» » Вариант датагорских часов Nixie Tube Clock (JGL) с GPS-синхронизацией

 
 
 
10

Вариант датагорских часов Nixie Tube Clock (JGL) с GPS-синхронизацией

Разместил Polf 24 сентября 2017. Просмотров: 3 582

С удовольствием повторил проект Юрия Глотова (JGL) «Часы с GPS-синхронизацией времени и индикаторами ИН-12. Наш вариант Nixie Tube Clock», с некоторыми изменениями и дополнениями.


Собрал часы первой версии (часы и минуты), прошивка «clock5_2_1_1». С этой прошивкой необходимо использовать кварц 16 МГц, если установить кварц 20 МГц, обмен с GPS модулем не происходит, а в режиме без GPS часы убегают более чем 10 минут в час.

В качестве GPS приёмника применён модуль NEO-6M с активной антенной 28×28 мм.

Схема часов на вакуумных индикаторах с GPS



Питание часов у меня от сетевого адаптера 12 Вольт 1А. Для получения 5 Вольт применён модуль DC-DC на базе LM2596.

Корпус Gainta G1098B, внешние размеры 135×75х50 мм приобретён в магазине «Чип и Дип».

Если не стремиться к миниатюризации, и чтобы не размещать антенну снаружи корпуса, лучше приобрести корпус G1034B с размерами побольше. В этом случае необходимо соответственно откорректировать печатную плату по посадочным размерам.

В DC-DC преобразователе 5→200 Вольт использован дроссель CD127 150 мкГн 12.8×12.8 мм.
Вариант датагорских часов Nixie Tube Clock (JGL) с GPS-синхронизацией


Для подсветки колб индикаторов ИН-12 применены SMD светодиоды типоразмера 0805 по четыре светодиода каждого цвета. Поскольку справочных данных по ним нет, то ограничительные резисторы подбирались по яркости свечения и так чтобы не превысить ток 15 мА.

В качестве разделительной точки используется миниатюрная неоновая лампа, извлечённая из неисправного рокерного выключателя сетевого питания.

На AliExpress такие лампы Neon lamp 4 mm можно приобрести по невысокой цене.

Выключатель в цепи питания 12 Вольт позволяет отключать преобразователь 200 Вольт и светодиодную подсветку. В таком экономичном режиме часы продолжают идти, но не создают иллюминации. Это бывает полезно в некоторых бытовых ситуациях, например при усыплении детей.

Конструкция и детали часов


Основная плата часов

Для часов были изготовлены три платы: основная, плата преобразователя 200 Вольт и плата кнопок и светодиода. Толщина основной платы 1,5 мм, остальные 1,0 мм.

Основная плата и плата преобразователя двухсторонние, плата кнопок односторонняя. Фольга второй стороны преобразователя 200 Вольт используется для отвода тепла от корпуса транзистора IRF840, для этого выполнено несколько переходных отверстий. Нагрев транзистора незначительный.

Применялась лазерно-утюжная технология с термотрансферной бумагой для изготовления печатных плат (PCB thermal transfer paper), она даёт стабильные результаты с минимальной шириной дорожек/зазоров до 0,2 мм и не требует размачивания в воде.

Сверление выполнялось твёрдосплавными свёрлами на миниатюрном станке.

Отверстия под выводы транзисторов, панелек микросхем К155ИД1 — 0,8 мм, кварц — 0,6 мм, разъём для внутрисхемного программирования и джампер — 0,9 мм, под соединительные провода — 1,0 мм.
Диаметры переходных отверстий 0,6 мм, «металлизация» отверстий выполнена методом пропайки отверстий с двух сторон с продеванием тонких проводников от многожильного монтажного провода.

Для индикаторов ИН-12 панельки не применялись, выводы впаяны в плату, диаметры отверстий 1,2 мм. При пайке выводов индикаторов нельзя применять активные флюсы типа ортофосфорной кислоты, иначе возникнут паразитные засветки катодов. В крайнем случае после пайки такими флюсами необходимо выполнить отмывку платы в ультразвуковой ванночке с дистиллированной водой.

Травление плат выполнено в растворе персульфата аммония (250 г/литр) при температуре +40 С. Лужение сплавом Розе в кипящей воде с добавлением лимонной кислоты.
Данные по корпусам использованных компонентов
1. Компоненты поверхностного монтажа SMD:
 — резисторы и конденсаторы типоразмера 0805;
 — перемычки (SMD резисторы 0 Ом) типоразмера 1205;
 — микроконтроллер PIC16F876А — SOIC 28;
 — транзисторы BC817, BC857 — SOT23;
 — диоды 1N4148 — miniMELF;
 — микросхема MC34063 — SO8;
 — транзистор IRF840 — D2PAK (TO-263);
 — диод US1M — SMA.

2. Выводные компоненты:
 — транзисторы KSP42, MPSA92 — TO-92;
 — конденсатор 4,7 мкФ 400 Вольт — ? 8, высота 11 мм, расстояние между выводами 3,5 мм.;
 — разъём внутрисхемного программирования и джампер — вилка PLS, шаг выводов 2,54 мм.

Модули GPS, преобразователя 12 → 200 Вольт, преобразователя 12 → 5 Вольт закреплены на внутренней поверхности задней крышки корпуса.

Основная плата также закреплена на крепёжных выступах задней крышки с помощью шурупов через втулки.
Плата кнопок и светодиода закреплена на внутренней поверхности передней части корпуса, в которой просверлены отверстия для толкателей кнопок и светодиода. Светодиод не должен выступать над поверхностью передней части корпуса.

Также на передней панели корпуса вырезано прямоугольное отверстие под индикаторы. Длиной втулок крепежа основной платы можно отрегулировать величину выступания индикаторов из корпуса.

Верхняя часть передней панели закрыта декоративной накладкой. Рисунок создавался в графическом редакторе и печатался на цветном струйном фотопринтере на обычной бумаге. После обрезки бумаги, с помощью просечки в рисунке вырублено отверстие под светодиод и рисунок заламинирован. Полученная накладка обрезана по контуру с небольшим запасом во избежание расслоения. Готовую накладку приклеваем к корпусу с помощью тонкой клейкой ленты или двухстороннего скотча, совмещая отверстия под светодиод и кнопки.
Толкатели кнопок должны выступать не более чем на 0,5 мм. В зависимости от длины толкателей применяемых кнопок, их необходимо укоротить либо удлинить, в последнем случае удобно использовать в качестве удлинителей отрезки пластмассовых трубок от ватных палочек. При этом в переднем панели необходимо просверлить отверстия? примерно 2,7 мм.

Как уже упоминалось ранее, GPS антенна закреплена снаружи корпуса на задней крышке. При использовании других корпусов и размещении антенны внутри необходимо правильно выбрать для неё место. Крепить антенну к корпусу нужно стороной экрана, наличие перед антенной металлических поверхностей и проводов ослабляет принимаемый сигнал.

Возникшие проблемы и их преодоление

1) В модуле GPS были установлены резисторы 4,7 кОм последовательно в шинах приёма и передачи данных RXD и TXD, а в купленном раньше модуле эти резисторы были по 220 Ом. Сигнал с выхода модуля был ослаблен, данные микроконтроллером читались неустойчиво. Поэтому резисторы 4,7 кОм были заменены на 220 Ом.

2) Разъём активной антенны был заделан не качественно, пропадал контакт и иногда приёма спутников не было совсем. Читая данные с помощью терминальной программы «Terminal 1.9b» убедился, что это разъём, а не изменения спутниковой обстановки, обрезал его и припаял кабель антенны напрямую ко входу модуля.

3) Не смотря на применение SMD компонентов, внутренний объём корпуса был практически полностью занят. Место, в котором была первоначально закреплена антенна оказалось неудачным. Её экранировала основная плата. Другого места внутри корпуса не нашлось, поэтому антенну пришлось закрепить на задней крышке корпуса.

