Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Zegarek Nixie - projekt Open Nixie

Limonit 17 Mar 2021 18:28 3630 21
  • Zegarek Nixie - projekt Open Nixie

    Dzień dobry
    Chciałem zaprezentować kolejny już mój projekt zegarka. Zegarki buduję od lat i ostatnio zorientowałem się, że większość jakoś się rozeszła i został mi ostatni. To zmotywowało mnie do podjęcia próby odbudowy mojej kolekcji, stąd powstał ten projekt. nazwałem go Open Nixie. Po pierwsze dlatego, ze ma modułowa konstrukcję, dzięki czemu nie trzeba się ograniczać do konkretnego typu wyświetlaczy czy do jedynego mikrokontrolera. Po drugie - udostępniam wszystkie materiały.
    Zegarek składa się z trzech modułów na trzech płytkach.
    Moduł bazowy zawiera przetwornicę (na MC34063), przyciski, sekcję zasilania, podświetlenie otoczenia i separator godziny/minuty.
    Moduł wyświetlacza zawiera lampki oraz sterowniki (pary MMBTA42 i 92 dla anod i układ 74141 dla katod).
    Moduł logiki zawiera mikrokontroler. Można tutaj zastosować moduł Wemos D1 mini i wówczas zegarek pobiera czas przez Wi-Fi. Opracowałem także swój moduł z Atmegą 328, układem DS3231 i gniazdem baterii CR1220/1225 do podtrzymania. Może kiedyś opracuję dla zabawy jakiś inny moduł, np na MSP430 albo STM32.
    Zegarek był projektowany, aby pasował w obudowę od Electronixa - obudowy estetyczne, łatwo dostępne i w sensownej cenie. Wnętrze zaprojektowałem po swojemu.
    Lampki LC-513 i pochodne. Jest też wersja na Z566M, wymagała specjalnego montażu, żeby się zmieściła do obudowy (też od Electronixa :) )
    Zbudowałem kilka sztuk, różnią się modułem logiki i kolorem ledów z tyłu. Ledy są i są takie a nie inne bo tak - przywilej konstruktora. Nie podświetlają lampek tylko ścianę/otoczenie za zegarkiem. Wiem, że są krytycy montowania diod do zegarków - sam nie byłem pewny czy będą mi się podobały - jest opcja softwarowa, żeby je wyłączyć. Tak samo dobór koloru maski lutowniczej to wyłącznie moja fantazja. Z przodu jest ciemna, żeby płytka nie rzucała się w oczy, z tyłu biała, żeby lepiej rozpraszała światło diod.
    Projekt ma swoją stronę: http://open-nixie.elektrofanklub.pl/.
    Materiały dodaję do wpisu, ale jest też repozytorium na github: https://github.com/limonit/opennixie
    Zegarek Nixie - projekt Open Nixie Zegarek Nixie - projekt Open Nixie Zegarek Nixie - projekt Open Nixie Zegarek Nixie - projekt Open Nixie Zegarek Nixie - projekt Open Nixie Zegarek Nixie - projekt Open Nixie Zegarek Nixie - projekt Open Nixie
    Zegarek Nixie - projekt Open Nixie Zegarek Nixie - projekt Open Nixie

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Limonit
    Level 13  
    Offline 
    Limonit wrote 136 posts with rating 360, helped 1 times. Live in city Wwa. Been with us since 2007 year.
  • OptexOptex
  • #2
    NIXIE_123
    Level 30  
    1. Jak odmierzany jest czas? Wewnątrz procesora w funkcji i co jakiś czas korekta z ds3231 czy może procesor wyłącznie pobiera czas z ds3231 na bieżąco?

    2. Czy jest regulacja jasności wyświetlaczy i jak jest zrealizowana? Programowo przez funkcję czy może sprzętowy pwm i multipleksowanie?
  • #3
    Limonit
    Level 13  
    Ad1. Jeśli chodzi o wersję z ATmegą328 i DS3231, czas jest odmierzany wewnątrz procesora i aktualizowany co 30 minut z układu RTC. Ponieważ procesor jest taktowany z wewnętrznego oscylatora RC taka dokładność odmierzania czasu jest dość podła. W związku z tym podczas każdej aktualizacji dokonywana jest kalibracja (dokładnie jest to zmiana zakresu pracy licznika zliczającego przerwania timera0). Ponieważ działa to na liczbach całkowitych sama kalibracja zawiera w sobie pewną małą niedokładność. Z tego powodu zegarek dopiero po 1-2 godzinach osiąga niezłą dokładność. Bez kalibracji niedokładność w skali godziny to w zależności od egzemplarza nawet kilkadziesiąt sekund.

