Часы на газоразрядных индикаторах.

В данной статье речь пойдет об изготовлении оригинальных и необычных часов. Их необыкновенность заключается в том, что индикация времени осуществляется при помощи цифровых индикаторных ламп. Таких ламп, когда-то, было выпущено огромное количество, как у нас, так и за рубежом. Использовались они во многих устройствах, начиная от часов и заканчивая измерительной техникой. Но после появления светодиодных индикаторов лампы постепенно вышли из употребления. И вот, благодаря развитию микропроцессорной техники стало возможным создание часов с относительно простой схемой на цифровых индикаторных лампах.

Думаю, не лишним будет сказать, что в основном использовались лампы двух типов: люминесцентные и газоразрядные. К преимуществам люминесцентных индикаторов следует отнести низкое рабочее напряжение и наличие нескольких разрядов в одной лампе (хотя среди газоразрядных тоже встречаются такие экземпляры, но найти их значительно сложнее). Но все плюсы данного типа ламп перекрывает один огромный минус – наличие люминофора, который со временем выгорает, и свечение тускнеет или прекращается. По этой причине нельзя использовать б/у лампы.

Газоразрядные индикаторы избавлены от этого недостатка, т.к. в них светится газовый разряд. По сути, этот тип ламп представляет собой неоновую лампу с несколькими катодами. Благодаря этому срок службы у газоразрядных индикаторов гораздо выше. Кроме этого, одинаково хорошо работают и новые и б/у лампы (а часто б/у работают лучше). Без недостатков все же не обошлось - рабочее напряжение газоразрядных индикаторов больше 100 В. Но решить вопрос с напряжение гораздо проще, чем с выгорающим люминофором. В интернете такие часы распространены под названием NIXIE CLOCK:

Сами индикаторы выглядят вот так:

Итак, на счет конструктивных особенностей вроде все понятно, теперь приступим к проектированию схемы наших часов. Начнем с проектирования высоковольтного источника напряжения. Тут есть два пути. Первый – применить трансформатор со вторичной обмоткой на 110-120 В. Но такой трансформатор будет либо слишком громоздкий, либо его придется мотать самому (перспектива так себе). Да и напряжение регулировать проблематично. Второй путь – собрать step up преобразователь. Ну тут уж плюсов побольше будет: во-первых, он займет мало места, во-вторых, в нем присутствует защита от КЗ и, в-третьих, можно легко регулировать напряжение на выходе. В общем, есть все, что для счастья надо. Я выбрал второй путь, т.к. искать трансформатор и обмоточный провод никакого желания не было, да и миниатюрности хотелось. Преобразователь решено было собирать на MC34063, т.к. был опыт работы с ней. Получилась вот такая схема:

Сначала она была собрана на макетной плате и показала отличные результаты. Все запустилось сразу и никакой настройки не потребовалось. При питании от 12В. на выходе получилось 175В. В собранном виде блок питания часов выглядит следующим образом:

На плату сразу был установлен линейный стабилизатор LM7805 для питания электроники часов и трансформатор.
Следующим этапом разработки было проектирование схемы включения ламп. В принципе, управление лампами ничем не отличается от управления семисегментными индикаторами, за исключением высокого напряжения. Т.е. достаточно подать положительное напряжение на анод, и соединить с минусом питания соответствующий катод. На этом этапе требуется решить две задачи: согласование уровней МК (5В) и ламп (170В), и переключение катодов ламп (именно они являются цифрами). После некоторого времени размышлений и экспериментов была создана вот такая схема для управления анодами ламп:

А управление катодами осуществляется очень легко, для этого придумали специальную микросхему К155ИД1. Правда, они давно сняты с производства, как и лампы, но купить их не составляет проблем. Т.е. для управления катодами требуется всего лишь подключить их к соответствующим выводам микросхемы и подать на вход данные в двоичном формате. Да, чуть не забыл, питается она от 5В. (ну очень удобная штуковина). Индикацию было решено сделать динамической, т.к. в противном случае пришлось бы ставить К155ИД1 на каждую лампу, а их будет 6 штук. Общая схема получилась такой:

