Теплые ламповые часы. Часть первая.

Теплые ламповые часы в прямом смысле. Делались чисто по приколу- мне было интересно, можно ли на лампах сделать полноценные наручные часы. Оказалось все-таки нельзя… конструкция получается достаточно громоздкая- на руку помещается, но неудобна, плюс отдельный внешний аккумулятор. Реального применения часы не имеют, хотя в качестве сувенира сойдут. Или на стимпанк-тусовке повыпендриваться…

Я делал их в течении достаточно долгого времени и многократно переделывал, но так пока и не доделал до законченного изделия. Мне оказалось совершенно неинтересно маяться дизайном, зато стало жутко охота довылизать схему. Все версии этой конструкции прекрасно работали, но не устраивали меня в мелочах- постоянно хотелось что-то добавить или изменить. В итоге я таки создал технический «бриллиант», но вот его оправа пока еще в полузачаточном состоянии, потому не показываю. Ну, мобыть и доделаю когда-нибудь… тогда появится часть вторая.

В отличие от аналогичных конструкций прочих извращенцев я очень сильно заморочался перфекционизьмом, оттого много «лишних деталей». Зато наигрался вволю, очень сильно прокачал собственные мозги и мелкую моторику, и обкатал ряд интересных технических решений.

Конструкция переделывалась пять раз. По сравнению с предыдущими версиями я добавил «тотальную защиту от клинического идиота» (если кому придет в голову запустить эти часы после моей смерти), максимально снизил потребление энергии, применив mosfet-ключи (АО6800) для управления лампами, применил в цепи питания DC-DC стабилизатор напряжения на NCP1529 (точнее, на китайском клоне М3406)- чтоб и энергию на обогрев окружающей среды зря не тратить, и индикаторы жили долго и счастливо в оптимальном режиме. Вообще идеализировал все что было можно.

Самое интересное- все прежние версии выходили с какими-то мелкими косяками в процессе. То дырку не там просверлю, то микросхемы криво запаяются, то ножом дорожку на плате случайно черкану… Только этот последний вариант вышел совершенно без косяков! Такие вот «знаки судьбы». Вселенная сама себя выстраивает, а мы- лишь проводники ее желаний в материальный мир.

Итого, что они умеют: показывать время. В качестве приборов отображения я использовал накальные индикаторы ИВ-16. Индикаторами управляет контроллер Atmel ATtiny24 через регистры сдвига 74hc595 и ключи. Индикация- статическая, динамическая с лампами не прокатывает из-за высокой инертности нитей накала. Время «вырабатывается» микросхемой первичных часов DS3231m на MEMS-резонаторе повышенной точности, теоретически можно научить часы показывать число-месяц-год небольшим допиливанием программы контроллера, но я не вижу смысла, хотя разъем для перепрошивки на плате предусмотрен. Во время работы между индикаторами часов и минут мигает разделительная лампочка-точка. Время устанавливается двумя маленькими кнопочками над индикаторами. Кнопки «наружу» выводить не планирую, по задумке- они останутся внутри корпуса и будут использованы только в момент установки новой «резервной» батарейки (для чего корпус все равно разбирать).



Питание:
1. от любого источника напряжения величиной от 3 до 4,5 вольт через штыревой разъем с левого боку (я ношу часы на левой руке, провод питания удобно запустить по рукаву). В идеале- от очень распространенного литиевого аккумулятора на 4,2 вольта типа 18650. При этом:
1.1 предусмотрена защита от переполюсовки. Если при подключении питания были перепутаны плюс с минусом- часы не включатся, загорится холодный белый огонь.
1.2 предусмотрена защита от перенапряжения. Если в разъем будет всунуто что-то с напряжением больше 4,5 вольт- например, аккумулятор от квадрокоптера на 7,2 вольта или свинцовый на 12 вольт- часы не включатся, загорится красный огонь. Для создания сигнальных огней над лампочкой-точкой запаяны два маленьких, но ярких светодиодика.
1.3 предусмотрена защита от разряда батареи двух уровней. Если напряжение источника питания проседает ниже 3 вольт- часы перемигиваются цифрами. Если точнее- там у меня стоит супервизор. Если он отработал- контроллер гасит лампы. Лампы погасли, нагрузки нет- питание восстанавливается- лампы зажигаются снова. Цикл повторяется ежесекундно. :) Если напряжение просядет ниже 2,4 воль (штатный порог защиты на DW01)- батарея будет отключена.

2. от USB, для чего на плате предусмотрен разъем microUSB снизу (если часы используются в качестве сувенирных и висят на стенке).
2.1 При этом энергия батареи расходоваться не будет. Даже наоборот- часы будут подзаряжать внешний литиевый аккумулятор на 4,2 вольта, если он подключен, для чего в конструкции предусмотрена зарядка на микросхеме ME4057. В процессе зарядки лампочка-точка между часами и минутами не мигает, а горит постоянно. Если замигала- значит батарейка полная.
2.2 Часы могут работать от USB вообще без внешнего аккумулятора.
*вот этот самый простой пункт оказался самой большой засадой. При таком питании в прежних версиях дроссель стабилизатора потрескивал, и я никак не мог найти причину этого безобразия, а забить не позволял перфекционизм. Оказалось- особенность работы микросхемы зарядки, которая в поисках батареи периодически выдает на выходе резкий импульс, его энергия логично отсасывалась от первичной цепи питания, порождая адовую помеху, кою невозможно было задавить даже low-esr емкостями- стабилизатор от такого непотребства возмущенно щелкал дросселем. В итоге я все-же решил эту проблему, теперь если в разъем батареи ничего не всунуто- микросхема зарядника мирно спит и стабилизатора не беспокоит.
2.3 Если часы уже питаются от USB, а кто-то решил подзарядить аккумулятор, но подключил его «наоборот»- часы продолжат работу, но загорится холодный белый огонь. Если аккумулятор оказался неподходящим (с напряжение больше 4,5 вольт)- часы продолжат работу, загорится красный огонь. Иными словами- защита сработает в любом случае.

3. Если вообще никакого питания нет- ход часов сохраняется, поскольку микросхема первичных часов питается от заменяемого элемента 1220 на плате. На одной такой батарейке она может прожить пару лет. Стоит только подключить внешнее питание- часы покажут актуальное время, выставлять его заново не придется.

Размер платы: 40 х 68 миллиметров. Полтора спичечных коробка. Вообще, плата подгонялась под внутренние габариты корпуса Gainta G1015, потому что изделие, изначально ни к какому корпусу не привязаное, как правило не продвигается в своем жизненном цикле дальше печатной платы, а так- есть возможность когда-нибудь доделать. :) По крайней мере корпус я уже оклеил шпоном «ценных пород дерева», осталось дырки прорезать и оформить красиво латунью- просто никак не могу морально подготовиться к этому… :(

Сфоткать нормально со светящимися цифрами я не смог- в темноте они слишком яркие, а вспышка их засвечивает. :( В общем, показываю «как есть» и «что есть»… На фотках ниже разъем резервной батареи не запаян.