Итого

Я доволен этим необычным проектом. Часы отлично работают, синхронизируют время и имеют «тёплый ламповый» вид. lol
Спасибо Юрию (JGL) за отличную конструкцию!

Файлы

Схема в sPlan.7z 🕗 24/09/17 ⚖️ 22,78 Kb ⇣ 25
Платы в Sprint Layout.7z 🕗 26/09/17 ⚖️ 75,98 Kb ⇣ 23 (26/09/2017 Обновлено!)
Чертёж корпуса Gainta G1098B.7z 🕗 24/09/17 ⚖️ 53 Kb ⇣ 19
Модуль питания lm2596-dc-dc-module.7z 🕗 24/09/17 ⚖️ 96,28 Kb ⇣ 19
Даташит на GPS-модуль Neo-6m.7z 🕗 24/09/17 ⚖️ 876,41 Kb ⇣ 30
Описание протокола NMEA и команд управления GPS-приёмниками (Rus).7z 🕗 24/09/17 ⚖️ 102,86 Kb ⇣ 29

Ссылки

• Оригинальная статья — Часы с GPS-синхронизацией времени и индикаторами ИН-12. Наш вариант Nixie Tube Clock
• Тема на датагорском форуме, варианты прошивок — Часы с GPS-синхронизацией времени и индикаторами ИН-12

Спасибо за внимание!
Александр (Polf)
Калининград
Профиль Polf
инженер
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 53

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Ламповый преамп для бас-гитары на основе Alembic (12AX7, ECC83)... Часто встречается явление, когда басист хочет изменить или улучшить звук своего инструмента....
Схема на Датагоре. Новая статья Тёплые ламповые часы на газоразрядных индикаторах ИН-14, ATMEGA8, DS1307 и MC34063. Nixie-clock из Тулы... Последнее время весьма популярны часы в духе ретро, на газоразрядных индикаторах. В забугорье такие...
Схема на Датагоре. Новая статья Китайская игрушка «Проектор для рисования» и слово о правильном питании светодиода... Купила бабушка внучке подарок – развивающую игру проектор для рисования. По замыслу создателей эта...
Схема на Датагоре. Новая статья Микрорепортаж: часы из датагорского кита Simplex Clock в кухонном гарнитуре... Привет, дрУги! Я коротко и по делу. Всего пара «говорящих» фоток. Порадовал жену. В реале смотрится...
Схема на Датагоре. Новая статья Новые идеи корпусов для датагорских цифровых часов Simplex Clock. Файлы резки в комплекте... После получения датагорского конструктора Project-012 «Simplex Clock» и просмотра ролика сборки...
Схема на Датагоре. Новая статья Простой модульный вольтметр переменного напряжения на PIC16F676... Простой вольтметр переменного напряжения с частотой 50 Гц, выполнен в виде встраиваемого модуля,...
Схема на Датагоре. Новая статья Чертеж корпуса датагорских часов Simplex Clock в формате Corel Draw... Привет, дрУги! Предлагаю всем желающим текущую версию файла раскроя акрила для корпуса часов из...
Схема на Датагоре. Новая статья Муки творчества: прототипирование корпуса датагорских часов Simplex Clock из акрила... Привет, дрУги! Предлагаю посмотреть кино. Особенно тем, кто подумывает над приобретением нашего...
Схема на Датагоре. Новая статья Простое зарядное устройство с постоянным током зарядки и ограничением выходного напряжения на LM317... Зарядное устройство для щелочных и свинцовых аккумуляторов ёмкостью до 10-15 Ампер-час, для...
Схема на Датагоре. Новая статья Часы с GPS-синхронизацией времени и винтажными индикаторами ИН-12. Наш вариант Nixie Tube Clock... Не думал, что спустя много лет я вернусь к часам на газоразрядных индикаторах. В конце 70-х я...
Схема на Датагоре. Новая статья Простой кухонный таймер на PIC16F84. Моя реализация... Добрый день. Моя первая статья. На авторство не претендую, просто делюсь опытом сборки. Это...
Схема на Датагоре. Новая статья Миниатюрный полный USB-RS232 адаптер на CP-2102 для подключения микроконтроллера к компьютеру по USB... В продолжение к теме «Программатор AVR910», про маленькое устройство, хочу предоставить вашему...
  1. <

