RU178204U1 - Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах - Google Patents
Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах Download PDFInfo
- Publication number
- RU178204U1 RU178204U1 RU2017126282U RU2017126282U RU178204U1 RU 178204 U1 RU178204 U1 RU 178204U1 RU 2017126282 U RU2017126282 U RU 2017126282U RU 2017126282 U RU2017126282 U RU 2017126282U RU 178204 U1 RU178204 U1 RU 178204U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microcontroller
- gas discharge
- printed circuit
- circuit board
- clock
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
- G04G9/00—Visual time or date indication means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electric Clocks (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электронной технике, в частности к устройствам отображения времени, а именно к электронным часам.
В многофункциональных часах на газоразрядных индикаторах, включающих корпус, размещенные в нем печатную плату, на которой установлены газоразрядные индикаторы, транзисторные ключи для управления включением индикаторов и дешифратор для выбора цифры, отображаемой индикатором, схему питания газоразрядных индикаторов, микроконтроллер, исполняющий логику управления данным устройством, схему питания микроконтроллера, согласно заявляемой полезной модели, печатная плата, на которой установлены газоразрядные индикаторы, выполнена односторонней, часы снабжены первой дополнительной односторонней печатной платой, на которой установлен повышающий преобразователь постоянного напряжения, тактовая частота для которого задается микроконтроллером, часы снабжены второй дополнительной односторонней печатной платой, на которой, установлен микроконтроллер, часы снабжены модулем беспроводной связи, связанным с микроконтроллером по интерфейсу RS232; часы снабжены модулем часов реального времени, связанным с микроконтроллером по интерфейсу I2C. Часы дополнительно снабжены датчиками температуры, давления и влажности, подключаемыми к микроконтроллеру. Все печатные платы, модуль часов реального времени, модуль беспроводной связи и датчики температуры, давления и влажности соединены между собой навесным монтажом и размещены в одном корпусе. В качестве микроконтроллера используется микроконтроллер Atmega 328P или его аналог. В качестве второй вспомогательной односторонней печатной платы, на которой установлен микроконтроллер, используется печатная плата Arduino Uno R3 или ее аналог. Часы включают, по меньшей мере, шесть газоразрядных индикаторов, для функционирования которых используется принцип динамической индикации. В качестве модуля беспроводной связи используется микроконтроллер ESP2866, поддерживающий стандарты беспроводной связи IEEE 802.11b/g/n и стек сетевых протоколов TCP/IP. Модуль ESP2866 выполнен с возможностью отправлять на устройства, подключенные к нему по беспроводной связи, веб-страницу, на которой размещены показания датчиков температуры, давления и влажности, а также элементы управления часами на газоразрядных индикаторах, и поддержки обновления прошивки по беспроводному соединению. Корпус устройства изготовлен по технологии 3D-печати. Техническим результатом является повышение надежности устройства за счет устранения риска возникновения пробоя между проводниками на печатной плате.
Преимуществом заявляемой полезной модели является надежность электронных часов на газоразрядных индикаторах, безотказность и долговечность работы. Кроме того, наличие датчиков температуры, давления и влажности обеспечивает возможность использования устройства в качестве погодной станции, что существенно расширяет функциональные возможности устройства по сравнению с прототипом. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах
Полезная модель относится к электронной технике, в частности к устройствам отображения времени, а именно к электронным часам.
Часы на газоразрядных индикаторах - это хронометр, отображающий время с помощью газоразрядных индикаторов тлеющего разряда.
Известно устройство, представляющее собой реле поддержания актуального времени для часов на газоразрядных индикаторах. (Патент Китая № CN 86200260, МПК G04G 15/00, опубл. 03.10.1987). С удешевлением микроконтроллеров и интегральных микросхем, данная конструкция потеряла актуальность.
Известны цифровые часы с двойным дисплеем, выполненные на двухсторонних газоразрядных индикаторах, все компоненты которых смонтированы на одной печатной плате. (Патент Китая № CN 2836062, МПК G04G 9/00; G04G 9/08, опубл. 08.11.2006)
Такой подход позволяет экономить пространство при монтаже элементов и использовать всего одну печатную плату для всего устройства.