Под каждой лампой я установил яркий светодиод красного цвета свечения (так красивее). В собранном виде плата выглядит вот так:

Панельки под лампы найти не удалось, поэтому пришлось импровизировать. В итоге были разобраны старые разъемы, похожие на современные COM, из них были извлечены контакты и после некоторых манипуляций с кусачками и надфилем они были впаяны в плату. Для ИН-17 панельки делать не стал, сделал только для ИН-8.
Самое сложное позади, осталось разработать схему “мозга” часов. Для этого я выбрал микроконтроллер Mega8. Ну а дальше все совсем легко, просто берем и подключаем к нему все так, как нам удобно. В итоге в схеме часов появились 3 кнопки для управления, микросхема часов реального времени DS1307, цифровой термометр DS18B20, и пара транзисторов для управления подсветкой. Для удобства анодные ключи подключаем на один порт, в данном случае это порт С. В собранном виде это выглядит вот так:

На плате есть небольшая ошибка, но в приложенных файлах плат она исправлена. Проводами подпаян разъем для прошивки МК, после прошивки устройства его следует отпаять.

Ну а теперь неплохо было бы нарисовать общую схему. Сказано – сделано, вот она:

А вот так все это выглядит целиком в собранном виде:

Теперь осталось всего лишь написать прошивку для микроконтроллера, что и было сделано. Функционал получился следующий:

Отображение времени, даты и температуры. При кратковременном нажатии кнопки MENU происходит смена режима отображения.

1 режим - только время.
2 режим - время 2 мин. дата 10 сек.
3 режим - время 2 мин. температура 10 сек.
4 режим - время 2 мин. дата 10 сек. температура 10 сек.

При удержании включается настройка времени и даты, переход по настройкам по нажатию кнопки MENU

Максимальное количество датчиков DS18B20 – 2. Если температура не нужна, можно их вообще не ставить, на работу часов это никак не повлияет. Горячего подключения датчиков не предусмотрено.

При кратковременном нажатии на кнопку UP включается дата на 2 сек. При удержании включается/выключается подсветка.

При кратковременном нажатии на кнопку DOWN включается температура на 2 сек.

С 00:00 до 7:00 яркость понижена.

Работает все это дело вот так:

К проекту прилагаются исходники прошивки. Код содержит комментарии так что изменить функционал будет не трудно. Программа написана в Eclipse, но код без каких-либо изменений компилируется в AVR Studio. МК работает от внутреннего генератора на частоте 8МГц. Фьюзы выставляются вот так:

А в шестнадцатеричном виде вот так: HIGH: D9 , LOW: D4

Также прилагаются платы с исправленными ошибками:

Данные часы работают в течение месяца. Никаких проблем в работе выявлено не было. Стабилизатор LM7805 и транзистор преобразователя едва теплые. Трансформатор нагревается градусов до 40, поэтому если планируется установка часов в корпус без вентиляционных отверстий, трансформатор придется взять большей мощности. В моих часах он обеспечивает ток в районе 200мА. Точность хода сильно зависит от примененного кварца на 32,768 КГц. Кварц, купленный в магазине, ставить не желательно. Наилучшие результаты показали кварцы из материнских плат и мобильных телефонов.

Грамотный ликбез по подсветке в часах

Друзья, представляю вашему вниманию очень грамотные мысли в слух о подсветке в часах от человека под именем Strong . Так как задают много вопросов по поводу разных типов подсветок, думаю, данная статья станет хорошим образовательным источником. Любые вопросы, связанные со статьей, задавайте в соответствующую ветку на форуме watch.ru . Еще советуем вам почитать о видах подсветки в часах .

1. В 1902 году впервые на циферблат часов нанесли светосостав, активированный соединениями радия. Об опасности радиации
тогда особо не парились, главное, что часы и военные приборы были видны в темноте. Но этот люминофор от альфа и бета излучения радия через несколько лет деградировал и переставал светиться, хотя период полураспада радия 1600 лет! Но, тем не менее, такими светосоставами покрывали часы и приборы аж до 50х годов, затем стали искать замену и нашли – тритий.

