שעון Nixie Tube: 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

בניתי שעון מוקדם יותר השנה כדי לבדוק אם אוכל להכין משהו שהוא פונקציונלי. היו לי 3 דרישות עיצוב עיקריות

1. שמור על זמן מדויק
2. יש סוללה לכל היום
3. היו קטנים מספיק כדי ללבוש בנוחות

הצלחתי לעמוד ב -2 הדרישות הראשונות, אולם השלישית היא מעט מתיחה. אתה אמנם שם לב לעיצוב הזה יושב על פרק כף היד שלך, אך הוא אינו בלתי שמיש. אני רוצה לעבור על תהליך העיצוב ולהראות מה השתבש ורע בפרויקט הזה. אפרסם קבצים לשימוש, אך כפי שאסביר הייתי ממליץ לשנות כמה אפשרויות עיצוב בעת ביצוע מודל משלך.

אזהרת בטיחות

הפרויקט כולל כריכת מכשיר על פרק כף היד המייצר 150V DC. זה יפגע קשות או יגרום לפציעה אם לא תשים לב.

שלב 1: יש צורך בחלקים

כאשר אתה מעצב את השעון עליך להתחיל בבחירת הרכיבים שלך.

Nixie Tubes

כמה שיותר קטן יותר טוב. השתמשתי ב- IN-17 עם טביעת רגל קטנה, אך הם גבוהים למדי. צינור בעל כבלים שיוצאים מתחת למספר עשוי להידחק לאזור קטן יותר.

ספק כוח במתח גבוה

מכיוון שזה מופעל באמצעות סוללה, עלינו להמיר ~ 3V עד לפחות 150V. השתמשתי בלוח של Taylor Electronics 1363. אפשר לעצב לוח משלך, אך יהיה עליך להקדיש תשומת לב רבה לעיצוב. שימוש בלוח בנוי מראש אפשר לי לצמצם את גודל הלוח למחצית ממה שהוא יהיה עם הלחמה ביד, ובסופו של דבר יהיה יעיל יותר ופחות מצלצל מהעיצוב שלי.

מתגי מתח גבוה

רוב בקרי המיקרו פועלים בין 3-5V, לא 150V. כדי להתממשק איתם אנו זקוקים לרשם משמרות, טרנזיסטורים או מכשיר מיתוג אחר המסוגל למתח גבוה. השתמשתי במרשם המשמרות HV5523 ללוח זה - טכנית הם דורשים לוגיקה של 5V אך גיליתי שהם פועלים ב -3.3V ללא בעיה.

מיקרו -בקר

יש צורך ב- MCU הקטן ביותר שיש לו מספיק סיכות להפעלת כל המכשירים שלך. אל תשתמש ב- ATMega2560 לשם כך מכיוון שהוא מוגזם מדי. בחרתי ב- ATTiny841 מכיוון שהיה בו בדיוק מספר ה- IO הדרוש ותמך ב- IDE של Arduino.

RTC

כדי לשמור על זמן מדויק אתה צריך שבב RTC. השתמשתי ב- DS3231.

חלקים אחרים

• ווסת מתח

• ממשק לקביעת זמן או הפעלת תצוגה

  השתמשתי בחיישן מחוות/קרבה של APDS-9960 בהצלחה מוגבלת

• דרך לוודא שהכל עובד

  הייתה לי יציאה טורית חשופה ונורית RGB להראות את מצב המכשיר הנוכחי

• ייתכן שתרצה גם שיטה לטעון את הסוללה מבלי להסיר אותה.

שלב 2: סקירה תפקודית

העלתי כמה מההערות הראשוניות שלי לתכנון פריסת המעגל ותרשים בלוקים של המרכיבים העיקריים של מה שבסופו של דבר השתמשתי בו.

בצד המתח הגבוה יש HVPS המספק +150V דרך נגד הגבלת זרם למסוף האנודה (+) של צינורות Nixie. מאגר המשמרות מתחבר לכל אחת מהספרות של הצינורות. רשימת המשמרות היא מכשיר ניקוז פתוח. כל סיכה יכולה להיות קשורה ישירות לקרקע, או להישאר מנותקת מהמעגל. המשמעות היא שכל הלידים המנותקים של צינור ה- nixie ימדדו 150V כאשר הם אינם בשימוש.

