Часы на газоразрядных индикаторах / Хабр
В данной статье речь пойдет об изготовлении оригинальных и необычных часов. Их необыкновенность заключается в том, что индикация времени осуществляется при помощи цифровых индикаторных ламп. Таких ламп, когда-то, было выпущено огромное количество, как у нас, так и за рубежом. Использовались они во многих устройствах, начиная от часов и заканчивая измерительной техникой. Но после появления светодиодных индикаторов лампы постепенно вышли из употребления. И вот, благодаря развитию микропроцессорной техники стало возможным создание часов с относительно простой схемой на цифровых индикаторных лампах.
Думаю, не лишним будет сказать, что в основном использовались лампы двух типов: люминесцентные и газоразрядные. К преимуществам люминесцентных индикаторов следует отнести низкое рабочее напряжение и наличие нескольких разрядов в одной лампе (хотя среди газоразрядных тоже встречаются такие экземпляры, но найти их значительно сложнее).
Газоразрядные индикаторы избавлены от этого недостатка, т.к. в них светится газовый разряд. По сути, этот тип ламп представляет собой неоновую лампу с несколькими катодами. Благодаря этому срок службы у газоразрядных индикаторов гораздо выше. Кроме этого, одинаково хорошо работают и новые и б/у лампы (а часто б/у работают лучше). Без недостатков все же не обошлось — рабочее напряжение газоразрядных индикаторов больше 100 В. Но решить вопрос с напряжение гораздо проще, чем с выгорающим люминофором. В интернете такие часы распространены под названием NIXIE CLOCK:
Сами индикаторы выглядят вот так:
Итак, на счет конструктивных особенностей вроде все понятно, теперь приступим к проектированию схемы наших часов. Начнем с проектирования высоковольтного источника напряжения.
Тут есть два пути. Первый – применить трансформатор со вторичной обмоткой на 110-120 В. Но такой трансформатор будет либо слишком громоздкий, либо его придется мотать самому (перспектива так себе). Да и напряжение регулировать проблематично. Второй путь – собрать step up преобразователь. Ну тут уж плюсов побольше будет: во-первых, он займет мало места, во-вторых, в нем присутствует защита от КЗ и, в-третьих, можно легко регулировать напряжение на выходе. В общем, есть все, что для счастья надо. Я выбрал второй путь, т.к. искать трансформатор и обмоточный провод никакого желания не было, да и миниатюрности хотелось. Преобразователь решено было собирать на MC34063, т.к. был опыт работы с ней. Получилась вот такая схема:
Сначала она была собрана на макетной плате и показала отличные результаты. Все запустилось сразу и никакой настройки не потребовалось. При питании от 12В. на выходе получилось 175В. В собранном виде блок питания часов выглядит следующим образом:
На плату сразу был установлен линейный стабилизатор LM7805 для питания электроники часов и трансформатор.
Следующим этапом разработки было проектирование схемы включения ламп. В принципе, управление лампами ничем не отличается от управления семисегментными индикаторами, за исключением высокого напряжения. Т.е. достаточно подать положительное напряжение на анод, и соединить с минусом питания соответствующий катод. На этом этапе требуется решить две задачи: согласование уровней МК (5В) и ламп (170В), и переключение катодов ламп (именно они являются цифрами). После некоторого времени размышлений и экспериментов была создана вот такая схема для управления анодами ламп:
А управление катодами осуществляется очень легко, для этого придумали специальную микросхему К155ИД1. Правда, они давно сняты с производства, как и лампы, но купить их не составляет проблем. Т.е. для управления катодами требуется всего лишь подключить их к соответствующим выводам микросхемы и подать на вход данные в двоичном формате. Да, чуть не забыл, питается она от 5В. (ну очень удобная штуковина). Индикацию было решено сделать динамической, т.
Под каждой лампой я установил яркий светодиод красного цвета свечения (так красивее ). В собранном виде плата выглядит вот так:
Панельки под лампы найти не удалось, поэтому пришлось импровизировать. В итоге были разобраны старые разъемы, похожие на современные COM, из них были извлечены контакты и после некоторых манипуляций с кусачками и надфилем они были впаяны в плату. Для ИН-17 панельки делать не стал, сделал только для ИН-8.