Недостатком известного устройства является высокая сложность изготовления печатной платы и вытекающая из этого низкая надежность. Кроме того, при столь плотном монтаже элементов высок риск возникновения пробоя между проводниками на печатной плате, поскольку для функционирования газоразрядных индикаторов требуется высокое напряжение.
Известно устройство «Часы на газоразрядных индикаторах V2.0» (http://cxem.net/mc/mc282.php, опубл. 17.11.2016)
Недостатком извесного устройства является наличие излишне сложного преобразователя постоянного напряжения +180 В, выполненного с использованием отдельной микросхемы генератора тактовой частоты МС34063А, которая к тому же требует использования дополнительного набора подстроечных резисторов, необходимых для обеспечения ее работы. Кроме того, благодаря неудачному выбору напряжения питания (+12 В), разработчику устройства пришлось прибегнуть к использованию еще одного дополнительного преобразователя питания с усложненной схемой для обеспечения подачи напряжения питания +5 В на используемый в устройстве микроконтроллер.
Известно устройство «Часы на газоразрядных индикаторах ИН-14 с помощью Arduino nano» (hppt://pikabu.ru:80/story/chasyi_na_gazorazryadnyikh_indikatorakh_in14_s_pomoshchyu_arduino_nano_4887726, опубл. 09.03.2017 - прототип).
Недостатком известного устройства является наличие механичеких элементов правления, известное устройство является малоэнергоэффективным устройством, на известном устройстве невозможно реализовать функцию сетевого взаимодействия, автоматической калибровки и синхронизации даты и времени с удаленным сервером (например, NTP сервером), а также настройки с использованием различных сетевых протоколов прикладного уровня.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании надежных электронных часов на газоразрядных индикаторах с интерактивным управлением и функцией погодной станции.
Поставленная техническая задача решается тем, что в многофункциональных часах на газоразрядных индикаторах, включающих корпус, размещенные в нем печатную плату, на которой установлены газоразрядные индикаторы, транзисторные ключи для управления включением индикаторов и дешифратор для выбора цифры, отображаемой индикатором, схему питания газоразрядных индикаторов, микроконтроллер, исполняющий логику управления данным устройством, схему питания микроконтроллера, согласно заявляемой полезной модели, печатная плата, на которой установлены газоразрядные индикаторы, выполнена односторонней, часы снабжены первой дополнительной односторонней печатной платой, на которой установлен повышающий преобразователь постоянного напряжения, тактовая частота для которого задается микроконтроллером, часы снабжены второй дополнительной односторонней печатной платой, в качестве которой используется печатная плата Arduino Uno R3, на которой установлен микроконтроллер, в качестве микроконтроллера используется микроконтроллер Atmega 328P, часы снабжены модулем беспроводной связи, связанным с микроконтроллером по интерфейсу RS232; в качестве модуля беспроводной связи используется микроконтроллер ESP2866, поддерживающий стандарт беспроводной связи IEEE 802.11n и стек сетевых протоколов TCP/IP, часы снабжены модулем часов реального времени, связанным с микроконтроллером по интерфейсу I2C, дополнительно снабжены датчиками температуры, давления и влажности, подключаемыми к микроконтроллеру
Кроме того, все печатные платы, модуль часов реального времени, модуль беспроводной связи и датчики температуры, давления и влажности соединены между собой навесным монтажом и размещены в одном корпусе.
Кроме того, многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах включают, по меньшей мере, шесть газоразрядных индикаторов, для функционирования которых используется принцип динамической индикации.
Кроме того, модуль ESP2866 выполнен с возможностью отправлять на устройства, подключенные к нему по беспроводной связи, веб-страницу, на которой размещены показания датчиков температуры, давления и влажности, а также элементы управления часами на газоразрядных индикаторах, и поддержки обновления прошивки по беспроводному соединению.
Кроме того, корпус устройства изготовлен по технологии 3D-печати.
Техническим результатом, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупности существенных признаков устройства, является повышение надежности устройства за счет устранения риска возникновения пробоя между проводниками на печатной плате.
Кроме того, в заявляемом устройстве отсутствуют механических элементы управления, что обеспечивает переход на беспроводные способы управления устройством и возможность автоматизированного сбора статистики измерений встроенных сенсоров и датчиков, в том числе через сеть Интернет.
