W tym artykule postaram się połączyć nowoczesne układy TTL z wręcz przedpotopowymi lampami VFD :D
Witam wszystkich, jako że jest to mój pierwszy post na Majsterkowie, wypadałoby się najpierw przedstawić :D Nazywam się Janek, jestem gimbusem, ale staram się trzymać wyższy poziom. Od małego interesuję się elektroniką i komputerami. Niedawno poznałem równie fascynującą dziedzinę – mikrokontrolery.
Kilka słów o zegarze…
Co on takiego ma :
– futurystyczny wygląd, z “Powrotu do przeszłości” rodem
– czas jest odmierzany przez osobny układ RTC (DS1307)
– podtrzymanie zegara czasu rzeczywistego
– za “mózg” służy µC AtMega328 (w przyszłości planuję przenieść się na 168)
– ustawienia budzika są zapisane do pamięci EEPROM
– sam budzik obudziłby nawet martwego
– automatyczna regulacja jasności kontrolek
Żywotność zegara
Lampy te, jak zapewniają czołowi rosyjscy producenci, mają żywotność ok. 5000h świecenia. To dość dużo, więcej niż dzisiejsze żarówki (ledwo 1000h). Chciałem, by zegar był jak najtrwalszy. Dziś niestety prawie każda firma stosuje metodę “planowanego starzenia produktu”. Przy 5000h żywotności, lampy powinny świecić bez przerwy około 208 dni. Później luminofor zacznie tracić jasność, aż wyświetlacze staną się kompletnie nieczytelne. Ale… Po co zegar ma się świecić w nocy, albo gdy nikogo nie ma w domu ? Długo myślałem nad metodą włączania zegara, stwierdziłem, że najlepszym rozwiązaniem będzie ręczne uruchamianie go. Czujnik ruchu ? Odpada, PIRy nie są takie tanie, a i zegar włączałby się bez powodu. Pilot ? Znając życie, zgubiłby się od razu. Więc najlepsze byłoby jednak rozwiązanie… kontaktowe ! Całość działa na podobnej zasadzie, jak elektryczny pastuch do krów. Za pomocą specjalnego przewodu, zakończonego żabką, uziemia się zegar (podłączając do uziemionej obudowy PC, albo metalowej rury). Gdy człowiek dotknie dowolnego metalowego elementu zegara, bądź specjalnego czujnika dotyku na biurku, uziemia tym samym bazę tranzystora PNP, który zaczyna przewodzić. Mikrokontroler dostaje stan wysoki i włącza zegar. Po 15 sekundach następuje jego automatyczne wyłączenie. Ale co z żarnikami ? Żarówka przepala się zawsze przy włączaniu albo wyłączaniu. Rozwiązanie było banalne – żarzenie ma soft start oraz soft off :)
Kilka słów o sterowaniu lampami
Do mojego zegara wykorzystałem 4 radzieckie lampy VFD IV-11. Ale… Właściwie jak się tym steruje ? Lampa VFD jest lampą elektronową. W środku takiej lampy jest próżnia, żarniki, jedna lub więcej siatek oraz segmenty, pokryte luminoforem. Do jednej końcówki żarnika (jest to jeden lub więcej cieniutkich drucików tuż przed siatką i segmentami), podłączamy masę układu. Na drugą końcówkę dajemy tzw. napięcie żarzenia. Każda lampa ma inne, w przypadku mojej jest to 1,3V. Żarniki tak podłączone powinny być ledwo widoczne w zaciemnionym pomieszczeniu, nie świecić jak żarówka.
Z powodu próżni w lampie, elektrony z rozgrzanych żarników ‘wyskakują’. Musimy teraz je zmusić, by poleciały w konkretnym kierunku. Do tego celu używamy siatki oraz segmentów (anod). Siatka jest czymś w rodzaju pinu “enable”, gdy podamy napięcie anodowe na nią, i na konkretny segment, elektrony uderzają w niego, powodując świecenie luminoforu, na zielono-niebieski kolor. Napięcie anodowe wynosi od kilkunastu do kilkudziesięciu V. W moim przypadku jest to 30V.
Zasilanie
Jako zasilacz do swojego zegara, wykorzystałem transformator 230/12V 1,5A, znaleziony gdzieś w otchłaniach szafy. Przy pomocy podwajacza uzyskuję napięcie anodowe (30V), a przy pomocy stabilizatorów, nap. żarzenia (1,3V) oraz 5V do zasilania logiki. Sam transformator został odizolowany pianką od obudowy i obejmy, by nie przenosiły drgań.