Самое сложное позади, осталось разработать схему “мозга” часов. Для этого я выбрал микроконтроллер Mega8. Ну а дальше все совсем легко, просто берем и подключаем к нему все так, как нам удобно. В итоге в схеме часов появились 3 кнопки для управления, микросхема часов реального времени DS1307, цифровой термометр DS18B20, и пара транзисторов для управления подсветкой. Для удобства анодные ключи подключаем на один порт, в данном случае это порт С.
На плате есть небольшая ошибка, но в приложенных файлах плат она исправлена. Проводами подпаян разъем для прошивки МК, после прошивки устройства его следует отпаять.
Ну а теперь неплохо было бы нарисовать общую схему. Сказано – сделано, вот она:
А вот так все это выглядит целиком в собранном виде:
Теперь осталось всего лишь написать прошивку для микроконтроллера, что и было сделано. Функционал получился следующий:
Отображение времени, даты и температуры. При кратковременном нажатии кнопки MENU происходит смена режима отображения.
1 режим — только время.
2 режим — время 2 мин. дата 10 сек.
3 режим — время 2 мин. температура 10 сек.
4 режим — время 2 мин. дата 10 сек. температура 10 сек.
При удержании включается настройка времени и даты, переход по настройкам по нажатию кнопки MENU
Максимальное количество датчиков DS18B20 – 2. Если температура не нужна, можно их вообще не ставить, на работу часов это никак не повлияет.
Горячего подключения датчиков не предусмотрено.
При кратковременном нажатии на кнопку UP включается дата на 2 сек. При удержании включается/выключается подсветка.
При кратковременном нажатии на кнопку DOWN включается температура на 2 сек.
С 00:00 до 7:00 яркость понижена.
Работает все это дело вот так:
К проекту прилагаются исходники прошивки. Код содержит комментарии так что изменить функционал будет не трудно. Программа написана в Eclipse, но код без каких-либо изменений компилируется в AVR Studio. МК работает от внутреннего генератора на частоте 8МГц. Фьюзы выставляются вот так:
А в шестнадцатеричном виде вот так: HIGH: D9, LOW: D4
Также прилагаются платы с исправленными ошибками:
Download (MEGA)
Данные часы работают в течение месяца. Никаких проблем в работе выявлено не было. Стабилизатор LM7805 и транзистор преобразователя едва теплые. Трансформатор нагревается градусов до 40, поэтому если планируется установка часов в корпус без вентиляционных отверстий, трансформатор придется взять большей мощности.
Кроме ламп, использованных в моей схеме, можно устанавливать любые другие газоразрядные индикаторы. Для этого придется изменить разводку платы, а для некоторых ламп напряжение повышающего преобразователя и резисторы на анодах.
Внимание: устройство содержит источник высокого напряжения!!! Ток небольшой, но достаточно ощутимый!!! Поэтому при работе с устройством следует соблюдать осторожность!!!
PS Статья первая, где-то мог ошибиться/напутать — пожелания и советы к исправлению приветствуются.
Часы на газоразрядных индикаторах
В данной статье речь пойдет об изготовлении оригинальных и необычных часов. Их необыкновенность заключается в том, что индикация времени осуществляется при помощи цифровых индикаторных ламп.
Таких ламп когда-то было выпущено огромное количество, как у нас, так и за рубежом. Использовались они во многих устройствах начиная от часов и заканчивая измерительной техникой. Но после появления светодиодных индикаторов лампы постепенно вышли из употребления. И вот, благодаря развитию микропроцессорной техники стало возможным создание часов с относительно простой схемой на цифровых индикаторных лампах.
Думаю, не лишним будет сказать, что в основном использовались лампы двух типов люминесцентные и газоразрядные. К преимуществам люминесцентных индикаторов следует отнести низкое рабочее напряжение и наличие нескольких разрядов в одной лампе (хотя среди газоразрядных тоже встречаются такие экземпляры, но найти их значительно сложнее). Но все плюсы данного типа ламп перекрывает один огромный минус – наличие люминофора, который со временем выгорает, и свечение тускнеет или прекращается. По этой причине нельзя использовать б/у лампы.
Газоразрядные индикаторы избавлены от этого недостатка, т.
