Про эволюцию модулестроения или как управлять кучей неоновых индикаторов
Да-да, я знал, что вы не сможете пройти мимо мимимишного газоразрядного индикатора :)
Полтора года назад у меня появилась задача сделать кучу разнообразных устройств с различными газоразрядными индикаторами, в основном - цифровыми неоновыми индикаторами ИН-1, ИН-12, ИН-15 и по собственной же инициативе - декатронами ОГ-4. Т.к. я делаю все решения по работе модульными, то и тогда решил максимально стандартизировать решение достаточно нестандартной задачи (ну не каждый день в современной электронике приходится управлять декатроном).
Управление цифровым неоновым индикатором подразумевает управление кучей линий - на каждую цифру в лампе приходится один вывод, которым надо управлять, т.е. 10 выводов на лампу, ламп же может быть много и тогда линий, которыми надо управлять тоже становится много, иногда очень много.
Управление осуществляется подключением линий, которые являются катодами к земле. Анод же через токоограничивающий резистор подключается к высокому напряжению питания - порядка 200В для цифровых индикаторов и 400В для декатронов. Теоретически можно было бы для цифровых индикаторов использовать динамическую индикацию, чтобы сократить количество линий управления катодами. Но тогда пришлось бы коммутировать аноды, а это существенно сложнее схемотехнически, и уж тем более сложнее сделать такую систему универсальной.
Итак, нужно было управлять кучей линий. На тот момент у меня уже был разработан модуль, который позволял управлять восемью нагрузками с током до 1.5-2А и напряжением до 30В, с коммутацией MOSFET транзисторами. Обычно он использовался для включения светодиодов, низковольтных лампочек, сборок реле и т.п. Прелесть этих модулей в том, что их можно соединять в длинные цепочки, в моем случае до 16 штук, тем самым расширяя количество линий до 128, причем вся цепочка управляется по одному шлейфику (6 проводков). На фото этот модуль сверху.
Модуль был быстро адаптирован в еще две версии. Вторая сверху плата - предназначена для управления высоковольтными нагрузками до 300В - это подходило для цифровых индикаторов. Отличался он лишь типом транзисторов - они были высоковольтные биполярные, а также дополнительными резисторами в цепи их базы, которые были не нужны для полевых транзисторов.
Однако, для декатронов напряжения нужны еще больше, а легкодоступных транзисторов в корпусе SOT-23, использовавшихся в первых двух модулях на такие напряжения нет, поэтому появился третий вариант модуля, на котором стояли огромные транзисторы в ТО-220 подобном пластиковом корпусе.
Одно из устройств, сделанных на этих модулях снаружи выглядит так:
А внутри - так:
Не трудно заметить, что проводов получилось много и в целом выглядит все так себе. Первой проблемой оказались габариты - они были ограничены, поэтому модули пришлось располагать максимально плотно. Потом между ними потянулись провода, шлейфы, и все превратилось в то, что вы видите на фотографии. Справедливости ради, две таких сборки работают уже полтора года 24/7 без единого сбоя и обслуживания.
Среди общего обилия проводов одной из проблем стало то, что один модуль имел 8 выходных линий, в то время, как для управления цифровым индикатором надо 10. Выходит ни то, ни се. Приходилось шлейф идущий с некоторых модулей делить на две части и одну часть пускать на одну лампу, вторую часть на другую - некрасиво и неудобно. И если в случае с индикаторами ИН-12, ИН-15 (на фото) удалось найти для них панельки, то в случае с ИН-1 панельки не нашлись, как результат провода пришлось паять прямо к выводам ламп и лампы между собой получились связанными намертво проводами, так что заменить одну лампу без пайки было невозможно. Разумеется именно ИН-1 не раз вышли из строя, в то время как ИН-12 как ни в чем ни бывало. Со временем все ИН-1 были заменены на ИН-12 и с тех пор успешно работают.
И вот встала у меня задача повторить те изделия. За полтора года активных разработок опыта прибавилось, да и много хороших мыслей пришло. И одна из таких мыслей касалась неоновых ламп - зачем искать панельки, если их можно сделать самому, в виде печатной платы, причем на этой же плате разместить управляющую схему и сделать удобные соединения между платами? Так появилась плата для ламп ИН-12 и ИН-15:
На фото - слева собственно плата с лампой. Эти платы можно соединять в цепочку до 8 ламп. Справа - по сути небольшая платка переходник с буфером для подключения шлейфа идущего к управляющему блоку и высоковольтного питания, нужна одна на всю цепочку. Платы между собой соединяются джамперами:
Аналогичная плата была разработана и для декатронов ОГ-4:
Красивая штука, завораживает :)
Сзади все простенько. Под декатрон сделано точное посадочное место, вплоть до круглого отверстия по центру с вырезом под ключ:
Может показаться, что это решение нерационально с точки зрения замены лампы, в случае выхода ее из строя - ведь выпаять ее из платы не повредив плату - та еще задачка. Реальность же такова, что плата стоит дешевле панельки под лампу и тем более под декатрон. Проще заменить лампу вместе с платой.
В этот момент я вспоминаю производителей техники, которых вечно ругают за не ремонтопригодность устройств и машин, за то, что узлы идут не разборными и что они, негодяи, специально так делают, лишь бы побольше на запчастях заработать. Может быть, какая-то доля правды в этом и есть, но на самом деле, я уверен, что в большинстве случаев это просто оптимизация производства, его удешевление, повышение технологичности, а как следствие блочный ремонт - лишь побочное явление.
Что получится в итоге на практике с новой системой плат мне еще предстоит узнать, когда будут изготавливаться изделия, но уже сейчас понятно, что выглядеть будет все проще и аккуратнее. Да и работать я думаю тоже будет без проблем.
P.S. Если кто не видел - то я когда-то выкладывал видео с этими индикаторами в работе:
Click to view