Читатели, которые заглядывали в раздел "Ссылки" моего сайта, знают, что там, кроме всего прочего, имеются и ссылки на ресурсы про газоразрядные индикаторы. А те из читателей, которым было не "в лом" на эти ресурсы еще и залезть, в курсе, что в настоящее время во всем мире наблюдается возрождение интереса к этим, казалось бы, безвозвратно забытым приборам.
В течение продолжительного времени я тоже приглядывался к этим ресурсам, и думал, чего бы такого "замутить" на газоразрядных индикаторах. Но, увы, получалось так, что читал я много, а "мутить" самому было все "в лом" и "в лом". И вот совсем недавно мои руки наконец-то дошли до изготовления двух девайсов на газоразрядных индикаторах. Один совсем простой, но подойдет не только начинающим (но знакомым с техникой безопасности!) радиолюбителям, но и опытным, в качестве "конструкции выходного дня" (возможно, в буквальном смысле, я вот собрал его именно в выходной день :) ), а второй предназначен для достаточно опытных радиолюбителей "старой закалки", которые имеют опыт сборки достаточно сложных конструкций и знакомы с "мамкоконтроллерами", но с микроконтроллерами дела не имели. Впрочем, подключить второй девайс можно и к микроконтроллеру, причем безо всяких изменений в его схеме (разве что разъем придется убрать).
Первый девайс представляет собой декоративный светильник с газоразрядным индикатором типа ИН-8 (хотя можно применить и любой другой, придется лишь подкорректировать номинал токоограничительного резистора). Идея этого девайса взята отсюда (см. в самом низу), но с двумя отличиями. Во-первых, вместо современно выглядящего DIP-переключателя применен старомодный галетник. Во-вторых, девайс размещен в прозрачном корпусе. Это необходимо в том числе и по той причине, что вся схема имеет гальваническую связь с электросетью, и прозрачный корпус позволит любопытным людям (не только детям!) видеть внутренности прибора, не вскрывая его. Об этом и других преимуществах прозрачных корпусов читайте в моем тексте "Прозрачный корпус - неувядающее дизайнерское решение".
Схема декоративного светильника показана ниже:
Как видно из схемы, состоит девайс из однополупериодного выпрямителя на диоде Д7Ж (в моем экземпляре - образца 1959 года!), галетного переключателя, индикатора ИН-8, и токоограничительного резистора сопротивлением 120 кОм и мощностью 1 Вт. Питание от однополупериодного выпрямителя полезно для индикатора, поскольку, хотя ток в импульсе через индикатор и достаточно велик (для индикатора ИН-8 рекомендуемый ток в импульсе составляет 2,5 мА), и цифра засвечивается полнстью, но средний ток невелик (для индикатора ИН-8 его рекомендованное значение составляет 1 мА), и индикатор меньше изнашивается. Наличие галетника не только позволяет пользователю периодически менять индицируемую цифру, но и тоже снижает износ индикатора, поскольку, по информации с того же сайта, ресурс газоразрядных индикаторов увеличивается примерно в пять раз при периодической (даже достаточно редкой, например, один раз в сто часов) смене цифр.
Хотя индикатор ИН-8 рассчитан на установку в стандартную 11-контактную "пальчиковую" ламповую панельку, я такой панельки не нашел (наиболее распространены 7- и 9-контактные панельки), и пришлось припаивать провода непосредственно к выводам индикатора. Это довольно сложно, но не пытайтесь облегчить себе труд, применив кислоту или другой активный флюс. Со временем это вызовет утечки, которые проявятся в "подсветке" тех катодов индикатора, которые в данный момент не выбраны. Паяйте с обычной канифолью, и не бойтесь перегреть ноги индикатора - я тоже боялся, но выяснилось, что разгерметизации индикатора от этого не происходит. Паяйте аккуратно, я вот неаккуратно припаял одну из ног, и провод от нее в процессе эксплуатации оторвался. Пришлось переделывать.
Галетник следует выбрать такой, чтобы его корпус не был гальванически связан с контактной системой! Я использовал миниатюрный галетник, который имеет 12 положений, и подключил его так, чтобы в положениях 2..11 зажигались, соответственно, цифры 0..9, а в крайних положениях - 1 и 12 - индикация прекращалась.
