Zegar lampowy nixie electroNIXclock 4xZ573M zasilany z USB

Witajcie ponownie,

Dziś prezentujemy ostatni (w tym roku ) zegar lampowy nixie 'open source' z rodziny electroNIXclock: 4xZ573M.
Wyróżniają go miniaturowe wymiary (elektronika nie wiele większa od typowego smartfona) oraz możliwość zasilania z portu USB komputera! Do zegara pasują też lampki o takim samym układzie wyprowadzeń jak Z573(M).

Bardzo chcieliśmy ukończyć tą konstrukcję przed świętami, aby obdarować oryginalnym i niepowtarzalnym prezentem naszych znajomych i bliskich w Wigilię. Jest to świetny gadżet, któremu, sądząc po dotychczasowych doświadczeniach niewiele może dorównać. Może i Wam przypadnie ta konstrukcja do gustu.

Do rzeczy. Konstrukcja oparta jest na tej samej, sprawdzonej platformie elektronicznej co pozostałe zegary z serii electroNIXclock. Tu też za wszystko odpowiada AVR ATMEGA16. Zmiany napotkamy jedynie w przetwornicy i wartościach niektórych elementów.
Oto schemat:

Skoncentrujemy się na opisie najciekawszego elementu, czyli przetwornicy.
Uparliśmy się, że tym razem zegar będzie zasilany z gniazdka USB komputera lub ładowarki telefonu micro-USB.
Na początku nie zdawaliśmy sobie z problemów jakie niesie z sobą konstrukcja przetwornicy podwyższającej napięcie prawie 40 razy (5V->~200V). Próby w oparciu o klasyczną topologię boost wykazały, że sprawność jest fatalna i przekraczamy dopuszczalne 0,5A z portu USB. Powodem tego było zastosowanie mosfeta na wysokie napięcie, który ma słabe parametry bramki i napięcie DS.




Oprócz tego dławik o dużej indukcyjności miał dużą rezystancję i bardzo się nagrzewał. Podwyższenie częstotliwości kluczowania i zmiana dławika na o mniejszej rezystancji nie wiele dała...
Już mieliśmy się pogodzić z zasilaniem z 12V, ale dosłownie tuż przed wysyłką projektu prototypu płytki do wykonania udało się rozwiązać problem.
Inspiracją była nota katalogowa jakiegoś drivera LED (http://www.hendonsemiconductors.com/om5448.asp), w której to prezentowane jest podbijanie napięcia z 2,4V na 45V i 56V. Jest to hybrydowa przetwornica boost+powielacz napięcia.
Na początku byliśmy trochę sceptycznie do niej nastawieni, ale po zbudowaniu prototypu wątpliwości zniknęły. Sprawność nawet przy wysokonapięciowym mosfecie, była zadowalająca. Finalnie, po wprowadzeniu wszystkich usprawnień otrzymujemy sprawność na poziomie:>80%, w stosunku do 40% z poprzedniego rozwiązania.

Pcb - czarna, jak w dużym zegarze Z566M. Demontowany montaż lampek zapewnia zastosowanie przejściówek PCB. Dodatkowo wymyśliliśmy specjalną podstawkę z MDFu ułatwiającą estetyczny i prosty montaż przejściówek.


Obudowa, z drewna dębowego, jak zwykle obrobiona na maszynie CNC.


W całości prezentuje się całkiem nieźle:

Pozostałe nasze zegary:
4xZ566M+Z573M: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2664325.html
4xLC516: https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?t=2473509&highlight=

Fajne!

Projekt i wykonanie pierwsza klasa. Fajnie by było dostać taki prezent.
Tylko mała uwaga - 500 mA urządzenie może pobrać z USB, ale dopiero po enumeracij. Przed może do 100 mA. Co prawda nie spotkałem się jeszcze z hostem, który z tego robiłby problem (ew. hub USB), ale tak piszą w specyfikacji.

Zrobienie przetwornicy wytwarzającej 400V z 5V to pikuś pod warunkiem robienia jej na trafie a nie na dławiku. Zrobiłem taką w projekcie Radioactive@Home i czujka z włączonym podświetleniem LCD ciągnie 31mA (bez LCD ~16mA). Nie wiem, jak przy większym obciążeniu, ale trafo przy większej produkcji kosztuje 7 złotych...

