Мечты сбываются, или Nixie clock (неоновые часы) за одни выходные

Я мечтал о неоновых индикаторах, наверно, с самого первого момента, как вообще их увидел в СССР. Ну правильнее сказать, что мечтал применить их в хозяйстве, чтобы иметь возможность наблюдать это неповторимое метание огненных цифр внутри стеклянных баллонов, а что они будут показывать – дело уже вторичное . В 90-е, например, я размышлял на тему изготовления киберпанкового АОНа (телефонного определителя номера), наподобие показанного в детективе «Петровка, 38»:

Но домашние часы, разумеется, были бы намного проще и практичнее. Руки до этого проекта всё никак не доходили – сказывалась и относительная сложность схемы, которая должна была содержать преобразователь напряжения 12->200В, фактическое отсутствие высоковольтных микросхем-дешифраторов К155ИД1, да и дефицит самих индикаторов (имелось всего несколько экземпляров ИН-12А вместе с панельками, найденных на свалке). В общем, годы шли, и у проекта оставалось всё меньше шансов на реализацию.

Идея

Ситуация начала меняться, когда в моё распоряжение попало некоторое количество неплохих индикаторов ИН-4 и ИН-2. Мысли «а как бы их применить» закрутились с новой силой, хотя все прочие проблемы оставались нерешёнными (плюс к ним добавилось также отсутствие родных разъёмов-панелек под эти индикаторы). Неизвестно, сколько бы ещё продолжалась эта неопределённость, если бы в какой-то момент мне на глаза не попался вот такой замечательный китайский набор:

В него входили собранная и настроенная «материнская плата» для 6-разрядных неоновых часов, пульт дистанционного управления (для установки времени и настройки параметров), 6 «косичек» для подключения ламп, 4 неоновые лампочки для разделителей часов и минут и косички для них, выносной разъём питания, выносной ИК приёмник и кусок термоусадки. Неплохая заготовка, существенно экономящая время на изготовление часов и при этом по весьма посильной цене . После некоторых раздумий на тему того, сколько займёт самостоятельная разработка и сборка аналогичной платы, а также во сколько это обойдётся в деньгах, набор был заказан

Нерешёнными, как мы видим, остались следующие проблемы:

• Ламповые панели. В наличии их у меня не было, а в продаже панели для ИН-4 обнаружились за какие-то совершенно конские деньги (видимо благодаря тому, что они также подходят для гламурных ИН-18).
• Корпус. Конечно, многие любители довольствуются собранными «бутербродом» голыми платами с торчащими проводками, но на мой перфекционистский взгляд такой вариант явно не стоил свеч.
• Блок питания. Пожалуй, наименьшая сложность из всех .

Ламповые панели

К счастью, панели для ИН-2 ещё советского выпуска оказались недефицитны, и мне удалось приобрести несколько штук на авито по вполне демократичной цене. Выглядели они весьма серьёзно, как настоящие олдскульные держатели радиоламп, даже прижимное колечко на пружинках было предусмотрено:

Что касается панелей для ИН-4 (ПЛ31), мне сразу пришла идея изготовить их самостоятельно методом 3D печати, но сначала я решил попробовать поискать готовые наработки в интернете. И, как оказалось, не зря: в одной из известных библиотек 3D-моделей нашлась вот такая заготовка:

Это было просто замечательно, оставалось только где-то найти подходящие контакты. Хотя любители советуют дербанить COM- и LPT-разъёмы от старых компьютеров, я не был уверен, что хорошо справлюсь с этой задачей, поэтому обнаружил у китайцев вот такой лот:

Прямо вот то, что нужно! «Палочки» в количестве 50 штук. Естественно, они были сразу заказаны.

Когда заказ приехал, вполне закономерно обнаружилось, что размер палочек ну никак не вписывается в готовую 3D модель . Пришлось задействовать метод «доработки напильником» проб и ошибок, что фактически вылилось в создание новой модели в габаритах готовой. В процессе образовалось просто невообразимое количество «заводского брака»:

В какой-то момент мне даже начало казаться, что данная деталь слишком филигранна для довольно незатейливого FDM-принтера, например узкая часть отверстий поначалу выходила наполовину заплывшей. Но в итоге подходящее решение всё же было найдено, и финальный вариант панели получился ничем не хуже заводского варианта:

В процессе испытаний выяснилось, что двуханодный индикатор ИН-4 требует обязательного подключения обоих анодов, в противном случае цифры 2 и 8 не подают признаков жизни . Это было учтено добавлением в панель 12-го контакта и перемычки между выводами 10 и 13 (её видно на фото выше). После этого всё заработало как положено. Естественно, я тут же не удержался и напаял все имеющиеся косички, после чего имел место пробный пуск схемы часов:

Всё заработало замечательно, теперь нужно было приступать к самой сложной части работы.

Корпус

Традиция выполнять подобные поделия в красивых деревянных корпусах-шкатулках меня вполне устраивала. Однако здесь была пара нюансов: во-первых, подавляющее большинство таких конструкций было рассчитано на установку ламп с боковой, а не торцевой индикацией (вроде ИН-14 и подобных). А во-вторых, для работы с такими корпусами категорически необходимо наличие прямых рук фрезеровального станка с ЧПУ, который у меня недоступен, т.к. вот уже 6 лет как хранится в разобранном виде . Поэтому попытки скопировать чьи-то идеи и конструкции были отметены сразу, и начался поиск самостоятельного решения «в том же духе».