בצד מתח נמוך יש ווסת 3.3 ווק/בוסט המווסת את המתח מסוללת ליפו. זה שומר על המעגל על 3.3V כאשר מתח הליפו יורד מ -3.7 ל 3.0V. האוטובוס Attiny841 i2C מתחבר לחיישן המחווה ול- RTC. לא מוצג חיבור ה- LED והחיבור הטורי של RGB.

בעת הפעלת ה- MCU יבדוק את חיישן המחווה למידע קרבה. כדי למנוע משרוול להפעיל את התצוגה הוא מחייב את החיישן להיחשף למשך שנייה אחת לפחות, ולאחר מכן לכסות אותו למשך לפחות שנייה אחת, ואז להיחשף כדי להפעיל פעולה. הגרסה הראשונית של השעון תציג את השעה פעם אחת כמתואר בתמונה האחרונה. עדכנתי אותו כך שיהיה לו אפשרות להיכנס למצב פועל תמיד על ידי שמירה על החיישן מכוסה יותר.

שלב 3: עיצוב לוח

לא אפרט יותר מדי כיצד לייצר PCB מכיוון שכבר יש מידע רב על כך. כמה טביעות רגל שימושיות של Nixie Tube זמינות כאן.

כשעיצבתי את ה- PCB ערמתי שני לוחות קטנים יותר כדי לצמצם את טביעת הרגל שתהיה לה כשהיא קשורה לפרק כף היד. מצאתי שזה שימושי להדפיס ולחתוך עותק נייר של ה- PCB כדי לוודא שכל טביעות הרגל שלי היו בשורה והמחברים מיושרים. שטח המאפשר לנסות להשאיר רפידות פריצה עבור i2C וקווי נתונים אחרים לחקור או להלחם גם במהלך הבדיקה.

לנשר יש תכונה המאפשרת לך להקצות דגם תלת מימד לרכיב, ולאחר מכן לייצא דגם תלת מימד של הלוח שלך לתוכנית אחרת. זה היה עגל כששימשתי אותו אבל עדיין שימושי מאוד לוודא שאף חלק לא יפריע אחד לשני.

כדי לחסוך מקום לא כללתי מטען סוללות בתוך השעון. במקום זאת יש לי כמה מחברי DuPont נקביים בצד השעון. התמונה האחרונה של סט זה מציגה את החיווט שהשתמשתי בו. הצד השמאלי נמצא בתוך השעון, הימין הוא בחוץ. כדי לטעון את השעון אתה מחבר את החוטים החיצוניים ביותר למטען החיצוני. הקו הכחול ליד השלילי של הסוללה מייצג חריץ מפתח למניעת הכנסת המטען לאחור. כדי להפעיל את השעון אתה משתמש בכבל מגשר קטן (ירוק) כדי לגשר בין הסוללה + ל- VCC של המעגל בפועל. זה נותן כישלון מהיר במקרה של בעיות. בגלל הפריסה אתה לא יכול לקצר בטעות או לחבר את המעגל לאחור.

שלב 4: הרכבת PCB

הזמנתי את הלוחות שלי מ- OSHPark כי הם היו די מהירים, זולים ובעלי צבע סגול מקסים: D

כמו כן אתה מקבל 3 מכל לוח, כך שתוכל להכין 2 שעונים ולוח לוח שלישי לבדיקה.

בצע תחילה את חבילות QFN עם אוויר חם, ולאחר מכן הלחם ביד את כל השאר החל מהרכיבים הקטנים יותר. אל תחבר את צינורות ה- Nixie שלך או את HVPS. אם יש לך סטנסיל הלחמה ותנור טוסטר אז אתה מסתדר די טוב. השתמש במד אוהם כדי לבדוק אם יש מכנסיים קצרים במחשב הלוח. אם אתה מודד התנגדות בינונית-גבוהה, ייתכן שיש לך יותר מדי שאריות שטף על הלוח. ל- HV5523 יש סיכות משובחות מאוד ואתה לא יכול לראות אם הן מגשרות מתחת למעגל הביולוגי. תן ללוח שלך הזדמנות להתקרר אם אתה מעבד אותו במשך זמן רב.

לאחר הרכבת רכיבי המתח הנמוך, הפעל תוכנית שתחלוף בין כל הספרות במרשם המשמרות. השתמש במנתח לוגי או במולטימטר כדי לאשר שהסיכות נמשכות LOW כמצופה. ודא גם שה- RTC והתקנים אחרים מגיבים כצפוי.

