Nixie torukell: 7 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Selle aasta alguses ehitasin käekella, et näha, kas suudan teha midagi funktsionaalset. Mul oli 3 peamist disaininõuet

1. Hoidke täpset aega
2. Aku on terve päeva
3. Ole piisavalt väike, et seda mugavalt kanda

Mul õnnestus täita kaks esimest nõuet, kuid kolmas on natuke veniv. Märkad seda disaini randmel istudes, kuid see pole kasutamiskõlbmatu. Tahan minna läbi projekteerimisprotsessi ja näidata, mis läks selles projektis õigesti ja valesti. Postitan kasutatavad failid, kuid selgituseks soovitaksin oma mudeli tegemisel mõnda kujundusvalikut muuta.

Ohutushoiatus

See projekt hõlmab randme külge kinnitatud seadme rihmamist, mis tekitab 150 V alalisvoolu. See võib tõsiselt haiget teha või vigastada, kui te ei pööra tähelepanu.

Samm: vajalikud osad

Kella kujundamisel peate kõigepealt valima oma komponendid.

Nixie Tubes

Mida väiksem, seda parem. Kasutasin IN-17, millel on väike jalajälg, kuid mis on üsna kõrged. Toru, mille juhtmed tulevad numbri alt välja, võib olla võimalik väiksemaks pigistada.

Kõrgepinge toiteallikas

Kuna see on patareitoitega, peame ~ 3V muutma vähemalt 150V pingeks. Kasutasin Taylor Electronics 1363 plaati. On võimalik kujundada oma plaat, kuid peate disainile suurt tähelepanu pöörama. Eelehitatud plaadi kasutamine võimaldas mul kahandada tahvli suurust poole võrra sellest, mis see oleks käsitsi jootmise korral, ja lõpuks oli see minu disainist tõhusam ja vähem helisev.

Kõrgepinge lülitid

Enamik mikrokontrollereid töötab 3-5 V, mitte 150 V. Nendega liidestamiseks vajame nihkeregistrit, transistore või muud lülitusseadet, mis on võimeline kõrgepingele. Ma kasutasin selle plaadi jaoks HV5523 vahetuste registrit - tehniliselt vajavad nad 5 V loogikat, kuid leidsin, et nad töötasid ilma probleemideta 3,3 V -st.

Mikrokontroller

Vaja on väikseimat MCU -d, millel on kõigi teie seadmete käitamiseks piisavalt tihvte. Ärge kasutage selleks ATMega2560, kuna see on üleliigne. Valisin ATTiny841, kuna sellel oli täpselt vajalik arv IO -d ja see toetas Arduino IDE -d.

RTC

Täpse aja hoidmiseks vajate RTC kiipi. Kasutasin DS3231.

Muud osad

• Pinge regulaator

• Liides aja määramiseks või ekraani sisselülitamiseks

  Kasutasin piiratud eduga APDS-9960 žest/lähedusandurit

• Võimalus veenduda, et kõik töötab

  Mul oli avatud jadaport ja RGB LED, et näidata seadme praegust olekut

• Samuti võite soovida meetodit aku laadimiseks ilma seda eemaldamata.

2. toiming: funktsionaalne ülevaade

Olen üles laadinud mõned oma esialgsed märkmed vooluahela paigutuse kavandamiseks ja plokkskeemi selle kohta, mida ma lõpuks kasutasin.

Kõrgepinge poolel on HVPS, mis annab voolu piirava takisti kaudu +150 V toite Nixie torude ühisanoodile (+). Nihkeregister ühendub torude iga numbriga. Nihkeregister on avatud äravoolu seade. Iga tihvti saab siduda otse maaga või jätta vooluahelast lahti. See tähendab, et kõik nixie -toru lahtiühendatud juhtmed mõõdavad 150 V, kui neid ei kasutata.

Madalpinge poolel on 3,3 V buck/boost regulaator, mis reguleerib lipoaku pinget. See hoiab vooluringi 3,3 V juures, kui lipopinge langeb 3,7 -lt 3,0 V -le. Sisu Attiny841 i2C ühendub žestanduri ja RTC -ga. RGB LED -i ja jadaühendust pole näidatud.

