elektroncso.hu - Nixie Óra V2.0 (NixieClock)
Gyakori kérdések

e-mail

www.elektroncso.hu » cikkek

A második generációs nixiecsöves óra.
Bozó Balázs

A Nixie cső.
Miért jó egy nixie csöves óra?
Az első mikrokontrolleres órám.
A legjobb megoldás keresése.
Az óra KIT
Bekapcsolom és már megy is?
A Tuningolás
Más típusú nixie-k használata a KIT-el.
Az IN18 kijelző panel.
A kijelző élettartamának növelése.
Az egykijelzős Nixie óra.
Kép galéria
Még több szolgáltatás ... a V3.0


center

... Tehát megindult a nixie-csöves óra második generációjának kifejlesztése.

A legjobb megoldás keresése.
Sajnos olyan problémák merültek fel, miszerint senki nem akart nekem adni egy valamire való nixie-csöves dolgot, hogy megoldanám ezzel a kijelző problémáját. A 74141-hez már nem lehet itthon hozzájutni, a külhoni rendelés meg 4-7 dolláros árat ad meg plusz a szállítás. Ezt kicsit sokallottam érte. A következő alternatívaként a tranzisztoros megoldás kínálkozott a neten körbenézve volt is rá több példa is az MPS-A42 és 92 tranzisztor párokkal. Ez viszont így tranzisztor temetővé változtatta volna a dolgot. Így ezt is elvetettem. Az egyik netes megoldásban viszont rátaláltam egy HV5530-at használó megoldásra, ami igen megtetszett, és a cég (Supertex) még free sample-t is küldött. Tehát a meghajtást így megoldotta. Kész óra megrendelése nem jött szóba, mert a fentebbi „alarm” funkciót egyik KIT-sem tudta. A megoldás alapja tehát ez a HV5630-as áramkör, aminek kb. 10 dolláros árért 3 cső meghajtására elegendő. Az ic tartalmazza a léptető regisztert, a tárolót és még a polaritást is válthatom, a nixie-csövek meghajtásához nem kell más külső alkatrész. Az 5530 és az 5630 közötti különbség pusztán a kivezetések bekötésében van az én panelom szempontjából az 5630 került felhasználásra. A megoldásom másik lényeges változtatása az elsőhöz képest, hogy olyan csővel építem meg, ami sokkal kevesebb áramot igényel, mint az első óráé, így kapcsolóüzemű tápot lehet használni az anódfeszültség előállítására. Ez lehetővé teszi immár az egyszerű dugasztáp alkalmazását, vagy az akkumulátoros üzemet is. A volt NDK gyártmányú Z573M, és az Z560M ezt biztosítja. A Z573M drótlábú kivitelű és tartalmaz tizedes pontot is, míg a másik foglalatot kívánó kivitelben készült, és nem tartalmaz tizedespontot. Nekem személy szerint a Z560M tetszik jobban még akkor is, ha tizedespontot nem tartalmaz, így azt külön kell vagy LED-del, vagy kicsi glimmekkel pótolni. A foglalatok használata a panel megfelelő kialakításával elkerülhető.