Круглые неоновые индикаторы, установленные на вертикальной плоскости, виделись мне внутри винтажного ящика из тёмного дерева, закрытые дверцей со стеклом. Поэтому было решено поискать среди разного рода шкатулок и коробочек для хранения барахла ценностей. Но перед этим нужно было определиться с общей компоновкой дисплейной части и её размерами, что и было сделано:

По всем прикидкам получалось, что корпус должен иметь лицевую часть размером не менее 24х6см (надо сказать, немаленькую). Поиск застеклённых шкатулок и коробок такого размера показал довольно небольшой их ассортимент и при этом внушительные цены. Я уже даже был почти готов пойти на снижение запросов и соорудить быдлокорпус попроще, из подручных материалов, но тут мне на глаза попалось вот такое изделие, с характерным названием «шкатулка для часов» :

«Это судьба», – подумал я. Однако несмотря на название, я наверно даже не обратил бы на неё внимание, если бы ценник не оказался примерно вдвое ниже, чем за пустую(!) не окрашенную(!!) коробку аналогичных размеров . В общем, как вы уже догадываетесь, выбор был сделан. После удаления напиханной туда внутренней шелухи из поролона и бархатной бумаги эта шкатулочка размерами 29х11х8см действительно оказалась очень подходящей:

Теперь дело оставалось за малым: придумать что-то с лицевой панелью и способ аккуратненько закрепить всю начинку в этом корпусе.

Лицевая панель

Идей, из чего можно сделать главную поверхность часов, была целая уйма. Например, рассматривался вариант изготовить её из старой материнской платы от компьютера, сохранив на ней не только дорожки, но и часть компонентов – для ощущения винтажности. Лакированная фанера отпала из-за сложностей с её фрезеровкой, а слоистый пластик «под дерево» – из-за его недостаточной толщины и довольно «конторского» вида (подобным пластиком в СССР облицовывали всё – от школьных парт и кухонной мебели до магазинных прилавков и интерьеров транспорта). Я рисковал серьёзно «зависнуть» на этом этапе, если бы мне случайно не подвернулся такой замечательный материал, как «чёрное оргстекло» (по факту, глянцевый полистирол). Мне идеально подошёл стандартный лист размером 20х30см, на который как раз была скидка :

Дальше уже было дело техники. Раскрой листа и вырезание отверстий:

Подгонка передней панели к корпусу:

Финальная сборка

Монтаж платы и разъёма питания на задней стенке. Здесь я, честно говоря, немного промахнулся, перепутав будущие верх и низ корпуса (разъём питания задумывался внизу). Ну что поделать, в принципе и так ничего страшного:

Для того, чтобы конструкция не болталась в корпусе и не билась лампами о переднее стекло, для неё методом 3D печати были сделаны две П-образные поддержки, вставляемые внутрь корпуса (их видно по бокам корпуса на предыдущем фото). Поддержки приклеивались к корпусу горячим клеем, а изначально подготовленные в них крепёжные отверстия были рассчитаны на саморезы по пластмассе диаметром 3мм для крепления лицевой панели:

Сама передняя панель была собрана с использованием термоклея для крепления разделительных точек и ИК приёмника:

Почти готово, осталось только винтики закрутить:

Первое включение было произведено «в полной экипировке», на ИН-2 надеты штатные металлические колечки:

Однако оказалось, что они здорово ограничивают и без того не особый угол обзора. Поэтому в production версии эти колечки было решено снять, тем более что лампы и без них держатся в панелях буквально намертво. И ещё один небольшой, но важный штрих: так как мы совсем не хотим, чтобы корпус стоял на петлях и царапал ими же поверхности мебели, покупаем и приклеиваем специальные резиновые ножки, вот так:

Теперь всё совсем нормально . Также добавлен шильдик-логотип, прикрывающий дырку отверстие для фотоэлемента:

Ещё немного фотографий готовых часов:

Настройка

Наверно, вы уже заметили, что у часов нет вообще никаких органов ручного управления – ни одной кнопки или ручки. Дело в том, что авторы набора разумно решили избежать усложнения схемы и заменили всё на всего один приёмник дистанционного управления. Настройка собственно времени и дополнительных параметров производится с прилагаемого пульта:

Активными на нём являются все кнопки, кроме нафиг не нужных здесь «LED», будильника и цифр:

• Кнопка «Вкл.» (красная слева вверху) позволяет погасить или снова зажечь индикаторы;
• Кнопка «MODE» переключает режимы отображения (часы-минуты-секунды, год, месяц-число-день недели);
• Кнопка «SET» вызывает меню настройки;
• Кнопки на белом поле обеспечивают навигацию по меню и изменение цифровых параметров;
• Кнопка «TEST» включает режим тестирования индикаторов (быстрое отображение цифр от 0 до 9 во всех знакоместах).

В меню настройки предлагается последовательно установить последние 2 цифры года (2000-2099); месяц, число и день недели; часы, минуты и секунды. После ввода этой информации открывается меню настройки дополнительных параметров, обозначаемых одной цифрой в крайнем левом разряде дисплея:

Как видим, набор функций довольно скромный, но для простых настольных часов вполне удовлетворительный. Какие-либо настройки точности хода и возможности автоустановки времени отсутствуют, впрочем на плате применена микросхема RTC R8025, отличающаяся встроенным кварцевым резонатором и достаточно высокой стабильностью частоты (в пределах ±5x10^-6).

В дальнейшем я не исключаю возможности разработки и изготовления собственной платы для этих часов с возможностью подключения к интернету и удалённой синхронизации, главное чтобы на эту затею нашлось достаточно времени и необходимых радиодеталей .