрядах соединены между собой и имеют общие выводы. Сетка для каждого разряда имеет свой отдельный вывод.
Управлять анодами-сегментами и сетками можно сборкой из транзисторных ключей, а можно специальной микросхемой-драйвером .


Микросхема является высоковольтным сдвиговым регистром, которая имеет 20 выходов с допустимым напряжением 76 В и током до 45 мА. Ввод данных осуществляется через последовательный интерфейс. CLK - вход тактирования, DIN - последовательный ввод данных, LOAD - загрузка данных, BLANK - выключение выходов, DOUT - предназначен для каскадного соединения таких же микросхем. BLANK подтягиваем к земле, т.е. драйвер будет постоянно включен.
Принцип работы MAX6921 схож с работой сдвигового регистра 74HC595. Когда на тактовом входе CLK появляется логическая единица, регистр считывает бит со входа данных Din и записывает его в самый младший разряд. При поступлении на тактовый вход следующего импульса, всё повторяется, только бит, записанный ранее, сдвигается на один разряд (начиная с OUT19 до OUT0), а его место занимает вновь пришедший бит. Когда все 20 бит заполнились и приходит двадцать первый тактовый импульс, то регистр снова начинает заполнятся с младшего разряда и всё повторяется вновь. Что бы данные появились на выходах OUT0…OUT19 нужно подать логическую единицу на вход LOAD.
Есть один нюанс с микросхемой MAX6921AWI , существует аналогичная MAX6921AUI - у неё совершенно другая цоколевка!!!
Приведу таблицу соответствия выводов драйвера и индикатора, так проще и понятней собирать, чем отслеживать электрические связи на схеме.


С теорией закончили, переходим к практике. Прежде чем делать печатную плату, сначала собираю на макетке. Ведь всегда приходится что-то добавлять, модифицировать, проверять режимы работы и т.д.

Вид сверху


Вид снизу. Тут картинка не для слабонервных, знатная «джигурда» получилась.


Надеваем кембрики и устанавливаем индикатор в отдельную плату.




Собираем в кучу.








В работе выглядят так. Фотал без внешнего освещения, виден шум матрицы.

Под спойлером будет информация о всех режимах работы.

Меню часов

Вход в меню осуществляется: поворотом или нажатием энкодера. Выход - через параметр EXIT, либо автоматический выход через 10 секунд.
Установка времени


Установка даты


Например: месяц ноябрь


День 20


Год 2016


Меню дисплей для настройки режима отображения даты, времени, температуры.


Часы-минуты-секунды


Часы-минуты-день


Часы-минуты-температура


Месяц-день


Часы-минуты-анодное напряжение


Настройка уровня яркости


От 1 до 7


Режим «банк». Имеет два состояния включено и выключено. Если включено - попеременное отображение времени (в формате настроенном выше), даты и температуры.












Выход из меню

Электрические тесты
При минимальной яркости: анодное напряжение 21,9 В, на затворе VT1 1,33 В.


При максимальной яркости: анодное напряжение 44,7 В, на затворе VT1 3,11 В.


Ток накала индикатора 56,8 мА, общий ток потребления часов 110,8 мА.


Заключение и мысли на будущее
Что хочу сделать:
- Развести печатную плату
- Придумать и сделать дизайнерский корпус
- Добавить уличный датчик температуры
- Добавить часам интерактивности, т.к. у мк свободный uart, можно подключить блютуз и передавать любую информацию, можно подключить esp`шку и парсить сайты с погодой, курсами валют и т.д. Потенциал к модернизации очень большой.
В общем, есть над чем подумать\поработать. Готов выслушать критику, а также ответить на вопросы в комментариях. Планирую купить +53 Добавить в избранное Обзор понравился +194 +317

Добрый вечер хабражители.
Многих заинтересовала моя идея часов на вакуумно люминесцентных лампах.
Сегодня я расскажу как создавались эти часы.

Индикаторы

Главную роль, занимают, газоразрядные индикаторы. Я использовал ИВ-6. Это люминисцентный семисегментный индикатор зелёного цвета свечения(На фотографиях вы увидите синеватый оттенок свечения, это искажается цвет при фотографировании, из-за наличия ультрафиолетовых лучей). Индикатор ИВ-6 выполнен в стеклянной колбе с гибкими выводами. Индикация осуществляется через боковую поверхность баллона. Аноды прибора выполнены в виде семи сегментов и десятичной точки.
Можно применить индикаторы ИВ-3А, ИВ-6, ИВ-8, ИВ-11, ИВ-12 или даже ИВ-17 с незначительными изменением схемы.

