Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Zegar Nixie zasilany / ustawiany z USB

phanick 13 Jul 2015 22:05 4029 4
  • Zegar Nixie zasilany / ustawiany z USB

    Kiedyś przechadzając się po warszawskim targowisku Wolumen, moją uwagę przykuły lampki Nixie (Z570M), leżące na jednym ze stanowisk. Widziałem wcześniej konstrukcje zegarów opartych o takie wyświetlacze, jednak sam do tej pory nigdy ich nie `popełniłem`. Nie zastanawiając się zbyt długo, nabyłem cztery takie lampki. W międzyczasie zaopatrzyłem się w inne, potrzebne elementy (m.in tranzystory BJT wysokonapięciowe MPSA42/MPSA92), aż w końcu byłem gotowy wkroczyć na nieznane do tej pory tereny elektroniki, rozpoczynając zabawę z tym projektem.

    Po zapoznaniu się z notą katalogową lampek okazało się, że należy je zasilać napięciem ok. 150V @ 2mA. Wcześniej także nigdy nie robiłem przetwornicy, ale niedawno na studiach mieliśmy te tematy, więc projekt wydawał się od początku bardzo edukacyjny.

    Celem miał być prosty zegar Nixie:
    * na 4 lampach - godziny i minuty - pominąłem sekundy, gdyż ciągle zmieniająca się liczba sekund odciągałaby wzrok,
    * zegar czasu rzeczywistego pcf8563 (z podtrzymywaniem bateryjnym cr2032)
    * wyświetlanie temperatury (z czujnika ds18b20)
    * zasilanie tylko z 5V (USB)
    * bez żadnych przycisków, zbytecznych bajerów (ustawienie godziny także przez USB)
    * wbudowałem odbiornik podczerwieni gdyby kiedyś zaszła potrzeba sterowania, jednak jego obsługa jest chwilowo niezaimplementowana.
    * żadnych dodatkowych przetwornic, układów scalonych - wszystko ma kontrolować avr atmega 16

    Czas na schemat:
    Zegar Nixie zasilany / ustawiany z USB
    Zegar Nixie zasilany / ustawiany z USB



    Zacznijmy od najciekawszego, czyli przetwornicy. Jest to typowa przetwornica step-up na jednym kluczu tranzystorowym (T19, MPSA42). Wysokie przełożenie (5V -> 170V) wymusiło wypełnienie impulsów sterowania kluczem ok. 97%. Częstotliwość przetwornicy (32 kHz) jest kompromisem pomiędzy maksymalną częstotliwością PWM sterowaną przez atmegę (64 kHz przy kwarcu 16MHz), a posiadanym dławikiem (1mH). Konsensator C1 przyspiesza wychodzenie klucza z nasycenia. Rezystory R16/R29/R30 służą za dzielnik napięciowy, który napięcie wyjściowe z przetwornicy podaje na wejście ADC atmegi w celu uzyskania sprzężenia zwrotnego (atmega zmniejsza wypełnienie impulsów, gdy napięcie przekracza 170V). Przetwornica jest w stanie dać ok. 1 mA na wyjściu.

    Anody/katody lamp są przełączane poprzez klucze nasycone zbudowane w oparciu o tranzystory wysokonapięciowe MPSA42/MPSA92.

    PCB została wykonana za pomocą termotransferu (zdecydowałem się ją podzielić na dwie części - pierwsza, górna, zawierająca wyłącznie lampy, a druga, dolna - pozostałe elementy aktywne i bierne. Dzięki temu szerokość i głębokość zegarka jest bardzo niewielka). Ponadto gdybym chciał wykonać w przyszłości podobny zegar, ale na innych lampach, jedynie górna PCB będzie wymagała drobnego przeprojektowania.

    Kilka obrazków z działania:

    Zegar Nixie zasilany / ustawiany z USB Zegar Nixie zasilany / ustawiany z USB Zegar Nixie zasilany / ustawiany z USB Zegar Nixie zasilany / ustawiany z USB Zegar Nixie zasilany / ustawiany z USB Zegar Nixie zasilany / ustawiany z USB

    Zegar przez 5 sekund wyświetla aktualny czas (miga kropkami co 1 sekundę), po czym wyświetlana jest przez 2 sekundy temperatura.

    Do komunikacji AVR-USB-PC po stronie AVR została wykorzystana biblioteka V-USB, a po stronie PC - LibUsb dla .NETa. Napisałem prosty program w C# który jest w stanie ustawić godzinę na zegarze (na podstawie aktualnej godziny na PC) oraz zczytać temperaturę.
    Zegar Nixie zasilany / ustawiany z USB

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    phanick
    Level 28  
    Offline 
    Has specialization in: energetyk najwyższych napięć
    phanick wrote 2490 posts with rating 2566, helped 57 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2007 year.
  • #2
    KKonradev2
    Level 15  
    Estetycznie wykonany zegarek :d Jednak mam kilka uwag. W celu wymiany baterii bedziesz musiał rozkręcać płytki co dla mnie byłoby uciążliwe. Kwestia gustu.

    I może zastosował pod lampy podstawki.
    A ile masz jeszcze wolnego miejsca w tej Atmedze ?, bo wydaje mi się, że rozmiar też na wyrost.
  • #3
    krzysztofh
    Level 29  
    Jako kropki lepiej by się sprawdziły neonówki. Diody odbiegają barwą światła od lamp.
    Poza tym polygon wokół ścieżek z napięciem anodowym to nie jest najlepszy pomysł.
    Podstawki do lamp też byłyby wskazane. Reszta OK. Może wygląd poprawiła by jakaś obudowa, ale to kwestia gustu.
    Najważniejsze że działa i cieszy autora.
  • #4
    phanick
    Level 28  
    KKonradev2 wrote:
    Estetycznie wykonany zegarek :d Jednak mam kilka uwag. W celu wymiany baterii bedziesz musiał rozkręcać płytki co dla mnie byłoby uciążliwe. Kwestia gustu.
    I może zastosował pod lampy podstawki.
    A ile masz jeszcze wolnego miejsca w tej Atmedze ?, bo wydaje mi się, że rozmiar też na wyrost.


    Baterie wymienia się raz na rok? Albo rzadziej? Płytki są skręcone 1 śrubką. Bardziej denerwujące jest już chyba gniazdo programatora ukryte na dole, do którego odsłonięcia faktycznie trzeba zdjąć płytki

    O co chodzi z tymi podstawkami? Przecież cienkie i giętkie druciki tych lamp są idealne do lutowania, podstawki chyba stosuje się dla lamp z grubymi bolcami?

    Stan zajęcia procesora:
    Program: 6854 bytes (41.8% Full)
    Data: 157 bytes (15.3% Full)
    Chociaż prawdopodobnie biblioteka stdio.h, potrzebna do formatowania printf(...) zajmuje 3/4 tego.

    Wybór na atmegę16 nie padł z powodu dużej ilości pamięci, ale dużej liczby końcówek (praktycznie wszystkie zajęte). Gdybym zastosował procesor z mniejsza liczbą wyjść, konieczne byłyby rejestry przesuwne lub inne układy multipleksjące, co skomplikowałoby budowę.
  • #5
    NIXIE_123
    Level 34  
    Piękny zegar, podoba mi się

    Za ile kupiłeś lampy?

    Gdybyś jeszcze udostępnił wzór ścieżek do termotransferu byłoby super!