    Datagor

    Игорь Котов Читатель Датагора
    • Главный редактор
    Комментарий # 1 от 24 сентября 2017 18:31.
    Ответить
    • С нами с 25.02.2011
    • Ушёл в реал Пользователь offline
    • 2 068 комментариев
    • 273 публикации
     
    Александр (Polf), с почином!
    Очень практическая и воодушевляющая статья получилась.
    Продолжайте в том же духе, ждём новых материалов. yahoo

  2. <

    Polf

    Александр Читатель Датагора
    • Гражданин
    Комментарий # 2 от 26 сентября 2017 11:30.
    Ответить
    • С нами с 31.08.2017
    • Ушёл в реал Пользователь offline
    • 3 комментария
    • 1 публикация
     
    К сожалению, я допустил ошибку при разводке платы преобразователя 12 -> 200 Вольт:
    выводы 1, 6, 8 микросхемы MC34063 необходимо соединить с + 12 Вольт.
    Видимо из-за этой ошибки, при очередном выключении-включении питания, микросхема у меня вышла из строя. crazy

    После устранения ошибки выходное напряжение преобразователя в норме.
    Исправленный файл печатной платы в архиве перезалит.

  3. <

    Datagor

    Игорь Котов Читатель Датагора
    • Главный редактор
    Комментарий # 3 от 26 сентября 2017 11:59.
    Ответить
    • С нами с 25.02.2011
    • Ушёл в реал Пользователь offline
    • 2 068 комментариев
    • 273 публикации
     
    Файл к статье обновлён. blush
    Александр, спасибо за поддержку материала на высоком уровне!

  4. <

    ASDF7777

    Сергей Читатель Датагора
    • Меценат
    Комментарий # 4 от 22 октября 2017 15:44.
    Ответить
    • С нами с 20.04.2013
    • Ушёл в реал Пользователь offline
    • 8 комментариев
    • 0 публикаций
     
    Уважаемый Александр! Схема очень понравилась! Правда есть некоторые вопросы на которые хотелось бы получить Вашу консультацию:
    1. GPS модуль нужно программировать или что то с ним делать?Или достаточно достать его из упаковки подключить к часам и подать питание?
    2. По подключению светодиодных индикаторов вместо газоразрядных.Достаточно вместо дешифраторов К155ИД1 установить например КР514ИД1 или КР514ИД2 не изменяя схему подключения к контролеру (цоколёвку не учитываю)?
    3. Возможно использование резервного питания при пропадании напряжения на контролере?
    Спасибо!

  5. <

    Polf

    Александр Читатель Датагора
    • Гражданин
    Комментарий # 5 от 22 октября 2017 16:14.
    Ответить
    • С нами с 31.08.2017
    • Ушёл в реал Пользователь offline
    • 3 комментария
    • 1 публикация
     
    Здравствуйте, Сергей
    Идея конструкции, схема и программа часов принадлежат Юрию Глотову (JGL), ссылка на его статью в начале этой страницы. Я лишь сделал свой вариант корпуса и применил другой GPS модуль.
    1. Модуль программировать не надо, исправный заработает сразу.
    2. Вариант замены дешифратора не проверял, но думаю, что работать будет.
    3. В авторской схеме предусмотрено резервное питание на случай работы часов без модуля GPS, поскольку мне такой вариант не интересен, то я это питание убрал.

  6. <

    Datagor

    Игорь Котов Читатель Датагора
    • Главный редактор
    Комментарий # 6 от 22 октября 2017 19:53.
    Ответить
    • С нами с 25.02.2011
    • Ушёл в реал Пользователь offline
    • 2 068 комментариев
    • 273 публикации
     
    Цитата ASDF7777
    вместо дешифраторов К155ИД1 установить например КР514ИД1 или КР514ИД2

    Подобная замена для перехода на 7-сегм. индикаторы невозможна без переписывания кода МК в части вывода на индикаторы.