Сущность полезной модели поясняется рисунками, где:
на фиг. 1 представлена схема, поясняющая функционирование многофункциональных часов на газоразрядных индикаторах.
на фиг. 2 представлен вариант выполнения устройства;
на фиг. 3 представлена электрическая принципиальная схема устройства. Датчики и прочие модули, подключаемые к микроконтроллеру, на схеме фиг. 3 не представлены;
Фиг. 1 и 2 включают следующие позиции:
1 - датчик температуры и влажности;
2 - печатная плата Arduino Uno или ее аналог;
3 - сетевой адаптер;
4 - микроконтроллер;
5 - модуль часов реального времени;
6 - модуль беспроводной радиосвязи (Wi-Fi);
7 - дополнительная односторонняя печатная плата повышающего преобразователя;
8 - основная односторонняя печатная плата;
9 - дешифратор;
10 - газоразрядные индикаторы;
11 - корпус.
Устройство (фиг. 1) включает основную одностороннюю печатную плату (8), первую дополнительную одностороннюю печатную плату (7), вторую дополнительную одностороннюю печатную плату (2), схему питания газоразрядных индикаторов, микроконтроллер (4), исполняющий логику управления данным устройством, схему питания микроконтроллера корпус (11) (фиг. 2). На основной односторонней печатной плате (8) установлены газоразрядные индикаторы (10), транзисторные ключи для управления включением индикаторов и дешифратор (9) для выбора цифры, отображаемой индикатором. Часы включают, по меньшей мере, шесть газоразрядных индикаторов, для функционирования которых используется принцип динамической индикации.
На первой вспомогательной односторонней печатной плате (7) смонтирован повышающий преобразователь постоянного напряжения (180 В), тактовая частота для которого задается микроконтроллером (4). На второй вспомогательной односторонней печатной плате (2) устанавливается микроконтроллер (4).
В качестве второй вспомогательной односторонней печатной платы (2) в конструкции устройства предпочтительно использовать серийно выпускаемую печатную плату Arduino Uno или ее аналог. В качестве микроконтроллера (4) предпочтительно использовать микроконтроллер Atmega 328P или аналогичный. Благодаря установке микроконтроллера Atmega 328Р (или аналогичного) на печатную плату Arduino Uno R3 (или аналогичную) имеет напряжение питания +5 В (или +9 В), которое подается через повсеместно распространенный разъем USB.
Элементный состав печатных плат (8, 7) регламентируется электрической принципиальной схемой устройства. Электрическая принципиальная схема устройства без модулей и датчиков, подключаемых к микроконтроллеру, представлена на фиг. 3.
Использование в конструкции устройства нескольких односторонних печатных плат, в отличии от прототипа, позволяет уменьшить плотность монтажа элементов, что исключает риск возникновения пробоя между проводниками на печатной плате, поскольку для функционирования газоразрядных индикаторов требуется высокое напряжение.
Часы снабжены модулем беспроводной связи (6), связанным с микроконтроллером (4) по интерфейсу RS232. В качестве модуля беспроводной связи (6) предпочтительно использовать микроконтроллер ESP2866, поддерживающий стандарты беспроводной связи IEEE 802.11b/g/n и стек сетевых протоколов TCP/IP. Модуль работает по стандарту IEEE 802.11n на частоте 2,4 ГГц. Модуль ESP2866 выполнен с возможностью отправлять на устройства, подключенные к нему по беспроводной связи, веб-страницу, на которой размещены показания датчиков температуры, давления и влажности, а также элементы управления часами на газоразрядных индикаторах. Кроме того, модуль ESP2866 выполнен с возможностью поддержки обновления прошивки по беспроводному соединению.
Данный модуль позволяет реализовать функцию сетевого взаимодействия, благодаря которой, реализована автоматическая калибровка и синхронизация даты и времени с удаленным сервером (например, NTP сервером), а также настройка с использованием различных сетевых протоколов прикладного уровня. Подобный подход вводит совершенно новую концепцию пользовательского интерфейса часов на газоразрядных индикаторах, позволяет избавиться от механических элементов управления, присущих аналогам, и дает возможность управлять устройством по сети Интернет из любой точки мира. При этом существует дополнительная возможность автоматизированного накапливания статистики измерений показаний встроенных датчиков в устройстве в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микроконтроллера и отправки данной статистики на устройства пользователя в сети Интернет.