к. в них светится газовый разряд. По сути, этот тип ламп представляет собой неоновую лампу с несколькими катодами. Благодаря этому рок службы у газоразрядных индикаторов гораздо выше. Кроме этого одинаково хорошо работают и новые и б/у лампы (а часто б/у работают лучше). Без недостатков все же не обошлось, рабочее напряжение газоразрядных индикаторов больше 100 В. Но решить вопрос с напряжение гораздо проще, чем с выгорающим люминофором. В интернете такие часы распространены под названием NIXIE CLOCK:
Сами индикаторы выглядят вот так:
Итак, на счет конструктивных особенностей вроде все понятно, теперь приступим к проектированию схемы наших часов. Начнем с проектирования высоковольтного источника напряжения. Тут есть два пути. Первый – применить трансформатор со вторичной обмоткой на 110-120 В. Но такой трансформатор будет либо слишком громоздкий, либо его придется мотать самому, перспектива так себе. Да и напряжение регулировать проблематично. Второй путь – собрать step up преобразователь.
Ну тут уж плюсов побольше будет, во-первых он займет мало места, во-вторых в нем присутствует защита от КЗ и в-третьих можно легко регулировать напряжение на выходе. В общем, есть все, что для счастья надо. Я выбрал второй путь, т.к. искать трансформатор и обмоточный провод никакого желания не было, да и миниатюрности хотелось. Преобразователь решено было собирать на MC34063, т.к. был опыт работы с ней. Получилась вот такая схема:
Сначала она была собрана на макетной плате и показала отличные результаты. Все запустилось сразу и никакой настройки не потребовалось. При питании от 12В. на выходе получилось 175В. В собранном виде блок питания часов выглядит следующим образом:
На плату сразу был установлен линейный стабилизатор LM7805 для питания электроники часов и трансформатор.
Следующим этапом разработки было проектирование схемы включения ламп. В принципе управление лампами ничем не отличается от управления семисегментными индикаторами за исключением высокого напряжения.
Т.е. достаточно подать положительное напряжение на анод, и соединить с минусом питания соответствующий катод. На этом этапе требуется решить две задачи: согласование уровней МК (5В) и ламп (170В), и переключение катодов ламп (именно они являются цифрами). После некоторого времени размышлений и экспериментов была создана вот такая схема для управления анодами ламп:
А управление катодами осуществляется очень легко, для этого придумали специальную микросхему К155ИД1. Правда, они давно сняты с производства, как и лампы, но купить их не составляет проблем. Т.е. для управления катодами требуется всего лишь подключить их к соответствующим выводам микросхемы и подать на вход данные в двоичном формате. Да, чуть не забыл, питается она от 5В., ну очень удобная штуковина. Индикацию было решено сделать динамической т.к. в противном случае пришлось бы ставить К155ИД1 на каждую лампу, а их будет 6 штук. Общая схема получилась такой:
Под каждой лампой я установил яркий светодиод красного цвета свечения (так красивее (^__^) ).
В собранном виде плата выглядит вот так:
Панельки под лампы найти не удалось, поэтому пришлось импровизировать. В итоге были разобраны старые разъемы, похожие на современные COM, из них были извлечены контакты и после некоторых манипуляций с кусачками и надфилем они были впаяны в плату. Для ИН-17 панельки делать не стал, сделал толь-ко для ИН-8.
Самое сложное позади, осталось разработать схему “мозга” часов. Для этого я выбрал микроконтроллер Mega8. Ну а дальше все совсем легко, просто берем и подключаем к нему все так, как нам удобно. В итоге в схеме часов появились 3 кнопки для управления, микросхема часов реального времени DS1307, цифровой термометр DS18B20, и пара транзисторов для управления подсветкой. Для удобства анодные ключи подключаем на один порт, в данном случае это порт С. В собранном виде это выглядит вот так:
На плате есть небольшая ошибка, но в приложенных файлах плат она исправлена. Проводами подпаян разъем для прошивки МК, после прошивки устройства его следует отпаять.
Ну а теперь неплохо было бы нарисовать общую схему, сказано – сделано, вот она:
А вот так все это выглядит целиком в собранном виде:
Теперь осталось всего лишь написать прошивку для микроконтроллера, что и было сделано. Функционал получился следующий:
Отображение времени, даты и температуры. При кратковременном нажатии кнопки MENU происходит смена режима отображения.
1 режим — только время.
2 режим — время 2 мин. дата 10 сек.
3 режим — время 2 мин. температура 10 сек.