MCU käivitamisel kontrollib liigutusteandur lähedusteabe olemasolu. Et vältida hülsi kuvari käivitamist, nõuab andur vähemalt 1 sekundi katmist, seejärel vähemalt 1 sekundi katmist ja seejärel toimingu käivitamiseks katmist. Kella esialgne versioon näitaks aega üks kord, nagu on kirjeldatud viimasel pildil. Olen seda värskendanud nii, et sellel on võimalus minna alati sisse lülitatud režiimi, hoides andurit kauem kaetud.

3. samm: tahvli kujundus

Ma ei hakka PCB valmistamise üksikasjadesse liiga palju minema, kuna selle kohta on juba palju teavet. Siin on saadaval mõned kasulikud Nixie Tube'i jalajäljed.

Kui ma oma PCB -d kujundasin, virnastasin kaks väiksemat plaati, et vähendada jalajälge, mis oleks randme külge kinnitatud. Leidsin, et on kasulik printida ja välja lõigata PCB paberkoopia, veendumaks, et kõik mu jalajäljed on joondatud ja pistikud joondatud. Ruumi lubades proovige jätta i2C ja muude andmeliinide katkestuspadjad testimise ajal ka sondi või jootma.

Eagle'il on funktsioon, mis võimaldab teil komponendile 3D -mudeli määrata ja seejärel oma plaadi 3D -mudeli teise programmi eksportida. See oli lollakas, kui ma seda kasutasin, kuid siiski väga kasulik veendumaks, et ükski osa ei sega üksteist.

Ruumi säästmiseks ei lisanud ma kella laadijat. Selle asemel on mul kella küljel mõned naissoost DuPonti pistikud. Selle komplekti viimane pilt näitab juhtmestikku, mida ma kasutasin. Vasak külg on kella sees, parem pool väljaspool. Kella laadimiseks ühendage äärmised juhtmed välise laadijaga. Aku negatiivi lähedal olev sinine joon tähistab võtmega pilu, mis takistab laadija tagurpidi sisestamist. Kella sisselülitamiseks kasutate väikest lülituskaablit (roheline), et ühendada aku + tegeliku vooluahela VCC -ga. See annab kiire tõrkekindluse probleemide korral. Paigutuse tõttu ei saa vooluahelat kogemata lühistada ega tagurpidi ühendada.

4. samm: trükkplaatide kokkupanek

Tellisin oma lauad OSHParkist, kuna need olid üsna kiired, odavad ja ilusa lilla värviga: D

Samuti saate igast tahvlist 3, nii et saate teha 2 kella ja kolmanda tahvli testimiseks.

Tehke QFN -pakendid kõigepealt kuuma õhuga, seejärel jootke käsitsi kõik muu, alustades väiksematest komponentidest. Ärge juhtige oma Nixie torusid ega HVPS -i. Kui teil on joote šabloon ja röster, siis läheb teil üsna hästi. Kasutage oomi meetrit, et kontrollida oma PCB lühiseid. Kui mõõdate keskmise kõrge takistusega lühikest, võib plaadil olla liiga palju voo jääke. HV5523 -l on väga peenikesed tihvtid ja te ei näe, kas need on IC all sillaga ühendatud. Andke oma pardal võimalus jahtuda, kui te seda pikka aega ümber töötate.

Kui madalpinge komponendid on kokku pandud, käivitage programm, mis vaatab kõik vahetusregistri numbrid läbi. Kasutage loogilise analüsaatori või multimeetri abil kinnitust, et tihvte tõmmatakse ootuspäraselt madalaks. Veenduge ka, et teie RTC ja muud seadmed reageeriksid ootuspäraselt.

Jootke HVPS, seejärel nixie torud. Nixie Tubesi jaoks jootke 1 jalg korraga ja ärge jätke kuumust liiga kauaks. Kui võimalik, hoidke jalga trükkplaadi ja klaasi vahel tangidega, et need toimiksid jahutusradiaatorina. Andke torudele võimalus jahtuda iga jala jootmise vahel.

