Nixietube Polshorlosie: 6 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Verlede jaar is ek geïnspireer deur die Nixitube -horlosies. Ek dink die voorkoms van die Nixietubes is so mooi. Ek het daaraan gedink om dit in 'n stylvolle horlosie met slim funksies te implementeer.

Stap 1: Vier buis prototipe

Ek het begin met die skep van die elektroniese skemas vir 'n vierbuishorlosie. As elektroniese student het ek die elektronika oor 'n paar maande ontwikkel.

Eerstens moet 'n kragtoevoer ontwerp word. Ek het begin met die aankoop van 'n voorafgemaakte 170V -skakelaar van die internet, want ek het nie geweet hoe om 'n kragtoevoer te ontwerp wat 4.2V DC van 'n battery na 170V DC vir die buise kan omskakel nie. Die vooraf gemaakte PSU was 86% doeltreffend.

Nadat ek die kragtoevoer ontvang het, het ek begin ondersoek instel hoe om die Nixietubes te beheer. Die Nixietubes wat ek gekry het, het algemene anodebuise, wat beteken dat die buis gloei as u 170V DC op die anode en GND op die katode plaas. Om die stroom deur die buis te beperk, moet 'n weerstand voor die anode geplaas word. Dit veroorsaak dat die stroom beperk word tot 1mA per buis. Om die verskillende syfers te beheer. Ek het hoogspanningsverskuiwingsregisters gebruik. Hierdie IC's kan deur enige mikrobeheerder beheer word.

Aangesien ek 'n groot fan is van IoT (Internet of Things). Ek het besluit om 'n ESP32 -module te neem en wou die huidige tyd van die internet kry, alhoewel WiFi. Uiteindelik sinchroniseer ek 'n RTC (real time clock) met die internettyd. Laat my toe om energie te bespaar en altyd die tyd byderhand te hê, selfs sonder internettoegang.

Ek het nadink oor maniere om die tyd na te gaan, en ek het 'n versnellingsmeter opgestel waarmee ek die beweging van my pols kon opspoor. As ek my pols draai sodat ek die tyd kan lees. Die horlosie sal my aktiveer en dit wys.

Ek het ook drie knoppies geaktiveer, sodat ek 'n eenvoudige spyskaart kon maak waar ek verskillende funksies kon instel.

Twee RGB -LED's moes 'n mooi glans aan die buise gee.

Ek het ook gedink aan 'n manier om die battery te laai. Daarom het ek dit opgelaai deur 'n draadlose QI -laaier te gebruik. Hierdie module het 'n 5V -uitvoer gegee. Met hierdie module wat aan 'n laaikring gekoppel is, kon ek die klein 300 mAh -battery laai.

Toe die elektroniese ontwerp gereed was en al die subbane waar dit getoets is, begin ek met die ontwerp van die PCB (Printed Circuit Board). Ek was besig om voorskrifte te maak met papier en die onderdele (prent 1). Die meting van die breedte, hoogte en lengte van elke komponent was 'n noukeurige proses. Na weke se ontwerp en uitleg van die PCB, word hulle bestel en na my gestuur. (prent 2).

Tydens elke stap van die pad het ek toetsprogramme vir elke deel van die horlosie geskep. Op hierdie manier kan die finale sagteware maklik saam gekopieer word.

Die soldering van elke komponent kan begin en het my ongeveer 'n dag geneem.

Die hele horlosie getoets en saamgestel (prent 3, 4, 5, 6, 7) Dit het gewerk.

Ek het 'n kissie vir die horlosie in 3D gedruk en uiteindelik is die horlosie te groot. Daarom het ek besluit om 'n nuwe een te skep en die vierbuishorlosie 'n prototipe gemaak.

Stap 2: Die nuwe ontwerp

Omdat ek die horlosie met vier buise te groot gevind het, het ek die elektroniese ontwerp begin krimp. Eerstens deur slegs twee buise in plaas van vier te gebruik. Tweedens deur kleiner komponente te gebruik en my eie 170V boost -omskakelaar van nuuts af te maak. Deur die implementering van die ESP32 MCU (Micro Controller Unit) self, in plaas van om 'n module te gebruik, het die ontwerp ook baie kleiner geword.

Met behulp van 3D -ontwerp rekenaarprogrammatuur (prent 1) het ek 'n omhulsel ontwerp en al die elektriese komponente netjies daarin gepas. Deur die elektronika in drie panele te verdeel, kon ek die ruimte in die kas doeltreffender gebruik.

Nuwe elektronika waar ontwerp:

-Kies 'n nuwe, meer effektiewe versnellingsmeter.

-Die aanraakknoppies verander vir 'n multi -posisie skakelaar.

-Gebruik 'n nuwe laaikring.

-Die draadlose laai vir USB -laai verander omdat ek 'n aluminiumbehuizing wou hê.

-Gebruik 'n lae -krag verwerker om krag verder te bespaar.

-Kies 'n nuwe agtergrond -LED.

-Gebruik 'n batterymeter IC om die batteryniveau op te spoor.

Stap 3: Monteer die elektronika

Na maande se ontwerp van die nuwe horlosie kon dit ook saamgestel word. Ek het 'n paar gereedskap op my skool gebruik om die Tiny pitched IC's (prent 4) te soldeer. Dit het my 'n paar dae geneem omdat ek probleme ondervind het, maar uiteindelik het ek die elektronika laat werk (prent 5).

Stap 4: Ontwerp die saak

Ek het die kas parallel ontwerp met die ontwerp van die elektronika. Kyk elke keer na 'n 3D -rekenaarprogrammatuur of elke komponent pas. Voordat CNC (Computer Numerical Control) die kas gefrees het, is 'n 3D -gedrukte prototipe gemaak om seker te maak dat alles pas. (Prent 1, 2)

Nadat die behuizing ontwerp is en die elektronika werk, het ek begin ondersoek instel oor hoe CNC -masjiene geprogrammeer moet word (prent 3). 'N Vriend van my wat kennis dra van CNC -frees het my gehelp om die CNC -masjien te programmeer. So kan die maal begin. (Prent 4)

Nadat die frees voltooi was, het ek die kas voltooi deur gate te boor en die kas te poleer. Alles pas die eerste keer reg. (Prent 5, 6, 7)

Ek het 'n grendel vir 'n akrielvenster ontwerp. Maar die grendel is per ongeluk weggemaal. Met 'n lasersnyer het ek 'n venster van akriel gesny, dit is aan die bokant van die horlosie vasgeplak (prent 9).

Stap 5: Die sagteware en app

Die beheerder op die horlosie slaap basies heeltyd om krag te bespaar. 'N Lae kragverwerker lees die versnellingsmeter elke paar millisekondes om te kyk of my pols gedraai is. Eers as dit gedraai word, sal die hoofverwerker wakker word en die tyd van die RTC kry, en die ure en dan die minute kort op die buise wys.

Die hoofverwerker kontroleer ook die laaiproses, kyk na inkomende Bluetooth -verbindings, kontroleer die toestand van die invoerknoppie en reageer dienooreenkomstig.

As die gebruiker nie verder met die horlosie reageer nie, gaan die hoofverwerker weer aan die slaap.

As deel van my studie moes ons 'n app skep. So ek het gedink om die app vir die nixie -horlosie te skep. Die app is in xamarin geskryf uit die Microsoft -taal C#.

Ek moes ongelukkig die app in Nederlands skep. Maar basies is daar 'n verbindingsoortjie wat die gevindde nixie -horlosies (prent 1) toon. Daarna word die instellings van die horlosie afgelaai. Hierdie instellings word op die horlosie gestoor. 'N Oortjie om die tyd handmatig of outomaties te sinchroniseer deur die tyd van u slimfoon af te haal (prent 2). 'N Oortjie om die horlosie se instellings te verander (prent 5). En laastens 'n statusoortjie wat die batterystatus aandui. (Prent 6)

Stap 6: Kenmerke en indruk

Die horlosie bevat:

- Twee klein nixie -buise van die tipe z5900m.

- Akkurate real -time klok.

- Berekeninge het getoon dat 350 uur se bystandstyd maklik haalbaar was.

- Bluetooth om instellings te beheer en die horlosietyd in te stel, asook om die batterystatus te sien.

- Sommige Bluetooth -instellings sluit in: Animasie aan/uit, handmatig of versnellingsmeter wat buise aktiveer, agtergrond geleide aan/af. Programmeerbare knoppie om die temperatuur van die batterypersentasie te sien.

- Versnellingsmeter om die buise te aktiveer as die pols gedraai word

- 300 mAh battery.

- RGB gelei vir verskeie doeleindes.

- IC vir gasgasmeter vir akkurate monitering van die batterystatus.

- mikro -USB om die battery te laai.

- Een multi -rigting knoppie om te aktiveer, Bluetooth -verbinding en 'n programmeerbare knoppie vir temperatuurlesing of batterystatus, stel die tyd handmatig in.

- CNC -gefreesde behuising van aluminium.

- Akriel venster vir beskerming

- Bluetooth -telefoonprogram.

- Opsionele tydsinkronisering via WiFi.

- Opsionele vibrasie motor om slimfoon kennisgewings soos Whatsapp, Facebook, Snapchat, SMS aan te dui …

- Eers word die ure en dan die minute gewys.

Die sagteware vir die MCU op die horlosie is geskryf in C ++, C en assembler.

Die sagteware vir die app is in xamarin C#geskryf.

Eerste prys in die draagbare wedstryd