    Ad2. Jest regulacja jasności - właściwie to jednostopniowe przyciemnienie. Wyświetlacz sterowany jest dynamicznie - przyciemnienie polega nałożeniu PWM o wypełnieniu 50% i okresie 200 µs. Wyświetlacz posiada zaimplementowaną funkcję odświeżającą uruchamianą co 100 µs, która poza obsługą przyciemnienia, obsługuje również crossfade, czyli przenikanie cyfr w trakcie zmiany.
  • OptexOptex
  • #4
    lombard1
    Level 13  
    Pierwsze spojrzenie na zdjęcia i wydawało mi się, że jest to nowo opracowany zegar na lampach Z560M od electroNIXclock.
    Tutaj wątek: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2858244.html#14293490
    A to tylko obudowy z tego źródła. Fajne przyjemne lampy są te Z560M, mam ich trochę w zapasie.
    W projekcie od electroNIXclock RTC zrealizowany był w ATmedze16 wykorzystując Asynchronous Timer.
    Dodam, że zrobiłem wszystkie zegary z tego źródła.
  • #5
    yego666
    Level 32  
    Ładnie to wygląda.
    Zazdroszczę Ci zmysłu estetycznego.
    Moje konstrukcje zawsze tęskniły za estetycznym wykończeniem, stąd moje pytanie gdzie można kupić takie ładne, stylowe obudowy?
  • #6
    lombard1
    Level 13  
    Poszukaj po nazwie electroNIXclock na znanym portalu aukcyjnym ;)
  • #7
    yego666
    Level 32  
    Dziękuję.
    Znalazłem wreszcie coś co się spodoba mojemu zegarowi nixie.
    Kiedyś zrobiłem taki zegar na DCF77, ale nie miałem fajnego pudełka.
  • #8
    Limonit
    Level 13  
    lombard1 wrote:
    Fajne przyjemne lampy są te Z560M, mam ich troche w zapasie.
    W projekcie od electroNIXclock RTC zrealizowany był w ATmedze16 wykorzystując Asynchronous Timer.

    Najładniej wyglądają ZM1020 Tesla. Mają rzadko spotykany odcień filtra - bardzo intensywnie czerwony. Niestety mam tylko 2 sztuki. Ciężko takie znaleźć.

    Zdecydowałem się jednak użyć dedykowanego RTC. O ile pamiętam u Electronixa podtrzymanie czasu jest na kondensatorze na kilka godzin. Ponieważ często wyłączam moje zegarki na dłużej, to było trochę za mało. Bateryjki litowe starczają na długie lata. W jakimś starym zegarku miałem CR2032 i po kilkunastu latach dalej działała. CR1220 na kilka razy mniejszą pojemność, ale kilka lat na pewno podziała.

    yego666 wrote:
    Ładnie to wygląda.
    Zazdroszczę Ci zmysłu estetycznego.

    Dzięki, no ale właśnie niestety obudowa nie jest moja. Ale fakt - jest świetna. Natomiast płytki - zamawiane w Chinach. Nie ma problemów z kolorami maski lutowniczej, nie ma też problemu z opisem dwustronnym - jest z reguły w standardowej ofercie. Można sobie coś na płytce umieścić, napisy, informacje, logo itd.
    Trochę zachodu było, żeby projekt wpasować do obudowy. Akurat obudowę miałem wcześniej. Po wstępnym pomiarze kilka razy musiałem wydrukować projekt płytki, przyłożyć do elementów obudowy z pleksi i sprawdzać czy wszystkie otwory pasują itd. Potem poprawić i tak w kółko. Ale się udało i płytki się ładnie wpasowały.
  • #9
    yego666
    Level 32  
    Limonit wrote:
    Dzięki, no ale właśnie niestety obudowa nie jest moja.

    Daj spokój, z tego akurat nikt Ci zarzutu czynił nie będzie. Liczy się umiejętność dostosowania różnych elementów dla osiągnięcia wspaniałego efektu końcowego.
    Ja jej niestety nie posiadam, ale za to umiem wspaniale podziwiać cudze dokonania 😉
  • #10
    danthe
    Level 30  
    Można atmegę usypiać, a tylko na przerwaniu z timer'a co sekundę wykonać niezbędne operacje, sprawdzić czy zegar jest zasilony zewnętrznie, i jak nie to ponownie uśpić.
  • #11
    fotomh-s
    Level 22  
    Limonit wrote:
    Jeśli chodzi o wersję z ATmegą328 i DS3231, czas jest odmierzany wewnątrz procesora i aktualizowany co 30 minut z układu RTC.