2. Светосоставы с тритиевой активацией применяются и по сей день, хотя и в меньшей степени, чем раньше, так как существует GTLS-технология (тритий в трубках в виде газа, но об этом позже). Так вот, тритий, который применяется в технике ВЕСЬ производится искусственно, путём облучения лития нейтронами в реакторах. А на Земле природного трития наберётся не более 1кг-он активен и быстро рассеивается. Тритий-изотоп водорода, период полураспада 12,3 года. Излучает бету, которая задерживается листом бумаги, т.е. гораздо менее опасен, чем радий и его соединения. Я задался вопросом, а как тритий добавляют в светосостав, ведь это же газ! Оказалось, в парафине (из него делают свечи) часть атомов водорода заменяют атомами трития, а затем уже добавляют в светосостав, которым покрывают циферблаты и стрелки часов (Самые известные из советских – часы Восток, Командирские и Амфибия, там применяли тритий до конца 80х годов).

3. GTLS-технология или Тригалайт – это разработка Швейцарской компании Mb-microtec, революция в области подсветки (ИМХО). Это трубки из боросиликатного стекла, в которые закачивается тритий в виде газа. Внутренние стенки трубок покрыты люминофором, который светится от бета-излучения трития. Примерное время до полного угасания тригалайта-25 лет (неплохо!) Самые известные и недорогие часы с этой технологией-Traser, далее-Luminox, Nite, ну и совсем элитные Ball (у них цифры выложены из тригалайтов разных цветов, в общем, красиво). Кому интересно,зайдите на сайт www.traser.ru там всё подробно)

На этом обзор подсветок постоянного действия завершаю и перехожу к светонакопительным составам

1. Светосостав на основе сульфида цинка – самый худший светонакопительный светосостав! Время послесвечения-не более одного часа – это позор и применяется он в часах, которые продаются в подземных переходах за 100 рублей(((

2. Светосостав на основе алюмината стронция – время послесвечения до 18 часов (очень неплохо!). Стрелки и цифры, покрытые этим светосоставом видны всю ночь без напряга для глаз. Пример – SuperLuminova.

Теперь вывод (это моё мнение,я никому не навязываю свою точку зрения):

Когда человек покупает часы, он читает инструкцию, в ней указывается тип механизма часов, степень водонепроницаемости, материал корпуса, и т.д. Но НИКОГДА НИ В ОДНОЙ ИНСТРУКЦИИ я не встречал информации о времени послесвечения светосостава! Почему? Разве это необязательный параметр часов? На мой взгляд, считывание информации в темноте – это ОЧЕНЬ важно. Но производители НИКАК не заморачиваются по этому поводу и это не есть хорошо(. От необрайта, которым покрывают циферы и стрелки в часах Casio я не в восторге-середнячок (светится примерно 6 часов). Я решил проблему индивидуально, сам покрываю хорошим светосоставом циферблаты и стрелки любимых часов. Использую состав на основе люминофора Green GL (время послесвечения-12часов) и люминесцентную плёнку INTERCOAT (там, где невозможно аккуратно покрыть светосоставом в жидком виде).

Светодиодная подсветка, EL-ILLUMINATOR а также всякие автоподсветки меня не интересуют,т.к часы должны быть видны ВСЕГДА, без нажатия каких либо кнопок или иных действий,типа поворота руки с часами к себе. Не моё это…

*Casio не использует тритий.

Ожидайте продолжение серии образовательных публикаций на блоге (в том числе и статью о всех возможных типах подсветки в часах Casio).