Az óra KIT- összeszerelés.
Az igények miatt végül is KIT-ként is elkészült az óra. Az alábbiakban leírom az összeszerelését. A panelt vizsgáljuk át az esetleges hibák feltárására. (Eddig nem találtunk hibát egyben sem, de nem árt az óvatosság.) Ellenőrizzük a KIT kiépítésünknek megfelelő alkatrészeket a csomagban. Ha minden megvan kezdhetjük is a beültetést. Az egész 2-3 óra alatt meg van. Ebből jelentős időt a drótlábú (Z573M) beültetése igényel, ha szépen egyforma magasságban szeretnénk. Bár a KIT a beültetési rajz és a kapcsolási rajz, valamint a fotó alapján beültetve, rögtön működő képes! Ha nem vagyunk magabiztosak, és esetleg hajlamosak vagyunk a figyelmetlenségre (nem zavartalan a környezet pl.) javasolt a lépcsős összeszerelés. Ilyenkor alaprészenként szereljük össze a KIT-et, lehetőséget teremtve arra, hogy -lehetőleg, az alkatrészek károsodása nélkül,- biztosan, elsőre jól rakjuk össze. Az egyes egységek összerakása után leellenőrizzük az eredményt, és megmérünk mindent, amit csak lehet, hogy az esetleges hibákat felderítve, és azt kijavítva a következő rész elkészültekor, már az előzőekben elkészültek hibátlan működésére számíthassunk. Érdemes tehát, először a tápot beültetni. Kezdjük a 7808 és a 7805 stab. ic-k beültetésével. A kép gondolom sokat segít ebben. Csak a 7808-as ic melegszik érdemlegesen ezért a dobozba építésnél gondoskodjunk a jó hűtéséről, amihez elegendő, szigetelten a doboz oldalára rögzíteni. (fémdoboz esetén!) Ha végeztünk a beültetéssel helyezzük áram alá a készüléket. (A készülék számára előállítandó egyenfeszültségű konverter, amely a 220V-os hálózatból az óra működéséhez szükséges 12-20V közötti egyenfeszültséget és az 500mA-t szolgáltatja, nem része a KIT-nek!) Mérjünk meg minden feszültséget. A PIC 5-ös és 14-es lábán 5V-ot kell mérnünk. A HV ic-k 24-es és 25(+) lába között a 7808-al előállított 9,2 körüli feszültséget kell mérnünk. (7808-as ic két diódával meg van emelve így szolgáltatja az említett feszültséget.) Ebben az esetben semmi nem melegedhet a panelon. Ha mindent rendben találunk ültessük be a kapcsoló üzemű tápot. (NE555-ös ic és környéke) Mielőtt bekapcsolnánk a trimmert állítsuk középre. Bekapcsolás után ellenőrizzük a feszültséget, ami 180V körüli közép állás esetén. A kis táp 140-280V-ig állít elő feszültséget (így terheletlenül!), nagy stabilitással. A kezdetekkor sokáig kísérleteztem kapcsoló üzemű táp ic-kel, mint pl. a MAX771, és az MC34063-de ez az egyszerű NE555-ös vált be eddig a legjobban. Ha a táp feléledt állítsuk be a trimmerrel a feszültséget 180V-ra, kapcsoljuk ki, és beültethetjük az ic-foglalatokat. A PLCC foglalatokra vigyázzunk. Keressük meg a lecsapott oldalt. Ha a panelt magunk elé rakjuk úgy, hogy a táp a jobb oldalon helyezkedik el (forrasztási oldallal lefelé) akkor a PLCC-k lecsapott oldala baloldalra felülre esik. A panelen jelölve van egy négyszögletes forrponttal az ic-k 1-es lába így könnyítve a beültetést. A jelölt egyes láb sorába kell esnie a lecsapott oldalnak, de a foglalaton is jelölve van az egyes láb egy kis háromszögletű bemélyedéssel. A PIC 1-es lába is balkéz-felől felülre esik, szintén négyzet alakú megjelöléssel. Ha ezzel megvagyunk folytassuk a beültetést a passzív alkatrészekkel és tegyük helyére a táp hidegítő 100nF-os kondikat, és az ellenállásokat. A PIC kristályát egy kis szigetelő lappal ültessük be! Itt az áramkör lehetőséget ad SMD vagy hagyományos alkatrészek beforrasztására is. Ha kellő gyakorlatot érzünk hozzá megpróbálkozhatunk az SMD-vel is. A panel úgy készült, hogy a hagyományos alkatrészekre helyezte a hangsúlyt, az egyszerűbb beültethetőség miatt. De a praktikum teret engedett az SMD-nek is. Ha tehát beültettük az alkatrészeket kapcsoljuk be ismét még ic-k nélkül a készüléket. A PIC foglalaton a 4-es lábon közel 5V-ot kell mérnünk (a 16,15-ös lábon 2,5V-ot beültetett pic-el). A 10,11,12,13-as lábakon szintén közel 5V-ot kell mérnünk a felhúzó ellenállások miatt. Ha az egyes lábra egy vékonyka dróttal, vagy mérő zsinórral 5V-ot adunk az 1-es 2-es csatlakozó láb közé helyezett LED-nek világítania kell. Ha csatlakoztattuk a billentyűzetet is, akkor a 10-13 lábakon a megnyomott billentyűnek megfelelően a H szintről L szintre kell süllyednie a feszültségnek. Az ellenőrzést folytassuk a PLCC foglalatokkal. Ha a panelt a fentebbi helyzetben magunk elé vesszük a PLCC foglalatok felénk eső oldalával foglalkozunk, mert a HV ic-k összes lényeges lába itt található. Tehát jobbról a 4.-ik lábon +9,2-ot kell mérnünk és a 7.-ik lábon is. Ezután a legkényesebb rész következik, a csövek beforrasztása. A kívánt elhelyezéstől függő méretre állítsuk be a csöveket. Csak a Z573M-re vonatkozóan: Vigyázzunk, a csövek külső részei nincsenek mindig azonos távolságra a belsőkkel. Magyarul nem elegendő, például a cső leszívó csonkoknak egy magasságban lenni, mert a karakterek nem esnek egy vonalba! A panelon van egy forrszem, ami a cső drótlábait elválasztja. Ebbe a forrszembe annak a lábnak kell kerülnie, amelyik a csövön belül, vastag fehér festékkel megkülönböztetett!
A Z560M változat.
Ezek a problémák nem jelentkeznek a Z560M cső esetében. Ez utóbbi összeszerelésénél először az átkötést forraszuk be, majd az ellenállásokat a LED/Glimmlámpáknak. (Az ellenállások értékét kísérletileg érdemes beállítani, a használt fényerőnek megfelelően. A LED-ek jól elmennek 1K-os ellenállással is ekkor legkisebb a fényerejük. A glimmek ellenállását számolhatjuk a fentebbi képlet szerint, vagy szintén kísérletileg állítsuk be. Ha kísérletezünk érdemes előszőr a dp1-et beültetni, mert könnyen hozzáférünk. Amikor aztán megtaláltuk a megfelelőt forraszuk be a többit is.) Ezután a csöveket forraszuk be a kis külön panelba. (Figyelem! A csöveket ne nyomjuk teljesen bele a panelba!) Ezután forraszuk be a LED-eket, vagy glimmlámpákat, amik a tizedes pontok lesznek. Ha ezzel megvagyunk a wrap tüskesorokat forraszuk a helyére úgy, hogy a tüskesorok közé kerül a panel, így a tüskesor egyik felét az alkatrész oldalán a másik felét a forrasztási oldal felől kell forrasztani. Ha készen vagyunk helyezzük bele az egészet az alaplapba és forraszuk be. A kijelző panelt nem szabad teljesen bele engedni a tüskesorba mert akkor rövidre zárja az érintkezőket. Ha gyufaszálat rakunk a tüskesorok közé, az pont olyan távolságaban tartja el a panelt mint, ami szükséges. Az alaplap ilyenkor alkatrész oldallal lefelé néz! Ha a beépítéskor nem feltétel a két panel mechanikai függése egymástól a Z560M-es kijelző panelt sima 40 eres kábelekkel is összeköthetjük. (pC-k winyó kábele 2db!) A működéshez ne felejtsük el, a J9-es jumpert beállítani, hogy a LED-eknek, vagy a glimmek megkapják a szükséges anódfeszültségüket. Ha ízlés szerint jobbnak találjuk a LED-ek vagy a Glimmek helyett használhatunk rizsszem izzókat is, ekkor az ellenállásokat kössük át vagy használjunk nekik megfelelőt.