Диод жестко закреплен за счет того, что припаян непосредственно к соответствующей ноге галетника, а резистор - за счет того, что припаян непосредственно к соответствующей ноге индикатора. Индикатор и галетник следует жестко закрепить в корпусе, который должен быть прозрачным. Следите, чтобы выступающие наружу крепежные элементы не касались токоведущих частей. В корпусе не должно быть отверстий, через которые можно просунуть палец и попасть под ток. Дополнительной мерой защиты послужит ручка галетника, выполненная из изолирующего (лучше тоже прозрачного) материала, и полностью закрывающая его крепеж, на случай, если нарушится изоляция галетника. Увы, я такой ручки не нашел.. Пришлось использовать обычный "клювик", да еще и непрозрачный. Не беда. В будущем всегда можно заменить. Места ввода сетевого шнура - отдельная забота. Их следует заизолировать, чтобы под действием возможного смещения элементов (если крепеж ослабнет) не произошло короткого замыкания. Если Вы заметите, что галетник и/или индикатор стали "ходить", следует немедленно вынуть вилку из розетки и подтянуть крепеж. Пожалуйста не оставляйте прибор включенным в розетку без присмотра!
Интересным дополнением к дизайну стали поясняющие надписи в стиле ретро. Они изготовлены с помощью настоящей пишущей машинки, и приклеены клеющим карандашом с обратной стороны корпуса (на то он и прозрачный!), где они не будут стираться со временем.
При использовании вместо ИН-8 другого газоразрядного индикатора токоограничительный резистор придется подобрать. Помните, что любые перепайки в приборе можно делать лишь предварительно вынув его вилку из розетки!
Эта конструкция послужит отличным дополнением к интерьеру любой радиолюбительской мастерской, и вообще к любому интерьеру в стиле ретро.
Ну а теперь самое интересное - второй девайс. Он подключается к LPT-порту любой (в т.ч. устаревшей) ПЭВМ, хотя, как уже говорилось выше, можно использовать его и с микроконтроллером. Конструкция может содержать до 16 газоразрядных индикаторов, на которые можно программно выводить любую информацию, разумеется в пределах возможностей индикаторов.
Я собрал девайс из старой платы, на которой имеются шесть индикаторов ИН-14 (с резисторами номиналом 82 кОм), к каждому из которых подключено по микросхеме К155ТМ5 (четырехтриггерный регистр) и К155ИД1 (дешифратор с высоковольтными ключами). Таким образом, на плате организована статическая индикация, дающая два преимущества. Во-первых, не нужны отдельные ключи для коммутации анодов индикаторов (в данном случае выгоднее оказывается добавить к каждому индикатору по "сложной внутри, но простой снаружи" микросхеме, чем по высоковольтному ключу, содержащему несколько деталей). Во-вторых, регистры хранят информацию до тех пор, пока не будет отключено питание, или пока в них не запишут другую информацию. Это позволяет не занимать ПЭВМ процессом "развертки", и обращаться к девайсу лишь тогда, когда надо сменить индицируемую информацию. Тот, кто собирал мою предыдущую похожую конструкцию, индикатор АЛС318 в LPT-порту, поймет это преимущество.
Схема девайса с шестью индикаторами, на основе вышеупомянутой платы, показана ниже:
Как видно из схемы, добавить к плате пришлось всего две дополнительных микросхемы (не считая "крена", на схеме не показанного): К555ИД10 и К155ЛН1. Первая микросхема используется в качестве дешифратора знакомест, вторая же инвертирует сигналы с его выходов, поскольку у дешифратора логика инверсная, а К155ТМ5 для разрешения записи требует прямую. Можно заменить К555ИД10 на К155ИД1 или К155ИД3, но в этих случаях придется добавить подтягивающие резисторы. С К555ИД10 и К155ИД1 можно подключить до 10 индикаторов, с К155ИД3 - до 16 индикаторов! Естественно, при увеличении числа индикаторов придется добавить еще одну или две микросхемы К155ЛН1.
Первые четыре разряда LPT-порта подключены к "шине данных", к линиям которой подключены входы регистров, предназначенные для ввода данных. Последующие четыре разряда порта подключены к "шине адреса", к которой подключен дешифратор знакомест. Его выходы через инверторы (см. выше) подключены к входам разрешения записи регистров.