В данной статье речь пойдет об изготовлении оригинальных и необычных часов. Их необыкновенность заключается в том, что индикация времени осуществляется при помощи цифровых индикаторных ламп. Таких ламп когда-то было выпущено огромное количество, как у нас, так и за рубежом. Использовались они во многих устройствах начиная от часов и заканчивая измерительной техникой. Но после появления светодиодных индикаторов лампы постепенно вышли из употребления. И вот, благодаря развитию микропроцессорной техники стало возможным создание часов с относительно простой схемой на цифровых индикаторных лампах. Думаю, не лишним будет сказать, что в основном использовались лампы двух типов люминесцентные и газоразрядные. К преимуществам люминесцентных индикаторов следует отнести низкое рабочее напряжение и наличие нескольких разрядов в одной лампе (хотя среди газоразрядных тоже встречаются такие экземпляры, но найти их значительно сложнее). Но все плюсы данного типа ламп перекрывает один огромный минус – наличие люминофора, который со временем выгорает, и свечение тускнеет или прекращается. По этой причине нельзя использовать б/у лампы.

Газоразрядные индикаторы избавлены от этого недостатка, т.к. в них светится газовый разряд. По сути, этот тип ламп представляет собой неоновую лампу с несколькими катодами. Благодаря этому срок службы у газоразрядных индикаторов гораздо выше. Кроме этого одинаково хорошо работают и новые и б/у лампы (а часто б/у работают лучше). Без недостатков все же не обошлось, рабочее напряжение газоразрядных индикаторов больше 100 В. Но решить вопрос с напряжение гораздо проще, чем с выгорающим люминофором. В интернете такие часы распространены под названием NIXIE CLOCK.

Сами индикаторы выглядят вот так:

Итак, на счет конструктивных особенностей вроде все понятно, теперь приступим к проектированию схемы наших часов. Начнем с проектирования высоковольтного источника напряжения. Тут есть два пути. Первый – применить трансформатор со вторичной обмоткой на 110-120 В. Но такой трансформатор будет либо слишком громоздкий, либо его придется мотать самому, перспектива так себе. Да и напряжение регулировать проблематично. Второй путь – собрать step up преобразователь. Ну тут уж плюсов побольше будет, во-первых он займет мало места, во-вторых в нем присутствует защита от КЗ и в-третьих можно легко регулировать напряжение на выходе. В общем, есть все, что для счастья надо. Я выбрал второй путь, т.к. искать трансформатор и обмоточный провод никакого желания не было, да и миниатюрности хотелось. Преобразователь решено было собирать на MC34063, т.к. был опыт работы с ней. Получилась вот такая схема:

Сначала она была собрана на макетной плате и показала отличные результаты. Все запустилось сразу и никакой настройки не потребовалось. При питании от 12В. на выходе получилось 175В. В собранном виде блок питания часов выглядит следующим образом:

На плату сразу был установлен линейный стабилизатор LM7805 для питания электроники часов и трансформатор.

Следующим этапом разработки было проектирование схемы включения ламп. В принципе управление лампами ничем не отличается от управления семисегментными индикаторами за исключением высокого напряжения. Т.е. достаточно подать положительное напряжение на анод, и соединить с минусом питания соответствующий катод. На этом этапе требуется решить две задачи: согласование уровней МК (5В) и ламп (170В), и переключение катодов ламп (именно они являются цифрами). После некоторого времени размышлений и экспериментов была создана вот такая схема для управления анодами ламп:

А управление катодами осуществляется очень легко, для этого придумали специальную микросхему К155ИД1. Правда, они давно сняты с производства, как и лампы, но купить их не составляет проблем. Т.е. для управления катодами требуется всего лишь подключить их к соответствующим выводам микросхемы и подать на вход данные в двоичном формате. Да, чуть не забыл, питается она от 5В., ну очень удобная штуковина. Индикацию было решено сделать динамической т.к. в противном случае пришлось бы ставить К155ИД1 на каждую лампу, а их будет 6 штук. Общая схема получилась такой:

Под каждой лампой я установил яркий светодиод красного цвета свечения, так красивее. В собранном виде плата выглядит вот так:

Панельки под лампы найти не удалось, поэтому пришлось импровизировать. В итоге были разобраны старые разъемы, похожие на современные COM, из них были извлечены контакты и после некоторых манипуляций с кусачками и надфелем они были впаяны в плату. Для ИН-17 панельки делать не стал, сделал только для ИН-8.