A Tuningolás
A KIT úgy lett kialakítva, hogy a bemenő feszültségtől kevésbé függjön, és az esetleg magas feszültség ne tehessen benne kárt. Ha kiváló minőségű tápot használunk, ami kellően stabilan szolgáltatja az igényelt feszültséget, két "mod"-ot is eszközölhetünk. A nixie-k feszültségét előállító táp a 7808-as stab ic kimenetére van kötve. Ez ugyan megvédi a túlfeszültségtől, de esetlegesen nagyobb áramú, és feszültség igényű nixie csöveket nem hajt meg megfelelően. Vágjuk át a panel vezetékét és kössük egy kis darabka vékony dróttal, a táp + feszültségű bemeneti pontját (c8 + lába) a d1 dióda utáni fóliadarabra, vagy a c23 kondenzátor lábára. Ekkor a kapcsolóüzemű tápunk 12V-ról fog járni, ami a fentebbi hátrányokat kiküszöböli, és további előnyként jelentkezhet az is, hogy a 7808 sem melegszik olyan nagyon mint előtte. (a 2.0-ás panel esetén az ak1 átkötés erre szolgál és a c7-es felé néző beültetéssel az alap beállítás, vele merőlegesen az előbb említett megoldás érhető el.) A másik "tuning" fogás az ébresztő hangfrekvenciás végerősítőjének tuningolása. Ez egyrészt történhet aképpen, hogy eleve az LM386-ból a nagyobb teljesítményűt vásároljuk, valamint szintén a táp feszültségét kötjük át 9V-ról 12-re. A c15-ös kondenzátor + lábát kell a c23-as kondenzátor + felőli lábára kötni. Ha ennél is nagyobb hangerőre van szükségünk, mert pl. a betörőt kívánjuk halálra ilyeszteni, akkor a U7 melletti jelöletlen Jumper-ről a hangrögzítő ic hangja közvetlenül levehető és tovább erősíthető. (A jelőlt láb a +)
Más típusú nixie-k használata a KIT-el.
Értelemszerűen a KIT más típusú nixie csövekkel is megépíthető, akár dekatronokkal is, sőt izzó lámpákkal, vagy glimmekkel, vagy LED-ekkel is! Arra vigyázzunk, hogy a meghajtó ic-k árama összesen nem haladhatja meg az 1,5A-t ic-nként! És ha 5V-ról üzemeltetjük az alap 7805-ös stab ic, csak 1A-es! Az izzós, és vagy LED-es kialakítással építhető alternatív órát most nem tárgyaljuk meg, de látványra igen kellemes lehet, ahogyan a számoknak megfelelő pontok vándorolnak mondjuk körbe - körbe. Ebben az esetben csak az alaplapra lesz szükségünk, aminek vagy a Z573M-nek kialakított felületét használhatjuk, például ha szintén drótlábú a használni kívánt cső, vagy a cn1 illetve a cn2-es csatlakozót használhatjuk fel, aminek bekötése a baloldalon megtalálható. A felhasználni kívánt nixie-k áram ígényét javarészt képes megoldani a KIT, ha mégsem akkor a c11 + lábánál csatlakoztathatjuk az anód tápot. (pl. kitermeltük a kijelző panelt valamiből, és a táp adott) Az ellenállásokat azonban sok esetben megtarthatjuk, főleg ha a KIT kapcsolóüzemü tápját használjuk hiszen az anód feszültség tág határok között beállítható. Ha olyan kijelző megoldást használunk amiben a kijelzőt elő kell feszíteni, vagy más módon szükségünk lehet a HV-ic azon tulajdonságára, hogy képes invertálni a kimenetet. Ekkor a J1-et vágjuk át, és az ic (22) lábát kössük le a GND-re. Így a kimenetek pont ellentétesen működnek majd. Gondolok itt arra, például, hogy egy LED-es vagy izzós megoldásnál leolvashatóbb ha a nem aktuális időnek megfelelők világítanak, és az időt jelzők sötétek, így sötétben is leolvasható az idő.
Vonalkimenetről való feltöltés: Ha a hangrögzítő ic-t nem mikrofonról kívánjuk feltölteni az ébresztésre, vagy figyelmeztetésre szánt hang mintával szükségessé válhat, hogy egyszerűen vonal szintről is feltölthető legyen. Ezt egyszerűen megvalósíthatjuk. A mikrofon csatlokozójára csatlakoztassunk vonalszintű műsorforrást, mint például számítógép hangkártya vonal kimenetét, vagy CD stb. forrást. A vonalkimenet negatív pontja a c20 lábára kapcsolódjon. Ebben az esetben az r26,r27,c23 komplexumot ne ültessük be, vagy ha már megtettük és később is szeretnénk mikrofont (is) használni az r26-ot vegyük ki! Így a mikrofon tápja nem terheli a vonali forrásunk kimenetét, ami esetleg káros is lehet, a műsorforrásunkra nézve! Ha a vonali meghajtónk erőssen túlvezérli az ic bemenetét egy soros 47k-os ellenállással ezt csökkenthetjük.