4 режим — время 2 мин. дата 10 сек. температура 10 сек.
При удержании включается настройка времени и даты, переход по настройкам по нажатию кнопки MENU
Максимальное количество датчиков DS18B20 – 2. Если температура не нужна, можно их вообще не ставить, на работу часов это никак не повлияет. Горячего подключения датчиков не предусмотрено.
При кратковременном нажатии на кнопку UP включается дата на 2 сек. При удержании включается/выключается подсветка.
При кратковременном нажатии на кнопку DOWN включается температура на 2 сек.
С 00:00 до 7:00 яркость понижена.
Работает все это дело вот так:
К проекту прилагаются исходники прошивки. Код содержит комментарии так что изменить функционал будет не трудно. Программа написана в Eclipse, но код без каких-либо изменений компилируется в AVR Studio. МК работает от внутреннего генератора на частоте 8МГц. Фьюзы выставляются вот так:
А в шестнадцатеричном виде вот так: HIGH: D9, LOW: D4
Также прилагаются платы с исправленными ошибками:
mega.co.nz/#!FJME2T4Y
или
db.tt/zzeeafpX
Данные часы работают в течение месяца. Никаких проблем в работе выявлено не было. Стабилизатор LM7805 и транзистор преобразователя едва теплые. Трансформатор нагревается градусов до 40, поэтому если планируется установка часов в корпус без вентиляционных отверстий, трансформатор придется взять большей мощности.
В моих часах он обеспечивает ток в районе 200мА. Точность хода сильно зависит от примененного кварца на 32,768 КГц. Кварц, купленный в магазине, ставить не желательно. Наилучшие результаты показали кварцы из материнских плат и мобильных телефонов.
Кроме ламп, использованных в моей схеме, можно устанавливать любые другие газоразрядные индикаторы. Для этого придется изменить разводку платы, а для некоторых ламп напряжение повышающего преобразователя и резисторы на анодах.
Внимание: устройство содержит источник высокого напряжения!!! Ток небольшой, но достаточно ощутимый!!! Поэтому при работе с устройством следует соблюдать осторожность!!!
PS Статья первая, где-то мог ошибиться/напутать — пожелания и советы к исправлению приветствуются.
Автор: FlynnCarsen
Источник
Мониторинг целостности ртутных газоразрядных ламп
NTRS
lt-lg=»» routerlink=»/search» tabindex=»0″> NTRS — Сервер технических отчетов НАСА О справке Логин
Вернуться к результатамКонтроль целостности ртутных газоразрядных ламп Ртутные газоразрядные лампы имеют решающее значение во многих приложениях стандарта частоты захваченных ионов. Система контроля целостности может быть реализована с использованием признаков окончания срока службы работающих ртутных газоразрядных ламп, что позволяет прогнозировать неизбежный отказ и принимать меры для смягчения последствий (например, переключение на резервную систему). Ртутные лампы используются в качестве источника 19Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 4 нм для оптической накачки и селекции по состоянию ртутно-ионных стандартов частоты. Лампы обычно изготавливаются с использованием 202Hg, перегнанного в кварц высокой чистоты, или другого передающего материала с длиной волны 194 нм (например, сапфира). В колбу также помещается буферный газ, обычно благородный газ, такой как аргон, неон или криптон.
Лампы приводятся в действие сильными радиочастотными полями, колеблющимися на частоте 0,200 МГц. Выходная мощность лампы может со временем стареть из-за двух внутренних механизмов: (1) затемнения колбы, что снижает светопропускание, и (2) потери ртути из-за миграции или химического взаимодействия с поверхностью колбы. Во время изготовления избыточная ртуть помещается в колбу, так что скорость потерь компенсируется новой ртутью, поступающей из холодного наконечника или соседнего резервуара. Световой поток почти постоянен или незначительно меняется с постоянной скоростью в течение многих месяцев/лет, пока не истощится источник ртути. В этот момент давление пара резко падает, а общий световой поток и атомные часы SNR (отношение сигнал/шум) уменьшаются. Через несколько дней или недель уровень освещенности снижается до точки, при которой отношение сигнал-шум атомных часов становится недостаточным, чтобы оставаться заблокированным, или лампа гаснет сама по себе. Эта сигнатура наблюдалась в четырех отдельных отказах ламп с истекшим сроком службы при работе в сети дальнего космоса (DSN).