Самое сложное позади, осталось разработать схему “мозга” часов. Для этого я выбрал микроконтроллер Mega8. Ну а дальше все совсем легко, просто берем и подключаем к нему все так, как нам удобно. В итоге в схеме часов появились 3 кнопки для управления, микросхема часов реального времени DS1307, цифровой термометр DS18B20, и пара транзисторов для управления подсветкой. Для удобства анодные ключи подключаем на один порт, в данном случае это порт С. В собранном виде это выглядит вот так:

На плате есть небольшая ошибка, но в приложенных файлах плат она исправлена. Проводами подпаян разъем для прошивки МК, после прошивки устройства его следует отпаять.

Ну а теперь неплохо было бы нарисовать общую схему, сказано – сделано, вот она:

А вот так все это выглядит целиком в собранном виде:

Теперь осталось всего лишь написать прошивку для микроконтроллера, что и было сделано. Функционал получился следующий:

Отображение времени, даты и температуры. При кратковременном нажатии кнопки MENU происходит смена режима отображения.

1 режим - только время.

2 режим - время 2 мин. дата 10 сек.

3 режим - время 2 мин. температура 10 сек.

4 режим - время 2 мин. дата 10 сек. температура 10 сек.

При удержании включается настройка времени и даты, переход по настройкам по нажатию кнопки MENU

Максимальное количество датчиков DS18B20 – 2 . Если температура не нужна, можно их вообще не ставить, на работу часов это никак не повлияет. Горячего подключения датчико не предусмотрено.

При кратковременном нажатии на кнопку UP включается дата на 2 сек. При удержании включается/выключается подсветка.

При кратковременном нажатии на кнопку DOWN включается температура на 2 сек.

С 00:00 до 7:00 яркость понижена.

Работает все это дело вот так:

К проекту прилагаются исходники прошивки. Код содержит комментарии так что изменить функционал будет не трудно. Программа написана в Eclipse, но код без каких-либо изменений компилируется в AVR Studio. МК работает от внутреннего генератора на частоте 8МГц. Фьюзы выставляются вот так:

А в шестнадцатеричном виде вот так: HIGH: D9 , LOW: D4

Также прилагаются платы с исправленными ошибками.

Данные часы работают в течение месяца. Никаких проблем в работе выявлено не было. Стабилизатор LM7805 и транзистор преобразователя едва теплые. Трансформатор нагревается градусов до 40, поэтому если планируется установка часов в корпус без вентиляционных отверстий, трансформатор придется взять большей мощности. В моих часах он обеспечивает ток в районе 200мА. Точность хода сильно зависит от примененного кварца на 32,768 КГц. Кварц, купленный в магазине, ставить не желательно. Наилучшие результаты показали кварцы из материнских плат и мобильных телефонов.

Кроме ламп, использованных в моей схеме, можно устанавливать любые другие газоразрядные индикаторы. Для этого придется изменить разводку платы, а для некоторых ламп напряжение повышающего преобразователя и резисторы на анодах.

Внимание: устройство содержит источник высокого напряжения!!! Ток небольшой, но достаточно ощутимый!!! Поэтому при работе с устройством следует соблюдать осторожность!

Один из вариантов сборки данного проекта:

Список радиоэлементов

Как выглядит большинство современных электронных часов? Легко представить пластмассовый корпус, сегментные цифры на сером жк — табло, или светящиеся на светодиодном. Без разницы все они очень обыденные и похожи друг на друга, как две капли воды. Для изготовления наших неоновых часов мы обратимся к эпохе кибернетики, и сделаем их по самым несовременным технологиям!

