Lampy Nixie, te kultowe wyświetlacze jarzeniowe z lat 60. i 70., wracają w nowoczesnych projektach DIY, dodając retro uroku każdemu wnętrzu miłośników elektroniki i robotyki. W tym artykule pokażemy, jak zbudować prosty, niskobudżetowy zegar Nixie z tanich komponentów, bez drogich transformatorów sieciowych i skomplikowanych modułów. Skupimy się na wariantach z ATmega8 (lub zestawem AVT), z opcjonalną synchronizacją NTP przez ESP8266, by zmieścić się w budżecie poniżej 200 zł (bez cen lamp, które łatwo upolować na aukcjach).
Zegar Nixie działa w oparciu o wyładowania w neonowej mieszance gazowej – pod wpływem wysokiego napięcia anodowego (ok. 140–170 V) wybrana katoda świeci charakterystycznym pomarańczowym blaskiem. Nasz projekt jest modułowy i łatwy do zmontowania na płytce stykowej lub uniwersalnej, a zasilanie zapewnia przetwornica DC/DC zamiast transformatora sieciowego, co upraszcza konstrukcję i obniża koszty.
Potrzebne części – lista zakupów na start
Aby zbudować niskobudżetowy zegar na 4 lampach IN-4 (wyświetlający HH:MM), przygotuj poniższe elementy. Poniżej znajdziesz zestawienie z orientacyjnymi cenami (Polska, 2026 r.):
| Kategoria | Komponent | Ilość | Szac. cena (zł) | Uwagi |
|---|---|---|---|---|
| Mikrokontroler | ATmega8 + podstawka 28-pin | 1 | 10–15 | Wewnętrzny oscylator 8 MHz |
| Wyświetlacz | Lampy Nixie IN-4 | 4 | 20–50/szt. (używane) | Tanie na OLX/Allegro; alternatywa: IN-12B (większe cyfry) |
| Dekodery/sterowniki | SN74141 lub K155ID1 | 4 | 5–12/szt. | Specjalizowane BCD→10 linii do lamp Nixie |
| Zasilanie HV | Przetwornica step-up 9–12 V → 140–170 V | 1 | 10–20 | Regulowana; lepsza niż transformator sieciowy |
| RTC (zegar) | PCF8583 + kwarc 32,768 kHz lub DS3231 | 1 | 5–10 | DS3231 ma wbudowany rezonator; podtrzymanie CR2032 |
| Wi-Fi (opcjonalnie) | ESP8266-01 | 1 | ~10 | Do NTP; zasilanie 3,3 V (LD1117-3.3/LD33), dobre filtrowanie |
| Elementy dyskretne | Rezystory 1 k–47 k, kondensatory (ceramiczne + elektrolity), tranzystory MPSA42/MPSA92 | zestaw | ~20 | HV tranzystory do sterowania katodami; ewentualnie brzęczyk |
| Separator | Neonówka (separator HH:MM) + rezystor | 1 | 2–5 | Między drugą a trzecią lampą |
| Płytki/obudowa | Płytka uniwersalna 5×7 cm ×2, drewno/pleksi na ramę | – | ~15 | Opcjonalnie farba „mosiądz” dla efektu steampunk |
| Zasilacz | Adapter 12 V/1 A | 1 | ~15 | Całkowity budżet: ~150 zł bez lamp |
Lampy IN-4 świetnie nadają się na start – są niedrogie, małe i świecą jasno przy prądzie 2–3 mA.
Schemat ideowy – zasada działania
Podstawowy układ dzieli się na cztery moduły: wyświetlacz, sterowanie, zegar RTC i zasilanie. Do projektu PCB użyj Eagle lub KiCad – gotowe przykłady w sieci to dobry punkt wyjścia.
-
Zasilanie wysokonapięciowe – z 12 V generujemy ok. 150 V przez przetwornicę step-up (np. na NE555 lub dedykowanym kontrolerze). Po stronie HV zastosuj szybką diodę i kondensator wygładzający; po stronie niskiego napięcia stabilizator 7805 (5 V) dla MCU/driverów oraz LD1117-3.3 (3,3 V) dla ESP;
-
Wyświetlacz – 4 lampy IN-4 podłączone do sterowników SN74141/K155ID1. Każdy układ dekoduje BCD z mikrokontrolera na linie katodowe i potrafi je odpowiednio obciążyć; brak multipleksowania zapewnia stałą jasność bez migotania;
-
Sterowanie – ATmega8 odczytuje RTC, konwertuje czas do BCD i podaje na wejścia sterowników. Dla wyraźnego odciążenia linii możesz dodać przerzutniki typu latch (74LS377). Opcjonalnie ESP8266 komunikuje się po UART i synchronizuje czas z NTP co 12 h;
-
Dodatki – rezystory ograniczające prąd katod (typowo 10–33 kΩ), neonówka jako separator HH:MM, tranzystor do sterowania brzęczykiem alarmu.
