Nixie Tube Watch: 7 քայլ (նկարներով)

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Այս տարվա սկզբին ես կառուցեցի ժամացույց ՝ տեսնելու, թե արդյոք կարող եմ ինչ -որ բան պատրաստել, որը ֆունկցիոնալ է: Ես ունեի 3 հիմնական նախագծման պահանջներ

1. Պահպանեք ճշգրիտ ժամանակը
2. Ունեք ամբողջ օրվա մարտկոց
3. Եղեք այնքան փոքր, որ հարմարավետ հագնեք

Ինձ հաջողվեց բավարարել առաջին 2 պահանջները, սակայն երրորդը մի փոքր ձգվում է: Դուք իսկապես նկատում եք ձեր դիզայնը, որը նստած է ձեր դաստակի վրա, բայց այն անօգտագործելի չէ: Ես ուզում եմ անցնել նախագծման գործընթացը և ցույց տալ, թե ինչն է ճիշտ և սխալ այս նախագծում: Ես կտեղադրեմ ֆայլեր, որոնք կօգտագործեմ, բայց ինչպես կբացատրեմ, ես խորհուրդ կտամ փոխել դիզայնի որոշ ընտրանքներ `ձեր սեփական մոդելը պատրաստելիս:

Անվտանգության նախազգուշացում

Այս նախագիծը ներառում է ձեր դաստակին մի սարք ամրացնելը, որն արտադրում է 150V DC: Սա լուրջ վնաս կհասցնի կամ վնասվածք կբերի, եթե ուշադրություն չդարձնեք:

Քայլ 1: Անհրաժեշտ մասեր

Ձեր ժամացույցը նախագծելիս պետք է սկսել ձեր բաղադրամասերը ընտրելով:

Նիքսի խողովակներ

Որքան փոքր, այնքան լավ: Ես օգտագործեցի IN-17- ը, որոնք ունեն փոքր հետք, բայց բավականին բարձր են: Մի խողովակ, որի հոսանքները դուրս են գալիս թվից, կարող է սեղմվել ավելի փոքր տարածության մեջ:

Բարձր լարման էլեկտրամատակարարում

Քանի որ սա մարտկոցով է սնվում, մենք պետք է փոխարկենք V 3 Վ -ը մինչև առնվազն 150 Վ: Ես օգտագործեցի Taylor Electronics 1363 տախտակ: Հնարավոր է նախագծել ձեր սեփական տախտակը, բայց դուք պետք է մեծ ուշադրություն դարձնեք դիզայնին: Օգտագործելով նախապես կառուցված տախտակ, ինձ թույլ տվեցի փոքրացնել տախտակի չափը կիսով չափ այն չափով, ինչ կլիներ ձեռքի զոդման դեպքում, և ավարտվեց ավելի արդյունավետ և ավելի քիչ զանգող, քան իմ դիզայնն էր:

Բարձր լարման անջատիչներ

Միկրոկոնտրոլերների մեծ մասը հոսում է 3-5 Վ-ից, ոչ թե 150 Վ-ից: Նրանց հետ ինտերֆեյս ունենալու համար մեզ անհրաժեշտ են հերթափոխի գրանցամատյան, տրանզիստորներ կամ բարձր լարման ունակությամբ այլ անջատիչ սարք: Այս տախտակի համար ես օգտագործել եմ HV5523 Shift Register- ը - տեխնիկապես դրանք պահանջում են 5V տրամաբանություն, բայց ես գտա, որ դրանք աշխատում են առանց 3.3V- ի:

Միկրոկոնտրոլեր

Ամենափոքր MCU- ն, որն ունի բավականաչափ կապում ձեր բոլոր սարքերը գործարկելու համար, անհրաժեշտ է: Մի օգտագործեք ATMega2560 դրա համար, քանի որ այն չափազանց մեծ է: Ես ընտրեցի ATTiny841- ը, քանի որ այն ուներ IO- ի անհրաժեշտ քանակը և աջակցում էր Arduino IDE- ին:

RTC

Accurateշգրիտ ժամանակը պահելու համար ձեզ հարկավոր է RTC չիպ: Ես օգտագործել եմ DS3231- ը:

Այլ մասեր

• Լարման կարգավորիչ

• Ինտերֆեյս `ժամանակը սահմանելու կամ էկրանը միացնելու համար

  Ես օգտագործեցի APDS-9960 ժեստ/հարևանության ցուցիչ ՝ սահմանափակ հաջողությամբ

• Մի միջոց ՝ համոզվելու համար, որ ամեն ինչ աշխատում է

  Ես ունեի բաց սերիական նավահանգիստ և RGB LED ՝ սարքի ներկայիս վիճակը ցույց տալու համար

• Կարող եք նաև ցանկանալ մարտկոցը լիցքավորելու եղանակ ՝ առանց այն հանելու:

Քայլ 2: Ֆունկցիոնալ ակնարկ

Ես վերբեռնել եմ մի քանի իմ նախնական գրառումները `սխեմայի դասավորությունը պլանավորելու և այն բանի հիմնական բաղադրիչների բլոկ -դիագրամ, որի վերջում ես օգտագործեցի:

Բարձր լարման կողմում HVPS- ն ապահովում է +150V հոսանքի սահմանափակող դիմադրիչի միջոցով Nixie խողովակների ընդհանուր անոդ (+) տերմինալին: Shift Register- ը միանում է խողովակների յուրաքանչյուր թվանշանին: Shift Register- ը Open Drain սարք է: Յուրաքանչյուր կապում կա՛մ կարելի է ուղղակիորեն կապել գետնին, կա՛մ անջատված մնալ միացումից: Սա նշանակում է, որ nixie խողովակի բոլոր անջատված հոսանքները, չօգտագործելիս, կչափեն 150 Վ:

Lowածր լարման կողմը ունի 3.3 Վ բաք/խթանիչ կարգավորիչ, որը կարգավորում է լիպո մարտկոցի լարումը: Սա շղթան պահում է 3.3 Վ լարման վրա, քանի որ լիպո լարումը նվազում է 3.7 -ից մինչև 3.0 Վ: Attiny841 i2C ավտոբուսը միանում է estեստ սենսորին և RTC- ին: RGB և սերիական կապը ցուցադրված չէ:

MCU- ն աշխատելիս ստուգելու է ժեստերի ցուցիչը մոտության տեղեկատվության համար: Էկրանը միացնելուց թևը խուսափելու համար պահանջվում է, որ սենսորը բացվի առնվազն 1 վայրկյան, այնուհետև ծածկվի առնվազն 1 վայրկյան, այնուհետև բացահայտվի `գործողություն սկսելու համար: Watchամացույցի սկզբնական տարբերակը ցույց կտա ժամանակը մեկ անգամ, ինչպես նկարագրված է վերջին պատկերում: Ես այն թարմացրել եմ այնպես, որ այն հնարավորություն ունենա մշտապես միանալ ռեժիմին ՝ սենսորը ավելի երկար ծածկած պահելով:

Քայլ 3: Տախտակի ձևավորում

Չեմ մանրամասնի, թե ինչպես պատրաստել PCB, քանի որ դրա մասին արդեն կան շատ տեղեկություններ: Nixie Tube- ի որոշ օգտակար հետքեր հասանելի են այստեղ:

Երբ ես նախագծեցի իմ PCB- ն, ես երկու ավելի փոքր տախտակ դրեցի, որպեսզի նվազեցնեմ այն ոտնահետքը, որը այն կլիներ, երբ կապվում էր իմ դաստակին: Օգտակար գտա տպել և կտրել PCB- ի թղթային պատճենը `համոզվելու համար, որ իմ բոլոր հետքերը շարված են, և միակցիչները հավասարեցված են: Տիեզերք թույլ տալով փորձեք թողնել i2C- ի և տվյալների այլ գծերի ճեղքման բարձիկներ `փորձարկման ընթացքում նույնպես զոնդավորելու կամ զոդելու համար:

Eagle- ն ունի մի գործառույթ, որը թույլ է տալիս բաղադրիչին վերագրել 3D մոդել, այնուհետև ձեր տախտակի 3D մոդելը արտահանել մեկ այլ ծրագիր: Այն խելագարված էր, երբ այն օգտագործում էի, բայց դեռ շատ օգտակար էր համոզվելու համար, որ ոչ մի մաս չի խանգարի միմյանց:

Spaceամացույցի ներսում մարտկոցի լիցքավորիչ չներառեցի տարածք խնայելու համար: Դրա փոխարեն ժամացույցի կողքին կան մի քանի կանացի DuPont միակցիչներ: Այս հավաքածուի վերջին պատկերը ցույց է տալիս իմ օգտագործած էլեկտրագծերը: Ձախ կողմը ժամացույցի ներսում է, աջը `դրսում: Chargeամացույցը լիցքավորելու համար դուք միացնում եք արտաքին լարերը արտաքին լիցքավորիչին: Մարտկոցի բացասականի մոտ կապույտ գիծը ներկայացնում է լիցքավորիչի հետընթաց տեղադրումը կանխելու համար ամրացված անցք: Theամացույցը միացնելու համար դուք օգտագործում եք փոքր ցատկող մալուխ (կանաչ) `մարտկոցը + փաստացի միացումից դեպի VCC միացնելու համար: Խնդիրների դեպքում սա արագ ձախողում է տալիս: Դասավորության պատճառով դուք չեք կարող պատահաբար կարճացնել կամ միացնել միացումը հետընթաց:

Քայլ 4: PCB- ի հավաքում

Ես տախտակներս պատվիրեցի OSHPark- ից, քանի որ դրանք բավականին արագ էին, էժան և ունեին գեղեցիկ մանուշակագույն գույն: D

Նաև դուք ստանում եք յուրաքանչյուր տախտակից 3 -ը, այնպես որ կարող եք պատրաստել 2 ժամացույց և ունենալ երրորդ տախտակ `փորձարկման համար:

Սկզբում արեք QFN փաթեթները տաք օդով, այնուհետև ձեռքով կպցրեք մնացած ամեն ինչ ՝ սկսած փոքր բաղադրիչներից: Մի լարեք ձեր Nixie խողովակները կամ HVPS- ը: Եթե ունեք զոդման տրաֆարետ և թոնրի վառարան, ապա դա ձեզ մոտ բավականին լավ է ստացվում: Օգտագործեք օհմ հաշվիչ `ձեր PCB- ում շորտեր ստուգելու համար: Եթե չափում եք միջինից բարձր դիմադրության կարճ, կարող եք գրատախտակի վրա ունենալ չափազանց մեծ հոսքի մնացորդ: HV5523- ն ունի շատ նուրբ բարձիկներ, և դուք չեք կարող տեսնել, արդյոք դրանք կամրջված են IC- ի տակ: Տվեք ձեր տախտակին սառչելու հնարավորություն, եթե այն երկար ժամանակ վերամշակում եք:

Երբ ցածր լարման բաղադրիչները հավաքվում են, գործարկեք մի ծրագիր, որը շրջանցելու է հերթափոխի ռեգիստրի բոլոր թվանշանները: Օգտագործեք տրամաբանական անալիզատոր կամ մուլտիմետր `հաստատելու համար, որ կապումներն ակնկալվող պահին ցածր են քաշվում: Նաև համոզվեք, որ ձեր RTC- ն և այլ սարքերը կարձագանքեն ինչպես սպասվում էր:

Sոդեք HVPS- ը, այնուհետև nixie խողովակները: Nixie Tubes- ի համար միացրեք 1 ոտք միաժամանակ և մի թողեք շոգը շատ երկար: Եթե հնարավոր է, PCB- ի և ապակու միջև ընկած հատվածը տափակաբերան աքցանով գործեք որպես ջերմատաքացուցիչ: Խողովակներին հնարավորություն տվեք սառչել յուրաքանչյուր ոտքը զոդելու միջև:

Եթե մասի հետ կապված խնդիրներ ունեք, և չգիտեք, արդյոք դա զոդման հանգույց է, կարող եք փորձել «մահացած վրիպակի» զոդում: Հեռացրեք չիպը տախտակից և օգտագործեք նուրբ մետաղալար ՝ յուրաքանչյուր բարձիկին ուղղակիորեն զոդելու համար: Համոզվեք, որ էմալապատ ծածկով մետաղալար եք օգտագործում, այնպես որ լարերից ոչ մեկը կարճ չի լինի միասին:

Քայլ 5: Գործի ձևավորում

Օգտագործելով Eagles MCAD գործառույթները, հեշտ է ստանալ սխեմայի 3 -րդ մոդելը ՝ դրա շուրջ պատյան ստեղծելու համար: Ստանդարտ չափսի ժամացույցի ժապավենները հասանելի են դեղատներում/հանրախանութում: Եթե ձեր PCB- ի վրա տեղադրման անցքեր եք արել, կարող եք ձեր մոդելի մեջ խափանումներ առաջացնել և արագ ամրացնել տախտակը: Իմ հակասություններն ավարտվեցին Nixie խողովակի միջոցով և օգտագործելի չէին. Ես Sugru- ի միջոցով համոզվեցի, որ այն մնացել է մեկ տեղում:

