Проекты : Часы, будильники, календари, таймеры


Тимофей Носов     14 декабря 2014 г.

Простые часы с лампами Элиза ИВ-11

Напряжение питания 5 Вольт
Ток потребления 180 мА
Формат отображения времени 24:00
Будильник - есть
Габаритные размеры модуля 100х40x70 мм
Вес 150 гр

Впервые часы с цифровыми люминесцентными индикаторами я увидел в далёких восьмидесятых. Тогда я учился в школе, имел неокрепшую психику и находился под впечатлением от фильма «
Гостья из будущего». Часы-маска с индикаторами ИВ-11 выглядела жутковато и ассоциировалась с главным злодеем фильма – пиратом Весельчак У. Слава богу часы были не у меня, а у товарища по школе.

 

 

Посещая в очередной раз магазин «Радиотовары» на Жуковского, обратил внимание на витрину с разными индикаторными лампами и индикаторами. Давно хотел собрать для души часики. Внимание привлекли крупные индикаторные лампы ИВ-11 и ИН-18. Какие взять – люминесцентные или газоразрядные? Небольшая разница в цене в пользу ИВ-11 и нахлынувшие детские воспоминания определили выбор. Кстати говоря, индикаторы выпускались в моём городе (Саратов) на заводе Рефлектор. Думаю, вы могли видеть логотип завода Рефлектор на лампах.

 

 

Полагаю, что Рефлектор произвёл лампы в огромном количестве. Великое разнообразие ламп до сих пор лежат на прилавках частников на местном рынке «Сенной», ГРИ и ВЛИ как говна за баней. На рынке поговаривают, что в момент развала СССР и краха экономики зарплату выдавали этими лампами. Да о чём речь, в 90х так жила вся страна.

 

 

Согласно этикетке – индикатор вакуумный, люминесцентный ИВ-11, миниатюрный цифровой, триодного типа с катодом прямого накала предназначен для отображения информации в виде цифр от 0 до 9 и точки, формируемых в одной плоскости из отдельных светящихся анодов-сегментов. Корпус цилиндрический, стеклянный, выводы гибкие. Масса не более 18 г.

 

 

Габариты лампы и размеры символов впечатляют. Это САМАЯ БОЛЬШАЯ и яркая трубчатая лампа с одноразрядным индикатором. В изделиях бытового назначения символы хорошо считываются. Форма сегментов пропорциональная, сегменты образуют красивые символы.

 

 

Мы будем использовать схему управления семисегментными индикаторами в режиме динамической индикации. В такой схеме одноимённые сегменты нескольких ламп соединяют между собой.

 

 

Для питания люминесцентных индикаторов используются безопасные напряжения и токи. Это выгодное преимущество позволяет организовать простейшие и компактные схемы управления. Согласно этикетке, для накала требуется всего 1,5 Вольта. Как вы понимаете – это напряжение обычной пальчиковой батарейки. И нет существенных препятствий сделать портативные (наручные) часы с такими лампами.

 

 

Для зажигания сегмента люминесцентного индикатора достаточно сделать подключение по приведённой схеме. Чем ближе сегмент находится к минусу накала, тем он ярче светится. Это происходит из-за разницы потенциалов. Поэтому для равномерного свечения сегментов и симметричного износа нитей катода, накал питают переменным напряжением.

 

В Интернете активно тиражируются громоздкие схемы организации питания люминесцентных индикаторов, которые использовались ещё в прошлом веке. Честно говоря, меня угнетает застой в схемотехнике питания люминесцентных индикаторов. Ничего нового. Сборщики часов используют либо габаритные трансформаторы, либо мотают адские кольца. Ребята, очнитесь. Прогресс не стоит на месте. Примечателен патент US 2009/0256498

 

 

Применена безиндуктивная схема умножения анодного напряжения и формирования переменного напряжения для питания нити накала (англ. filament) Этот принцип реализован в интегральной микросхеме LM9022. Микросхема имеет компактный восьмивыводный корпус, который мы планируем применить.

 

 

Для коммутации анодов сегментов и сетки будем использовать специализированные высоковольтные драйвера, например, TD62783APG c максимальным коммутируемым напряжением 50В. В качестве управляющего микроконтроллера возьмём дешевый ширпотребовский PIC16F886. Для улучшения потребительских качеств, добавим в часы будильник. Пиликать будет компактный излучатель звука типа hcm1206a. Для поддержания хода в момент обесточки подключим литиевую батарейку типа CR2032 с держателем батарейки BH-642. Часовой кварц 32768 Гц желательно использовать точный (+/- 5ppm). Рекомендую ECS-.327-CDX-1038. Чтобы было понимание точности, воспользуйтесь онлайн калькулятором ppm. Кому супер-точность не принципиальна, возьмите ширпотребовский кварц +/-20ppm.

 

Кнопки управления, гнездо питания, межплатные разъёмы «добавить по вкусу».

 

Товарищи по работе мне подогнали обрезки фольгированного текстолита; за что им спасибо. Это конечно лучше, чем ничего, но плохо, что самая широкая сторона обрезков не более 10 см. Поэтому будут некоторые ограничения в габаритах платы, допустим 10 см х 4 см.

 

 

Для рисования платы используем программу Sprint Layout. Рисуем и расставляем компоненты на плате и соединяем между собой вывода согласно документации. На рисунке выше сделаем кнопки управления спереди, а гнездо питания сзади. Я думаю, с таким расположением будет удобно управлять и подключать. Платы соединим «бутербродом» через межплатные вилки-гнёзда типа PLS-10 и PBS-10.

 

Расстояние между соединенными платами – 11 мм. Монтируйте компоненты на высоту до 10 мм. Полярный конденсатор на плате монтируется лёжа. Для «стройного» монтажа индикаторных ламп между выводами ИВ-11 воткните две спички. Гребенка штырей на плате индикаторов монтируется со стороны дорожек (паяем штыри, затем сдвигаем пластиковую «обойму» к плате).

 

Плату изготавливаем по технологии ЛУТ. Подробное описание технологии ЛУТ привожу у себя на сайте. Я попробовал сделать на плате текстовые надписи высотой 4 мм. Получилось разборчиво и информативно.

 

 

В целях предотвращения отслаивания печатных проводников и перегрева элементов, время пайки каждого контакта не должно превышать 2-3 сек. Для работы используйте паяльник мощностью не более 25 Вт с хорошо заточенным жалом. Рекомендуется применять припой марки ПОС61М или аналогичный, а также жидкий неактивный флюс для радиомонтажных работ, например, 30% раствор канифоли в этиловом спирте. Категорически не рекомендую использовать активные (кислотные) флюсы. После монтажа плату отмываем мягким растворителем (изопропиловый спирт) с помощью зубной щётки. Плату сушим, осматриваем на просвет, устраняем непропаи и волосковые замыкания.

 

Обратите внимание на перемычки на плате индикации; перемычки запаивать в первую очередь. На плате управления перемычек нет. Корпус кварца фиксируется хомутиком (обрезком провода), соединённым с общим минусом.

 

Необходимо отметить, что технически без аппаратных изменений в схеме могут работать и другие люминесцентные лампы. Например, без изменения габаритов платы и топологии с лампами меньших габаритов можно сделать часы с секундами. У микроконтроллера еще есть несколько свободных линий для управления, подключения датчиков, подсветки. Но это будет другой проект, который мы сделаем в будущем.

 

Для предупреждения перегрева микросхем во время монтажа используйте соответствующие DIP панельки. Уделите внимание ориентации микросхем, первый вывод на плате - это квадратная площадка. На корпусе микросхем у первого вывода точка или выемка. Должно получиться так

 

 

Вставляем микросхемы в панели и делаем контрольные замеры напряжений и частоты.
Анодное напряжение = 36,4 В
Напряжение накала = 1,56 В
Частота питания накала = 49,5 Гц
Частота динамической индикации = 72 Гц

 

По замерам выдержаны значения из этикетки на индикатор. Анодное напряжение немного занижено. Думаю, это продлит срок службы. Однако, индикатор разборчиво считывается при естественном дневном освещении. Посмотрим, как долго прослужат индикаторы. Сейчас трудно делать какие-либо прогнозы.

 

Далее фото часов при разном освещении в разное время.

 

 

 

 

Правильно собранные часы не требует настройки и начинает работать сразу.

Управление часами интуитивное, тремя кнопками.
Центральная кнопка «функция» – выбор параметра для настройки.
Последовательно перебираются:
– параметр «час» текущего времени;
– параметр «мин» текущего времени;
– параметр «сек» текущего времени;
– параметр «час» будильника;
– параметр «мин» будильника.
Крайние кнопки – «больше» и «меньше» для изменения значения параметра.

Спасибо за тестирование и ценные замечания:
Анастасии Попковой nastpop@mail.ru
Игорю Волкову igor_volkov_73@mail.ru
Геннадию из СПб mbidnyy@mail.ru
Сергею Галкину galkin1967@gmail.com
Виктору Васильевичу sitin.v@mail.ru

Работой часов и яркостью индикаторов очень доволен. Желаю и Вам удовольствия от сборки и работы часов. Следите за обновлениями, планирую сделать часы на индикаторах ИН-18.

Файлы (для скачивания правой кнопкой мыши "Сохранить как"):
Печатные платы
Прошивка 14.12.14
Прошивка 10.01.15 (коррекция управления кнопками)
Прошивка 02.02.15 (добавлена анимация ламп и увеличена яркость)
Исходник
Документация
Софт
Эта статья для печати


Доступ к файлам плат и файлам прошивок ограничен в связи с массовым
коммерческим копированием и продажей часов без моего участия и согласия.


Назад

Просмотров: 175983

 








 
 
 

В русском Интернете бестолку защищать свои права. Хотите использовать материалы - используйте,
но с письменного согласия авторов. В противном случае будут высланы соответствующие письма
в поисковые системы об ограничении индексации ваших сайтов. Не доводите до греха.