Часы спутник своими руками
Обновлено: 08.07.2024
Я уже больше 5 лет занимаюсь изготовлением часов на газоразрядных индикаторах, а недавно заполучил довольно редкие лампы ZM1040, часы на которых считаю одними из лучших в своей коллекции. Надеюсь, и вы сможете по достоинству оценить мою работу, ознакомившись с подробностями и процессом изготовления.
Картинка кликабельна
Введение
Газоразрядный индикатор Nixie tube — электровакуумный прибор, в котором используется тлеющий разряд для отображения различных символов за счёт свечения газа вокруг них. Состоит, как правило, из одного анода и 10 катодов в форме цифр, расположенных друг за другом. Подробнее об устройстве и принципе работы можно почитать на Википедии.
Несмотря на то, что ГРИ не производятся уже почти 30 лет, интерес к часам на их основе в настоящее время не утихает. Справедливости ради стоит сразу отметить, что в мире существует по меньшей мере два современных производителя ГРИ: появившийся около 5 лет назад Daliborfarny, создающий аналоги индикаторов Z5680M/Z568M по весьма высокой для рядового радиолюбителя цене в €135 за штуку и Millclock, с 2018 года создающий нечто похожее на ИН-18 по $99. В то же время на различных барахолках, сайтах с объявлениями и даже на Алиэкспресс сейчас можно без труда купить индикаторы ИН-12, ИН-14, ИН-8 и т.д. по цене от 200 рублей за штуку. Все они по-своему хороши и находят своих почитателей.
Подготовка
Первым делом — выбор ламп. Для этого проекта мне удалось приобрести 6 индикаторов ZM1040 производства ныне несуществующей компании Tesla.
Собственно сайт, на котором можно найти больше информации о ГРИ.
К сожалению, почти на всех лампах местами отсутствовал красный лак, так что мной было принято решение полностью его удалить, фактически получив таким образом индикаторы ZM1042:
Эти ГРИ имеют внушительную по своим меркам высоту символа в 30 мм, что хоть и уступает на 10 мм самым большим из советских индикаторов ИН-18, но при той же ширине символа обеспечивает, на мой взгляд, более гармоничные пропорции.
Вот схема, которую выбрал я:
Картинка кликабельна
При создании часов на ГРИ можно использовать статическую или динамическую индикацию, лично я предпочитаю второй вариант. Именно поэтому на схеме так странно показано соединение дешифратора BU2090F с катодами ламп: все катоды соединены параллельно. Подробнее об этом можно прочитать здесь.
Кроме того, на схеме не показано, к какому катоду подключается каждый выход дешифратора. Дело в том, что для упрощения разводки печатной платы в прошивке имеется возможность "переназначить катоды", то есть задать правильный для конкретного случая порядок отображения цифр.
Для питания ГРИ необходимо напряжение порядка 170 Вольт при токе в несколько миллиампер. Для его получения используется импульсный преобразователь на микросхеме МС34063, хорошо зарекомендовавшей себя в подобных схемах.
Следующий типовой блок — транзисторы для управления анодами ламп — здесь используется ставшее уже классическим сочетание MMBTA42 и MMBTA92.
В качестве микросхемы часов реального времени применена достаточно точная DS3231SN с батарейкой для поддержания хода часов при отключении от сети.
Также на схеме присутствует линейный понижающий преобразователь на 5 Вольт для питания микросхем, датчик температуры DS18B20 и управляющий всем этим микроконтроллер PIC16F628A.
Печатная плата
С лампами, схемой и деталями определились, теперь — плата. Имея некоторый опыт, печатные платы я сразу подготавливаю для изготовления в Китае: два слоя, шелкография, маска, переходные отверстия — всё это здорово упрощает сборку и позволяет позволяет сделать плату в меру компактной. Подробно на этим этапе останавливаться не буду, так как о проектировании и методах изготовления плат написано уже очень много, в частности:
7 правил проектирования печатных плат
Перестаньте травить печатные платы дома — заказывайте их на производстве
Отмечу, что на этом этапе самым сложным для меня оказался поиск чертежа цоколя лампы со всеми размерами. В подобных случаях я всегда стараюсь изготовить первый экземпляр платы (или её фрагмента) самостоятельно, чтобы наверняка исключить возможность ошибки.
В результате моя плата получилась вот такой:
Вырез под разъём питания (который будет закреплён на корпусе, а с платой соединён проводами) и вырезы под электролитические конденсаторы — для уменьшения габаритов и толщины собранной платы. Это незначительно скажется на стоимости плат, но позволит уменьшить размеры корпуса.
На нижней стороне платы перечислены индикаторы, которые можно в неё установить без доработок
Сборка платы
О том, как паять SMD и выводные компоненты я не смогу сказать ничего нового, поэтому лишь уточню пару нюансов.
Во-первых, схему рекомендую собирать по частям: сначала — преобразователи, затем — остальные детали, и только в последнюю очередь — лампы. В данном случае лампы не впаиваются в плату, а устанавливаются через штырьки из разъёма DPBS-25F, которые отдельно можно найти в продаже по запросу "nixie tube pin" — это заметно упрощает сборку.
Во-вторых, если используете какие-то флюсы, не забывайте их потом отмывать. Сам я использую припой с флюсом, не требующим отмывки, что довольно удобно.
В-третьих, советую покупать электронные компоненты только в проверенных магазинах — это поможет избежать множества проблем при сборке и наладке устройства. В случае с этими часами особое внимание советую уделить BU2090F — уж очень часто они мне попадались бракованные: если после сборки в одной или нескольких лампах вместо одной цифры светятся сразу все, проблема почти наверняка в дешифраторе.
После сборки части платы проверяю наличие всех напряжений:
174 Вольта вместо 170 получилось из-за погрешности номиналов резисторов в обратной связи преобразователя, что в данном случае не критично
И полностью собранная плата со всех сторон:
Я собирал сразу две платы, поэтому можно найти некоторые отличия в компонентах между этой и предыдущей фотографией
На этом этапе уже можно установить лампы и продемонстрировать работу часов (что я и делал для окончательной проверки всех элементов), но фотографировать не стал — лучше чуть позже покажу полностью законченные часы.
Изготовление корпуса
В подобного рода изделиях корпус — очень важная составляющая. Вариантов здесь масса: металл, дерево, полимерные материалы (включая 3D печать), камень и различные их комбинации — у кого на что хватит терпения, опыта, оборудования/инструментов и денег. Лично мне нравится древесина.
Именно под деревянный корпус проектировалась плата, и именно этим обусловлено такое расположение разъёма питания и кнопок для настройки.
В качестве материала была выбрана давно полюбившаяся мне древесина бубинга, которая имеет относительно высокую плотность и прочность и хорошо себя зарекомендовала при обработке на фрезерном станке.
Чертёж корпуса в электронном виде я не создавал, но в архиве в конце статьи будет фотография чертежа, сделанного от руки, если кому-то вдруг это нужно.
Модель получилась вот такой:
Извиняюсь за фотографию монитора, сделать скриншот не было возможности
После изготовления, шлифовки и покрытия воском корпус стал выглядеть вот так. Попутно уже вручную были просверлены отверстия для винтов крепления нижней крышки и платы и сделаны небольшие углубления под выступающие детали:
Фотография не очень хорошо передаёт цвет древесины, на КДПВ он больше похож на действительный
Как и ожидалось, после минимальных доработок корпуса, плата была установлена именно так, как и планировалось:
Между нижней стороной платы и крышкой есть зазор в 4 мм для размещения кнопок и конденсаторов
Последняя деталь корпуса — нижняя крышка. Здесь я воспользовался лазерной резкой.
Материал — нержавеющая сталь толщиной 1 мм. Так как заготовка не была зеркальной и имела небольшие царапины, после резки с крышкой надо было что-то делать. Терпения на полировку (после недавней продолжительной обработки корпуса наждачкой) у меня бы не хватило, так что я пошёл другим путём: мелкой наждачной бумагой буквально за минуту шлифовки сделал плоскость матовой, покрытой мелкими царапинами — получилось довольно неплохо:
Размеры получившегося корпуса — около 225х57х19,5 мм. Из-за большой длины для плотного прилегания нижнюю крышку решено было крепить не 4, а 6 винтами. Они разные: 3 с высокими шляпками, 3 — с низкими. Благодаря этому при установке на неровную поверхность часы не будут качаться
Я старался сделать корпус в меру компактным и минималистичным. Понимаю, что некоторым такой подход не понравится, но надеюсь, что кто-то оценит его по достоинству.
Пишет автор:
Настольные часы с синхронизацией времени по сигналам GPS и декатроном в качестве индикатора секунд.
Вот так выглядит сама плата.
А это приёмник GPS. Куплен на АлиЭкспресс за 350 рублей.
Корпус решил делать в стиле ретро.
Для этого склеиваю бутербродом несколько брусков красного дерева с прокладками из латуни толщиной 2 мм.
После отверждения клея обрабатываю пакет на фрезерном станке.
Вот такая получилась заготовка для корпуса.
Далее сверлю отверстия под лампы.
Потом снимаю фаски под 45 градусов, это позволит более точно скруглить углы.
Расточной головкой делаю окончательный размер отверстий.
Внутри выбираю фрезой нишу для установки платы и вклеиваю по углам стойки.
Из листовой латуни делаю ножки.
В корпус вклеены резьбовые втулки для крепления ножек.
На ножки приклеиваю фетровые диски.
Осталось только выпилить шильдик и можно всё собирать воедино.
Вот то, что получилось в итоге.