В первую очередь, хочется отметить, откуда можно найти лампы, которые выпускались в 1983 году.
Митинский рынок. Много и разных. В коробочках и на платах. Простор для выбора есть.
Другим городам сложнее, может повезет и Вы найдете в местном радио магазине. Такие индикаторы стоят во многих отечественных калькуляторах.
Можно заказать с Ebay, Да Да, Русские индикаторы на аукционе. В среднем 12$ за 6 штук.

Управление

Управляет всем микроконтроллер AtTiny2313 и часы реального времени DS1307.
Часы, при отсутствия напряжения, переходят в режим питания от батарейки CR2032(как на материнской плате ПК).
По заявлению производителя, в таком режиме они проработают и не собьются в течении 10 лет.
Микроконтроллер работает от внутреннего генератора 8МГц. Не забудьте выставить fuse bit.
Установка времени производится одной кнопкой. Долгое удержание, инкриминирование часов, затем инкриминируются минуты. Трудностей с этим нет.

Драйверы

В качестве ключей на сегменты, я поставил KID65783AP. Это 8 «верхних» ключей. Я сделал выбор в сторону этой микросхемы, только потому, что она у меня была. Эта микросхема, очень часто встречается в платах индикации стиральных машин. Ни что не мешает заменить ее на аналог. Или подтянуть сегменты резисторами 47КОм к +50В, а популярной ULN2003 прижимать к земле. Только не забудьте инвертировать выход на сегменты в программе.
Индикация сделана динамическая, поэтому на каждый разряд добавлен брутальный транзистор КТ315.

Печатная плата

Плата выполнена методом ЛУТ , про эту технологию можно почитать у товарища DIHALT . Часы выполнены на двух платах. Чем это обоснованно? Даже не знаю, просто мне так захотелось.

Блок питания

Изначально трансформатор был на 50Гц. И содержал 4 вторичных обмотки.
1 обмотка - напряжение на сетке. После выпрямителя и конденсатора 50 вольт. Чем оно больше тем ярче будут светится сегменты. Но не более 70 вольт. Ток не менее 20мА
2 обмотка - для смещения потенциала сетки. Примерно 10-15 вольт. Чем меньше оно, тем ярче светятся индикаторы, но так же сильнее начинают светится «не включенные» сегменты. Ток тоже 20мА.
3 обмотка - для питания микроконтроллера. 7-10 вольт. I = 50мА
4 обмотка - Накал. Для четырех ламп ИВ-6 надо задать ток 200мА, это примерно 1.2 вольта. Для других ламп ток накала другой, так что учтите этот момент.

В последствии, я заменил трансформатор на импульсный. Рекомендую взять за основу блок питания для галогеновых ламп, на самую малую мощность. Останется только домотать обмотки на нужные напряжения.
Возможно, получится так, что для накала 1 витка мало, а 2 много. Тогда мотаем 2 витка и ставим последовательно токоограничивающий резистор на 1-5 Ом

Вот такой «электронный трансформатор» с открытой крышкой

Могу предложить вариант изготовления блока питания из неисправной энергосберегающей лампы. Описал я его , кому стало интересно - загляните.

Прошивка

Прошивка написана на языке С в среде CodeVisionAvr.
Кто возьмется повторить - пишите в личку, вышлю и.hex и исходник.

На этом все.

P.S. Материал может содержать орфографические, пунктуационные, грамматические и другие виды ошибок, включая смысловые. Автор будет благодарен за сведения о них ©

UPD: По просьбе добавляю еще пару фотографий.

Вакуумные люминесцентные индикаторы включаюзт по триодной схеме, причем в качестве анодов используются сегменты, с помощью которых можно синтезировать знаки.

Наиболее часто применяется управление по анодам в сеточным цепям. Индикаторы выдерживают большое количество переключений (3Х10^8-10^10 и более по анодам и сеточным цепям) в течение долговечности и срока сохраняемости.

