Часы с Wi-Fi на газоразрядных индикаторах ИН-12 или ещё один тёплый ламповый свет

Здравствуйте, уважаемые читатели. Тема электронных часов меня никак не отпускает, и сегодня будет рассказ об очередном проекте. Я уже делал часы на газоразрядных индикаторах, ознакомиться можно здесь. Новые часы также будут на советских лампах ИН-12, но немного сложнее — с Wi-Fi подключением к сети, синхронизацией времени по NTP, со схемой часов реального времени и управлением через веб-интерфейс.

Под катом — схема, печатная плата, прошивка, процесс сборки корпуса, описание функционала часов.

Попалось мне как-то на YouTube видео с этими часами, автором данных часов является Константин Репников. Оказалось что печатные платы для данного проекта автор выложил на PCBWay, это было решающим фактором, решил заказать платы и собрать себе такие часы.

Схема

Устройство собрано на основе микроконтроллера ESP8266, это позволяет реализовать управление настройками часов через браузер, и синхронизацию времени с помощью NTP протокола, схема устройства показана на рисунке ниже:

Микроконтроллер с помощью сдвиговых регистров 74HCT595 и транзисторных ключей управляет газоразрядными индикаторами. Напряжение 3,3 В для питания микроконтроллера обеспечивает DC-DC преобразователь на микросхеме MC34063AD. Высокое напряжение 170 В для питания ламп реализовано с помощью на повышающего преобразователя на микросхеме MAX1771. Также в схеме имеются часы реального времени на микросхеме DS3231. Питается схема от внешнего источника напряжения 9 — 12 В.

Печатные платы это набор из трех плат с двухсторонним монтажом, вид с обеих сторон:

Сделал заказ на PCBWay, платы были на изготовлении два дня, после отправили почтой Китая, через 20 дней посылка была у меня.

Платы выполнены довольно качественно — паяльная маска (я выбрал чёрного цвета), металлизация отверстий, шелкография все дела.

Сборка

Пока ждал платы, заказал также у китайцев детали для сборки, список всех необходимых компонентов со ссылками под спойлером.

Если кто также захочет собрать эти часы, стоит сказать, что некоторые детали достаточно мелкие, для многих это может быть проблема. Для понимания фото транзистора на пальце:

Если не брать во внимание что детали маленькие, собирать часы довольно просто, где что должно быть всё подписано — попутать тяжело. После нескольких дней с паяльником и лупой, разрезания дремелем и отмывания спиртом, имеем три платы. Первую я условно назвал «блок питания», вид с обеих сторон:

Вторая плата — плата часов:

Третья плата — плата индикации:

У неонок, которые служат двоеточием между цифрами, на каждый вывод одел тонкую термоусадку, после вставил в отрезок черной оболочки от кабеля. Все три платы соединяются вместе в «сэндвич» с помощью PLS-PLD разъёмов, получается такая конструкция:

Прошивка

Чтобы часы заработали нужно прошить микроконтроллер, я использовал популярный программатор CH341A. Соединяем плату часов с программатором по схеме на фото:

Перемычку на программаторе переставляем из положения 1-2 в положение 2-3, тем самым переключаем его в режим USB — UART конвертера. Подключаем всё это дело к компьютеру, в диспетчере устройств должен появиться новый виртуальный COM порт:

Для прошивки ESP8266 нам понадобится программа NodeMCU Flasher, запускаем файл ESP8266Flasher.exe. В первой вкладке «Operation» выбираем нужный COM порт (у меня выбрался автоматически):

Идём во вкладку «Config», рядом с зеленой строкой с надписью «INTERNAL://NODEMCU» жмём на шестеренку и выбираем прошивку в формате *.bin, так же выбираем «0x00000» как показано на рисунке ниже:

Далее переходим во вкладку «Advanced» и меняем там скорость на 115200:

Возвращаемся на вкладку «Operation» и жмём «Flash»:

Начнется прошивка контроллера, по окончании в нижнем левом углу должна появиться галочка в зеленом кружочке:

Ссылка на файл прошивки на Google Диске — тут

Внимание! В схеме присутствует опасное для жизни высокое напряжение, настоятельно рекомендуется быть предельно осторожным!

Собираем часы и подключаем питание, часы должны показать полночь (засветятся нули):

Открываем на смартфоне настройки Wi-Fi, в списке должна появиться новая точка доступа «NixieIN12», подключаемся к ней:

После подключения откроется веб-интерфейс часов, по умолчанию откроется раздел «WiFi settings» пока нам это не нужно, выбираем «Time settings» и жмем кнопку «Set time»:

Часы синхронизируются и покажут текущее время:

Электронная часть работает, надо делать корпус.

Корпус

Корпус как у автора мне не понравился, какой-то он «чрезмерно круглый», решил сделать свой. Корпус будет из фанеры толщиной 4 мм, вырезаться лазером на ЧПУ станке. Нарисовал чертеж с деталями корпуса в CorelDRAW:

Ссылка на чертеж на Google Диске — тут

После лазерной резки, получил такой комплект фанерок:

Намазываем детали клеем, аккуратно собираем и зажимаем в тисках на сутки сохнуть:

После склейки получилось следующее:

Зачищаем снаружи корпус наждачной бумагой, чтобы сгладить все неровности и удалить нагар после лазерной резки, внутренности я решил оставить обожженными, после обрабатываем льняным маслом:

С тыльной стороны:

К днищу прикрепил саморезами две резиновые ножки:

Вставляем батарейку 2032, пластиковыми стойками прикрепляем заднюю стенку корпуса:

Собираем всё вместе:

Функционал

Как упоминалось выше, при первом включении часы создают точку доступа «NixieIN12», после подключения к ней откроется веб-интерфейс часов с разделом «WiFi settings». Устройство найдёт все доступные Wi-Fi точки доступа, выбираем в списке свою, вводим пароль и нажимаем кнопку «Save». Часы перезагрузятся уже в режиме клиента и подключатся к нашей домашней Wi-Fi сети. Попасть в веб-интерфейс можно либо набрав в браузере в адресной строке:

http://nixiein12

Либо ввести ip-адрес который выдал нашим часам роутер (можно посмотреть в веб-интерфейсе роутера). Должно открыться такое меню веб-интерфейса:

Все разделы веб-интерфейса в развёрнутом виде:

Здесь у нас и установка времени, настройка будильников, настройка оповещения по времени, настройки Wi-Fi, настройки часов, сервисное меню для настроек антиотравления катодов, настройки светодиодной подсветки, и наконец предустановки яркости свечения ламп.

В часах имеется три будильника и оповещения (например каждый час) при условии подключения модуля DFPlayer mini:

ESP -> DFP

+3.3V -> VCC (1)

TxD -> RX (2)

RxD -> TX (3)

GND -> GND (7)

DFP 6, 8 -> динамик

http://nixiein12/d

XXX.XXX.XXX.XXX/d 

Есть также возможность подсвечивать лампы светодиодами WS2812B, на плате часов есть разъём для подключения — в данном экземпляре часов это не реализовано, мне такое не нравиться, теряется вся «ламповость».

Стоит также показать как меняются цифры на «дисплее», они плавно затухают и плавно зажигаются:

Под конец ещё пару фото как выглядит эта красота в темноте:

Часы работают уже около месяца, при обесточивании и последующем включении время не сбрасывается, схема часов реального времени работает. Обратил внимание что всегда показывают время одинаковое с моим смартфоном, т. е. синхронизация также работает исправно.

В итоге имеем ещё одну красивую вещь, сделанную своими руками.

Всем удачных поделок, спасибо за внимание, и будьте здоровы.