Քայլ 6. Նախագծի ֆայլեր և խնդիրներ

Eagle and Solidworks ֆայլեր

Ավելի ուժեղ կոդ

Ես կապել եմ այս նախագծի վրա աշխատելիս իմ պատրաստած բոլոր ֆայլերը: Սրանք վերբեռնվում են այնպես, ինչպես կա, առանց խմբագրման կամ հղկման: Վստահ չեմ ՝ սա լավ է, թե վատ… Դուք կարող եք տեսնել իմ սխեմատիկ, տախտակի ձևավորումը, Solidworks ֆայլերը և Arduino կոդը: Ես բացատրել եմ, թե ինչ ընտրություն եմ կատարել, և այս ֆայլերը պետք է օգնեն ձեզ տեսնել, թե ինչպես իրականացնել այդ ընտրությունները ձեր սեփական ժամացույցի մեջ:

Eagle ֆայլերում HV.brd- ն պարունակում է nixie ոտնահետքեր, HV5523, միակցիչ HVPS- ի և APDS-9960- ի համար: APDS-9960- ը երկրորդ էջում է, քանի որ այն պատճենված է Sparkfun- ի 9960 բեկման տախտակի ֆայլից: The Schematic.brd- ն պարունակում է բոլոր ցածր լարման իրերը: Կարծում եմ, որ բոլոր գրադարանները ներառված են:

Solidworks թղթապանակը հսկայական խառնաշփոթ է: Արծիվից արտահանումը յուրաքանչյուր դիմադրության համար ստեղծեց առանձին ֆայլեր և թափեց ամեն ինչ: «Assem8» - ն այն ֆայլն է, որին պետք է նայել ՝ ամեն ինչ զուգավորված և հավաքված տեսնելու համար: «Արտահանել» թղթապանակները STL ֆայլեր են ՝ փորձարկումներից տարբեր պարամետրերով:

Առաջին կոդի Arduino- ի ուրվագիծը այն է, ինչ ցուցադրվում է հաջորդ էջի տեսանյութում և այն է, ինչ օգտագործվում է այս փաստաթղթի բոլոր փաստաթղթերի համար: Երկրորդ հղումն ունի ավելի նոր վերանայում, որը ներառում է ցուցադրման բազմաթիվ ռեժիմներ: Եթե RTC- ն վերակայվի այս ուրվագծի վրա, ապա հաջորդ միացման ժամանակ ժամանակը կդնի 12 -ի կեսօրին: Սա այնպես է, որ ժամացույցը կարող է օգտագործվել որպես աշխատասեղանի ժամացույց, որը միշտ միացված է ցանցին:

Եթե որոշեք օգտագործել իմ ֆայլերը որպես ելակետ, ապա պետք է տեղյակ լինեք մի քանի հարցերի, որոնք ես չեմ լուծել:

1. APDS-9960- ը համատեղելի չէ Attiny Arduino Core- ի հետ: Մոտիկության հայտնաբերումն աշխատում է, սակայն ես չեմ կարող ստանալ այն կոդը, որը հուսալիորեն վերցնում է ժեստերի ընդհատման ազդանշանը:
2. ISP- ի վերնագիրն արտացոլված է, և կապումներից մեկը միացված չէ:
3. ISP VCC վերնագիրն անցնում է լարման կարգավորիչի սխալ կողմը: Եթե դա անջատված չէ, լարման կարգավորիչը ակնթարթորեն տապակվելու է
4. CR մարտկոցի կրիչը մի քանի մմ -ով համընկնում է i2C- ի վերնագրի հետ

Քայլ 7: Վերջնական արդյունք

Այս ոդիսականի վերջում ես ունեմ աշխատանքային Nixie Watch: Այն որոշ չափով օգտագործելի է, բայց ավելի շատ հասկացության ապացույց է, քան ամենօրյա ժամացույցը: Երկրորդ տախտակը վերածվեց գրասեղանի ժամացույցի, իսկ երրորդ տախտակը ոչնչացվեց շինարարության ընթացքում:

Որոշ օգտակար հղումներ, եթե դուք պատրաստվում եք նախագծել ձեր սեփական ժամացույցը.

Nixie Tube Google խումբ

EEVBlog Nixie երգացանկ

Eagle to Fusion արտահանում