Неоновые индикаторы

Прототипы неоновых индикаторов, всемирно известных как NIXIE, были разработаны в небольшой лаборатории производителя электровакуумных приборов Haydu Brothers Laboratories, которую впоследствии выкупила фирма Burroughs Corporation вместе с принадлежащей ей торговой маркой NIXIE. А в 1954 году индикаторы были представлены на рынок. Название NIXIE было получено из аббревиатуры «NIXI» дроссель L окажется напрямую подключенным к источнику питания. В силу инерционности дросселя (фундаментальное свойство индуктивности) ток не может увеличиться скачкообразно, а будет нарастать линейно, при этом будет происходить накопление энергии магнитного поля. Напряжение в точке соединения диода VD и дросселя L равно нулю, поэтому диод закрыт. Подачу тока в это время в нагрузку обеспечивает конденсатор С. При размыкании ключа SW (обозначено синим) ток не может мгновенно уменьшиться, опять же в силу инерционности дросселя, и поэтому продолжает течь. Напряжение на катушке мгновенно увеличивается до уровня, обеспечивающего протекание тока. В теории - хоть до бесконечности, в реальности же произойдет искровой разряд через воздух. Но дроссель слева подключен к источнику питания, а справа через диод к накопительному конденсатору с уже имеющимся некоторым зарядом. Таким образом, нарастание напряжения продолжится с напряжения, имеющегося на конденсаторе. Ток в дросселе при этом будет линейно уменьшаться, а напряжение на конденсаторе расти. Величина напряжения в пике зависит от нескольких факторов: индуктивности дросселя, длительности открытого, закрытого состояния ключа и скорости его выключения. Величина пульсаций этого напряжения как параметр качества питания, в свою очередь, зависит от: емкости конденсатора, частоты работы ключа и тока потребляемого нагрузкой. Важно, чтобы ни при каких обстоятельствах сердечник дросселя не переходил в насыщение. Если это происходит, то дроссель уже не в состоянии накапливать энергию магнитного поля, а сопротивление его по постоянному току становится крайне мало. Это означает, что в насыщении мощный дроссель превращается в простой проводник, который замыкает через ключ источник питания. В результате КПД устройства резко падает, а ключ и источник питания сильно разогреваются. В конечном счете, это приводит к выходу из строя ключа или источника питания. Чтобы этого не произошло, нужно правильно выбрать параметры преобразователя.

Итак, перед нами одна из тысяч схем повышающих преобразователей. Хочется сразу обратить внимание, что схема несколько нестандартна. Обычно для управления силовым ключом используется специальный ШИМ-контролер, например, МСЗД063. Здесь используется универсальный аналоговый таймер NE555, а управление и стабилизация реализована с помощью частотной модуляции . Интересно заметить, что многие специализированные микросхемы ШИМ-контролеров в своем сердце имеют все тот же универсальный таймер. Разберемся, как работает преобразователь.

Таймер NE555 включен как мультивибратор по стандартной схеме. Цепочкой R5 R6 C4 определяется частота и скважность импульсов. Таймер обеспечивает работу повышающего преобразователя L1 VT1 VD1 СЗ. На резисторах R1R2R3 собран делитель напряжения, который вместе с VT2 и R4 образуют цепь обратной связи. Вывод CONTR-таймера позволяет получить доступ к опорному напряжению компаратора. Если транзистор VT2 начинает открываться, то это приведет к притягиванию внутреннего опорного напряжения к земле, вследствие чего увеличивается частота генерации. Увеличение частоты при неизменных остальных элементах приводит к уменьшению выходного напряжения. Это легко видно из уравнения баланса накопленной и расходуемой энергии . В качестве ключе используется IRF830 с максимальным напряжением 500 В, максимальнымтоком4Аи сопротивлением канала 1,5 Ом. Диод высокочастотный FR04 с обратным напряжением 400 В, Дроссель- 100 мкГн, рассчитанный на ток не менее 4 А. Для IRF830требуется также небольшой радиатор, так как в пике через него проходит весьма солидный ток.

В цепи обратной связи используется высоковольтный транзистор ВF487, с максимальным напряжением коллектор-эмиттер 400 В. На самом деле, нет строгой необходимости использовать именно этот транзистор. Вместо него подойдет и любой другой низковольтный маломощный транзистор структуры n-p-n, например, ВС547. Но эта схема не имеет никаких цепей и средств защиты от коротких замыканий или перегрузок. В повышающих преобразователях без серьезного усложнения и вмешательства в основную цепь питания невозможно реализовать такую защиту. Как показала практика, нестандартные ситуации, имеющие место в основном на этапе макетирования и отладки, приводят к высоковольтному выбросу и выходу из строя именно этого транзистора, поэтому его применение оправдано.

