Здравствуйте, уважаемые читатели. Тема электронных часов меня никак не отпускает, и сегодня будет рассказ об очередном проекте. Я уже делал часы на газоразрядных индикаторах, ознакомиться можно
здесь. Новые часы также будут на советских лампах ИН-12, но немного сложнее — с Wi-Fi подключением к сети, синхронизацией времени по NTP, со схемой часов реального времени и управлением через веб-интерфейс.
Под катом — схема, печатная плата, прошивка, процесс сборки корпуса, описание функционала часов.
Попалось мне как-то на YouTube видео с этими часами, автором данных часов является Константин Репников. Оказалось что печатные платы для данного проекта автор выложил на
PCBWay, это было решающим фактором, решил заказать платы и собрать себе такие часы.
Схема
Устройство собрано на основе микроконтроллера ESP8266, это позволяет реализовать управление настройками часов через браузер, и синхронизацию времени с помощью NTP протокола, схема устройства показана на рисунке ниже:
Микроконтроллер с помощью сдвиговых регистров 74HCT595 и транзисторных ключей управляет газоразрядными индикаторами. Напряжение 3,3 В для питания микроконтроллера обеспечивает DC-DC преобразователь на микросхеме MC34063AD. Высокое напряжение 170 В для питания ламп реализовано с помощью на повышающего преобразователя на микросхеме MAX1771. Также в схеме имеются часы реального времени на микросхеме DS3231. Питается схема от внешнего источника напряжения 9 — 12 В.
Печатные платы это набор из трех плат с двухсторонним монтажом, вид с обеих сторон:
Сделал заказ на
PCBWay, платы были на изготовлении два дня, после отправили почтой Китая, через 20 дней посылка была у меня.
Платы выполнены довольно качественно — паяльная маска (я выбрал чёрного цвета), металлизация отверстий, шелкография все дела.
Сборка
Пока ждал платы, заказал также у китайцев детали для сборки, список всех необходимых компонентов со ссылками под спойлером.
Список деталей для сборки
Если кто также захочет собрать эти часы, стоит сказать, что некоторые детали достаточно мелкие, для многих это может быть проблема. Для понимания фото транзистора на пальце:
Если не брать во внимание что детали маленькие, собирать часы довольно просто, где что должно быть всё подписано — попутать тяжело. После нескольких дней с паяльником и лупой, разрезания дремелем и отмывания спиртом, имеем три платы. Первую я условно назвал «блок питания», вид с обеих сторон:
Вторая плата — плата часов:
Третья плата — плата индикации:
У неонок, которые служат двоеточием между цифрами, на каждый вывод одел тонкую термоусадку, после вставил в отрезок черной оболочки от кабеля. Все три платы соединяются вместе в «сэндвич» с помощью PLS-PLD разъёмов, получается такая конструкция:
Прошивка
Чтобы часы заработали нужно прошить микроконтроллер, я использовал популярный программатор CH341A. Соединяем плату часов с программатором по схеме на фото:
Перемычку на программаторе переставляем из положения 1-2 в положение 2-3, тем самым переключаем его в режим USB — UART конвертера. Подключаем всё это дело к компьютеру, в диспетчере устройств должен появиться новый виртуальный COM порт:
Для прошивки ESP8266 нам понадобится программа
NodeMCU Flasher, запускаем файл ESP8266Flasher.exe. В первой вкладке «Operation» выбираем нужный COM порт (у меня выбрался автоматически):
Идём во вкладку «Config», рядом с зеленой строкой с надписью «INTERNAL://NODEMCU» жмём на шестеренку и выбираем прошивку в формате *.bin, так же выбираем «0x00000» как показано на рисунке ниже:
Далее переходим во вкладку «Advanced» и меняем там скорость на 115200:
Возвращаемся на вкладку «Operation» и жмём «Flash»:
Начнется прошивка контроллера, по окончании в нижнем левом углу должна появиться галочка в зеленом кружочке:
Ссылка на файл прошивки на Google Диске —
тут
Внимание! В схеме присутствует опасное для жизни высокое напряжение, настоятельно рекомендуется быть предельно осторожным!
Собираем часы и подключаем питание, часы должны показать полночь (засветятся нули):
Открываем на смартфоне настройки Wi-Fi, в списке должна появиться новая точка доступа «NixieIN12», подключаемся к ней:
После подключения откроется веб-интерфейс часов, по умолчанию откроется раздел «WiFi settings» пока нам это не нужно, выбираем «Time settings» и жмем кнопку «Set time»:
Часы синхронизируются и покажут текущее время:
Электронная часть работает, надо делать корпус.