    Удалил немного моего умничанья.

  7. <

    ASDF7777

    Сергей Читатель Датагора
    • Меценат
    Комментарий # 7 от 23 октября 2017 18:11.
    Ответить
    • С нами с 20.04.2013
    • Ушёл в реал Пользователь offline
    • 8 комментариев
    • 0 публикаций
     
    Здравствуйте Уважаемые Александр и Игорь Котов! Спасибо Вам за ответы. У меня вопрос к Вам Игорь по поводу замены дешифраторов.

    К155ИД1 предназначенные для преобразования двоичного кода в напряжение логического уровня, появляющееся в том выходном проводе, десятичный номер которого соответствует двоичному коду, на входы 1-4 поступают числа от 0 до 9 в двоичном коде (при этом открывается соответствующий выходной транзистор и зажигает один из катодов индикатора соответствующий определённой цифре). КР514ИД1 и

    КР514ИД2 дешифраторы предназначены для преобразования двоичного кода, подаваемого на входы 1-4 поступают числа от 0 до 9 в двоичном коде, в код (семисегментных светодиодных индикаторов). Если сравнить таблицы истинности дешифраторов К155ИД1 и КР514ИД1,ИД2 при одинаковых кодах на входе, цифры отображаемые при этом тоже одинаковы.

    Так почему невозможно?

  8. <

    Datagor

    Игорь Котов Читатель Датагора
    • Главный редактор
    Комментарий # 8 от 24 октября 2017 06:15.
    Ответить
    • С нами с 25.02.2011
    • Ушёл в реал Пользователь offline
    • 2 068 комментариев
    • 273 публикации
     
    Уважаемый Сергей, вероятно вы правы.
    Согласен, затупил, no конечно оба дешифратора принимают по входу двоичный код. Просто увидел, что у К155ИД1 информационные входы инверсные (активные уровни — низкие), а у КР514ИД1(2) прямые.
    Признаюсь, таблиц истинности не сравнивал. Если таблицы полностью совпадают, то теоретически КР514ИД1(2) должен работать так же.

    Если у вас есть возможность сравнить дешифраторы в железе - будет замечательно, ведь практика есть критерий истины. yahoo

    Пожалуйста поделитесь результатами ваших изысканий!

  9. <

    ASDF7777

    Сергей Читатель Датагора
    • Меценат
    Комментарий # 9 от 24 октября 2017 16:04.
    Ответить
    • С нами с 20.04.2013
    • Ушёл в реал Пользователь offline
    • 8 комментариев
    • 0 публикаций
     
    Уважаемый Игорь! Когда их соберу не известно.Китаец что то мутит с отправкой GPS модуля ,да и с временем катастрофа. Но как только соберу отпишусь!

  10. <

    Polf

    Александр Читатель Датагора
    • Гражданин
    Комментарий # 10 от 29 декабря 2017 00:17.
    Ответить
    • С нами с 31.08.2017
    • Ушёл в реал Пользователь offline
    • 3 комментария
    • 1 публикация
     
    ASDF7777,
    Практически собрал часы с использованием дешифраторов и семисегментных светодиодных индикаторов, правда не этот вариант, а второй который Юрий делал на 6 цифр с использованием микроконтроллера PIC16F877A. Дешифраторы SN74LS247 заказал на Aliexpress. Применил 7-сегм. индикаторы с общим анодом.
    Всё работает, изменения в схеме незначительные.

    Сейчас часы идут от RTC DS1307, жду GPS модуль с антенной. Заканчивать буду уже в следующем году.
    guitar-man
    С наступающим Новым Годом!

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой
  • smilelolbyewinkyahoocoollaughing
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashguitar-manhandshake
    musicnegativenopardonshoksleepunknown
    wackoyawnblushbullyhashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.