Простая схема интегратора может наблюдать и документировать стационарное поведение лампы. Когда уровень освещенности падает в течение заданного интервала времени на заданную величину (например, на 20 процентов), устанавливается сигнал тревоги. Для критически важных операционных приложений, таких как DSN или космический полет, это предупреждение уведомляет о том, что сбой может быть неизбежен, а операторы или алгоритм управления должны принять меры.Идентификатор документа
20100005251
Тип документа
Другое — техническое описание НАСА
Внешний источник(и)
http://www.techbriefs.com/component/content/article/7184
9 0006 Авторы Тьелькер, Роберт L.(Калифорнийский технологический институт, Пасадена, Калифорния, США)
Дата приобретения
25 августа 2013 г.
Дата публикации
1 февраля 2010 г.
Информация о публикации
Публикация: Технические обзоры НАСА , февраль 2010 г.
Тематическая категория
Человек/Системные технологии и жизнеобеспечениеНомер отчета/патента
NPO-45650Ограничения на распространение
Общедоступный
Авторское право
Публичное использование разрешено.
20100005251.pdf STIcloud_downloadcontent_copyvisibility
visibility_off Предварительный просмотр недоступен
Документ не найден!
Извините, но запрошенный вами документ не существует на этом сервере по адресу по крайней мере, в том месте, где вы его искали.
ПРИМЕЧАНИЕ 0: Веб-страницы списка рассылки febo.com (управление списками и архивы) новые адреса и URL.
Страница управления time-nuts находится по адресу
https://lists.febo.com/mailman/listinfo/time-nuts_lists.febo.com
, а архивы находятся по адресу
https://lists.febo.com/pipermail/time-nuts_lists.febo.com
Страница управления volt-nuts находится по адресу
https://lists.febo.com/mailman/listinfo/volt-nuts_lists.
, а архивы находятся по адресу
https://lists.febo.com/pipermail/volt-nuts_lists.febo.com
ПРИМЕЧАНИЕ 1: Я реорганизую технические страницы, и большинство из них переносится на сайт www.febo.com/pages, который будет отобразить в браузере в виде списка папок (каталоговВы можете нажать на любую из ссылок на папки, чтобы увидеть, что там. я пытаюсь организовать материалы в логическом порядке. Когда я добавляю вещи, я перемещаю их, как кажется уместным, и организация некоторых тем в подпапки.
Если вас отправили сюда по ссылке, содержащейся, например, в тайм-гайки размещения, есть вероятность, что рассматриваемая страница либо была перемещена в подпапку или переименовать. Не стесняйтесь просматривать вокруг папка /страницы; вы, вероятно, найдете то, что вы искать где-то там.
ПРИМЕЧАНИЕ 2: Большинство других документов на этом сайте находятся по следующим URL-адресам:
- /время-частота/
(Время и частота, включая NTP)
- /компьютерщики/
(Разные проекты Джона)
- /галерея/
(Фотогалерея Джона)
- /глаза/
(Кератоконус и трансплантация роговицы)
- /хамдокс/
(Документы радиолюбителей)
- /ссылка/
(Справочные материалы для радиолюбителей)
- /закон/
(Материалы по компьютерному праву и GPL)
- /пакет/ (пакетная радиосеть)
В каждом из этих каталогов есть индексная страница, которая поможет вам добраться до любой
документов в этом каталоге.
Чтобы добраться до этого индекса, используйте каталог
имя в вашем URL ( напр. , http://www.febo.com/eyes/) или
выберите легкий путь и просто нажмите на соответствующую ссылку выше — это
приведет вас на главную страницу этой темы.
Если вы ищете конкретный документ, отличный от индексного файла, вы
можно добавить соответствующее имя каталога перед именем файла (например, http://www.febo.com/eyes/diary.html ).
ПРИМЕЧАНИЕ 3: Если вы пытаетесь получить доступ к веб-интерфейсу в систему списков рассылки Mailman, попробуйте: https://www.febo.com/mailman/listinfo . Обратите внимание, что все Страницы почтальона используют SSL, поэтому перед URL-адресом необходимо указать «https://».
ПРИМЕЧАНИЕ 4: Все HTML-документы на этом сайте заканчиваются на .html ( например , foo.html ). Если вы использовали .htm или другое расширение в введенном вами URL, пожалуйста
измените его на .
