שעון יד Nixietube: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

בשנה שעברה קיבלתי השראה משעוני ניקסיטובה. אני חושב שהמראה של הניקסייטובים כל כך נחמד. חשבתי ליישם את זה בשעון מסוגנן עם פונקציות חכמות.

שלב 1: אב טיפוס של ארבעה צינורות

התחלתי ביצירת הסכימות האלקטרוניות לשעון בעל ארבע צינורות. בהיותי סטודנט לאלקטרוניקה פיתחתי את האלקטרוניקה במשך מספר חודשים.

ראשית יש לתכנן ספק כוח. התחלתי בקניית ספק כוח מתג 170V מראש מהאינטרנט מכיוון שלא ידעתי כיצד לעצב ספק כוח שיכול להמיר 4.2V DC מסוללה ל -170V DC לצינורות. ה- PSU המיוצר מראש היה יעיל ב -86%.

לאחר קבלת ספק הכוח התחלתי לחקור כיצד לשלוט ב- Nixietubes. ה- Nixietubes שקיבלתי היכן שצינורות האנודה הנפוצים מה שאומר שכאשר אתה שם 170V DC על האנודה ו- GND על הקתודה הצינור יזהר. כדי להגביל את הזרם הזורם בצינור יש להציב נגד מול האנודה. גרימת הזרם להיות מוגבל ל- 1mA לכל צינור. כדי לשלוט על הספרות השונות. השתמשתי ברישומי העברת מתח גבוה. ניתן לשלוט במחשבי IC אלה על ידי כל מיקרו-בקר.

מכיוון שאני מעריץ גדול של IoT (Internet of Things). החלטתי לקחת מודול ESP32 ורציתי לקבל את הזמן הנוכחי מהאינטרנט אם כי WiFi. בסופו של דבר סינכרן RTC (שעון בזמן אמת) עם זמן האינטרנט. מאפשר לי לחסוך באנרגיה ותמיד יש לי את הזמן בהישג יד גם ללא גישה לאינטרנט.

חשבתי על דרכים לבדוק את השעה והגעתי באמצעות מד תאוצה שבו השתמשתי כדי לעקוב אחר תנועת פרק כף היד. כשאני מסובב את פרק כף היד כדי שאוכל לקרוא את השעה. השעון יפעיל ויציג לי אותו.

יישמתי גם שלושה לחצנים המופעלים במגע כדי שאוכל ליצור תפריט פשוט שבו אוכל להגדיר פונקציות שונות.

שני נוריות RGB נאלצו לתת זוהר אחורי נחמד לצינורות.

חשבתי גם על דרך להטעין את הסוללה. לכן הגעתי לטעינה באמצעות מודול מטען QI אלחוטי. מודול זה נתן לי פלט 5V. מודול זה המחובר למעגל טעינה אפשר לי לטעון את הסוללה הקטנה של 300 מיליאמפר / שעה.

כשהעיצוב האלקטרוני היה מוכן וכל מעגלי המשנה שבהם נבדק התחלתי לעצב את הלוח המודפס. עשיתי דוגמאות עם נייר והחלקים (תמונה 1). מדידת הרוחב, הגובה והאורך של כל רכיב הייתה תהליך מאומץ. לאחר שבועות של עיצוב ופריסת ה- PCB הם קיבלו הזמנה ונשלחו אלי. (תמונה 2).

במהלך כל שלב בדרך יצרתי תוכניות בדיקה לכל חלק של השעון. בדרך זו ניתן בקלות להעתיק את התוכנה הסופית יחד.

ההלחמה של כל רכיב יכולה להתחיל ולקח לי בערך יום.

בדיקה והרכבת השעון כולו (תמונה 3, 4, 5, 6, 7) זה עבד.

הדפסתי כיסוי לשעון בתלת מימד ובסופו של דבר מצאתי שהשעון גדול מדי. אז החלטתי ליצור אחד חדש ועשיתי את ארבעת הצינורות לאב טיפוס.

שלב 2: העיצוב החדש

כשמצאתי את שעון הצינור הגדול מדי התחלתי לכווץ את עיצוב האלקטרוניקה. ראשית באמצעות שני צינורות בלבד במקום ארבעה. שנית על ידי שימוש ברכיבים קטנים יותר והכנת ממיר דחיפה של 170V משלי מאפס. יישום עצמי של ה- ESP32 MCU (יחידת בקר מיקרו) במקום שימוש במודול הפך את העיצוב לקטן בהרבה.

באמצעות תוכנת מחשב לעיצוב תלת מימד (תמונה 1) עיצבתי מארז והתאיתי את כל הרכיבים החשמליים בפנים. על ידי חלוקת האלקטרוניקה לשלוש לוחות הצלחתי לנצל את החלל בתוך המארז ביעילות רבה יותר.

אלקטרוניקה חדשה בה תוכנן:

-בחר מד תאוצה חדש ויעיל יותר בחשמל.

-שינה את לחצני המגע למתג רב מיקומים.

-השתמש במעגל טעינה חדש.

-שיניתי את הטעינה האלחוטית לטעינת USB כי רציתי דיור מאלומיניום.