Wersja oszczędna – pomiń ESP i przerzutniki: zastosuj multipleksowanie (kolejno zapalane cyfry), co redukuje liczbę układów kosztem potencjalnego migotania.
Jeśli korzystasz z ESP8266 i komend AT do synchronizacji NTP, przykładowe nawiązywanie połączenia wygląda tak:
AT+CIPSTART="UDP","pool.ntp.org",123
Montaż krok po kroku – od płytki do gotowego zegara
Krok 1: Przygotowanie płytek. Przygotuj dwa moduły: górny (lampy + sterowniki) i dolny (mikrokontroler + zasilanie). Zaplanuj wiercenie otworów Ø 0,8–1 mm dla THT i przestrzegaj odstępów izolacyjnych dla HV.
Krok 2: Lutowanie niskich elementów. Zacznij od elementów SMD (rezystory, kondensatory), potem THT: podstawka pod ATmega8, sterowniki SN74141/K155ID1, układ RTC (PCF8583 z kwarcem 32,768 kHz lub DS3231 bez zewnętrznego rezonatora).
Krok 3: Zasilanie. Zamontuj przetwornicę i ustaw napięcie na ~150 V (kontroluj multimetrem – to wysokie napięcie!). Po stronie 5 V zastosuj filtrację (np. 1000 µF + 100 nF) przed 7805, a dla ESP stabilizator 3,3 V z zapasem prądowym i kondensatorami przy pinach.
Krok 4: Wyświetlacz. Wlutuj sterowniki, rezystory katodowe i złącza pod lampy. Anody lamp połącz na wspólne +150 V, katody prowadź z wyjść sterowników. Dodaj neonówkę między 2. a 3. lampą z rezystorem szeregowym.
Krok 5: Programowanie i testy. Wgraj firmware przez ISP (np. USBasp). Ustaw ręcznie czas przyciskami lub włącz synchronizację NTP. Przykładowe polecenie ESP do NTP pokazano wyżej; po synchronizacji zaktualizuj DS3231/PCF.
Krok 6: Obudowa w stylu steampunk. Zbuduj ramę z drewnianych listew (lakier/efekt mosiądzu), zastosuj dystanse M3 i rurki/pleksi do estetycznego prowadzenia przewodów. Moduły połącz w „kanapkę” z dystansami M3×12 mm.
Czas montażu dla średniozaawansowanego to około 4–6 godzin. Po uruchomieniu podaj 12 V i oceń jasność – w razie potrzeby delikatnie skoryguj napięcie anodowe.
Opcje rozbudowy – dla zaawansowanych
Jeśli chcesz pójść krok dalej, rozważ te rozszerzenia:
- Synchronizacja NTP – ESP8266 raz na 12 h pobiera czas z pool.ntp.org, a kod ATmegi obsługuje UART;
- Alarm i data – dodaj przyciski, tryb wyświetlania MM.DD lub temperaturę z czujnika/API;
- Multipleksowanie – jeden sterownik + tranzystory do przełączania anod/kathod – oszczędność kosztów, ale ryzyko migotania;
- RTC precyzyjny – DS3231 z termokompensacją i baterią CR2032 na blackout;
- Retro twist – mosiężna obudowa, radełkowane pokrętła i przewody w oplocie dla klasycznego wyglądu.
Potencjalne problemy i rozwiązania
Poniżej znajdziesz najczęstsze problemy z diagnozą i szybkim remedium:
- Lampy nie świecą – sprawdź obecność ~150 V na anodzie oraz prąd katodowy ok. 2 mA (pomiar w szeregu);
- Migotanie cyfr – użyj przerzutników latch (74LS377) lub zrezygnuj z multipleksowania;
- ESP nie łączy – zaktualizuj firmware AT, zapewnij stabilne 3,3 V i filtrację (ESP pobiera impulsy prądu);
- Przegrzewanie – dodaj radiator na 7805 i otwory wentylacyjne w obudowie.
Bezpieczeństwo przede wszystkim: pracujesz z wysokim napięciem anodowym – zawsze odłącz zasilanie przed modyfikacjami, zachowaj odstępy izolacyjne i nie dotykaj obwodów HV podczas pracy!