Nixie Tube Watch: 7 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Ek het vroeër vanjaar 'n horlosie gebou om te kyk of ek iets funksioneel kan maak. Ek het drie hoofontwerpvereistes gehad

1. Hou akkurate tyd
2. Het die hele dag battery
3. Wees klein genoeg om gemaklik te dra

Ek het daarin geslaag om aan die eerste 2 vereistes te voldoen, maar die derde is 'n bietjie van 'n stuk. U sien dat hierdie ontwerp op u pols sit, maar dit is nie onbruikbaar nie. Ek wil die ontwerpproses ondersoek en wys wat reg en verkeerd gegaan het in hierdie projek. Ek sal lêers plaas om te gebruik, maar soos ek sal verduidelik, sou ek aanbeveel dat u 'n paar ontwerpkeuses verander wanneer u u eie model maak.

Veiligheidswaarskuwing

Hierdie projek behels dat 'n toestel aan u pols vasgemaak word wat 150V DC opwek. Dit sal ernstig seermaak of besering veroorsaak as u nie aandag gee nie.

Stap 1: Onderdele benodig

As u u horlosie ontwerp, moet u eers u komponente kies.

Nixie Tubes

Hoe kleiner hoe beter. Ek het IN-17 gebruik wat 'n klein voetspoor het, maar redelik lank is. 'N Buis met die leidrade wat onder die nommer uitkom, kan moontlik in 'n kleiner gebied druk.

Hoë spanning kragbron

Aangesien hierdie battery aangedryf word, moet ons ~ 3V na ten minste 150V omskakel. Ek het 'n Taylor Electronics 1363 -bord gebruik. Dit is moontlik om u eie bord te ontwerp, maar u moet baie aandag aan die ontwerp gee. Deur 'n voorafgeboude bord te gebruik, kon ek die grootte van die bord verminder tot die helfte van wat dit sou wees met hand soldeer, en ek was uiteindelik meer doeltreffend en minder lui as wat my ontwerp was.

Hoë spanning skakelaars

Die meeste mikrobeheerders loop van 3-5V, nie 150V nie. Om met hulle in verbinding te tree, benodig ons 'n skofregister, transistors of 'n ander skakelapparaat wat hoogspanning kan bereik. Ek het die HV5523 Shift Register vir hierdie bord gebruik - tegnies benodig hulle 5V logika, maar ek het gevind dat dit 3.3V sonder probleme werk.

Mikrobeheerder

Die kleinste MCU met genoeg penne om al u toestelle te gebruik, is nodig. Moenie 'n ATMega2560 hiervoor gebruik nie, want dit is te veel. Ek het die ATTiny841 gekies omdat dit presies die aantal IO benodig het en die Arduino IDE ondersteun.

RTC

Om 'n akkurate tyd te hou, benodig u 'n RTC -chip. Ek het die DS3231 gebruik.

Ander onderdele

• Spanningsreguleerder

• Koppelvlak om die tyd in te stel of die skerm aan te skakel

  Ek het 'n APDS-9960 gebaar-/nabyheidsensor met beperkte sukses gebruik

• 'N Manier om seker te maak dat alles werk

  Ek het 'n blootgestelde seriële poort en 'n RGB -LED gehad om die huidige toesteltoestand aan te dui

• U wil ook 'n metode hê om die battery te laai sonder om dit te verwyder.

Stap 2: Funksionele oorsig

Ek het 'n paar van my aanvanklike notas opgelaai vir die beplanning van die stroombaanuitleg en 'n blokdiagram van die hoofkomponente van wat ek uiteindelik gebruik het.

Die High Voltage -kant het die HVPS wat +150V lewer deur 'n stroombeperkende weerstand na die Common Anode (+) terminale van die Nixie Tubes. Die verskuiwingsregister maak verbinding met elk van die syfers van die buise. Die verskuiwingsregister is 'n oop dreineringsapparaat. Elke pen kan óf direk aan die grond vasgemaak word, óf losgelaat word van die stroombaan. Dit beteken dat alle losgemaakte leidings van die nixie -buis 150V sal meet wanneer dit nie gebruik word nie.

