Nixie Tube Watch: 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šī gada sākumā es uzbūvēju pulksteni, lai redzētu, vai es varu izgatavot kaut ko funkcionālu. Man bija 3 galvenās dizaina prasības

1. Ievērojiet precīzu laiku
2. Ir visas dienas akumulators
3. Esiet pietiekami mazs, lai varētu ērti valkāt

Man izdevās izpildīt pirmās 2 prasības, tomēr trešā ir nedaudz pagarināta. Jūs pamanāt, ka šis dizains atrodas uz plaukstas locītavas, taču tas nav nelietojams. Es vēlos aplūkot projektēšanas procesu un parādīt, kas šajā projektā gāja pareizi un nepareizi. Es ievietošu izmantojamus failus, taču, kā paskaidrošu, es ieteiktu mainīt dažas dizaina izvēles, veidojot savu modeli.

Drošības brīdinājums

Šis projekts ietver ierīces piesprādzēšanu pie plaukstas locītavas, kas ģenerē 150 V līdzstrāvu. Ja jūs nepievērsīsit uzmanību, tas var nopietni ievainot vai ievainot.

1. darbība. Nepieciešamās detaļas

Izstrādājot pulksteni, jums vispirms jāsāk ar komponentu izvēli.

Nixie Tubes

Jo mazāks, jo labāk. Es izmantoju IN-17, kam ir neliels nospiedums, bet tie ir diezgan augsti. Caurule, kuras vadi iznāk zem numura, var saspiest mazākā vietā.

Augstsprieguma barošanas avots

Tā kā tas tiek darbināts ar akumulatoru, mums ir jāpārveido ~ 3V līdz vismaz 150 V. Es izmantoju Taylor Electronics 1363 plati. Ir iespējams izveidot savu dēli, bet jums būs jāpievērš liela uzmanība dizainam. Izmantojot iepriekš uzbūvētu dēli, es varēju samazināt tāfeles izmēru līdz pusei no tā, kas būtu ar lodēšanu ar rokām, un galu galā tā bija efektīvāka un mazāk zvana nekā mans dizains.

Augstsprieguma slēdži

Lielākā daļa mikrokontrolleru darbojas no 3-5 V, nevis 150 V. Lai izveidotu savienojumu ar tiem, mums ir nepieciešams maiņu reģistrs, tranzistori vai cita komutācijas ierīce, kas spēj augstspriegumu. Es izmantoju HV5523 maiņu reģistru šai plāksnei - tehniski tiem ir nepieciešama 5 V loģika, bet es atklāju, ka viņi bez problēmām strādāja pie 3,3 V.

Mikrokontrolleris

Nepieciešams mazākais MCU, kuram ir pietiekami daudz tapu, lai darbinātu visas jūsu ierīces. Nelietojiet šim nolūkam ATMega2560, jo tas ir pārmērīgi. Es izvēlējos ATTiny841, jo tam bija tieši nepieciešamais IO skaits, un tas atbalstīja Arduino IDE.

RTC

Lai saglabātu precīzu laiku, jums ir nepieciešama RTC mikroshēma. Es izmantoju DS3231.

Citas daļas

• Sprieguma regulators

• Saskarne, lai iestatītu laiku vai ieslēgtu displeju

  Es izmantoju APDS-9960 žestu/tuvuma sensoru ar ierobežotiem panākumiem

• Veids, kā pārliecināties, ka viss darbojas

  Man bija atklāts seriālais ports un RGB gaismas diode, lai parādītu pašreizējo ierīces stāvokli

• Iespējams, vēlēsities arī akumulatora uzlādes metodi, to nenoņemot.

2. darbība. Funkcionālais pārskats

Esmu augšupielādējis dažas savas sākotnējās piezīmes par shēmas izkārtojuma plānošanu un galveno shēmu diagrammu par to, ko es beidzot izmantoju.

Augstsprieguma pusē ir HVPS, kas caur strāvas ierobežošanas rezistoru piegādā +150 V Nixie Tubes kopējā anoda (+) spailei. Maiņu reģistrs savienojas ar katru cauruļu ciparu. Maiņu reģistrs ir Open Drain ierīce. Katru tapu var vai nu piesiet tieši pie zemes, vai arī atstāt atvienotu no ķēdes. Tas nozīmē, ka visi atvienotie nixie caurules vadi mērīs 150V, kad tie netiks izmantoti.