В качестве повышающего преобразователя можно использовать и другую схему, скажем, на той же МС34063. но описанная выше- самая простая и неприхотливая. К тому же, трудностей с доставанием NE555 по определению быть не может, это очень распространенная микросхема. Подробнее о методике расчета импульсных источников питания читай в книге Раймонда Мэка «Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению».

Управление NIXIE

Итак, в нашем распоряжении - 4 газоразрядных индикатора ИН-1 и 2 неоновые лампочки ИН-З в качестве мигающих точек, а также источник питания для всего этого. Осталось на каждом индикаторе зажечь цифру в соответствии с текущим временем, то есть один из десяти электродов каждой лампы замыкать на землю. Можно использовать АС маломощных высоковольтных транзисторов, а можно сделать по-другому… В свое время, специально для работы с газоразрядными индикаторами, была разработана микросхема SN74141 (отечественный аналог К155ИД1). Она представляет собой дешифратор двоично-десятичного кода в десятичный, который позволяет преобразовать четырехразрядный код, поступающий на входы АО-АЗ, в напряжение низко го логического уровня, появляющееся на одном из десяти выходов 0-9. Каждый десятичный выход снабжен высоковольтным транзистором с открытым коллектором. Другими словами, катоды неоновых индикаторов можно напрямую подключать к одноименным выводам этой микросхемы. Управление самим индикатором сводится к подаче двоичного кода зажигаемой цифры на четыре адресные линии дешифратора. Несмотря на то, что это очень олдскульная микросхема, в бывшем СССР их, а также сами индикаторы серии ИН, выпускали вплоть до 87 года, в то время как за рубежом от них давно отказались. Поэтому во всем мире это «советское добро» сейчас достать легче, чем брендовые аналоги. Кроме того, стоимость таких четырех микросхем не сравнится со стоимостью четырех десятков высоковольтных транзисторов (40 руб. против 400).

В качестве управляющего контролера выбран AVR — микроконтроллер ATtiny26 фирмы ATMEL. Описание принципа работы и архитектуры этих микроконтроллеров не входит в рамки статьи - по теме есть огромное количество информации. Строго говоря, для наших целей лучше бы подошел ATmegaS. Но рассмотрим другой вариант, к тому же не уступающий в цене.

Для управления индикаторами нам нужно 16 выводов (4 индикатора по 4 линии), еще один вывод нужен для мигающих точек, два будут задействованы для кварца, и еще два вывода потребуется для кнопок. Итого - 21 вывод. Для наращивания недостающих выводов используем внешний 8-битный регистр-защелку SN74LS373 (отечественный аналог КР1533ИР22), и подключим его параллельно основному порту А, а один вывод с порта В используем для фиксации. Индикаторы подключаются парами - одна пара к регистру защелке, другая к контроллеру. Теперь для установки всех четырех цифр на неоновых индикаторах нужно выполнить следующую последовательность:

1. установить на выводе STB регистра-защелки лог. 1.;
2. записать в порт А коды единиц и коды десятков часов;
3. установить на выводе STB лог. 0, тем самым, зафиксировать данные в нем;
4. записать в порт А коды единиц и коды десятков минут.

Вся эта последовательность выполнится микроконтроллером за несколько микросекунд. Блок питания выполнен по классической схеме. В качестве сетевого трансформатора используется компактный 7-ватный ТТП-110. С выпрямителя BD1C1C2 нестабилизированное напряжение 12 В подается на повышающий преобразователь и линейный стабилизатор L7805, обеспечивающий питанием цифровую часть схемы. Все остальные блоки, за исключением самих индикаторов, установка которых планируется на переднюю панель, размещены на одной односторонней печатной плате. Кнопки настройки и установки часов будут расположены на задней панели вместе с разъемом питания и конструктивно объединены с ISP-разъемом программирования микроконтроллера.