Kui teil on probleeme osa mittetöötamisega ja te ei tea, kas see on jootekoht, võite proovida "surnud vea" jootmist. Eemaldage kiip plaadilt ja jootke peene traadiga otse iga padja külge. Veenduge, et kasutate emailiga kaetud traati, nii et ükski juhtmest ei oleks lühike.

5. samm: korpuse kujundamine

Kasutades Eagles MCAD funktsioone, on lihtne hankida vooluahela 3D mudel, et selle ümber ümbris üles ehitada. Standardse suurusega kellarihmad on saadaval apteegis/kaubamajas. Kui tegite trükkplaadile kinnitusavad, saate oma mudelis takistusi luua ja plaadi kiiresti alla kinnitada. Minu seiskamised lõppesid Nixie toruga ja ei olnud kasutatavad - kasutasin Sugru, et veenduda, et see püsib ühes kohas.

6. samm: projektifailid ja probleemid

Eagle ja Solidworks failid

Tugevam kood

Olen linginud kõik failid, mis ma selle projektiga töötades tegin. Need laaditakse üles sellisena, nagu need on, neid ei redigeerita ega poleerita. Pole kindel, kas see on hea või halb … Näete minu skemaatikat, tahvli kujundust, SolidWorksi faile ja Arduino koodi. Olen selgitanud, milliseid valikuid tegin, ja need failid peaksid aitama teil näha, kuidas neid valikuid oma kellas rakendada.

Eagle-failides sisaldab HV.brd nixie jalajälgi, HV5523, pistikut HVPS-i ja APDS-9960 jaoks. APDS-9960 on teisel lehel, kuna see on kopeeritud Sparkfuni 9960 katkestusplaadi failist. Schematic.brd sisaldab kõiki madalpinge asju. Ma arvan, et kõik vajalikud raamatukogud on kaasas.

SolidWorksi kaust on tohutu jama - eksportimisel kotkast loodi iga takisti jaoks individuaalsed failid ja visati kõik maha. "Assem8" on fail, mida tuleb vaadata, et näha kõike paarituna ja kokkupanduna. Kaustad "Eksport" on STL -failid, millel on testimisel erinevad parameetrid.

Arduino eskiis esimeses koodis on see, mida demonstreeritakse järgmisel lehel olevas videos ja seda kasutatakse kõigi selle dokumendi dokumentide jaoks. Teisel lingil on uuem versioon, mis sisaldab mitut kuvamisrežiimi. Kui RTC lähtestab selle visandi, seab see järgmise sisselülitamise ajaks kella 12.00. Seda seetõttu, et kella saab kasutada lauakellana, mis on alati ühendatud.

Kui otsustate minu faile lähtepunktina kasutada, peaksite olema teadlik mõnest probleemist, mida ma pole lahendanud.

1. APDS-9960 ei ühildu Attiny Arduino Corega. Läheduse tuvastamine töötab, kuid ma ei saa koodi žestide katkestussignaali usaldusväärselt kätte.
2. Interneti -teenuse pakkuja päis on peegeldatud ja üks tihvtidest ei olnud ühendatud.
3. ISP VCC päis läheb pingeregulaatori valele küljele. Kui seda lahti ei ühendata, hakkab pingeregulaator koheselt praadima
4. CR akuhoidik kattub i2C päisega mõne mm võrra

7. samm: lõpptulemus

Selle odüsseia lõpus on mul töötav Nixie Watch. See on mõnevõrra kasutatav, kuid pigem kontseptsiooni tõend kui igapäevane kell. Teine plaat muudeti laua kellaks ja kolmas plaat hävitati ehitusprotsessi käigus.

Mõned kasulikud lingid, kui kavatsete oma kella disainida:

Nixie Tube Google'i grupp

EEVBlogi Nixie esitusloend

Eagle to Fusion eksport