Zemsprieguma pusē ir 3.3V buck/boost regulators, kas regulē spriegumu no lipo akumulatora. Tas saglabā ķēdi pie 3,3 V, jo lipo spriegums samazinās no 3,7 līdz 3,0 V. Attiny841 i2C kopne savienojas ar žestu sensoru un RTC. Nav parādīts RGB LED un seriālais savienojums.

Palaižot MCU, tiks pārbaudīta žestu sensora informācija par tuvumu. Lai izvairītos no piedurknes iedarbināšanas displejā, sensoram jāatrodas vismaz 1 sekundi, pēc tam vismaz 1 sekundi jāpārklāj, pēc tam jāatklāj, lai iedarbinātu darbību. Sākotnējā pulksteņa versijā laiks tiktu parādīts vienreiz, kā aprakstīts pēdējā attēlā. Esmu to atjauninājis, lai tas varētu ieslēgties vienmēr ieslēgtā režīmā, ilgāk turot sensoru pārklātu.

3. solis: dēļu dizains

Es neiedziļināšos pārāk detalizēti, kā izveidot PCB, jo par to jau ir daudz informācijas. Šeit ir pieejamas dažas noderīgas Nixie Tube pēdas.

Izstrādājot savu PCB, es sakrauju divus mazākus dēļus, lai samazinātu pēdas nospiedumu, kas būtu, piesprādzējoties pie plaukstas locītavas. Man šķita lietderīgi izdrukāt un izgriezt PCB papīra kopiju, lai pārliecinātos, ka visas manas pēdas ir sakārtotas un savienotāji ir izlīdzināti. Ja ir vietas, mēģiniet testēšanas laikā atstāt zondes vai lodēt arī i2C un citas datu līnijas.

Eagle ir funkcija, kas ļauj komponentam piešķirt 3D modeli, pēc tam eksportēt tāfeles 3D modeli uz citu programmu. Kad es to izmantoju, tas bija kļūdains, taču joprojām bija ļoti noderīgs, lai pārliecinātos, ka neviena daļa netraucēs viens otram.

Lai ietaupītu vietu, pulkstenī nebija iekļauts akumulatora lādētājs. Tā vietā man pulksteņa sānos ir daži sieviešu DuPont savienotāji. Šī komplekta pēdējā attēlā redzama elektroinstalācija, kuru es izmantoju. Kreisā puse atrodas pulksteņa iekšpusē, labā - ārpusē. Lai uzlādētu pulksteni, pievienojiet ārējos vadus ārējam lādētājam. Zilā līnija pie akumulatora negatīva apzīmē atslēgu slotu, lai novērstu lādētāja ievietošanu atpakaļ. Lai ieslēgtu pulksteni, izmantojiet nelielu pārejas kabeli (zaļu), lai savienotu akumulatoru + ar faktiskās ķēdes VCC. Tas nodrošina ātru kļūmju drošību. Izkārtojuma dēļ jūs nevarat nejauši saīsināt vai savienot ķēdi atpakaļ.

4. solis: PCB montāža

Es pasūtīju savus dēļus no OSHPark, jo tie bija diezgan ātri, lēti un tiem bija jauka violeta krāsa: D

Jūs arī saņemat 3 no katras tāfeles, lai jūs varētu izgatavot 2 pulksteņus un trešo paneli testēšanai.

Vispirms veiciet QFN iepakojumus ar karstu gaisu, pēc tam visu pārējo lodējiet, sākot ar mazākām sastāvdaļām. Nevadiet Nixie caurules vai HVPS. Ja jums ir lodēšanas trafarets un tostera krāsns, tad jums veicas diezgan labi. Izmantojiet omu mērītāju, lai pārbaudītu, vai jūsu PCB nav šorti. Ja mēra vidēju un augstu pretestību, uz tāfeles var būt pārāk daudz plūsmas atlikumu. HV5523 ir ļoti smalkas tapas, un jūs nevarat redzēt, vai tās ir savienotas zem IC. Dodiet savam dēlam iespēju atdzist, ja to ilgstoši pārstrādājat.

Kad zemsprieguma komponenti ir samontēti, palaidiet programmu, kas pārvietosies pa visiem maiņu reģistra cipariem. Izmantojiet loģisko analizatoru vai multimetru, lai apstiprinātu, ka tapas tiek vilktas LOW, kad tas ir paredzēts. Pārliecinieties arī, vai jūsu RTC un citas ierīces reaģē, kā paredzēts.