הלחם את HVPS, ואז את צינורות ה- nixie. עבור Nixie Tubes הלחמה רגל אחת בכל פעם ואל תשאיר את החום זמן רב מדי. אם אפשר להחזיק את הרגל בין הלוח והזכוכית בעזרת צבת כדי לשמש גוף קירור. תן לצינורות הזדמנות להתקרר בין הלחמת כל רגל.

אם יש לך בעיות עם חלק שאינו עובד ואינך יודע אם מדובר במפרק הלחמה, תוכל לנסות הלחמה "באג מת". הסר את השבב מהלוח והשתמש בחוט דק להלחמה לכל כרית ישירות. הקפד להשתמש בחוט עם ציפוי אמייל כך שאף אחד מהחוטים לא יתקצר יחד.

שלב 5: עיצוב מארז

באמצעות פונקציות MCAD של Eagles קל להשיג מודל תלת מימד של המעגל כדי לבנות מארז סביבו. ניתן להשיג רצועות שעון בגודל סטנדרטי בחנות התרופות/כלבו. אם יצרת חורי הרכבה במחשב הלוח שלך תוכל ליצור סטנדים בדגם שלך ולהדק במהירות את הלוח. הבדלים שלי בסופו של דבר הופסקו בצינור ניקסי ולא היו שמישים - השתמשתי בסוגרו כדי לוודא שהוא נשאר במקום אחד.

שלב 6: קבצי פרויקטים ובעיות מתמודדות

קבצי Eagle ו- Solidworks

קוד חזק יותר

קישרתי את כל הקבצים שיצרתי בזמן העבודה על הפרויקט הזה. אלה מועלים כפי שהם, ללא עריכה או ליטוש. לא בטוח אם זה טוב או רע … אתה יכול לראות את סכמטי, עיצוב הלוח שלי, קבצי Solidworks וקוד Arduino. הסברתי אילו בחירות עשיתי, וקבצים אלה אמורים לעזור לך לראות כיצד ליישם את הבחירות האלה בשעון שלך.

בקבצי הנשר HV.brd מכיל את עקבות ה- nixie, HV5523, מחבר ל- HVPS ו- APDS-9960. APDS-9960 נמצא בדף שני כפי שהוא מועתק מקובץ לוח הפריצה של Sparkfun 9960. ה- Schematic.brd מכיל את כל הדברים במתח נמוך. אני חושב שהספריות הדרושות כלולות.

תיקיית Solidworks היא בלגן עצום - הייצוא מהנשר יצר קבצים בודדים עבור כל נגד וזרק הכל. "Assem8" הוא הקובץ שאליו אתה צריך להסתכל כדי לראות הכל מזווג ומורכב. התיקיות "ייצוא" הן קבצי STL עם פרמטרים שונים מבדיקה.

שרטוט הארדואינו בקוד הראשון הוא מה שמופיעה בסרטון בעמוד הבא והוא מה שמשמש את כל המסמכים במסמך זה. לקישור השני יש גרסה חדשה יותר הכוללת מספר מצבי תצוגה. אם ה- RTC מתאפס על סקיצה זו הוא יקבע את השעה ל -12 בצהריים בהפעלה הבאה. כך השעון יכול לשמש כשעון שולחן שתמיד מחובר לחשמל.

אם תחליט להשתמש בקבצים שלי כנקודת מוצא, עליך להיות מודע לכמה בעיות שלא פתרתי.

1. ה- APDS-9960 אינו תואם את Core Arduino Core. זיהוי קרבה פועל, אולם אינני יכול לגרום לקוד לאסוף בצורה אמינה את אות ההפרעה למחוות.
2. הכותרת של ספק האינטרנט משתקפת ואחד הפינים לא היה מחובר.
3. כותרת ה- ISP VCC עוברת לצד הלא נכון של ווסת המתח. אם זה לא מנותק וסת המתח יטגן מיד
4. מחזיק סוללות CR חופף בכותרת ה- i2C בכמה מ"מ

שלב 7: תוצאה סופית

בסוף האודיסיאה הזו יש לי שעון ניקי שעובד. הוא שמיש במקצת, אך יותר הוכחת קונספט מאשר שעון יומי. הלוח השני הוסב לשעון שולחן והלוח השלישי נהרס במהלך תהליך הבנייה.

כמה קישורים שימושיים אם אתה מתכנן לעצב שעון משלך:

קבוצת Google Nixie Tube

רשימת השמעה של EEVBlog Nixie

ייצוא נשר לפיוז'ן