`

Zegar na jarzeniowych lampach Nixie

Jak wielu amatorów w ostatnim czasie i mnie dopadla ta moda. Postanowiłem skonstruowac sobie zegarek przy użyciu lampek Nixie.
Do budowy użyłem lamp Z5730M produkcji niemieckiej. W Internecie nie brakuje rozmaitych projektów, jest ogromna mnogość rozwiązań, w zależności od dostępnych części i pomysłów konstruktorów. Postaram się poniżej w dwóch słowach przybliżyć mój projekt.
W zasadzie ze wzgledu na to, że części i tak trzeba było kupowac po 10 sztuk, to okazało się, że starczyło ich na dwa zegary - i dwa wykonałem.
Wnętrze jest w obu przypadkach identyczne, ale różne jest wykonczenie. W drugim użyłem dwóch lampek Z573M, które różnią się tym, że mają na bańce czerwony filtr. Wygląda to nieźle, aczkolwiek filtr ten jest nietrwały i widać miejsca przetarcia. Poza filtrem to jest dokładnie to samo. Użyłem w nim także niebieskiej diody z takiej "latarki" zamonotanej w zapalniczce, ponieważ i tak skonczył się już gaz. (zapalniczka była "zdobyczna", sam nie palę ;)
Troche o konstrukcji:
Sercem zegarka jest mikroprocesor ATmega16. Wykorzystany został kwarc zegarkowy 32 KHz, ktory napędza licznik procesora odpowiedzialny za odmierzanie czasu. Wstepne pomiary przy temp. pokojowej wskazuja na dokładność rzedu 1s na dobę, co dla amatora jest zadowalające. Logika pracuje przy napięciu 5V. Oprócz odmierzania czasu procesor steruje równiez lampami.
Lampy pracują przy napięciu około 180V. Jest ono uzyskiwane z prostej przetwornicy prądu stałego. Nie jestem jej autorem, więc nie będę zamieszczał schematu. W dwóch słowach: składa sie ona z elementu indukcyjnego kluczowanego odpowiednio dużym tranzystorem. Klucz sterowany jest układem NE555. Zrealizowane jest takze sprzężenie zwrotne zapewniające chociaż podstawową stabilizację napięcia wyjściowego. Przetwornica zasilana jest napięciem 9-12V DC i zapewnia sprawność około 60%. Nie jest zabezpieczona przeciwzwarciowo, jest to realizowane poprzez bezpiecznik topikowy.
Lampki są sterowane dynamicznie, w danym momencie świeci się tylko jedna. Sterowanie katodami realizowane jest przez uklad TTL 74141, o który dziś juz naprawdę cięzko. Jest to dekoder 1 z 10 z wyjściami typu OC. Wyjścia te są jednak specjalnie wzmocnione, aby były w stanie wysterować lampki. Na szczęście udało się dość niedrogo zdobyć kilka sprawnych '141, co prawda w wersji przylutowanej, ale dzięki temu da sie poważnie uprościć uklad, więc warto było sie trochę postarać.
Jak wspomniałem wcześniej, układ sterowany jest dynamicznie, aby wykorzystać tylko 1 układ '141 na 4 lampy. Anody są sterowane przez stopnie złożone z dwóch tranzystorów. Większość projektów wykorzystuje do tego parę tranzystorów NPN i PNP. O ile z PNP nie było klopotu i udalo się tanio zakupić BF493S, to tych pierwszych nie znalazlem. Użyłem MOSów SGSP239, które dostalem przypadkiem w Internecie. Nie za bardzo dało się znaleźć karty katalogowe do tych elementów, toteż musiałem polegać na informacjach od sprzedawcy. Jednak nie kłamał i tranzystory działają jak należy.

Poniżej kilka zdjęć zegarów.
Zegar nr 1 doczekał się obudowy wykonanej z płyty HDF. Posiada podświetlane przyciski, które nieco urozmaicają zegarek.


A tutaj zdjęcia zegara nr 2. I ten model też jest już w zasadzie ukończony.


Tutaj można obejrzeć schemat i projekt płytki:


Jak widać wszystko udało się upchnąć na jednowarstwowej płytce. Wysokie napięcie dla lamp nalezy doprowadzic osobno, do złacza JP14. Na JP18 wyprowadzony jest JTAG, w celu umożliwienia programowania zmontowanego układu. Zegar wyposażony jest takze w budzik. Tranzystor BD139 pełni rolę wzmacniacza, a do złącza JP12 można podłączyć zwykły PC Speaker. Rezystor R1 odpowiada za głośność sygnału i każdy powinien sobie dobrać samodzielnie. Można zastosować element regulaowany. Tranzystor Q6 miał służyć do sterowania neonkiem, jako separatorem godzin i minut. W ostatecznej wersji zrezygnowałem z tego i założona jest w to miejsce zwora, dzięki której neonek świeci cały czas. Gniazdo JP11 przewidziane jest do podłączenia przycisków sterujacych.

Tutaj można pobrać pliki programu eagle z projektem.

Program został napisany w asemblerze, ale potem przepisałem go w C i wzbogaciłem zegarek o kilka funcji.
Oprócz zegara jest też budzik, który można wyłączyć, kiedy nie jest potrzebny. Jest także dodana funckja przyciemniania zegarka gdyż w ciemnym pokoju był zbyt jaskrawy. Są 4 tryby uruchamiające przyciemnienie samoczynnie w różnych godzinach, jak też ciągłe przyciemnienie bądź rozjaśnienie zegara. Można też włączyć wyświetlanie sekund. Godzina ustawienia budzika przechowywana w Eepromie. Zaimplementowane jest też cykliczne wyświetlanie wszystkich cyfr o godzinie 2. Ma to wydłużyć życie lamp. Poniżej do pobrania projekt w AVR Studio.

Tutaj można pobrać program.

Wykorzystałem tam fragmenty dostepnej bezpłatnie biblioteki AVRlib.
Zegarek pobiera przy zasilaniu 12V prąd około 250 do 320mA, co daje jakieś 4W, czyli mniej więcej tyle, ile więkość włączanych do gniazdka zegarów.
Planuję zamonotwać hebel, odłączjący zasilanie przetwornicy, kiedy np. wychodzę. Wtedy pobór spada do ok. 20mA (większość prawdopodobnie pobiera 74141).