PANAPLEX - ну о-о-очень большая неонка

 Версия fw 1.07 (30.10.22)

Камрад ViG0r накопал где то в Штатах стопочку газоразрядных дисплеев.
Больших 15 х 5 см, высота цифры 27 мм, 5 цифр.
И поменьше 6,8 х 3,8 см. цифра 14мм, 4 цифры.

И мы сделали из этих дисплеев очередные часы.

Тесты дисплеев

Идея часов, покупка дисплеев, разработка высоковольтной части схемы - ViG0r. Цифровая часть схемы, разводка плат, написание прошивки  - моё. 

Я развел платы под оба дисплея, производство плат заказали в Поднебесной. Прошивка сделана универсальной, подходит под оба типа дисплея. 

Плата под большой дисплей

Плата под мелкий дисплей.

Точнее, тут 2 платы, бутербродом. Иначе монтаж получился бы очень плотный.

Немножко работы паяльником, немножко программирования - и получились очередные часы.

Процесс сборки

Собранные часы, пока без корпуса

Функционал:

• Отображение времени в 24-часовом и 12AM/PM - форматах
• Отображение дня недели, тоже 2 формата - номер дня недели - dAY-7 или трехбуквенное сокращение (SUn). И если пять дней недели сокращаются более-менее внятно, то понедельник (MOn)  и среда (WEd) отображаются несколько коряво. Ибо на 7-сегментнике W и M отразить сложно.
• Отображение даты - тоже 2 варианта - ДД,ММ или ММ,ДД
• При подключенном датчике DS18B20 - отображение температуры, в °C или °F
• Настраиваемые длительности показа времени, дня недели, даты и температуры
• Регулировка яркости свечения дисплея (16 градаций) в зависимости от внешней освещенности
• Ежечасный звуковой сигнал (отключаемый)
• Настраиваемый ночной период, во время которого ежечасный звуковой сигнал не подается, а так же не отображаются дата, день недели и температура
• Автоматический переход на летнее/зимнее время (отключаемый)
• 8 будильников с возможностью откладывания срабатывания (Snooze)
• Режимы будильников - однократное срабатывание, срабатывание по рабочим дням недели (Пн-Пт), срабатывание по выходным (Сб,Вс), ежедневное срабатывание.
• Нарастающий в течении 45 секунд звуковой сигнал будильника, полное время звучания сигнала будильника - до 4х минут.
• Настройка периода откладывания сработки будильников - 5..30 мин.
• Управление часами при помощи 5 кнопок [MODE/BACK] [SELECT/OK] [ALARM/SNOOZE] [MINUS] [PLUS]
• Настраиваемое звуковое подтверждение нажатия кнопок - выключено, щелчок, звуковой сигнал
• Отключаемый случайный выбор эффектов смены информации на дисплее. При отключенном случайном выборе эффекты переключаются длительным зажатием кнопок [MINUS] или [PLUS] в режиме отображения времени/дня недели/даты/температуры.

Питание - 12 вольт, 0.25 А.

В принципе, я не очень люблю 7-сегментные дисплеи из-за того, что на них далеко не всегда возможно отобразить желаемый текст. А для устройств, которые больше чем просто часы или показометр одной функции, это бывает критично. Вот как, например, в данных часах - есть 14 настраиваемых параметров - и это не считая будильников и установки времени-даты.
Но что есть, то есть. 

А еще я страшно не люблю писать инструкции. Поэтому управление часами я попробовал собрать в несколько слайдов.

Основной режим отображения и переход в другие режимы

Настройка даты

Настройка времени

Настройка будильника

Настройки режимов часов

Видео работы.

Потребление 

Схема.

Ниже - схема часов на 5 цифр. 

Схема получилась достаточно "развесистая". Засим, что бы всё рассмотреть - вот тут схема часов на 5 цифр в PDF и схема часов на 4 цифры в PDF.

Детали.

Список деталей - BOM.

IC для катодных ключей.

ULN2003 или SN75468 

Транзисторы.

Силовой в высоковольтном преобразователе - IRF740S / TO263-3.
В анодных ключах - высоковольтные (250+в) pnp npn в корпусе SOT-23.
Все остальные - низковольтные в SOT-23.

Диоды.

Выходной в высоковольтном преобразователе - высоковольтный (250+в) быстрый диод в корпусе SMA (DO-214AC) или SOD323 - на плате разведены площадки под оба корпуса. Например, US1G, BAV21WS, BAS21.215, BAS21LT1G...
Все остальные - быстрые слаботочные в корпусе SOD323, например, LL4148 или BAS316.