Питание цепей накала вакуумных люминесцентных индикаторов рекомендуется осуществлять переменным током синусоидальной или прямоугольной формы от обмотки трансформатора со средней точкой (рис. 1), являющейся одновременно общей точкой вывода

катода. Допускается питание цепи накала от трансформатора без средней точки, которая в этом случае может быть создана искусственно делителем напряжения R1, R2 (рис. 2). Следует учитывать, что падение напряжения на резисторах делителя R1, R2 от суммарного тока анодов и сетки уменьшает напряжение между катодов и анодом, что может привести к снижению яркости или необходимости повышения напряжения на аноде. Цепь накала может питаться и от источника постоянного тока. Рекомендуется в качестве общей точки выбрать вывод катода, соединенный с отрицательным полюсом источника питания (рис. 3). Питание анодных и сеточных цепей может осуществляться, как показано в описанных выше схемах, от источника постоянного или пульсирующего напряжения. Во избежание мельканий изображения частота следования импульсов должна быть не менее 40 Гц при скважности не более 10 (в некоторых случаях даже 5).

Как правило, индикаторы используются при одинаковом анодном и

сеточном напряжении. При постоянном напряжении их предельное эксплуатационное значение равно 30 В (номинальное напряжение 20 В — 27 В), а при импульсном — 70 В (номинальное 30 В — 50 В). Индикаторы могут функционировать при различных анодном и сеточном напряжениях. При этом рекомендуется выбирать режим питания, при котором анодное напряжение выше сеточного, что позволяет при одной и той же яркости уменьшить энергопотребление, так как ток сетки заметно уменьшается, а ток анодов-сегментов возрастает незначительно. Наличие двух режимов работы люминесцентных индикаторов и нескольких цепей управления свечением анодов-сегментов позволяет реализовать два режима управления: статический и динамический.

В статическом режиме управления могут работать только одноразрядные индикаторы. В этом режиме каждый электрод индикатора (аноды-сегменты, сетка, катод) отдельно подключается к источнику питания (постоянного или импульсного напряжения для анодов и сеток) и управление может осуществляться по любой из трех цепей управления (рис. 1-3).

В динамическом режиме управления могут применяться как одноразрядные, так и многоразрядные индикаторы. Этот режим характеризуется тем. что соответствующие электроды каждого одворазрадного иадикатора и каждого знакоместа в многоразрядных индикаторах имеют общее подключение к источникам питания и управление может осуществляться по цепям сеток и анодов (рис. 4). По цепям сеток производится включение выбранного индикатора (знакоместа), а по цепям анодов — включение анодов-сегментов в выбранном индикаторе (знакоместе). Для надежного запирания индикатора на время отсутствия управляющего сигнала на сетке необходимо подавать на нее запирающее напряжение от отдельного источника или от делителя напряжения питания анодов индикатора. Для этой же цели в общей цепи эмиттеров транзисторных ключей (рис. 5),

управляющих сетками люминесцентных индикаторов, в прямом направлении включены два кремниевых диода.

При использовании нескольких индикаторов рекомендуется цепи накала соединять параллельно.

Выпускаются индикаторы повышенной надежности различного цвета свечения, имеются экспериментальные образцы многоцветных индикаторов.

Характеристики одноразрядных индикаторов приведены в табл. 1. Для управления индикаторами выпускаются преобразователи двоично-десятичного кода в позиционный код индикатора со встроенными анодными ключами и матрица для включения сеток индикатора в динамическом режиме управления. Многоразрядные индикаторы выпускаются плоской или цилиндрической конструкции.

Таблица 1.

индикатора	Символы	Напряжение накала, В	накала, мА	Напряжение	анода, мА	сетки, мА
	красные буквы цифры

Характеристики многоразрядных индикаторов приведены в табл. 2.

Таблица 2.

индикатора	Символы	разрядов	Напряжение накала, В	Напряжение	анода, мА	сетки, мА
	матричный столбик

В табл. 3 приведены характеристики дешифраторов для вакуумных люминесцентных индикаторов, а в табл. 4 — состояния входов и выходов дешифратора К161ПР2.

Таблица 3.

микросхемы	Назначение	Напряжение питания, В	потребления,	Напряжение	Напряжение	Напряжение коммутатора,
	Преобр. кода Преобр. кода Преобр. кода Коммут. 7-кан Тоже, но прямые выходы

Таблица 4.

Значащая	Информационный код				Сигналы на сегментах
	8	4	2	1	a	b	c	d	e	f	g

Нумерация выводов микросхем К161ПР1, К161ПР2, К161ПРЗ, К161КН1, К161КН2 показана на рис. 6.

Источник - Партин А.И. Популярно о цифровых микросхемах (1989)