Az IN18 kijelző panel.
A KIT az IN18 kijelző panel segítségével frappánsan, egyszerűen képes ilyen nixiket is meghajtani. A panel összeszerelése szinte gyerekjáték, - LEGO :) - köszönhetően a precíz kialakításnak. A csövek foglalat nélkül helyezhetőek a panelba, és forrasztás nélkül is remekül működnek. (Azért, a ki- és betételkor óvatosan járjunk el, mert a cső leszívó csonkja a lábai között helyezkedik el és egy óvatlan mozdulattal letörhetjük, ami a cső tönkremenetélét okozhatja!) Az esetleges hőtágulásra számítva a csöveket ne ültessük le a panel szintjéig, hanem tartsunk 1-2mm távolságot. A távolság beállítására én, a már ajánlott gyufapálcikás trükköt alkalmazom. Így a távolság pontos, és könnyű a panelra merőlegesen beállítani a csöveket. Mivel a lábak és a panel kontaktusát csak a pontos furat adja, érdemes minél kevesebbet ki- be tologatni a csöveket. Ha esetleg a kontaktus megszünne forrszuk be a csövet, vagy óvatosan ónozzuk meg a kérdéses forrpontot, hogy a kontaktus jobb lehessen. A panelen helyet kaptak az elválasztó vagy tizedes pontokat jelölő forrpontok is. Mint ahogyan az 560 panelnál is leírtam, használhatunk LED, Glim, illetve sima izzólámpákat is. Ne feledjük az óra paneljén beállítani a használt tápfeszt ezeknek (J9). Ha izzókat használunk az előtét ellenállásokat átkötésekkel helyettesíthetjük. Az óra panelja és a kijelző panel összekötése történhet a már korrábban említett 2x 40 eres kábelekkel, vagy wraptüskés távtartóval is. Ezekből a távtartókból 3 és 2,5cm-es változatok felhetnek meg erre a célra. A 2,5 cm-es kivitelnél a stab ic-ket és a kapcsoló FET-et is úgy kell az óra paneljén beültetni, hogy ameddig csak lehet, bele nyomjuk a panelba. Ha a távtartókat mindkét panelba beforrasztotuk, az óra bekapcsolás után működőképes.

