Cyberpunkowy zegar VFD

Cyberpunkowy zegar VFD

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 :

Opublikuj swój projekt i odbierz 50% rabatu do wykorzystania w sklepie Nettigo.pl

– 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 !

Schemat zasilacza
Schemat zasilacza
Trafo
Trafo

 

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.

 

Schemat modułu lamp
Schemat modułu lamp
Schemat płyty głównej
Schemat płyty głównej

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:

Schemat inwertera
Schemat inwertera

 

Inwerter i sterownik :

InwerterSterownik

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
2021

Schemat czujnika dotyku
Schemat czujnika dotyku

 

Panel dotykowyPanel z rowkamiPomalowany panelBlaszki panelu dotykowego

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).

Fotorezystor
Fotorezystor

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 :)

Ocena: 4.77/5 (głosów: 136)
Nettigo - patron działu Elektronika

Podobne posty

SIODŁO MOTOCYKLOWE – RENOWACJA

SIODŁO MOTOCYKLOWE – RENOWACJA

Witam ponownie wszystkich majsterkowiczów.Kiedyś przy okazji renowacji orzeszka https://majsterkowo.pl/orzeszek-ocalony-od-zapomnienia/  wspominałem o remoncie zabytkowego motocykla, jak…

30 komentarzy do “Cyberpunkowy zegar VFD

Odpowiedz

anuluj

Cyberpunkowy zegar VFD

Nie przegap nowych projektów!

Zapisując się na nasz Newsletter będziesz miał pewność, że nie przegapisz żadnego nowego projektu opublikowanego w Majsterkowie!

Od teraz nie przegapisz żadnego projektu!

Masz uwagi?