-השתמש במעבד בעל צריכת חשמל נמוכה כדי לחסוך עוד יותר בחשמל.

-בחר נורית רקע חדשה.

-שימוש במד סוללה IC כדי לעקוב אחר רמת הסוללה.

שלב 3: הרכבת האלקטרוניקה

לאחר חודשים של עיצוב השעון החדש ניתן היה להרכיבו גם כן. השתמשתי בכמה כלים הקיימים בבית הספר שלי להלחמת מכשירי ה- IC הקטנים (תמונה 4). זה לקח לי כמה ימים כי נתקלתי בבעיות אבל בסופו של דבר הצלחתי לעבוד עם האלקטרוניקה (תמונה 5).

שלב 4: עיצוב המארז

תכננתי את המארז במקביל לעיצוב האלקטרוניקה. בכל פעם בודקים תוכנת מחשב תלת מימד אם כל רכיב יתאים. לפני טחינת המארז (מחשב מספרי מחשב) של CNC, נוצר אב טיפוס מודפס בתלת מימד כדי לוודא שהכל יתאים. (תמונה 1, 2)

לאחר סיום עיצוב המארז והאלקטרוניקה עבדה התחלתי לחקור כיצד יש לתכנת מכונות CNC (תמונה 3). חבר שלי שיש לו ידע על כרסום CNC עזר לי לתכנת את מכונת ה- CNC. אז הטחינה יכולה להתחיל. (תמונה 4)

לאחר השלמת הטחינה סיימתי את התיק על ידי קידוח חורים וליטוש המארז. הכל התאים בפעם הראשונה נכון. (תמונה 5, 6, 7)

עיצבתי תפס לחלון אקרילי. אבל הבריח נחתך בטעות. בעזרת חותך לייזר חתכתי חלון מאקריליק זה הודבק לראש השעון (תמונה 9).

שלב 5: התוכנה והאפליקציה

הבקר בשעון בעצם ישן כל הזמן כדי לחסוך בחשמל. מעבד בעל הספק נמוך קורא את מדי התאוצה כל כמה אלפיות השנייה כדי לבדוק אם פרק כף היד שלי סובב. רק כאשר הוא מופנה הוא יעיר את המעבד הראשי ויקבל את הזמן מה- RTC ויציג את השעות ולאחר מכן את הדקות בקצרה על הצינורות.

המעבד הראשי גם בודק את תהליך הטעינה, הוא בודק אם יש חיבורי Bluetooth נכנסים, הוא בודק את מצב כפתור הקלט ומגיב בהתאם.

אם המשתמש אינו מתקשר עם השעון עוד יותר המעבד הראשי ילך לישון שוב.

במסגרת המחקר שלי היינו צריכים ליצור אפליקציה. אז חשבתי ליצור את האפליקציה לשעון ה- nixie. האפליקציה נכתבה ב- xamarin משפת מיקרוסופט היא C#.

לצערי הייתי צריך ליצור את האפליקציה בהולנדית. אבל בעצם יש כרטיסיית חיבור שמציגה את שעוני ה- nixie שנמצאו (תמונה 1). לאחר מכן הורדות ההגדרות מהשעון. הגדרות אלה נשמרות בשעון. כרטיסייה לסנכרן את הזמן באופן ידני או אוטומטי על ידי הפקת הזמן מהסמארטפון (תמונה 2). כרטיסייה לשינוי הגדרות השעון (תמונה 5). ואחרון חביב כרטיסיית סטטוס המציגה את מצב הסוללה. (תמונה 6)

שלב 6: תכונות והופעות

השעון כולל:

- שתי צינורות ניקסי קטנים מסוג z5900m.

- שעון בזמן אמת מדויק.

- החישובים הראו כי 350 שעות זמן המתנה ניתן להשגה בקלות.

- בלוטות 'לשליטה בהגדרות והגדרת זמן השעון וכן ראיית מצב הסוללה.

- חלק מהגדרות Bluetooth כוללות: אנימציה מופעלת/כבויה, הפעלה ידנית או מד תאוצה של צינורות, רקע מופעל/כבוי. כפתור לתכנות לצפייה בטמפרטורה של אחוזי הסוללה.

- מד תאוצה להפעלת הצינורות כאשר היד הופכת

- סוללה של 300 מיליאמפר / שעה.

- RGB הוביל למטרות רבות.

- מד גז סוללות IC לניטור מדויק של מצב הסוללה.

- מיקרו USB לטעינת הסוללה.

- כפתור אחד רב כיווני להפעלה, חיבור Bluetooth וכפתור לתכנות לקריאת טמפרטורה או מצב סוללה, הגדרת השעה באופן ידני.

- דיור טחון CNC מאלומיניום.

- חלון אקרילי להגנה

- יישום טלפון בלוטות '.

- סנכרון זמן אופציונלי באמצעות WiFi.

- מנוע רטט אופציונלי לציון התראות סמארטפון כמו Whatsapp, Facebook, Snapchat, SMS …

- ראשית השעות ואז הדקות מוצגות.

התוכנה עבור MCU בשעון כתובה ב- C ++, C ומרכיב.

התוכנה לאפליקציה כתובה ב- xamarin C#.

פרס ראשון בתחרות לבישים