    Jaką ma to rozwiązanie zaletę nad pobieraniem czasu z układu RTC w czasie rzeczywistym?
  • #12
    Judas
    Level 13  
    Żadnej. Jest niedokładne, a procesor i tak się przez większość czasu nudzi. Ja w swoich rozwiązaniach pobieram czas na bieżąco z RTC i nie muszę się martwić o dokładność i wszelkiego rodzaju algorytmy korygujące czas. Jeśli ma się przy DS dokładny kwarc, to zegar praktycznie nie wymaga żadnej regulacji. Nawet po wielu latach.
  • #13
    marek-zarzycki
    Level 27  
    Byłbyś w stanie wykonać taki zegarek, który miałby synchronizację radiową? Chodzi o synchronizację czasu jaką posiadają np. zegary ścienne itp.
  • #14
    Limonit
    Level 13  
    Spotyka się sporo informacji, że częsta komunikacja z układem RTC powoduje niedokładności w odmierzaniu czasu. Moje doświadczenia tego nie potwierdzają, zarówno z DS3231 jak i DS1307. Osobiście miałem inny problem - od czasu do czasu układ RTC tracił poprawny czas i przestawiał się na jakąś losową godzinę (po włączeniu). Podejrzewam, że mogło to mieć związek z wyłączeniem zasilania w trakcie komunikacji. Do końca nigdy tego nie potwierdziłem, może były po prostu jakieś inne błędy w oprogramowaniu. Zrobiłem teraz komunikację co pół godziny i działa to perfekcyjnie od prawie roku. Możliwe jednak, że nie jest to potrzebne.

    DCF77 robić nie chciałem - u mnie działa to mocno średnio. Mam takie zegarki i czasem kilka dni nie są w stanie się zsynchronizować. Teoretycznie dałoby się wykonać moduł logiki z odbiornikiem radiowym, ale z tego, co spojrzałem to te moduły są spore i anteny są spore i nie wiem czy zmieściłoby się w obudowie. Sam takiego odbiornika wykonać nie jestem w stanie. Więc teoretycznie tak, praktycznie raczej nie bardzo.
  • #15
    Judas
    Level 13  
    Problemów z DCF77 jest kilka, z czego nr 2 pewnie jest "boleśniejszy":
    1 - faktycznie, jak opisuje kolega Limonit, gabaryty odbiornika, trudność samodzielnego amatorskiego nawinięcia anteny 77,5kHz. Można ew. się pokusić o wykorzystanie modułów i anten z azjatyckich tanich zegarków.
    2 - zakłócenia od przetwornicy HV. Pracująca przetwornica (jak w tej konstrukcji) nieźle sieje zakłócenia radiowe, a na takich opiera się przecież komunikacja DCF. Temat wielokrotnie poruszany na różnych forach i nikt nie przedstawił sensownego rozwiązania. Ekranowanie przetwornicy, oddalanie anteny DCF od zegara itp. to protezy.

    Synchronizacja z nadajnikiem jest kiepska na naszym obszarze nawet bez tych zakłóceń od przetwornicy. Zrobiłem jeden zegarek z synchronizacją DCF, ale po wielu eksperymentach doszedłem do tego, że odbiornik z anteną DCF jest na 1,5 m kablu ekranowanym :) Oprogramowanie z założenia powinno robić synchronizację o pełnej godzinie. Manipulując ustawieniem anteny udało mi się osiągnąć poprawną synchronizację 18/24.
  • #16
    lombard1
    Level 13  
    Potwierdzam problem nr 2 w przypadku przetwornicy.
    Natomiast nie zgadzam się z problemem nr 1, używam odbiorniki DCF77 podobne jak ten typ z fotki i nie mam problemu z odbiorem sygnału i jego synchronizacją.
    I to w budynku przez kilka ścian oraz testowałem we wschodniej części kraju.
    Zaznaczam jednak, że przy innym typie zegara.
    A przez odpowiednie oprogramowanie mikroprocesora, poprzez RS232 na terminalu jestem w stanie śledzić moment synchronizacji.
    Monitorowanie sygnału z RS232 to tylko opcja, do kontroli.
    Moduły z fotki są aktualnie w sprzedaży, są zestrojone i nie trzeba kupować azjatyckich tanich zegarków, aby je pozyskiwać ;)
    Zegarek Nixie - projekt Open Nixie

    Można się zastanowić nad zastosowaniem do synchronizacji czasu z NTP mikroukładu ESP8266.
  • #17
    fotomh-s
    Level 22  
    Limonit wrote:
    Spotyka się sporo informacji, że częsta komunikacja z układem RTC powoduje niedokładności w odmierzaniu czasu. Moje doświadczenia tego nie potwierdzają, zarówno z DS3231 jak i DS1307.