Часы снабжены датчиками температуры, давления и влажности, подключаемыми к микроконтроллеру (4). Также часы снабжены модулем часов реального времени (5), связанным с микроконтроллером (4) по интерфейсу I2C.
В устройстве применена модульная конструкция. Все печатные платы, модули (5, 6) и датчики (1) соединены между собой навесным монтажом и установлены в одном корпусе (11), выполненным по технологии 3D-печати. В схеме повышающего преобразователя (7) взамен выделенного генератора частоты, используется тактовая частота, предоставляемая микроконтроллером.
Устройство питается от внешнего источника питания с напряжением 5 или 9 вольт. В отсутствии питания, настройка текущего времени хранится автономно в модуле часов реального времени (5), предпочтительно DS1307, присоединенном к микроконтроллеру (4) по интерфейсу I2C.
Цифры газоразрядного индикатора, которые используются чаще остальных, со временем могут потускнеть из-за эффекта отравления катодов (cathode poisoning). Для продления срока службы газоразрядных индикаторов и избежания выгорания цифр используется динамическая индикация, при которой каждый индикатор работает только определенный промежуток времени. Включение индикатора происходит в два этапа: сначала на дешифраторе (9) выставляется цифра, которую нужно отобразить, и затем по выделенной линии из микроконтроллера (4) поступает сигнал на отпирание транзисторного ключа индикатора, через который на индикатор подается питание (180 В). В каждый момент времени может работать только один газоразрядный индикатор, однако смена индикаторов происходит с высокой частотой (60 герц), поэтому человеческий глаз не замечает мерцания индикаторов. Помимо использования динамической индикации для предотвращения эффекта отравления катодов, предотвращения выгорания цифр и продления срока службы газоразрядных индикаторов, с определенной периодичностью каждая цифра каждого из шести используемых индикаторов загорается последовательно по принципу барабана (slot machine effect).
Преимуществом заявляемой полезной модели является надежность электронных часов на газоразрядных индикаторах, безотказность и долговечность работы.
В уствойстве реализована функция энергосбережения, при которой снижается частота, подающаяся микроконтроллером на повышающий преобразователь высокого напряжения, что приводит к снижению напряжения питания и, соответственно, потребляемой мощности газоразрядных индикаторов, реализована функция настройки параметров по беспроводному сетевому каналу, автоматической калибровки и синхронизации даты и времени с сетевым сервером реального времени по сетевому протоколу прикладного уровня, благодаря чему часы способны передавать веб-страницу с основными настройками (например: время, дата, частота опроса датчиков, режим индикации, режим энергосбережения) на беспроводное сетевое устройство с поддержкой отображения веб-страниц.
Кроме того, наличие датчиков температуры, давления и влажности обеспечивает возможность использования устройства в качестве погодной станции, что существенно расширяет функциональные возможности устройства по сравнению с прототипом. Часы реализованы по концепции «Интернет вещей».
Claims (5)
1. Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах, включающие корпус, размещенные в нем печатную плату, на которой установлены газоразрядные индикаторы, транзисторные ключи для управления включением индикаторов и дешифратор для выбора цифры, отображаемой индикатором, схему питания газоразрядных индикаторов, микроконтроллер, исполняющий логику управления данным устройством, схему питания микроконтроллера, отличающиеся тем, что печатная плата, на которой установлены газоразрядные индикаторы, выполнена односторонней, часы снабжены первой дополнительной односторонней печатной платой, на которой установлен повышающий преобразователь постоянного напряжения, тактовая частота для которого задается микроконтроллером, часы снабжены второй дополнительной односторонней печатной платой, в качестве которой используется печатная плата Arduino Uno R3, на которой установлен микроконтроллер, в качестве микроконтроллера используется микроконтроллер Atmega 328P, часы снабжены модулем беспроводной связи, связанным с микроконтроллером по интерфейсу RS232; в качестве модуля беспроводной связи используется микроконтроллер ESP2866, поддерживающий стандарт беспроводной связи IEEE 802.11n и стек сетевых протоколов TCP/IP, часы снабжены модулем часов реального времени, связанным с микроконтроллером по интерфейсу I2C, дополнительно снабжены датчиками температуры, давления и влажности, подключаемыми к микроконтроллеру.
2. Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах по п. 1, отличающиеся тем, что все печатные платы, модуль часов реального времени, модуль беспроводной связи и датчики температуры, давления и влажности соединены между собой навесным монтажом и размещены в одном корпусе.
3. Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах по п. 1, отличающиеся тем, что включают, по меньшей мере, шесть газоразрядных индикаторов, для функционирования которых используется принцип динамической индикации.
4. Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах по п. 1, отличающиеся тем, что модуль ESP2866 выполнен с возможностью отправлять на устройства, подключенные к нему по беспроводной связи, веб-страницу, на которой размещены показания датчиков температуры, давления и влажности, а также элементы управления часами на газоразрядных индикаторах, и поддержки обновления прошивки по беспроводному соединению.
5. Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах по п. 1, отличающиеся тем, что корпус устройства изготовлен по технологии 3D-печати.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017126282U RU178204U1 (ru) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017126282U RU178204U1 (ru) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU178204U1 true RU178204U1 (ru) | 2018-03-26 |
Family
ID=61703913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017126282U RU178204U1 (ru) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU178204U1 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU943826A1 (ru) * | 1980-09-22 | 1982-07-15 | Рязанский Радиотехнический Институт | Устройство дл индикации |
| RU2288521C1 (ru) * | 2005-05-23 | 2006-11-27 | Анатолий Петрович Рыбкин | Газоразрядная осветительная лампа |
-
2017
- 2017-07-21 RU RU2017126282U patent/RU178204U1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU943826A1 (ru) * | 1980-09-22 | 1982-07-15 | Рязанский Радиотехнический Институт | Устройство дл индикации |
| RU2288521C1 (ru) * | 2005-05-23 | 2006-11-27 | Анатолий Петрович Рыбкин | Газоразрядная осветительная лампа |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| http://cxem.net/mc/mc282.php [Найдено 18.10.2017] Опубликовано [17.11.2016]. http://pikabu.ru:80/story/chasyi_na_gazorazryadnyikh_indikatorakh_in14_s_ pomoshchyu_arduino_nano_4887726 опубликовано 09.03.2017 [Найдено 18.10.2017] Опубликовано [09.03.2017]. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2638182C2 (ru) | Программируемое устройство для управления электрооборудованием | |
| JP5828042B2 (ja) | 配光可変ランプ制御回路及び配光可変ランプ制御板 | |
| CN104302052A (zh) | 一种家庭灯光控制面板 | |
| KR20160147595A (ko) | 제어 계측 대상 사물 통합 연동형 범용 아이오티(IoT) 모듈 | |
| RU178204U1 (ru) | Многофункциональные часы на газоразрядных индикаторах | |
| CN108307563A (zh) | 具有应急自检功能的一体化led驱动及其自检方法 | |
| CN204927749U (zh) | 多功能电源插座转换器 | |
| CN208074746U (zh) | 一种具有时钟投影功能的灯具 | |
| CN201213177Y (zh) | 可控制电源接线板 | |
| CN201222178Y (zh) | 一种多功能电子钟 | |
| CN207855468U (zh) | 一种时间显示镜子 | |
| CN110350971B (zh) | 一种光组网方法、光通信设备和光组网系统 | |
| KR20100020825A (ko) | 솔라셀을 이용한 무선 조명 제어 시스템 | |
| CN103762465A (zh) | 可远程监控用电量的插座设备 | |
| CN103326199A (zh) | 智能可控节能插座 | |
| CN210606440U (zh) | 一种适用于教室的学生信息通告装置 | |
| CN210928357U (zh) | 一种无线自组网电器控制面板 | |
| CN205754984U (zh) | 一种具有无线上报状态功能的指示灯 | |
| CN2713520Y (zh) | 以干电池驱动的发光二极管计时器 | |
| CN207473743U (zh) | 一种分体式电子显示远传水表 | |
| KR102653632B1 (ko) | 다양한 센서를 적용하기 위한 IoT 복합센서 모듈 | |
| CN201349070Y (zh) | 定时电源插座 | |
| CN201345680Y (zh) | 一种可自动校时的电话机 | |
| CN201327911Y (zh) | 拼装式多功能插座 | |
| CN219394874U (zh) | 一种可远程升级软件的物联网终端装置 |