Még több szolgáltatás ...
A KIT tulajdonosai között és hát bennem is felmerült annak az igénye, hogy tartalmazhatna egy elemes szerkezetet, ami áramszünet esetén is megőrizné az időt. Ez az igény hívja életre az óra lelkét képező PIC-es vezérlés egy újabb változatát. Sajnos a régi PIC-ben nincs elég hely ennek megvalósítására, ezért PIC típus cserével jár együtt a dolog. Az új PIC a 16F sorzat legnagyobb tagja a 877-es. Mivel ez bőséges hellyel rendelkezik és bőséges lábbal is, az új program nem csak az említett funkciókra lesz képes, hanem az alábbiakra is;

    A V3.0-ás program (tervezett) funkciói
  • óra kijelzése (12 órás illetve 24 órás formában)
  • dátum kijelzés (Év:Hó:Nap) formában
  • a hét napjai kijelzése (7db LED, vagy Glim, vagy égővel)
  • szobahőmérséklet kijelzés
  • elemes háttéróra
  • DCF77 atomórás pontosítás
  • az összes ébresztési funkcióból több beállítható, dátumra (a memória függvényében)
  • 1 perc hangtárolós ébresztő (megmaradt a régiből)
  • hálózati ki- bekapcsolós ébresztő (megmaradt a régiből)
  • egy beállított időpontól való visszaszámlálás (a 00:00:00 elérésekori riasztással)
  • 3 féle kijelző effekt (scroll, felváltva kioltás, shade)
  • a kijelző fényerejének állítási lehetősége
  • kijelző ki- bekapcsolása időre (a csövek élettartamának növelésére)
  • rs232 sorosvonali komunikáció (opció)

Az új kontroller egy kicsi panelen kapott helyet, ami a régi kontroller foglalatába helyezhető szendvics szerűen. A régi kontrollert el kell távolítani a helyéről. Megindult a harmadik generációs óra kifejlesztése, itt olvasható.

Megindult a harmadik generációs óra kifejlesztése >>> itt .