Корпус
Корпус как у автора мне не понравился, какой-то он «чрезмерно круглый», решил сделать свой. Корпус будет из фанеры толщиной 4 мм, вырезаться лазером на ЧПУ станке. Нарисовал чертеж с деталями корпуса в CorelDRAW:
После лазерной резки, получил такой комплект фанерок:
Намазываем детали клеем, аккуратно собираем и зажимаем в тисках на сутки сохнуть:
После склейки получилось следующее:
Зачищаем снаружи корпус наждачной бумагой, чтобы сгладить все неровности и удалить нагар после лазерной резки, внутренности я решил оставить обожженными, после обрабатываем льняным маслом:
С тыльной стороны:
К днищу прикрепил саморезами две резиновые ножки:
Вставляем батарейку 2032, пластиковыми стойками прикрепляем заднюю стенку корпуса:
Собираем всё вместе:
Функционал
Как упоминалось выше, при первом включении часы создают точку доступа «NixieIN12», после подключения к ней откроется веб-интерфейс часов с разделом «WiFi settings». Устройство найдёт все доступные Wi-Fi точки доступа, выбираем в списке свою, вводим пароль и нажимаем кнопку «Save». Часы перезагрузятся уже в режиме клиента и подключатся к нашей домашней Wi-Fi сети. Попасть в веб-интерфейс можно либо набрав в браузере в адресной строке:
http://nixiein12
Либо ввести ip-адрес который выдал нашим часам роутер (можно посмотреть в веб-интерфейсе роутера). Должно открыться такое меню веб-интерфейса:
Все разделы веб-интерфейса в развёрнутом виде:
Здесь у нас и установка времени, настройка будильников, настройка оповещения по времени, настройки Wi-Fi, настройки часов, сервисное меню для настроек антиотравления катодов, настройки светодиодной подсветки, и наконец предустановки яркости свечения ламп.
В часах имеется три будильника и оповещения (например каждый час) при условии подключения модуля DFPlayer mini:
Есть также возможность подсвечивать лампы светодиодами WS2812B, на плате часов есть разъём для подключения — в данном экземпляре часов это не реализовано, мне такое не нравится, теряется вся «ламповость».
Стоит также показать как меняются цифры на «дисплее», они плавно затухают и плавно зажигаются:
Под конец ещё пару фото как выглядит эта красота в темноте:
Часы работают уже около месяца, при обесточивании и последующем включении время не сбрасывается, схема часов реального времени работает. Обратил внимание что всегда показывают время одинаковое с моим смартфоном, т. е. синхронизация также работает исправно.
В итоге имеем ещё одну красивую вещь, сделанную своими руками.
Всем удачных поделок, спасибо за внимание, и будьте здоровы.
Правда, стоят без корпуса уже скоро год. Никак простой закрытый (что бы лампы из него не торчали вверх) корпус подобрать не могу.
ИН-8-2
Однозначно плюс! :)
Сколько по бюджету получилось?
— во-первых, в случае такого (надеюсь, только гипотетического) развития событий орбитальные группировки систем навигации будут уничтожены на самом первом этапе — и высота орбиты в 19-23 тысячи км тут не помеха, средства для уничтожения, разумеется, есть у всех стран «ядерного клуба»;
— гражданские сигналы (т. е. доступные свободно) американской GPS в диапазонах L1 (включая L1C)/L2 (L2C) будут отключены непосредственно в «час X» или заблаговременно, кроме того, нельзя исключать, что и «военные» коды P и M будут автоматически сменены; разумеется, то же самое произойдёт с ГЛОНАСС/Galileo/Beidou и любой другой потенциальной GNSS — все гражданские навигаторы «превратятся в тыкву», ни одна страна в случае угрозы ядерного удара не оставит свою (впрочем, и чужую) систему открытой для других;
— спутники GNSS — это не просто «болванка», тупо пищащая что-то на своих частотах; для точного расчёта эфемерид нужно знать точные (до метров и сантиметров) параметры орбит всех спутников; для контроля этих орбит для GPS, к примеру, существует более 10 наземных станций контроля; данные контроля, коррекции и посчитанные эфемериды передаются на спутники с земли, без этих данных, во-первых, погрешность будет лавинно возрастать, во-вторых, вероятнее всего, спутник перейдёт к какому-то особому протоколу (действий); без достаточной точности спутник перестанет передавать пакеты информации (перейдёт в особый режим и выведет себя из рабочей части группировки) — а значит, время взять будет неоткуда;
— изначально (до последних поколений спутников) спутники GPS имеют набор детекторов ядерной детонации (оптические датчики, датчики рентгеновского излучения, электромагнитного импульса, дозиметры), которые (наряду с передаваемым на L3 сигналом) образуют основную часть системы обнаружения ядерной детонации Соединенных Штатов (NUDET, Nuclear Detonation); логично предполагать, что при поступлении с этих датчиков информации о ядерных взрывах даже (и тем более) без связи с наземными станциями спутники перейдут к особому протоколу (действиям на случай угроз).
Есть и другие причины.
В общем, в случае глобального ядерного конфликта все GNSS будут уничтожены — и чужими, и своими.