Полный вариант схемы с рисунком печатной платы, фотошаблонами, исходниками и готовой прошивкой ищи на диске.

Корпус для NIXIE

Изготовив такие неоновые часы на старомодных неоновых индикаторах, несолидно было бы поместить их в какую-нибудь банальную пластиковую коробку. ИН-1 - это первые отечественные газоразрядные индикаторы из эпохи кибернетики. Почти все они кривые, косые и выполнены весьма брутально, поэтому требуют соответствующего корпуса… в идеале, из черного бакелита с палец толщиной, или из бетона, как, например, у часов NIXIE Concrete Clock. У Даниеля Курта это был всего лишь концепт, мы же превратим его в жизнь! Поскольку корпус претендует на право быть фундаментальным, то и делать мы его будем по всем правилам изготовления фундаментов.

Опалубка и отливка второй стенки

Настоящий бетон мы использовать, конечно, не будем. Это неразумно, ведь время его схватывания составляет несколько дней, а полную прочность он набирает только через месяц. Вместо бетона мы будем использовать строительный гипс (алебастр). Работать с ним гораздо проще, смесь отвердеет за 10 минут, и будет иметь ровную поверхность с шероховатой фактурой, приятной на ощупь. Отливка корпуса производится поэтапно - каждая сторона отдельно. Для этого требуется большой кусок стекла и несколько полос из жести. Стекло служит основой, а полосы опалубкой. Полосы, толщиной около 0,5 мм, скрепляются по углам плоскими магнитами с внешней стороны, таким образом, получается легко разборная конструкция многоразового применения. Сначала на листе бумаги размечается геометрия заготовки, после чего лист кладется под стекло. Затем по линиям будущих границ «крышки» подгоняется жестяная опалубка. После этого разводится гипс до консистенции жидкой сметаны и заливается в полученную форму. Время загустевания всего 2-3 минуты, поэтому работать нужно очень быстро и точно. С помощью шпателя смесь разравнивается по всей форме. Через 7-10 минут происходит отвердевание гипса. Заготовка становится теплой и прочной. Теперь опалубка разбирается и можно приступать к отделению заготовки от стекла. Так мы получили только одну стенку. Формирование остальных стенок корпуса проводится таким же образом. Первым делом необходимо примерить уже имеющуюся заготовку к вновь сформированной жестяной опалубке следующей стороны будущего корпуса, чтобы она легко туда вставлялась, а стенки опалубки прилегали плотно. Сначала заливается гипсовая смесь, а потом уже вставляется заготовка, причем заготовка должна отлежаться еще минут 10 - иначе ровных стыков не получить. Пока гипс теплый и мокрый, еще не набрал полную прочность и его легко соскребать, надо быстро удалить все излишки. Если между сторонами имеются «щели» или при заливке образовалась раковина, то после полного затвердевания корпуса их легко «залечить» с помощью шпателя, сухой смеси и небольшого количества воды. Дно делается в самую последнюю очередь, после проделывания отверстий под неоновые индикаторы.

Контур отверстий прорисовывается циркулем прямо на гипсе. Потом в центре просверливается несколько отверстий, и сердцевина аккуратно выдавливается. Только никаких ударов! До нужного диаметра все доводится с помощью тонкостенной трубки-скребка. Отверстия готовы и можно приступать к отливке дна. Гипс - пористый материал и ведет себя аналогично утеплителю, поэтому для нормальной работы электроники заднюю крышку делать не стоит.

Внутри гипс все еще остается влажным, и чтобы корпус не повело, перед установкой электроники нужно оставить его на неделю в теплом месте. В процессе сушки корпус меняет цвет с темного на светло-серый. Когда гипс полностью высохнет, можно приступать к фиксированию неоновых индикаторов в отверстиях с помощью клея. На нижнюю плоскость корпуса бетонных часов наклеиваются резиновые ножки, и часы готовы!