Lodējiet HVPS, pēc tam niksijas caurules. Nixie Tubes lodē 1 kāju vienlaikus un neatstājiet siltumu pārāk ilgi. Ja iespējams, turiet kāju starp PCB un stiklu ar knaiblēm, lai tās darbotos kā radiators. Dodiet caurulēm iespēju atdzist starp katras kājas lodēšanu.

Ja jums rodas problēmas ar daļu, kas nedarbojas, un jūs nezināt, vai tas ir lodēšanas savienojums, varat izmēģināt "mirušo kļūdu" lodēšanu. Noņemiet mikroshēmu no tāfeles un izmantojiet smalku stiepli, lai lodētu tieši pie katra spilventiņa. Pārliecinieties, ka izmantojat vadu ar emaljas pārklājumu, lai neviens no vadiem nebūtu īss.

5. solis: korpusa dizains

Izmantojot Eagles MCAD funkcijas, ir viegli iegūt ķēdes 3D modeli, lai ap to izveidotu lietu. Standarta izmēra pulksteņu siksnas ir pieejamas aptiekā/universālveikalā. Ja esat izveidojis montāžas caurumus savā PCB, jūs varat izveidot atšķirības savā modelī un ātri piestiprināt plāksni. Mani pārtraukumi galu galā tika pārtraukti ar Nixie cauruli un nebija izmantojami - es izmantoju Sugru, lai pārliecinātos, ka tas paliek vienā vietā.

6. darbība: projekta faili un problēmas

Eagle un Solidworks faili

Stabilāks kods

Esmu saistījis visus failus, ko izveidoju, strādājot pie šī projekta. Tie tiek augšupielādēti tādi, kādi tie ir, bez rediģēšanas vai pulēšanas. Nav pārliecināts, vai tas ir labi vai slikti … Jūs varat redzēt manu shematisko shēmu, tāfeles dizainu, Solidworks failus un Arduino kodu. Esmu paskaidrojis, kādas izvēles es izdarīju, un šiem failiem vajadzētu palīdzēt jums saprast, kā šīs izvēles īstenot savā pulkstenī.

Eagle failos HV.brd ir nixie pēdas, HV5523, savienotājs HVPS un APDS-9960. APDS-9960 atrodas otrajā lapā, jo tas ir nokopēts no Sparkfun 9960 sadalīšanas paneļa faila. Schematic.brd satur visas zemsprieguma lietas. Es domāju, ka visas nepieciešamās bibliotēkas ir iekļautas.

Solidworks mape ir milzīgs haoss - eksportējot no ērgļa, katram rezistoram tika izveidoti atsevišķi faili un viss tika izmests. "Assem8" ir fails, kas jāaplūko, lai redzētu visu pārī un saliktu. Mapes "Eksportēt" ir STL faili ar dažādiem testēšanas parametriem.

Arduino skice pirmajā kodā ir tā, kas tiek demonstrēta nākamajā lapā esošajā videoklipā, un tā tiek izmantota visiem dokumentiem šajā dokumentā. Otrajai saitei ir jaunāka versija, kas ietver vairākus displeja režīmus. Ja RTC šajā skicē tiek atiestatīts, nākamajā ieslēgšanas reizē laiks tiks iestatīts uz 12:00. Tas ir tāpēc, ka pulksteni var izmantot kā galda pulksteni, kas vienmēr ir pievienots elektrotīklam.

Ja jūs nolemjat izmantot manus failus kā sākumpunktu, jums jāapzinās dažas problēmas, kuras es neesmu atrisinājis.

1. APDS-9960 nav saderīgs ar Attiny Arduino Core. Tuvuma noteikšana darbojas, tomēr es nevaru panākt, lai kods droši uztvertu žestu pārtraukšanas signālu.
2. ISP galvene ir atspoguļota, un viena no tapām nebija pievienota.
3. ISP VCC galvene iet uz sprieguma regulatora nepareizo pusi. Ja tas nav atvienots, sprieguma regulators uzreiz apcep
4. CR akumulatora turētājs pārklāj i2C galveni par dažiem mm

7. solis: gala rezultāts

Šīs odisejas beigās man ir strādājošs Nixie Watch. Tas ir nedaudz lietojams, bet vairāk koncepcijas apliecinājums nekā ikdienas pulkstenis. Otrā tāfele tika pārveidota par galda pulksteni, bet trešā tāfele būvniecības procesā tika iznīcināta.

Dažas noderīgas saites, ja plānojat izveidot savu pulksteni:

Nixie Tube Google grupa

EEVBlog Nixie atskaņošanas saraksts

Eagle to Fusion eksports