Po wyłączeniu zasilania, w kondensatorach nadal pozostaje napięcie. Przed jakimikolwiek pracami, należy je rozładować poprzez rezystor bądź żarówkę, niedopuszczalne jest zwieranie końcówek np. śrubokrętem !
Część logiczna
Całym zegarem steruje mikrokontroler AtMega328, komunikujący się z RTC poprzez I²C. Siatki lamp dostają napięcie anodowe poprzez drabinkę rezystorową 2,2kΩ. Nieaktywne zostają ściągnięte do masy driverem ULN2003. Dane o cyfrze do wyświetlenia, µC wysyła do konwertera, który to wyświetla odpowiedni znak.
Konwerter sygnału lamp
Do wyświetlania cyfr na lampach, zastosowałem moją starą konstrukcję, której używałem przy sterowaniu wyświetlaczami 7-segmentowymi, prosto z ‘surowych’ bramek logicznych. Przy pomocy tego konwertera wystarczą tylko dwa piny i jedna pętla for, by wyświetlać liczby :D Jest on zbudowany z licznika dekadowego 4017, transkodera dziesiętnego->BCD, dekodera BCD->7 seg. 4511 oraz scalonego układu darlingtona ULN2004. Wystarczyło jedynie dobudować inwertery, podające na segmenty napięcie anodowe. Przekombinowane, ale po prostu miałem kilka tych modułów pod ręką.
Schemat inwertera:
Inwerter i sterownik :
Z braku drabinki, musiałem zlutować 7 oporników 10k :(
Czujnik dotyku
Przewodu uziemiającego pod żadnym pozorem nie wolno podłączać do np. neutralnego przed transformatorem ! Wystarczy włożenie wtyczki do gniazdka odwrotnie i zegar się spali, a na panelu dotykowym pojawi się napięcie 230V !
Jak już pisałem wcześniej, zegar jest uruchamiany poprzez czujnik dotyku, który wykrywa dotknięcie metalowych części obudowy zegara. Tyle, że jestem zazwyczaj zbyt leniwy, by odejść od biurka i dotknąć zegara nieopodal, by sprawdzić godzinę. Do tego celu zrobiłem panel dotykowy, stojący na stole, połączony 5 metrowym kablem z zegarem. W szczelinach pomiędzy blaszkami, umieściłem żółte diody LED. Aby światło było lepiej rozpraszane, wykorzystałem termoglut :D
Działa ? Działa :D
Panel przedni, obudowa oraz inne bajery
Panel przedni, tak jak i blaszki w czujniku dotyku, wyciąłem z aluminiowej blachy 2mm. Przykręciłem go do obudowy śrubkami ∅3. Ma on 3 przyciski, 2 kontrolki oraz 1 przełącznik.
Funkcje:
przełącznik : włączanie i wyłączanie budzika
żółty przycisk : przycisk “mode”, gdy przyciśniemy go raz, pokazywana jest aktualna godzina alarmu, gdy przyciśniemy go na min. 1s, zmieniamy ustawienia budzika, gdy przyciśniemy go w parze z przyciskiem budzika (białym u góry obudowy) wejdziemy w tryb ustawiania RTC.
przycisk czerwony : “+” (do ustawiania czasu)
przycisk zielony : “-” (do ustawiania czasu)
kontrolka czerwona : “alarm”, świeci, gdy alarm jest włączony
kontrolka zielona : “edit”, świeci, gdy zmieniamy ustawienia
kontrolka zielona u góry zegara : sekundnik
przycisk biały na górze zegara : wyłącza się nim dzwoniący budzik
Jasność kontrolki czerwonej (która świeci się cały czas, gdy budzik jest włączony), jest regulowana przez tranzystor z fotorezystorem (na pokrywie).
Całą obudowę zrobiłem ze sklejki 4mm, pomalowanej matową farbą w sprayu, oraz listewek. Tylną ściankę można w razie potrzeby odkręcić i dostać się do środka. Reszta jest zbita malutkimi gwoździkami i sklejona “wikolem”. Większe moduły wewnątrz oraz lampy, zostały przykręcone śrubkami, mniejsze przyklejone.
Zdjęcia z budowy
A tak się prezentuje gotowy zegar na filmie :)
Dziękuję wszystkim, którzy przeczytali ten artykuł, do zobaczenia ! :D
W razie jakiś pytań czy uwag, proszę śmiało pisać :)
Daję piąteczkę i przerzucam na główną :)
Wielkie dzięki :)
Panie Łukaszu, znalazłem pewien bug w galerii (dodanej na końcu). Jak się chce powiększyć zdjęcie, strona zamiast je wyświetlić, ładuje się w nieskończoność ..
Jest jeszcze jeden błąd na stronie – nie można dać 6-tki, dlatego zmuszony jestem dać tylko 5 :)
U mnie zamiast zdjęcia ładuje się strona w nowej karcie.
