Niskobudżetowy zegar Nixie

[Leoneq]

Niskobudżetowy zegar Nixie

Każdy elektronik chyba kiedyś widział urządzenie oparte o lampy Nixie. Z racji ich uroku, niepowtarzalnego wyglądu i chęci zrobienia czegoś "wow", i ja taki zbudowałem.

Działanie lamp Nixie:

Dla tych, którzy nie wiedzą co lampy Nixie, już służę pomocą: lampy Nixie zostały wynalezione w latach 60. ubiegłego wieku. Pierwsza firma która je produkowała tak je nazwała i się ta nazwa przyjęła. Były też to pierwsze wyświetlacze cyfrowe. Ich działanie polega na jonizowaniu się gazu (neonu z domieszkami) wokół katody z przyłożonym napięciem ok. 180V. Zjonizowany gaz powoduje świecenie się, i układa się wokół katody (w tym przypadku cyfry). Na żywo wygląda to bezcennie, lecz należy pamiętać że to wysokie napięcie.

Budowa:

Ale może najpierw coś o mnie: nazywam się Leon, mam 14 lat, chodzę do 8 klasy podstawówki i interesuję się elektroniką, informatyką, itp.  Mam też drukarkę 3D - nie wykorzystałem jej w konstrukcji z racji jej awarii (czekam jeszcze na nowego rampsa  ). Przechodząc już do zegara: z racji mojego stosunkowo młodego wieku, nie mam zbyt dużo pieniędzy na projekty więc chciałem na całość przeznaczyć ok. 100 zł zebranych od dziadków. Dlatego miało wyjść tanio i dobrze. Założenia z góry były jasne: multiplexowanie 1 sterownikiem, użycie 4 lamp, oraz materiałów z odzysku. Zacząłem od zrobienia przetwornicy step-up na 200V prądu stałego. Skorzystałem z tego schematu, który się sprawdził dość dobrze. Potem przyszedł mi sterownik 74141, oraz neonówka - mogłem już sprawdzić czy wszystko działa, i działało za pierwszym razem (możecie zacząć budować bunkier na apokalipsę). Następnie przeszedłem do zrobienia płytki głównej - goła atmega 328 z kwarcem 16mhz, ze sterownikiem na jednej płytce.

Od razu zamontowałem moduł czasu RTC DS1302 (najtańszy) który lekko zmodyfikowałem - piny dałem z drugiej strony, a na górze zamontowałem koszyczek na dużą baterię od biosa. Do tego doszedł stabilizator 7805 i sterownik katod lamp. Całość wyszła całkiem schludnie - jestem z tego zadowolony. Na końcu doszły mi tranzystory do sterowania anodami lamp. Zastosowałem tu klucz z NPN MPSA42 oraz PNP MPSA92. I tutaj, podczas testów zrobiłem błąd - z racji małego protoboarda zrobiło się zwarcie, przez które zjarałem mój pierwszy rezystor w życiu (!), a tranzystory jakoś działały dalej. Po naprawieniu usterki 1 lampa działała - mogłem wyświetlić wszystkie cyfry od 0 do 9. Mogłem też zmierzyć, że napięcie zapłonu wynosi 180V i obniża się do 140V napięcia pracy. Teraz zostało mi zrobić podstawki - model pod lampy IN-12 do druku mogę udostępnić, ale z racji uszkodzenia płyty musiałem je zrobić sam. Wziąłem więc starą pokrywkę od farby, wyciąłem prostokąty, markerem zaznaczyłem miejsca na piny wdg. datasheetu, mini wiertarką wywierciłem otwory. Musiałem przygotować też same piny do podstawek - użyłem tu rozwierconych pinów z podstawek precyzyjnych, a następnie młotkiem wbiłem we wcześniej przygotowaną podstawę.

Elektronika była gotowa, więc zacząłem programować. Po chwili dodałem mikrofon elektretowy, aby po klaśnięciu zegar się sam wyłączył, i od razu przeświecił wszystkie cyfry w celu uniknięcia efektu zatrucia katod. Zauważyłem też, że cewka w przetwornicy się dość mocno grzeje - dałem więc kapkę pasty termoprzewodzącej z domieszkami złota i przykleiłem radiator. Została mi już najgorsza część - obudowa. Normalnie bym takową wydrukował, ale że nie mogłem, wyciąłem ze sklejki listewki które pomalowałem szprejem na czarny mat. Wywierciłem otwory, poskręcałem śrubami M2,5. Wyszło źle, krzywo, niedokładnie - po prostu do d.... , pewnie dlatego że to była moja pierwsza obudowa ze sklejki, i z pewnością wydrukuję później obudowę (post zaktualizuję). Z daleka, jak patrzymy na zegar, wygląda on ciekawie - czarna bryła, lampy rosyjskiej produkcji i to klaśnięcie - wszystko to sprawia, że zegar dodaje niepowtarzalny klimat do pokoju. Zegar robiłem cały tydzień szkolny.