Стабилитрон D9.

Любой в корпусе SOD-80 на напряжение 48-50в (если применены ULN2003) или на 70-75в (для SN75468).
На плате так же предусмотрено место под 2 включенных последовательно стабилитрона - D9' + D9" - это на случай, если не получится найти одиночный стабилитрон на нужное напряжение.

Индуктивность

220+мкГн в корпусе CDRH104, ток насыщения не менее 0.8А. Лучше 330 мгГн.

Конденсаторы

Выходные в высоковольтном преобразователе: посадочные места рассчитаны на применение как smd, так и выводных конденсаторов. C12 - 2.2-4.7мкФ 400+в. Либо выводной, либо smd-боченок в корпусе 0605/0607. C13 - 100нФ 400+в, либо smd 1206, либо "подушечка" с шагом выводов 10 мм - на печатной плате предусмотрены площадки и отверстия под оба варианта.
C5 - фильтрующий 5 вольт - так же либо выводной, либо smd-бочонок 0605/0607. В принципе, на те площадки можно и тантал в SMC-A посадить.
Все остальные конденсаторы - обычная керамика 0805.

Кнопки.

На плате предусмотрено место как для прямых тактовых кнопок, так и для угловых.
Всего 5 кнопок.
[MODE/BACK]   [SELECT/OK]   [ALARM/SNOOZE]   [MINUS]   [PLUS]
Как вариант, кнопки [MODE/BACK] [SELECT/OK] и [MINUS] [PLUS] ставятся прямые и выводятся на заднюю стенку. Кнопка [ALARM/SNOOZE] - угловая и выводится на верхнюю плоскость корпуса. Опрос кнопки [ALARM/SNOOZE] специально сделан статический, что бы вместо нее можно было применить сенсорную кнопку TP223. На обратной стороне платы для этого подписаны отверстия 5v, Gnd и Snooze.

Пищалка.

Для издавания противных звуков необходима пьезопищалка. На плате предусмотрены отверстия под два расстояния между выводами пищалок. Каскад на транзисторе Q1 и резисторах R2R3 призван усилить громкость звучания пищалки. При желании Q1R3 можно исключить, а вместо R2 запаять перемычку.

Датчик освещенности.

Подойдет почти любой фоторезистор. При этом следует при хорошей освещенности в помещении измерить сопротивление фоторезистора и подобрать R6 с не меньшим сопротивлением. Регулирование яркости дисплея начинается с момента, когда сопротивление фоторезистора становится большим, нежели сопротивление R6.

Сборка.

Вначале следует запаять все детали высоковольтного преобразователя. Проверить монтаж и подать 12 вольт. Измерить напряжение на конденсаторах C12C13, при необходимости выставить там +175..180 вольт подстроечником R13. После этого можно запаять перемычку SJ1, подающую высокое напряжение на остальную часть схемы и продолжить монтаж остальных деталей. 
 После запайки всех выводных деталей, которые попадают в область дисплея, выводы этих деталей желательно обрезать бокорезами заподлицо с платой. В этом случае дисплей можно приклеить на толстый двусторонний скотч непосредственно к плате. 

Прошивка.

Доступна вот тут. Версия 1.06 от 14 мая 2021г.  1.07 от 30 октября 2022г.
Исправлена ошибка перехода на зимнее время - переход осуществлялся не в тот день.

Фьюзы

Обновление схемы.

Заказали мы вторую партию больших дисплеев и плат.
В схеме и плате третьей ревизии внесены небольшие изменения в каскад управления пищалкой.

Если применяется пьезопищалка - устанавливается R2 указанного номинала, а R53 заменяется перемычкой.
Если применяется пищалка динамическая (которая звонится мультиметром), то R2 не ставится, а R53 подбирается так, что бы суммарное сопротивление пищалки и резистора было ну не менее 75 ом.

Так же в цепи обратной связи повышайки лучше поставить резисторы R14=3.9кОм, R13=2кОм.

При таких значениях, середина подстроечника ровно 175 вольт.

Повторение конструкции.

Поскольку у ViG0r-а дисплеев и плат много, он ими готов поделиться.
По Украине - запросто, а вот по зарубежью чуть дороже. Мопед не мой, я только прошивку пишу :) Но если кому надо - вот ссылочка на продажный пост на Коте.

Для самостоятельного повторения:

Герберы для версии на 4 цифры
Герберы для версии на 5 цифр

Размеры платы, дисплея, позиции отверстий...