Nixietube käekell: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Eelmisel aastal sain inspiratsiooni Nixitube'i kelladest. Ma arvan, et Nixietubede välimus on nii kena. Mõtlesin selle rakendada stiilses nutikate funktsioonidega käekellas.

Samm: nelja toruga prototüüp

Alustasin nelja toruga kella elektroonilise skeemi loomisega. Elektroonikaüliõpilasena arendasin elektroonikat mitme kuu jooksul.

Esiteks tuleb projekteerida toiteallikas. Alustasin veebist eelvalmis 170 V lülitusrežiimi toiteallika ostmisega, sest ma ei teadnud, kuidas kavandada toiteallikat, mis suudaks muuta 4,2 V alalisvoolu akust 170 V alalisvooluks torude jaoks. Eeltöödeldud toiteallikas oli 86% tõhusam.

Pärast toiteallika saamist hakkasin uurima, kuidas Nixietubes'i juhtida. Nixietubes sain tavalised anoodtorud, mis tähendab, et kui panete anoodile 170 V alalisvoolu ja katoodile GND, helendab toru. Toru kaudu voolava voolu piiramiseks tuleb anoodi ette asetada takisti. See põhjustab voolu piiramise 1 mA toru kohta. Erinevate numbrite juhtimiseks. Kasutasin kõrgepinge nihkeregistreid. Neid IC-sid saab juhtida mis tahes mikrokontrolleriga.

Kuna ma olen suur asjade Interneti (asjade internet) fänn. Otsustasin võtta ESP32 mooduli ja tahtsin saada WiFi kaudu Interneti kaudu praeguse aja. Lõpuks sünkroniseerisin RTC (reaalajas kell) Interneti -ajaga. See võimaldab mul säästa energiat ja alati aega käepärast isegi ilma Interneti -ühenduseta.

Mõtlesin aja kontrollimise viisidele ja mõtlesin välja kiirendusmõõturi, mida kasutasin randme liikumise jälgimiseks. Kui ma pööran randme, et saaksin kellaaega lugeda. Kell käivitab ja näitab seda mulle.

Rakendasin ka kolm puutetundlikku nuppu, et saaksin teha lihtsa menüü, kus saaksin erinevaid funktsioone seada.

Kaks RGB LED -i pidid andma torudele kena tagasihelende.

Mõtlesin ka sellele, kuidas akut laadida. Seetõttu mõtlesin selle laadimisele juhtmevaba QI laadimismooduli abil. See moodul andis mulle 5V väljundi. See laadimisahelaga ühendatud moodul võimaldas mul laadida väikest 300 mAh akut.

Kui elektrooniline disain oli valmis ja kõik ahelad testitud, hakkasin PCB -d (trükkplaati) projekteerima. Tegin makette paberist ja osadest (pilt 1). Iga komponendi laiuse, kõrguse ja pikkuse mõõtmine oli vaevarikas protsess. Pärast nädalaid trükkplaadi projekteerimist ja paigaldamist telliti ja saadeti mulle. (pilt 2).

Olin igal sammul loonud testprogrammid kella igale osale. Nii sai lõpliku tarkvara hõlpsalt kokku kopeerida.

Iga komponendi jootmine võis alata ja võttis mul aega umbes ühe päeva.

Kogu kella katsetamine ja kokkupanek (pilt 3, 4, 5, 6, 7) See töötas.

Trükkisin 3D -le kellaümbrise ja leidsin lõpuks, et kell on liiga suur. Nii otsustasin luua uue ja tegin nelja toruga kella prototüübiks.

2. samm: uus disain

Leides, et nelja toruga kell on liiga suur, hakkasin elektroonika disaini kahandama. Esiteks, kasutades nelja toru asemel ainult kahte toru. Teiseks, kasutades väiksemaid komponente ja valmistades oma 170V võimendusmuunduri nullist. ESP32 MCU (Micro Controller Unit) ise rakendamine mooduli kasutamise asemel muutis ka disaini palju väiksemaks.

3D -disaini arvutitarkvara kasutades (joonis 1) kujundasin korpuse ja sobitasin kõik elektrilised komponendid korralikult sisse. Jagades elektroonika kolmeks plaadiks, suutsin korpuse sees olevat ruumi tõhusamalt kasutada.

Uus elektroonika, kus see on kavandatud:

-Valisin uue energiatõhusama kiirendusmõõturi.

-vahetatud mitme asendiga lüliti puutetundlikud nupud.

-Kasutas uut laadimisahelat.

-Muutsin juhtmevaba laadimise USB laadimiseks, sest tahtsin alumiiniumist korpust.

-Kasutas energia säästmiseks väikese võimsusega protsessorit.

-Valis uue taustavalgusdioodi.

