Nixie Tube Watch: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Az év elején építettem egy órát, hogy megtudjam -e készíteni valami működőképes dolgot. 3 fő tervezési követelményem volt

1. Tartsa be a pontos időt
2. Legyen egész napos akkumulátor
3. Legyen elég kicsi ahhoz, hogy kényelmesen viselhesse

Sikerült eleget tennem az első 2 követelménynek, a harmadik azonban kissé húzós. Észreveszi, hogy ez a kialakítás a csuklóján ül, de nem használhatatlan. Szeretném áttekinteni a tervezési folyamatot, és megmutatni, hogy mi volt jó és mi rossz ebben a projektben. Fájlokat fogok közzétenni, de amint elmagyarázom, javaslom, hogy módosítson néhány tervezési választást, amikor saját modellt készít.

Biztonsági figyelmeztetés

Ez a projekt magában foglalja a csuklójára rögzített eszközt, amely 150 V egyenáramot generál. Ez komoly sérülést vagy sérülést okozhat, ha nem figyel oda.

1. lépés: Szükséges alkatrészek

Az óra tervezésekor először az alkatrészek kiválasztásával kell kezdenie.

Nixie Tubes

Minél kisebb, annál jobb. Én az IN-17-et használtam, amelynek kicsi a lábnyomuk, de elég magasak. Egy cső, amelynek vezetékei a szám alatt jelennek meg, képes lehet kisebb területre szorítani.

Nagyfeszültségű tápegység

Mivel ez elemmel működik, ~ 3 V -ot legalább 150 V -ra kell átalakítanunk. Taylor Electronics 1363 lapot használtam. Lehetőség van saját tábla tervezésére, de nagy figyelmet kell fordítani a tervezésre. Az előre megépített tábla használata lehetővé tette számomra, hogy a tábla méretét a felére csökkentsem, mint a kézi forrasztásnál, és végül hatékonyabb és kevésbé csengett, mint a tervezésem.

Nagyfeszültségű kapcsolók

A legtöbb mikrokontroller 3-5 V-ról működik, nem 150 V-ról. A velük való interfészhez váltóregiszterre, tranzisztorokra vagy más, nagyfeszültségre képes kapcsolóeszközre van szükségünk. Én a HV5523 Shift Register -t használtam ehhez a táblához - technikailag 5V -os logikát igényelnek, de azt tapasztaltam, hogy problémamentesen 3.3V -on működtek.

Mikrokontroller

A legkisebb MCU -ra van szükség, amely elegendő csapokkal rendelkezik az összes eszköz futtatásához. Ne használjon erre ATMega2560 -at, mert túlzás. Azért választottam az ATTiny841 -et, mert pontosan annyi IO -t tartalmazott, mint amennyire szüksége volt, és támogatta az Arduino IDE -t.

RTC

Ahhoz, hogy pontos időt tartson, szüksége van egy RTC chipre. Én a DS3231 -et használtam.

Más részek

• Feszültségszabályozó

• Interfész az idő beállításához vagy a kijelző bekapcsolásához

  Korlátozott sikerrel APDS-9960 gesztus/közelség érzékelőt használtam

• Egy módszer annak biztosítására, hogy minden működjön

  Volt egy szabad soros portom és egy RGB LED -em, amely az eszköz aktuális állapotát mutatja

• Érdemes lehet egy módszer az akkumulátor töltésére anélkül, hogy eltávolítaná.

2. lépés: Funkcionális áttekintés

Feltöltöttem néhány kezdeti megjegyzést az áramkör elrendezésének megtervezéséhez, és tömbvázlatot a főbb összetevőkről, amiket végül használtam.

A nagyfeszültségű oldalon a HVPS áramkorlátozó ellenálláson keresztül 150 V -ot szolgáltat a Nixie -csövek közös anód (+) csatlakozójára. A Shift Register a csövek mindegyik számjegyéhez kapcsolódik. A Shift Register egy Open Drain eszköz. Mindegyik tüske vagy közvetlenül a földhöz köthető, vagy leválasztható az áramkörről. Ez azt jelenti, hogy a nixie cső összes leválasztott vezetékének feszültsége 150 V lesz, ha nem használják.

Az alacsony feszültségű oldalon van egy 3,3 V -os buck/boost szabályozó, amely a lipo akkumulátor feszültségét szabályozza. Ez az áramkört 3,3 V -on tartja, miközben a lipo feszültség 3,7 -ről 3,0 V -ra csökken. Az Attiny841 i2C busz csatlakozik a gesztusérzékelőhöz és az RTC -hez. Nem látható az RGB led és a soros kapcsolat.

Az MCU futtatásakor ellenőrizni fogja a gesztusérzékelő közelségi adatait. Annak elkerülése érdekében, hogy egy hüvely ne indítsa el a kijelzőt, megköveteli, hogy az érzékelőt legalább 1 másodpercig le kell fedni, majd legalább 1 másodpercig le kell fedni, majd le kell fedni, hogy műveletet indítson. Az óra eredeti verziója egyszer megjeleníti az időt, ahogy az utolsó képen le van írva. Frissítettem úgy, hogy képes legyen mindig bekapcsolt módba lépni az érzékelő hosszabb lefedettségével.

3. lépés: Táblatervezés

Nem részletezem a nyomtatott áramköri lapok elkészítésének részleteit, mivel erről már rengeteg információ áll rendelkezésre. Néhány hasznos Nixie Tube lábnyom itt érhető el.

Amikor megterveztem a NYÁK -t, két kisebb táblát halmoztam, hogy csökkentsem a csuklómra rögzített lábnyomát. Hasznosnak találtam, ha kinyomtatom és kivágom a nyomtatott áramköri lap papírmásolatát, hogy megbizonyosodjak arról, hogy minden lábnyomom egy vonalban van, és a csatlakozók illeszkednek. Ha van hely, próbálja meg hagyni az i2C és más adatvonalak töréspárnáit a szondához vagy forrasztáshoz a tesztelés során.

Az Eagle rendelkezik egy olyan funkcióval, amely lehetővé teszi 3D -modell hozzárendelését egy komponenshez, majd a tábla 3D -s modelljének exportálását egy másik programba. Hibás volt, amikor használtam, de még mindig nagyon hasznos annak biztosítására, hogy egyetlen alkatrész sem zavarja egymást.

A helytakarékosság érdekében nem tettem bele töltőt az órába. Ehelyett van néhány női DuPont csatlakozó az óra oldalán. A készlet utolsó képe az általam használt kábelezést mutatja. A bal oldal az órán belül van, a jobb kívül. Az óra feltöltéséhez csatlakoztassa a külső vezetékeket a külső töltőhöz. Az akkumulátor negatív közelében lévő kék vonal egy kulcsos nyílást jelent, amely megakadályozza a töltő hátrahelyezését. Az óra bekapcsolásához egy kis áthidaló kábelt (zöld) használhat az akkumulátor + a tényleges áramkör VCC -je áthidalására. Ez gyors hibabiztonságot nyújt baj esetén. Az elrendezés miatt nem lehet véletlenül rövidre zárni vagy visszafelé csatlakoztatni az áramkört.

4. lépés: NYÁK -összeszerelés

Az OSHParkból rendeltem a tábláimat, mert meglehetősen gyorsak, olcsók és szép lila színűek voltak: D

Ezenkívül minden táblából 3 darabot kap, így 2 órát készíthet, és van egy harmadik tábla tesztelésre.

Először végezze el a QFN csomagokat forró levegővel, majd kézzel forrasztjon minden mást, kezdve a kisebb alkatrészekkel. Ne kösse be a Nixie csöveket vagy a HVPS -t. Ha van forrasztószalagja és kenyérpirítója, akkor egész jól megy. Ellenőrizze, hogy nincs -e rövidzár a PCB -n ohmos mérővel. Ha közepesen magas ellenállást mér, akkor túl sok fluxus maradhat a táblán. A HV5523 nagyon finom lejtésű csapokkal rendelkezik, és nem látja, hogy áthidalják -e őket az IC alatt. Ha sokáig dolgozol rajta, adj esélyt a táblának, hogy lehűljön.

A kisfeszültségű alkatrészek összeszerelése után futtasson egy programot, amely a váltóregiszter összes számjegyét átfutja. Használjon logikai elemzőt vagy multimétert annak megerősítésére, hogy a csapokat a vártnak megfelelően alacsonyan húzzák. Győződjön meg arról is, hogy az RTC és más eszközök a várt módon reagálnak.