No a ja widziałem takie problemy, mam klawiaturę bezprzewodową w której odbiorniku jest hub usb (3x usb) i jak podłączę do tego parę pendrive albo pendrive i dysk twardy 2.5" to płyta główna potrafi odciąć napięcie dla niego i wyświetlić jako nieznanie urządzenie.

Ciekawy patent z tym zasilaniem z USB. Proponowałbym stworzyć także wersję zegara sterowaną z USB, która wyświetlałaby czas systemowy. Zegar nie mógłby wtedy pracować samodzielnie, ale za to byłby fajnym peryferyjnym gadżetem na biurko.

Bardzo starannie wykonany projekt i na podobnym poziomie realizacja. Jaka jest średnia wartość pobieranego prądu ? Pomysł kolegi thereminator świetny, systemowy może być synchronizowany wzorcem i mamy naprawdę zajefajny gadget .

Czy takie lutowanie wyprowadzeń bardzo blisko bańki szklanej nie jest aby szkodliwe dla lampy? Czytałem gdzieś, że nagły punktowy wzrost temperatury powoduje wokół wyprowadzenia mikropęknięcia, które w ostateczności po jakimś czasie rozszczelniają lampę.

tmf napisał:

Tylko mała uwaga - 500 mA urządzenie może pobrać z USB, ale dopiero po enumeracij. Przed może do 100 mA.

Masz rację, aczkolwiek przetestowaliśmy układ na naprawdę wielu komputerach i ładowarkach i na wszystkich zasilaniach zegar ruszał bez zająknięcia.
Szczytem był podłączenie go pod odtwarzacz mp3 USB w samochodzie .

Szopler napisał:

Zrobienie przetwornicy wytwarzającej 400V z 5V to pikuś pod warunkiem robienia jej na trafie a nie na dławiku.

Przy projektowaniu kolejnych zegarów kierujemy się prostotą, stąd boost bez transformatora.

arci123 napisał:

Jak zwykle bardzo estetyczna i udana konstrukcja godna uwagi. O wykonaniu takiej mechaniki mogę tylko pomarzyć.

Dzięki! Musimy się przyznać, że jesteśmy bardzo dumni z naszej obudowy. Jest ona najbardziej skomplikowana jak dotychczas - ilość podfrezowań wymagała wielu prób technologicznych.

zipzap napisał:

Czy takie lutowanie wyprowadzeń bardzo blisko bańki szklanej nie jest aby szkodliwe dla lampy? Czytałem gdzieś, że nagły punktowy wzrost temperatury powoduje wokół wyprowadzenia mikropęknięcia, które w ostateczności po jakimś czasie rozszczelniają lampę.

Nam jeszcze w ten sposób nie udało się uszkodzić lampy. Myślę, że takie wyrowadzenie lampy na tyle dobrze przewodzi ciepło, że nie ma dla niego znaczenia w którym miejscu jest podgrzewane (w granicach rozsądku oczywiście).

H3nry napisał:

Jaka jest średnia wartość pobieranego prądu ?

Przy minimalnej jasności lamp: 150mA, przy maksymalnej: 300mA (@5V USB)

thereminator napisał:

Proponowałbym stworzyć także wersję zegara sterowaną z USB, która wyświetlałaby czas systemowy.

Bardzo intensywnie rozważaliśmy ten pomysł, wygrała jednak prostota. Tym bardziej, że oprogramowanie na PC nie jest nasza dobrą stroną.

juzek555 napisał:

Fajny projekt, chociaż osobiście w jestem przeciwnikiem multiplikacji lamp.

Gdyby sterować je statycznie, zegar musiałby być znacznie większy i straciłby swój miniaturowy urok. W ramach ciekawostki: w czasach swojej świetności, lampki te również były sterowane multipleksowo w fabrycznych urządzeniach:

Żródło: Aukcja Allegro.