-Kasutas aku taseme jälgimiseks akumõõturi IC -d.

3. samm: elektroonika kokkupanek

Pärast kuude pikkust uue kella disainimist sai selle ka kokku panna. Pisikeste IC -de jootmiseks kasutasin mõnda oma koolis saadaolevat tööriista (joonis 4). See võttis mul mitu päeva, sest mul tekkisid mõned probleemid, kuid lõpuks sain elektroonika tööle (joonis 5).

4. samm: korpuse kujundamine

Kujundasin korpuse paralleelselt elektroonika projekteerimisega. Iga kord, kui kontrollite 3D -arvutitarkvara, kas kõik komponendid sobivad. Enne korpuse freesimist CNC (Computer Numerical Control) valmistati 3D -trükitud prototüüp, et veenduda, kas kõik sobib. (Pilt 1, 2)

Pärast korpuse kujundamist ja elektroonika tööd hakkasin uurima, kuidas tuleb CNC -masinaid programmeerida (joonis 3). Minu sõber, kellel on teadmisi CNC freesimisest, aitas mul CNC -masinat programmeerida. Nii et freesimine võis alata. (Pilt 4)

Pärast freesimist lõpetasin korpuse, puurides augud ja poleerides korpuse. Kõik sobis esimesel korral õigesti. (Pilt 5, 6, 7)

Olin konstrueerinud akrüülakna jaoks riivi. Kuid riiv jahvatati juhuslikult minema. Lõikasin laserlõikuri abil akrüülist akna, mis liimiti kella ülaossa (joonis 9).

Samm: tarkvara ja rakendus

Kella kontroller magab energia säästmiseks põhimõtteliselt kogu aeg. Vähese energiatarbega protsessor loeb kiirendusmõõturit iga paari millisekundi tagant, et kontrollida, kas mu randmik on pööratud. Alles siis, kui see sisse lülitatakse, äratab see põhiprotsessori ja saab RTC -lt aja ning kuvab torudel lühidalt tunde ja seejärel minuteid.

Põhiprotsessor kontrollib ka laadimisprotsessi, kontrollib sissetulevaid Bluetooth -ühendusi, kontrollib sisendnupu olekut ja reageerib vastavalt.

Kui kasutaja kellaga enam ei suhtle, läheb põhiprotsessor uuesti magama.

Uuringu osana pidime looma rakenduse. Nii et ma mõtlesin luua rakenduse nixie kella jaoks. Rakendus kirjutati Microsofti keelest xamariini keeles C#.

Pidin kahjuks rakenduse looma hollandi keeles. Kuid põhimõtteliselt on olemas ühenduse sakk, mis näitab leitud nixie kellasid (joonis 1). Pärast seda laaditakse kella seaded alla. Need seaded salvestatakse kellale. Vahekaart aja sünkroonimiseks käsitsi või automaatselt, hankides aja nutitelefonist (joonis 2). Vahekaart kella seadete muutmiseks (joonis 5). Ja viimane, kuid mitte vähem oluline olekukaart, mis näitab aku olekut. (Pilt 6)

6. samm: funktsioonid ja mulje

Kella funktsioonid:

- kaks väikest nixie toru tüüpi z5900m.

- Täpne reaalajas kell.

- Arvutused näitasid, et 350 tundi ooteaega oli kergesti saavutatav.

- Bluetooth seadete juhtimiseks ja kellaaja määramiseks ning aku oleku nägemiseks.

- Mõned Bluetooth -seaded hõlmavad järgmist: animatsioon sisse/välja, torude käsitsi või kiirendusmõõturi käivitamine, taustvalgusega sisse/välja. Programmeeritav nupp aku protsendi temperatuuri vaatamiseks.

- Kiirendusmõõtur torude käivitamiseks randme pööramisel

- 300 mAh aku.

- RGB juhtis mitmel otstarbel.

- Aku gaasimõõturi IC aku oleku täpseks jälgimiseks.

- mikro -USB aku laadimiseks.

- Üks mitme suuna nupp käivitamiseks, Bluetooth -ühendus ja programmeeritav nupp temperatuuri lugemiseks või aku oleku jaoks, kellaaja käsitsi seadistamine.

- CNC freesitud korpus alumiiniumist.

- Akrüülist aken kaitseks

- Bluetoothi telefonirakendus.

- Valikuline aja sünkroonimine WiFi kaudu.

- Valikuline vibratsioonimootor, mis näitab nutitelefoni märguandeid, nagu Whatsapp, Facebook, Snapchat, SMS…

- Esmalt näidatakse tunde ja seejärel minuteid.

Kella MCU tarkvara on kirjutatud C ++, C ja assembleris.

Rakenduse tarkvara on kirjutatud xamarin C#keeles.

Esimene auhind kulumiskonkursil