Вы не можете этого знать. Как далеко в Китае зашла программа ASAT и что с Dong Neng-3? А что у нас?
Это информация любой стране имеет грифы государственной тайны.
Половину и не надо. Да и «одномоментно» вообще не выйдет, нельзя «достать» орбиты с любым наклонением с любой точки поверхности.
Во-первых, могут или нет — Вам даже в ВКС не скажут. :) Во-вторых, не обязательно физически выводить спутник из строя, достаточно нарушить его функционирование или искажать его сигналы. Давайте на секунду представим, что аппараты ГЛОНАСС или запущенные (или имеющиеся) как на высокие, так и на более низкие орбиты спутники могут передавать сигналы GPS, «подменяя» для приёмников (гражданских — точно, военных — хочется надеяться) сигналы от отдельных спутников и внося серьёзные искажения в принимаемые сигналы с военным кодом?
Сейчас это работает на земле (пресловутые «глушилки»; все, наверное, уже знаю про «зону» у Кремля и другие; причём, это можно сделать «на столе», потратив всего несколько сотен долларов), почему бы этому не работать в космосе? Всё это есть.
Во-вторых, вспомним проект «Вестфорд». В современном варианте это может стать серьёзным оружием в космосе, влияющем как на связь, так и на сами объекты на орбитах. А взрывы в космосе и радиационные пояса?
Не будем развивать полемику.
В условиях глобального конфликта ни одна страна не сможет рассчитывать на GNSS. Именно поэтому стратегические вооружения (в частности, МБР) используют другие или комбинированные средства навигации (к примеру, инерциальные навигационные системы).
Ты или умный и что-то знаешь или глупый и пукнул в лужу ))
Или про искусственные радиационные кольца там же? Тут видно что с физикой-математикой очень печально.
частоизредка ))Оно поработает немного и всё…
Атомные ракеты весьма слабые и не грозят ни планете, ни человечеству. Предстоящий ледниковый период более суровое испытание, только для городов опасны.
nuclearsecrecy.com/nukemap/
ссылка
Вот бы еще была активация, низкочастотное жужжание «запуска» часов, звуков включения неонов (загуглите «Серия звуков с включением неона (для монтажа)» — голос на подсевших батарейках говорил время…
Жеесть ))
Стоит сделать изменения и глазастый китаец, и будет снова подготовка к продакшену и китаец может попросить денег.
Здесь этого нет, оттого и идет сильная засветка неактивных цифр.
Рисунок поясняющий механизм засветки взят оттуда:
В тлеющем разряде свечение прижимается к катоду при повышении разрядного напряжения. Может тут именно размазанность свечения воспринимается как засветка? А поднять, и оно будет сосредоточенно у катода.
Это первая версия, во второй сделано по другому и этого эффекта нет
Никогда не понимал — зачем ESP8266 часы реального времени… ESP и так время очень точно считает. И плюс NTP…
Проверено лично несколько устройств…
Но не будет же столько времени интернета…
У меня раньше такая проблема была.
Если уж делать на ESP, то заложить и возможность автокоррекции ухода.
Не, RTC надо в любом случае. Вон в ТВ боксах не было, а синхронизация не всегда работала.
NTP не работало, причем не работало даже на компе, благо админ был там знакомый, написал ему, он дал адрес внутреннего NTP сервера, прописал, заработало.
А со стандартными облом, превышен интервал.
Похоже, на преждевременную оптимизацию на их стороне.
Представляете весь ужас проблемы — эту неровность никто никогда не увидит, даже автор работы (впрочем как и винты на задней стенке), а она там все равно есть, и будет! Даже не знаю сколько надо грустных смайликов добавить по этому поводу…
Хоть открывай конкурс по поиску самых неожиданных недочетов. Согласен, что это очень тяжело сделать, когда работа в обзоре просто отличная.
vitgo, очень классная работа, по сути промышленное исполнение! Очень понравилась идея монтажа всей начинки на задней крышке, можно не капаться в глубине узкого корпуса, а вытащить всё разом наружу, возьму на вооружение.
Осталось достать лампы и
купить лазерный принтер!!!
Не знаете у PCBWay можно платы заказать сразу с распайкой мелких деталей?
Добавлю и свои 5 копеек, раз пошёл такой флэш моб в комментариях.
Признаюсь, делал не я, подарил товарищ, спасибо ему огромное.
На фото получается с засветкой, которой на деле нет.
Москва.
Спасибо!
Понимаю, что на вкус и цвет друзей нет, но..-уж извините.
Хотя, труда положено..-за что и плюсану.
www.flickr.com/photos/yuri_bogdanov/albums/72157704297805682
Видео:
Автору респект!
И второй вопрос, али прислал 470pF 0805, но мультиметр показывает 340. Это критично, или лучше новые купить? Заранее спасибо.