W ramach uzupełniania dokumentacji załączamy wzór PCB w pdf, dla fanów żelazka i toneru :

Witam,
u mnie w pracy wyrzucano niepotrzebne rzeczy, no i zabezpieczyłem przed wyrzuceniem liczniki cyfrowe zbudowane na 4 lampach Nixie Z5740M
(takie mają oznaczenia z tyłu).
Liczniki co prawda maja swoje lata, ale nigdy nie były używane, stanowiły tzw. zapas. A lampki, raz wlutowane, sprawdzone i po zakupie pewnie przeleżały lat xx

Jeśli chodzi o parametry lamp nixie Z5740M, wyczytałem z noty katalogowej, że w sumie są one prawie takie same jak Z573M,
a różnica polega na umieszczeniu punktu dziesiętnego po lewej stronie i są bez kontrastowej filtracyjnej warstwy.

Chce się upewnić, że te lampki wprost będę mógł zastosować do tego zegara ?

pozdr.,
J.S.

juzek555 napisał:

Te rejestry można upchnąć gdzieś pod lampą neonową.

W naszej konstrukcji jest tam jest bardzo mało miejsca, poza tym w okolicy pełno wysokiego napięcia. Mógłbyś rozwinąć myśl?

lombard1 napisał:

Chce się upewnić, że te lampki wprost będę mógł zastosować do tego zegara ?

Tak, będą! Wszystkie lampy, które mają taki sam układ wyprowadzeń (szczególnie anoda) i kierunek patrzenia będą pasowały. Generalnie lampy Z57xxx są kompatybilne i różnią się jedynie wspomnianą kropką.
Tabela kompatybilności lamp z naszymi zegarami jest na naszej liście do zrobienia.

juzek555 napisał:

...przez schowaną maleńką neonówkę z odpowiednim standardem nadnapięciowym.

Chyba trochę za bardzo kombinujesz... W naszej konstrukcji chodziło o to, żeby ją upraszczać, a nie niepotrzebnie komplikować.

Mam już zmontowany i działający ten zegar. Wygląda świetnie. Gratuluję pomysłu.
A czy jest planowany może taki mały zegar z sekundnikiem? Fajnie by wyglądał z małymi lampkami IN16 w sekundniku.
Jako że zamówiłem sobie do tego zegara dodatkowe płytki do mocowania lamp, to zamontowałem sobie do nich lampy IN8-2. Są one tej samej wielkości co ZM573, ale mają cyfry o wielkości 18mm (lampy ZM573 13mm). I ten zegar z tymi lampami prezentuje się również bardzo elegancko.

mabor55 napisał:

A czy jest planowany może taki mały zegar z sekundnikiem? Fajnie by wyglądał z małymi lampkami IN16 w sekundniku.

W tym momencie czekamy na płytki do prototypu zegara pod 6 lamp IN12. Jak dobrze pójdzie, to będzie gotowy za miesiąc.

Zamieszczam najnowszą rewizję firmware do zegarka. Zawiera funkcję CROSS-FADE. Zapraszam do wgrywania.

Witam
Mam pytanie czy ktoś próbował nanosić na wyświetlacze nixie taką czerwoną powłokę lakieru ? W starych wyświetlaczach ten czerwony lakier często się kruszy a po jego całkowitym usunięciu jest gorszy kontrast świecących cyfr. Myślałem żeby polakierować wyświetlacze lakierem transparentnym czerwonym takim jak do przyciemniania kloszy lamp tylko czy wyjdzie równomiernie?

Czy mogę prosić o wersję pdfa z dwoma warstwami pcb oddzielnie? A do tego BOM elementów z part numberami?

Można zapytać gdzie znajdę ustawienia fusów ?

Pozdrawiam

W załączniku najnowszy firmware z efektem 'Slot machine' - parametr pod numerem 46:
0 - wyłączony
1 - efekt 'slot machine' uruchamiany co godzinę

Dodatkowo firmware pod lampy LC531 (kompatybilne poprzez przejściówki pcb).
"Spis elementów" również w załączniku.

*Ustawienia fuse:
Generalnie fuse i lock bitów nie należy zmieniać, ale gdyby komuś się przestawiło podsyłam prawidłowe wartości:
* Fuse & Lock bits:
* Int. osc. 8Mhz, disabled JTAG, brown-out detection @ 2,7V, enabled
* hFUSE:D9
* lFUSE:A4
* eFUSE:--
* lockBIT:3C (jak ktoś chce zabezpieczyć soft przed odczytem)