    To chyba taki mit, cała idea układów RTC polega na tym, aby poprawnie odmierzać czas. Nie rozumiem jaki miałby być tego powód, odczyt rejestru jak każdy inny, jaki niby ma to mieć wpływ na samo działanie RTC i jego timing?
  • #18
    Limonit
    Level 13  
    lombard1 wrote:
    Można sie zastanowić nad zastosowaniem do synchronizacji czasu z NTP mikroukładu ESP8266.

    To rozwiązanie już jest. Zegarek ma wymienny moduł logiki i pasuje Wemos D1 mini, który ma ESP8266 i synchronizuje się po NTP.
    Programowałem go w Arduino, problem jest taki, że sporo rzeczy robi tam jeszcze w tle i czasem się lekko nie wyrabia z dynamicznym sterowaniem lampami. W efekcie czasem przez chwilę widoczne jest miganie wyświetlacza.
  • #19
    yego666
    Level 32  
    Judas wrote:
    1 - faktycznie, jak opisuje kolega Limonit, gabaryty odbiornika, trudność samodzielnego amatorskiego nawinięcia anteny 77,5kHz. Można ew. się pokusić o wykorzystanie modułów i anten z azjatyckich tanich zegarków.

    Nie ma potrzeby używać chińskich zegarów.
    Jest kit 2002A oparty o układ U4221B, który jest gotowym odbiornikiem sygnału DCF. Używam taki w swoich zegarach NIXIE i nigdy z nimi problemów nie było.
    Oczywiście częściej "łapie" sygnał DCF na zachodzie kraju, ale i w Warszawie robi to kilka razy dziennie, co zupełnie wystarcza.
    Gdy brak jest synchronizacji, procesor działający na kwarcu 2^32 Hz odmierza sobie czas sam i kalibrowałem go tak długo aż odchyłka tygodniowa była niższa niż 1 sekunda.

    Judas wrote:
    2 - zakłócenia od przetwornicy HV. Pracująca przetwornica (jak w tej konstrukcji) nieźle sieje zakłócenia radiowe, a na takich opiera się przecież komunikacja DCF. Temat wielokrotnie poruszany na różnych forach i nikt nie przedstawił sensownego rozwiązania. Ekranowanie przetwornicy, oddalanie anteny DCF od zegara itp. to protezy.

    Rozwiązałem to w ten sposób, że wyświetlanie, a co za tym idzie przetwornica, uruchamiane są poprzez czujkę PIR.
    Gdy przetwornica nie działa, procesor zasilany jest z superkondensatorów 40F, co wystarcza na około 14 godzin pracy. Wtedy odbiornik DCF zwykle łapie synchronizację. Oczywiście procesor włącza ładowanie superkondensatorów gdy już mają małe napięcie. Jeśli przypadkiem nie ma wtedy napięcia w sieci, zegar przestaje działać z głodu. Gdy napięcie wraca, zegar się ładuje i synchronizuje po jakimś czasie z sygnałem DCF. Mnie to zupełnie wystarcza. Co więcej, nigdy nie było sytuacji, by zegar zdechł z głodu.
  • #20
    pawelr98
    Level 39  
    Skoro według strony internetowej zasilanie jest z 10-12V, to czemu stosuje kolega archaiczny 34063 zamiast UC3843, który jest dedykowany do takich zastosowań?
    Od razu mamy wbudowany sterownik do mosfeta i nie musimy dokładać tranzystorów do sterowania bramką.
    Do tego rezystor mierzący prąd klucza może mieć mniejszą wartość, co podnosi sprawność przetwornicy.

    Ludzie się 34063/555 w projektach nixie uczepili, kiedy są inne popularne układy scalone, które są znacznie lepiej przystosowane do tego celu.
  • #22
    pawelr98
    Level 39  
    Judas wrote:
    2 - zakłócenia od przetwornicy HV. Pracująca przetwornica (jak w tej konstrukcji) nieźle sieje zakłócenia radiowe, a na takich opiera sięprzecież komunikacja DCF. Temat wielokrotnie poruszany na różnych forach i nikt nie przedstawił sensownego rozwiązania. Ekranowanie przetwornicy, oddalanie anteny DCF od zegara itp. to protezy.


    Problem można rozwiązać inaczej, stosując po prostu zasilanie prosto z sieci 230V.
    Ale wtedy raczej nie można stosować do tego celu 74141 bo tego po prostu nie wytrzyma napięciowo (one wytrzymują jakoś 50-60V o ile pamiętam). Chyba że zastosujemy zasilacz liniowy beztransformatorowy i ograniczymy napięcie do tych 180-200VDC. W innym wypadku trzeba raczej CD4028 + rząd MPSA42, albo w innej wersji jakiś gotowy sterownik z wysokonapięciowymi kluczami na te 250-300V.