Działanie zegara:

Zegar wyposażyłem w klawiaturę 3 przycisków - "+", "-", oraz "prog". Przytrzymując przycisk prog możemy nastawić zegar, klikając odpowiednio + i -, oraz kliknąć prog ponownie by nastawić kolejną cyfrę. Podczas zwykłego działania, kliknięcie + spowoduje wyświetlanie się minut oraz sekund, a - będzie wyświetlał godziny i minuty. Dodatkowo, jeżeli podczas uruchamiania zegara przytrzymamy przycisk +, zostanie wywołany efekt "slot machine". Całość programowałem w środowisku Arduino, za pomocą programatora USBASP. 

Lista zakupów:

• 4x lampy IN-12 - ok. 10zł/sztuka, 50zł całość (+przesyłka)
• konwerter step-up - jakieś 20zł za całość
• sterownik, neonówka i przesyłka - 20zł
• tranzystory z drobiazgami - 20zł

-----------------------------------------------------------------------

Za całość zapłaciłem jakieś 110zł. Resztę elementów już miałem. Dość nieźle, kiedy najtańsze zegary były chyba za ok. 300zł. Cudem jest fakt, że przeżyłem - akurat teraz mnie nic nie kopnęło, ale wcześniej doświadczyłem mocy napięcia gniazdkowego (długa historia). Sam zegar przyniósł mi dużo pochwał, szacunek u kolegów, 6 z fizyki na semestr - to tak jak te cudowne aplikacje na androida  Od siebie jeszcze powiem, że na pewno zegar rozbuduję i wzbogacę o nowe funkcje. Co dalej? Mam w planach kalkulator domowej roboty, z kolegą zbudowałem już działający prototyp urządzenia podlewającego rzeżuchę. Oczywiście zachęcam do budowy zegara, ale należy pamiętać o wysokim napięciu.

Pozdrawiam,
Leoneq :3

 

[Treker (Damian Szymański)]

@Leoneq, właśnie zaakceptowałem opis. Dziękuję za przedstawienie ciekawego projektu, zachęcam do prezentowania kolejnych DIY oraz aktywności na naszym forum

[Leoneq]

Dziękuję

 

[BeheGrzmot]

Sorry za offtop, ale... czy to klawiatura Optimusa?

[Leoneq]

Tak, jak najbardziej ^^ I za nic nie wymienię za takiego ryzera czy innego corsaira.

[Leoneq]

Aktualizacja 14 marca 2021: zegar przeszedł modernizację. 

Obudowę teraz stanowi korpus z profilu aluminiowego, z "dekielkami" zatrzaskiwanymi od góry. Boczne płytki są przykręcane. Całość wyfrezowałem na maszynie, niektóre otwory zrobiłem już w domu wiertarką (łącznie z gwintowaniem). Przyciski panelowe i nóżki są z drukarki, bo już nie chciało mi się iść do sklepu :x
Jeżeli chodzi o elektronikę, to wymieniłem okablowanie, do tranzystora przetwornicy dołożyłem radiator, zamiast pojedynczej neonówki dałem dwie lampki INS-1. Zasilacz jest teraz wbudowany, zrobiony na trafoku z ładowarki motoroli. Obejma też wydrukowana.

Powinienem zaprogramować całość na nowo, ale jak działa jakoś to działa :v

Rysunki zrobiłem w autocadzie, modele 3d w    - wszystkim mogę się podzielić, jeżeli zajdzie taka potrzeba.

Pragnę jeszcze nadmienić że lampy IN-12 już nie kosztują 10zł za sztukę  

 

[Leoneq]

Taktyczna aktualizacja, w sumie to dwie. Pierwszy ze stycznia 2022 ale nie wstawiony, przetwornica na 555 się spaliła wtedy kolejny raz więc uznałem że czas na szybko zrobić przetwornicę na MC34063. Schemat jakiś popularny, dostępny w internecie, niestety nie zapisałem go.

 

Drugi update z dzisiaj, bo ten układ również dość szybko przestał działać. Ale tak bardzo nie miałem czasu/nie chciało mi sie że dopiero teraz się tym zająłem. Pół dnia szukania wadliwego komponentu, przetwornica sprawna, mosfet i driver, cewka się wzbudza ale do 30V z obciążeniem... bez obciążenia działa i daje 170V. Okazało się że kupiony kondensator renomowanej firmy Daewoo z 2019 (!) zmienił swoją pojemność z 4.7uF na 4.7pF (sprawdzone prawdziwym miernikiem RLC!!), przez co go praktycznie nie było w obwodzie (objawy: napięcie podejrzanie szybko spada po odłączeniu zasilania bez obciążenia, no oraz to że całość nie działa). Wymieniony na Nichicona.

Chyba najciekawsze jednak w tym projekcie, na przestrzeni lat, jest to jak teraz dopiero mogę sobie przyznać "jak ja to źle zrobiłem", jakbym to teraz poprawił, albo po prostu zobaczyć jak dużo czasu wolnego miałem i chęci na takie rzeczy!