Если теперь на "шину адреса" подать код номера знакоместа, а затем на "шину данных" подать код цифры, которую надо показать на этом знакоместе (чтобы показать пробел, надо подать код несуществующей цифры - от Ah до Fh), произойдет запись кода этой цифры в соответствующий регистр, и эта цифра будет показана на соответствующем индикаторе. Чтобы теперь эту цифру там зафиксировать, надо, не меняя код на "шине данных", сменить код на "шине адреса" на любой другой. Если планируется записать что-нибудь в другой индикатор, то на код номера этого индикатора, а если нет, то на код номера несуществующего индикатора (но если их 16, то этот вариант не пройдет). Вот теперь на "шине данных" можно и поменять код, и если используется первый вариант, то на код числа, которое надо записать в следующий индикатор (и так далее), а если второй вариант - вообще на любое число от 0 до 16. Затем программа может "забыть" об индикаторах, и "вспомнить" о них лишь тогда, когда вновь потребуется сменить индицируемую информацию.
Разумеется, в отличие от декоративного светильника (см. выше), этот девайс обязательно должен иметь гальваническую развязку от сети, при этом анодные цепи индикаторов по-прежнему лучше питать через однополупериодный выпрямитель без фильтра (но не непосредственно от сети, а от гальванически развязанной от сети обмотки сетевого трансформатора, либо от повышающего преобразователя). Отсутствие фильтра в цепи питания анодов индикаторов создает дополнительное преимущество - отсутствие заряженных до высокого напряжения конденсаторов, способных "долбануть" даже после отключения питания. Обязательно следует соединить между собой отдельным проводом общие провода конструкции и ПЭВМ. Все соединения между конструкцией и ПЭВМ выполнять, предварительно выключив из розеток конструкцию, ПЭВМ, и все периферийные устройства! Корпус девайса, несмотря на наличие гальванической развязки, все равно должен закрывать все цепи, находящиеся под высоким напряжением. Этот корпус также лучше сделать прозрачным, чтобы у любопытных зрителей не возникло желания его открыть.
Я пока еще не закончил изготовление корпуса и блока питания для девайса, но уже успел погонять его "на весу", с внешним блоком питания. Сначала работало неправильно, а затем, после исправления ошибки в монтаже, все заработало как надо.
Если у Вас нет такой платы, то всю схему придется собирать с нуля, причем от того, какое количество индикаторов Вы выберете, будет зависеть тип дешифратора и количество микросхем К155ЛН1, а от типов этих индикаторов - номиналы токоограничительных резисторов (именно номиналы, а не номинал, ибо можно ставить в одну конструкцию разные индикаторы с соответствующими резисторами, например, если планируется сделать часы, то секунды можно показывать на индикаторах меньшего размера, чем часы и минуты, а если планируется сделать инженерный калькулятор, то на маленьких индикаторах можно показывать порядок числа). Мощность резисторов должна быть не менее 0,5 Вт (как на моей плате), а еще лучше 1 Вт. При этом, несмотря на наличие гальванической развязки, перед любыми перепайками девайс надо выключать. И не только из розетки, но и от LPT-порта, чтобы наводки от паяльника не спалили этот порт!
А теперь примемся за программную часть. Практически любая старая (лишь бы IBM PC-совместимая!) ПЭВМ "потянет" ОС FreeDOS, а также компилятор Turbo Pascal 5.5, который можно скачать из музея фирмы Borland (помните, что размещенные в этом музее антикварные компиляторы разрешается только бесплатно качать, но не распространять!). Вот на таком инструментарии мы и "намутим" ПО для нашей конструкции. Разумеется, Вы можете написать свое ПО - хоть на GCC, хоть на ассемблере! И не только для "мамкоконтроллера", но и для какого-нибудь микроконтроллера.
Для работы с девайсом лучше применять старую ПЭВМ, которая имеется у многих радиолюбителей для использования в качестве "подопытного кролика", либо "мамкоконтроллер" на "мамке" небольшого размера, размещенной с девайсом в одном корпусе. Я планирую подключить к девайсу обломки старого 386 лаптопа, экран от которого потерялся.
Ниже показан текст программного модуля (unit), с помощью которого программа может "общаться" с девайсом: