Tube sa satom Nixie: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ranije ove godine sagradio sam sat da vidim mogu li napraviti nešto što je funkcionalno. Imao sam 3 glavna zahtjeva za dizajn

1. Održavajte točno vrijeme
2. Imajte bateriju za cijeli dan
3. Budite dovoljno mali da se udobno nosite

Uspio sam ispuniti prva 2 zahtjeva, međutim treći je pomalo nategnut. Primjećujete da ovaj dizajn sjedi na vašem zglobu, ali nije neupotrebljiv. Želim proći proces dizajna i pokazati što je bilo dobro, a što loše u ovom projektu. Objavit ću datoteke za upotrebu, ali kako ću objasniti, preporučio bih da promijenite neke dizajnerske odabire pri izradi vlastitog modela.

Sigurnosno upozorenje

Ovaj projekt uključuje vezivanje uređaja za zapešće koji proizvodi 150V DC. Ovo će ozbiljno ozlijediti ili uzrokovati ozljede ako ne obratite pažnju.

Korak 1: Potrebni dijelovi

Prilikom dizajniranja sata morate početi odabirom komponenti.

Nixie cijevi

Što manje to bolje. Koristio sam IN-17 koji ima mali otisak, ali je prilično visok. Cijev s izvodima koji izlaze ispod broja mogla bi se moći ugurati u manje područje.

Visokonaponsko napajanje

Budući da se napaja iz baterije, moramo pretvoriti ~ 3V do najmanje 150V. Koristio sam ploču Taylor Electronics 1363. Moguće je dizajnirati vlastitu ploču, ali ćete morati posvetiti veliku pozornost dizajnu. Korištenje unaprijed izgrađene ploče omogućilo mi je smanjenje veličine ploče na polovicu one koja bi bila ručnim lemljenjem, a na kraju je bila učinkovitija i manje zvonila nego što je moj dizajn.

Visokonaponski prekidači

Većina mikrokontrolera radi na 3-5V, a ne na 150V. Za povezivanje s njima potreban nam je registar pomaka, tranzistori ili drugi sklopni uređaj sposoban za visoki napon. Koristio sam HV5523 Shift Register za ovu ploču - tehnički im je potrebna 5V logika, ali otkrio sam da su bez problema radili na 3.3V.

Mikrokontroler

Potreban je najmanji MCU koji ima dovoljno pinova za pokretanje svih vaših uređaja. Nemojte za to koristiti bankomat ATMega2560 jer je to pretjerano. Odabrao sam ATTiny841 jer je imao točno potreban broj IO i podržavao je Arduino IDE.

RTC

Za točno vrijeme potreban vam je RTC čip. Koristio sam DS3231.

Ostali dijelovi

• Regulator napona
• Sučelje za postavljanje vremena ili uključivanje prikaza

  Koristio sam APDS-9960 senzor pokreta/blizine s ograničenim uspjehom

• Način da provjerite radi li sve

  Imao sam izložen serijski port i RGB LED za prikaz trenutnog stanja uređaja

• Možda želite i način punjenja baterije bez uklanjanja.

Korak 2: Funkcionalni pregled

Učitao sam neke svoje početne bilješke za planiranje izgleda sklopa i blok dijagram glavnih komponenti onoga što sam na kraju koristio.

Visokonaponska strana ima HVPS koji napaja +150V preko otpornika za ograničavanje struje na terminal zajedničke anode (+) Nixie cijevi. Registar pomaka povezuje se sa svakom znamenkom cijevi. Registar pomaka je uređaj s otvorenim odvodom. Svaki pin može se ili izravno vezati za masu, ili ostaviti isključenim iz strujnog kruga. To znači da će svi odspojeni vodiči nixie cijevi mjeriti 150V kad se ne koriste.

Na niskonaponskoj strani nalazi se regulator napona/pojačanja od 3,3 V koji regulira napon iz lipo baterije. Ovo održava krug na 3.3V jer lipo napon pada s 3.7 na 3.0V. Sabirnica Attiny841 i2C spaja se na senzor gesta i RTC. Ne prikazuje se RGB LED i serijska veza.

Prilikom pokretanja MCU -a provjerit će senzor gesta informacije o blizini. Kako bi se izbjeglo da rukav aktivira prikaz, potrebno je da se senzor otkrije najmanje 1 sekundu, zatim da se pokrije najmanje 1 sekundu, a zatim da se otkrije kako bi se pokrenula radnja. Početna verzija sata prikazala bi vrijeme jednom kako je opisano na posljednjoj slici. Ažurirao sam ga tako da ima mogućnost prelaska u uvijek uključeni način rada držeći senzor dulje pokrivenim.

Korak 3: Dizajn ploče

Neću se previše upuštati u način izrade PCB -a jer o tome već postoji mnogo podataka. Neki korisni otisci Nixie Tube dostupni su ovdje.

Kad sam dizajnirao svoju tiskanu ploču, složio sam dvije manje ploče kako bih smanjio otisak koji bi imao privezan za zapešće. Bilo mi je korisno ispisati i izrezati papirnatu kopiju tiskane ploče kako bih se uvjerio da su mi svi otisci stopala i konektori poravnani. Prostor koji dopušta pokušajte ostaviti zaštitne jastučiće za i2C i druge podatkovne linije za ispitivanje ili lemljenje također tijekom testiranja.

Eagle ima značajku koja vam omogućuje da komponenti dodijelite 3D model, a zatim izvozite 3D model svoje ploče u drugi program. Kad sam ga koristio, bio je oštećen, ali i dalje vrlo koristan kako bi se osiguralo da nikakvi dijelovi neće ometati jedni druge.

Kako bih uštedio prostor, nisam uključio punjač baterije u sat. Umjesto toga imam nekoliko ženskih DuPont konektora sa strane sata. Posljednja slika ovog seta prikazuje ožičenje koje sam koristio. Lijeva strana je unutar sata, desna je vani. Za punjenje sata spojite vanjske žice na vanjski punjač. Plava crta blizu negativa baterije predstavlja utor s ključem koji sprječava umetanje punjača unatrag. Za uključivanje sata koristite mali kratkospojnik (zeleni) za premošćivanje baterije + do VCC stvarnog kruga. To daje brzu sigurnost u slučaju problema. Zbog izgleda ne možete slučajno spojiti ili spojiti strujni krug unatrag.

Korak 4: Montaža PCB -a

Naručio sam svoje ploče iz OSHParka jer su bile prilično brze, jeftine i imale su ljupku ljubičastu boju: D

Također dobivate 3 svake ploče, tako da možete napraviti 2 sata i imati treću ploču za testiranje.

Pakete QFN prvo napravite vrućim zrakom, a zatim sve ostalo lemite ručno, počevši od manjih komponenti. Nemojte ožičavati Nixie cijevi ili HVPS. Ako imate matricu za lemljenje i toster, onda vam ide sasvim dobro. Pomoću ohmsmetra provjerite ima li kratkih hlača na vašoj PCB -u. Ako mjerite kratki spoj srednjeg visokog otpora, možda ćete imati previše ostataka fluksa na ploči. HV5523 ima vrlo fino postavljene pinove i ne možete vidjeti jesu li premošteni ispod IC -a. Dajte ploči priliku da se ohladi ako je duže vrijeme prerađujete.

Nakon sastavljanja niskonaponskih komponenti pokrenite program koji će se kretati kroz sve znamenke u registru pomaka. Pomoću logičkog analizatora ili multimetra potvrdite da se pinovi povlače premalo prema očekivanju. Također se pobrinite da vaš RTC i drugi uređaji reagiraju očekivano.

Lemite HVPS, zatim nixie cijevi. Za Nixie cijevi lemite jednu po jednu nogu i ne ostavljajte toplinu predugo uključenom. Ako je moguće, držač između PCB -a i stakla držite kliještima da djeluje kao hladnjak. Dajte epruvetama priliku da se ohlade između lemljenja svake noge.

Ako imate problema s dijelom koji ne radi i ne znate radi li se o lemnom spoju, možete isprobati lemljenje "dead bug". Uklonite čip s ploče i pomoću fine žice lemite izravno na svaki jastučić. Upotrijebite žicu s emajliranim premazom tako da se niti jedna žica ne spoji zajedno.

Korak 5: Dizajn kućišta

Pomoću Eagles MCAD funkcija lako je dobiti 3D model sklopa za izradu kućišta oko njega. Remeni za satove standardne veličine dostupni su u ljekarni/robnoj kući. Ako ste napravili rupe za pričvršćivanje na PCB -u, možete stvoriti zastoje u svom modelu i brzo pričvrstiti ploču. Moje poteze završilo je prekidanjem Nixie cijevi i nisu bile upotrebljive - upotrijebio sam Sugru kako bih se pobrinuo da ostane na jednom mjestu.

Korak 6: Suočavanje s projektnim datotekama i problemima

Eagle i Solidworks datoteke

Robusniji kod

Povezao sam sve datoteke koje sam napravio tijekom rada na ovom projektu. Oni se učitavaju kakvi jesu, bez uređivanja ili poliranja. Nisam siguran je li ovo dobro ili loše … Možete vidjeti moju shemu, dizajn ploče, datoteke Solidworks i Arduino kod. Objasnio sam koje sam odluke napravio, a ove bi vam datoteke trebale pomoći da vidite kako implementirati te izbore u svoj sat.

U datotekama Eagle HV.brd sadrži nixie otiske stopala, HV5523, konektor za HVPS i APDS-9960. APDS-9960 nalazi se na drugoj stranici jer je kopiran iz datoteke Sparkfun 9960 ploče za razbijanje. Schematic.brd sadrži sve stvari niskog napona. Mislim da su sve potrebne knjižnice uključene.

Mapa Solidworks velika je zbrka - izvoz iz orla stvorio je pojedinačne datoteke za svaki otpornik i sve izbacio. "Assem8" je datoteka za pogledati da biste vidjeli sve uparene i sastavljene. Mape "Izvoz" su STL datoteke s različitim parametrima od testiranja.

Arduino skica u prvom kodu je ono što je prikazano u videu na sljedećoj stranici i to je ono što se koristi za sve dokumente u ovom dokumentu. Druga veza ima noviju reviziju koja uključuje više načina prikaza. Ako se RTC resetira na ovoj skici, postavit će vrijeme na 12 sati pri sljedećem uključivanju. Tako se sat može koristiti kao stolni sat koji je uvijek uključen.

Ako odlučite koristiti moje datoteke kao polazište, trebali biste biti svjesni nekoliko problema koje nisam riješio.

1. APDS-9960 nije kompatibilan s jezgrom Attiny Arduino. Otkrivanje blizine radi, međutim ne mogu dobiti kod da pouzdano pokupi signal prekida za geste.
2. Zaglavlje ISP -a je preslikano, a jedan od pinova nije spojen.
3. Zaglavlje ISP VCC ide na pogrešnu stranu regulatora napona. Ako to nije isključeno, regulator napona će se odmah ispržiti
4. Držač CR baterije preklapa zaglavlje i2C za nekoliko mm

Korak 7: Konačni rezultat

Na kraju ove odiseje imam radni Nixie sat. Donekle je upotrebljiv, ali više dokaz koncepta nego svakodnevni sat. Druga ploča je pretvorena u stolni sat, a treća ploča je uništena tijekom procesa izrade.

Nekoliko korisnih veza ako ćete pokušati dizajnirati vlastiti sat:

Google grupa Nixie Tube

EEVBlog Nixie popis za reprodukciju

Eagle to Fusion izvoz