Forrasztja a HVPS -t, majd a nixie csöveket. A Nixie Tubes forrasztásához 1 lábat egyszerre, és ne hagyja túl sokáig a hőt. Ha lehetséges, fogja meg a lábát a NYÁK és az üveg között fogóval, hogy hűtőbordaként működjön. Adjon esélyt a csöveknek, hogy lehűljenek az egyes lábak forrasztása között.

Ha problémái vannak azzal, hogy egy alkatrész nem működik, és nem tudja, hogy forrasztott kötésről van -e szó, akkor megpróbálhatja a "halott hibás" forrasztást. Távolítsa el a forgácsot a tábláról, és finom huzal segítségével forrasztja közvetlenül az egyes betétekhez. Ügyeljen arra, hogy zománcozott bevonattal ellátott vezetéket használjon, hogy egyik vezeték sem legyen rövidre zárva.

5. lépés: A tok tervezése

Az Eagles MCAD funkcióinak használatával könnyen megkaphatja az áramkör 3D -s modelljét, hogy egy tokot építsen köré. A szabványos méretű óraszíjak a gyógyszertárban/áruházban kaphatók. Ha rögzítési lyukakat készített a NYÁK -ban, akkor eltéréseket hozhat létre a modellben, és gyorsan rögzítheti a táblát. Az ellenállásaimat végül a Nixie cső szakította meg, és nem voltak használhatók - a Sugru segítségével győződtem meg arról, hogy egy helyben marad.

6. lépés: Projektfájlok és felmerülő problémák

Eagle és Solidworks fájlok

Robusztusabb kód

Össze linkeltem a fájlokat, amelyeket a projekt során készítettem. Ezeket úgy töltik fel, ahogy vannak, nincs szerkesztés vagy csiszolás. Nem biztos benne, hogy ez jó vagy rossz … Láthatja a sematikus rajzomat, a táblatervezést, a Solidworks fájlokat és az Arduino kódot. Elmagyaráztam, hogy milyen döntéseket hoztam, és ezeknek a fájloknak segítenie kell, hogy lássa, hogyan valósíthatja meg ezeket a döntéseket a saját órájában.

Az Eagle fájlokban a HV.brd tartalmazza a HV5523 nixie lábnyomokat, a HVPS és az APDS-9960 csatlakozót. Az APDS-9960 a második oldalon található, mivel a Sparkfun 9960 töréspanel fájljából másolódik. A Schematic.brd tartalmazza az összes kisfeszültségű dolgot. Szerintem a szükséges könyvtárak benne vannak.

A Solidworks mappa óriási rendetlenség - Az sasból történő exportálás egyedi fájlokat hozott létre minden ellenálláshoz, és mindent kidobott. Az "Assem8" az a fájl, amelyet meg kell nézni, hogy minden párosítva és összeszerelve látható legyen. Az "Export" mappák STL fájlok, amelyek különböző paramétereket tartalmaznak a tesztelés során.

Az első kódban szereplő Arduino -vázlat az, amit a következő oldalon található videó bemutat, és ezt használják a dokumentum összes dokumentumához. A második link egy újabb verzióval rendelkezik, amely több megjelenítési módot tartalmaz. Ha az RTC visszaáll ezen a vázlaton, akkor a következő bekapcsoláskor 12 órára állítja be az időt. Ezáltal az óra asztali óraként használható, amely mindig csatlakoztatva van.

Ha úgy dönt, hogy a fájljaimat használja kiindulópontként, akkor tudnia kell néhány olyan problémáról, amelyeket nem oldottam meg.

1. Az APDS-9960 nem kompatibilis az Attiny Arduino Core-val. A közelségérzékelés működik, azonban nem tudom elérni, hogy a kód megbízhatóan felvegye a megszakítás jelét a gesztusok számára.
2. Az internetszolgáltató fejléce tükröződik, és az egyik érintkező nincs csatlakoztatva.
3. Az ISP VCC fejléce a feszültségszabályozó rossz oldalára kerül. Ha ezt nem választja le, a feszültségszabályozó azonnal megsül
4. A CR elemtartó néhány mm -rel átfedi az i2C fejlécet

7. lépés: Végeredmény

Az odyssey végén van egy működő Nixie Watch. Kicsit használható, de inkább a koncepció bizonyítéka, mint a napi óra. A második táblát asztali órává alakították, és a harmadik táblát megsemmisítették az építési folyamat során.

Néhány hasznos link, ha saját óráját tervezi megtervezni:

Nixie Tube Google Csoport

EEVBlog Nixie lejátszási lista

Eagle to Fusion export