Здравствуйте, жители Страны мастеров! Представляю Вам еще одну работу моего сына "Первый спутник ". Никиту очень захватила работа над ракетой. Он много прочел о космосе, о ракетах и кораблях, но особенно ему понравилось читать о спутниках. В результате у нас теперь есть свой собственный маленький спутник.
Для изготовления шарика понадобился: целлофан и кусочек ткани. Никита плотно скрутил ткань. Завернул в целлофан.
Затем взял вязальные нитки и обмотал шарик.
Получился клубок. Хотелось, что бы шарик получился нежный. Поэтому поверх вязальных ниток обмотали еще и швейными нитками.
Для того, чтобы спутник был серого цвета. Сын серыми нитками обмотал клубочек
"Просто серый шарик не интересно" - сказал мне Никита. Я предложила вышить красную звезду нитками Ирис. Сразу вспомнились шарики темари.
Осталось дело за малым. Сделать антенны из шпажек, а именно окрасить шпажки аэрозольной краской.
Когда антенны высохли, Никита аккуратно вклеил их в шарик.
Вот такой замечательный первый спутник есть в нашем доме.
Никита был очень рад, что теперь у него есть собственная космическая техника! И хотел бы поделиться информацией которую узнал о спутнике.
Спутник-1 — первый искусственный спутник Земли, советский космический аппарат, запущенный на орбиту 4 октября 1957 года.
Над созданием искусственного спутника Земли, во главе с основоположником практической космонавтики С. П. Королёвым , работали учёные М. В. Келд ыш , М. К. Тихонравов , Н. С. Лидоренко , Г. Ю. Максимов , В. И. Лапко, Б. С. Чекунов, А. В. Бухтияров и многие другие.
Устройство
Корпус спутника состоял из двух полусфер диаметром 58 см из алюминиевого сплава со стыковочными шпангоутами, соединёнными между собой 36 болтами. Герметичность стыка обеспечивала резиновая прокладка. На верхней полуоболочке располагались крест накрест две уголковые вибраторные антенны[1], каждая состояла из двух плеч-штырей длиной по 2,4 м и по 2,9 м, угол между плечами в паре — 70°. Такая антенна обеспечивала близкое к равномерномуизлучение во всех направлениях, что требовалось для устойчивого радиоприема в связи с тем, что спутник был неориентирован.
Внутри герметичного корпуса были размещены: блок электрохимических источников (серебряно-цинковые аккумуляторымассой около 50 кг); радиопередающее устройство[2]; вентилятор; термореле и воздуховод системы терморегулирования; коммутирующее устройство бортовой электроавтоматики; датчики температуры и давления; бортовая кабельная сеть. Масса — 83,6 кг.
В этом мастер-классе мы предлагаем вам сделать интересные часы на космическую тематику. По стоимости изготовления они не будут стоить вам ни копейки. В крайнем случае, вам придется купить только простой часовой механизм, если подобного от старых часов в доме не осталось.
Чтобы сделать часы настенные своими руками, вам будут нужны:
- кусок картона;
- распечатка с изображением земли, ракеты и спутника;
- часовой механизм и батарейки к нему;
- стрелки (минутная, секундная и часовая)
- карандаш или маркер;
- ножницы;
- клей-карандаш;
- кусок проволоки тонкой;
- кусачки;
- супер клей;
- двусторонний скотч.
Шаг 1. Для начала вырежьте распечатанное изображение земли. Приложите его к заготовленному куску картона, обведите по контуру маркером и вырежьте круглую картонную заготовку. Она будет основанием циферблата.
Шаг 2. Измеряйте центр распечатанного изображения земли, отметьте данную точку карандашом. Приложите его куску картона и сделайте еще одну точку ровно по центру круга, теперь уже на картоне.
Шаг 3. В отмеченной точке будет крепиться часовой механизм, а потому и в картоне, и в распечатке нужно будет сделать небольшое круглое отверстие.
Шаг 4. С помощью двухстороннего скотча прикрепите часовой механизм к картону с обратной стороны. Обратите внимание на его расположение.
Шаг 5. К картону приклейте изображение земли. Аккуратно пройдитесь по нему пальцами рук, чтобы не было воздушных пузырьков и заломов. Дайте клею полностью высохнуть.
Шаг 6. Тем временем вы можете подготовить стрелки циферблата. Имеющиеся у вас стрелки нужно будет с помощью кусачек обрезать. Оставить следует только те элементы, которые крепятся к механизму. К полученным креплениям приклейте супер клеем куски проволоки. Обязательно их выпрямите.
Шаг 7. К концам полученных стрелок из проволоки, прикрепите вырезанные изображения ракет и спутников. Крепить их можете с помощью двухстороннего скотча.
Шаг 8. Чтобы часы можно было повесить на стене, из картона вырежьте ручку и приклейте ее к обратной стороне циферблата, используя двусторонний скотч.
Читайте также: