Тёплый ламповый свет или часы на газоразрядных индикаторах ИН-12

Здравствуйте, уважаемые читатели. Давно я хотел собрать часы на газоразрядных индикаторах, но всё катастрофически не хватало времени, наконец то я закончил этот проект. Под катом немного о том что такое газоразрядные индикаторы, а также о том как я собирал часы, начиная со схемы и заканчивая корпусом.

Введение

Если верить википедии, первые газоразрядные индикаторы были разработаны в 50-х годах прошлого века. За рубежом такие индикаторы называют «Nixie», название получилось от сокращения «NIX 1» — «Numerical Indicator eXperimental 1» («цифровой индикатор экспериментальный, разработка 1»). В данных часах используются знаковые индикаторы советского производства типа ИН-12Б.

По конструкции они из себя представляют стеклянную колбу внутри которой десять тонких металлических электродов (катодов), каждый из которых соответствует одной цифре от 0 до 9, электроды сложены так, что различные цифры появляются на разной глубине. Также присутствует один электрод в виде металлической сетки (анод), располагается перед всеми остальными. Колба наполнена инертным газом неоном с небольшим количеством ртути. Когда между анодом и катодом прикладывается электрический потенциал от 120 до 180 вольт постоянного тока, вблизи катода возникает свечение, загорается соответствующая цифра. За этот мягкий оранжевый свет и ценят эти индикаторы.
Также в данных часах для разделения часов и минут используется ещё один газоразрядный индикатор — ИНС-1
Индикация осуществляется через линзовый купол баллона, выглядит как светящаяся точка оранжевого цвета.

Схема

Схема часов была найдена на просторах сети, автор Тимофей Носов. В основе её микроконтроллер PIC16F628A и советская микросхема К155ИД1, представляет собой высоковольтный дешифратор управления газоразрядными индикаторами.

Питание ламп реализовано с помощью повышающего импульсного преобразователя, собранного на полевом транзисторе, индуктивности, конденсаторе и диоде, сигнал ШИМ генерирует микроконтроллер. В данной схеме используется динамическая индикация, микроконтроллер с помощью дешифратора К155ИД1 управляет катодами сразу всех ламп, синхронно управляет анодами ламп через оптопары. Скорость переключения ламп происходит с высокой частотой, а так как газоразрядным индикаторам, как и любой лампе, нужно время чтобы потухнуть, то мерцания человеческий глаз не видит (скажу больше — не видит даже камера).
В схеме реализовано резервное питание на элементе CR2032, при отключении питания индикация тухнет, а часы продолжают идти.

Электронная часть

Схема часов разделена на две части — плата с лампами и основная плата устройства.
Ссылка на архив с файлом для Splint Layout — тут

С помощью ЛУТ сделал две платы

Собираем плату с лампами
Лампы мне достались со старой советской техники, собственно эта находка и побудила меня собрать эти часы.

Собираем основную плату

Платы соединяются через разъемы PLS и PBS, которые припаиваются со стороны дорожек. Вот так выглядит в собранном виде:
Микроконтроллер PIC16F628A покупал — тут
Оптопары покупал — тут
Полевой транзистор IFR840 — тут
Остальное было в наличии, или нашлось по месту.

Осталось прошить микроконтроллер. Прошивать будем с помощью программатора PICkit2, покупался давно — тут

Запускаем программу PICkit2 и прошиваем наш микроконтроллер
прошивка
После прошивки включаю часы… а цифры не светятся, мигает только секундный индикатор (ИНС-1). После нашел свою ошибку, в цепи питания ламп вместо резистора 4,7К был установлен 47К. После замены схема заработала, надо делать корпус.

Корпус

Остался у меня кусок бруса бука, это тот же бук что использовался для изготовления корпуса «шайтан коробочки» из моего предыдущего обзора.

Сначала хотел вырезать корпус на ЧПУ станке, договорился со своим товарищем работающим на мебельном производстве. Но, как бывает, то нет времени, то срочно надо выполнить другую работу. Короче, после месяца ожидания, решил сделаю сам.

Вырезал заготовку под будущий корпус, разметил

Вырезал полость под внутренности, это был сам трудоёмкий этап. Сначала высверливал, потом лишнее убирал стамеской, после зашкуривал.

Стамеской сделал углубление для стекла и задней панели, приклеил упоры внутри корпуса, все пропитал льняным маслом

Из затемнённого стекла вырезал кусок нужного размера

Сделал заднюю панель, с отверстиями для кнопок и разъёма питания

Собрал всё вместе, вид спереди

Вид сзади

Для того что бы часы стояли немного под наклоном, на днище приклеил две резиновые ножки

В случае редкого включения отдельных индикаторных катодов и активности других, частицы металла, распыляемого работающими катодами, оседают на редко используемых, что способствует их «отравлению». В устройстве реализован метод борьбы с этим явлением, перед сменой минут происходит быстрый перебор всех цифр во всех лампах. Демонстрация как это происходит:

Из функционала — часы, будильник, настройка яркости. Управление осуществляется тремя кнопками — «больше», «ок» и «меньше».
Нажатием на кнопку «ок» перебираются следующие режимы:
– настройка часов текущего времени (ЧЧ _ _);
– настройка минут текущего времени (_ _ ММ);
– настройка часов будильника (ЧЧ._ _);
– настройка минут будильника (_ _.ММ);
– настройка текущего дня недели от 1 до 7 (0 _ _ 1);
– срабатывание будильника в понедельник (1 _ _ 1);
– срабатывание будильника во вторник (2 _ _ 1);
– срабатывание будильника в среду (3 _ _ 1);
– срабатывание будильника в четверг (4 _ _ 1);
– срабатывание будильника в пятницу (5 _ _ 1);
– срабатывание будильника в субботу (6 _ _ 0);
– срабатывание будильника в воскресенье (7 _ _ 0);
– яркость свечения ламп от 0 до 20 (8 _ 05);
– почасовой сигнал с 9:00 до 21:00 (9 _ _ 1).

Вот так выглядит эта красота в темноте

В итоге имеем красивую вещь, сделанную своими руками. В будущем возможно сделаю другие часы в другом корпусе, есть одна задумка.

Всем спасибо за внимание.