U mnie jest na tej samej, ale po chwili wszystko robi się białe :/
PS. dzięki za piątkę :)
Mógłbyś opisać na jakiej zasadzie działa ten czujnik dotyku dokładnie? Bo ze schematu wynika… a w zasadzie nic nie wynika :D Ta dioda LED podłączona równolegle do złącza PN tranzystora, jakaś zaczarowana musi być, skoro udaje się ja zaświecić. Sygnał z blaszki rozumiem bezpośrednio pod wejście SIG podłączony? Dlaczego jest podłączony do kolektora tranzystora, a nie np. do bazy?
Faktycznie, schemat jest bez sensu :D Już poprawiłem.
No, dałbym 5/5, ale ze względu na gimbazę…
dam 6/5 bo nie dałeś się zarazić głupotą :)
Bardzo dziękuję :) Cóż .. bycie głupim jest dla głupich :D
Za pomysł i prace w schemat, lutowanie itp. daję 5 bo kolega zasłużył. Co do obudowy wystarczy popracować i stworzyć np. coś takiego.
Dziękuję :) Jestem niestety (albo i stety) trochę perfekcjonistą, nawet jeśli coś jest schowane w pudełku, to chciałbym, by było zrobione porządnie, a nie na płytce stykowej poklejonej termoglutem .. Obudowa to oczywiście kwestia gustu, kto komu broni zbudować swój zegar właśnie taki. Mnie urzekła ta konstrukcja na lampach nixie :
świetny pomysł daję 5
Dzięki :D
Świetna konstrukcja! Sam chciałbym kiedyś zbudować coś takiego – Daję 5/5 ;)
Poradnik jest, teraz wystarczą tylko chęci, czas i pieniądze :D
za pomysł i wykonanie części elektronicznej – daję zasłużone 5, mam jednak zastrzeżenia do obudowy, “futurystyczną” bym jej raczej nie nazwał – duży plus za to że w całości została wykonana własnoręcznie, trochę więcej uwagi poświęcaj szczegółom (śrubki, krawędzie , dobór materiałów) – elektroniki w środku nie widać
Dziękuję, wiedzy nigdy zbyt dużo :D Tak naprawdę ta obudowa jest właściwie 2 czy 3 wersją, poprzednie były wykonane z panelu podłogowego (jak czujnik dotyku), niestety materiał okazał się zbyt gruby, słaby i trudny w obróbce. W czujniku, na zdjęciu z robienia rowków, widać, że okleina poodłupywała się na krawędziach. Niestety to bardzo nieprzyjemny materiał, gdy chce się zrobić coś ładnego, nie tylko funkcjonalnego.
1. Przed znakami interpunkcyjnymi nie daje się spacji.
Poza tym wieczny props bo tym jednym wpisem osiągnąłeś więcej, niż ja kiedykolwiek osiągnę.
Ze znakami interpunkcyjnymi typu wykrzyknik czy znak zapytania, to ponoć kwestia dyskusyjna, spacja przed wygląda nieco ładniej :D Wielokropki poprawione, bramka tak samo. Tekst był wiele razy poprawiany, myślałem ciągle o bramkach logicznych. Dzięki :) Cóż, niech kolega się stara, prawie wszystko można :D
Bardzo fajny wpis. Brawa za całą włożoną w ten projekt pracę. Tylko ten zegar raczej jest “steampunkowy”, a nie “cyberpunkowy” :D
Dziękuję :D No właśnie tak nie jest, styl steampunkowy oddaje styl wieku pary, dominuje drewno, miedź, mosiądz, jak na pierwszym zdjęciu. Natomiast cyberpunk jest futurystyczny, pełny stali, chromu i zimnych kolorów.
1.
2.
Pingback: Wskaźnik wysterowania nixie (IN-9) » Majsterkowo.pl
Świetny pomysł, sam chciałbym zrobić coś takiego, lecz niestety nie posiadam wystarczających umiejętności, a same chęci niestety nie wystarczą.
to jest SteamPunk a nie CyberPunk
Popatrz kilka komentarzy wyżej :)
5/5, myślałem o budowie, ceny lamp mnie zraziły.
Witam, gdzie mozna kupic taki zegar cyberpunktowy?
na jakiej zasadzie działa ten soft start i soft off? to jest zrobione programowo czy sprzętowo?
Programowo, PWM.
Chyba pomyliłeś 5000 tysięcy z 50000 tysiącami godzin świecenia minimum .
50000 to jest dla lamp wyładowczych (nixie) :) Tutaj niestety luminofor się dużo szybciej zużywa.