Die Lae Spanning -kant het 'n 3.3V buck/boost -regulator wat die spanning van 'n lipo -battery reguleer. Dit hou die stroombaan op 3,3V namate die lipospanning van 3,7 tot 3,0V daal. Die Attiny841 i2C -bus maak verbinding met die gebaar sensor en RTC. Die RGB -LED en seriële verbinding word nie getoon nie.

As die MCU uitgevoer word, sal die gebaar sensor nagegaan word vir nabyheid inligting. Om te voorkom dat 'n mou die skerm aktiveer, moet die sensor vir ten minste 1 sekonde ontbloot word, dan vir ten minste 1 sekonde bedek word, en dan ontbloot word om 'n aksie te aktiveer. Die aanvanklike weergawe van die horlosie sal die tyd een keer vertoon, soos beskryf in die laaste prentjie. Ek het dit opgedateer sodat dit altyd in staat kan wees om die sensor langer te bedek.

Stap 3: Bordontwerp

Ek sal nie te veel besonderhede gee oor hoe om 'n PCB te maak nie, aangesien daar al baie inligting daaroor is. 'N Paar nuttige Nixie Tube -voetspore is hier beskikbaar.

Toe ek my PCB ontwerp het, het ek twee kleiner planke gestapel om die voetspoor te verminder wat dit sou hê as dit aan my pols vasgemaak was. Ek het dit nuttig gevind om 'n papierkopie van die PCB af te druk en uit te knip om seker te maak dat al my voetspore in lyn is en dat die verbindings in lyn is. As die ruimte dit toelaat, probeer om uitbreekblokkies vir i2C en ander data lyne te laat om ook te toets of te soldeer tydens die toetsing.

Eagle het 'n funksie waarmee u 'n 3D -model aan 'n komponent kan toewys en 'n 3D -model van u bord na 'n ander program kan uitvoer. Dit was lastig toe ek dit gebruik, maar was nog steeds baie handig om seker te maak dat geen onderdele met mekaar inmeng nie.

Om ruimte te bespaar, het ek nie 'n batterylaaier in die horlosie ingesluit nie. Ek het in plaas daarvan 'n paar DuPont -koppies aan die kant van die horlosie. Die laaste beeld van hierdie stel toon die bedrading wat ek gebruik het. Die linkerkant is binne die horlosie, die regterkant is buite. Om die horlosie te laai, koppel jy die buitenste drade aan die eksterne laaier. Die blou lyn naby die negatiewe battery verteenwoordig 'n sleutelgleuf om te voorkom dat die laaier agteruit geplaas word. Om die horlosie aan te skakel, gebruik u 'n klein springkabel (groen) om die battery + na VCC van die werklike stroombaan te oorbrug. Dit gee 'n vinnige faalveiligheid in geval van probleme. As gevolg van die uitleg, kan u nie per ongeluk die stroombaan agteruit koppel of aansluit nie.

Stap 4: PCB -samestelling

Ek het my borde by OSHPark bestel, want dit was redelik vinnig, goedkoop en het 'n pragtige pers kleur: D

U kry ook 3 van elke bord, sodat u 2 horlosies kan maak en 'n derde bord kan toets.

Doen eers die QFN -pakkette met warm lug, en soldeer dan alles met die hand, begin met die kleiner komponente. Moenie u Nixie -buise of HVPS aansluit nie. As u 'n soldeerstensil en 'n broodrooster het, gaan dit goed. Gebruik 'n ohm -meter om te kyk of daar kortbroeke op u PCB is. As u 'n kort hoë weerstand meet, kan daar te veel vloei-oorblyfsels op die bord wees. Die HV5523 het baie fyn penne en u kan nie sien of hulle onder die IC oorbrug word nie. Gee u bord die kans om af te koel as u dit lank werk.

Sodra die laespanningskomponente saamgestel is, voer 'n program uit wat deur al die syfers op die skofregister sal loop. Gebruik 'n logiese ontleder of multimeter om te bevestig dat die penne LOW getrek word wanneer dit verwag word. Maak ook seker dat u RTC en ander toestelle reageer soos verwag.

Soldeer die HVPS, dan die nixie -buise. Soldeer 1 been op 'n slag vir die Nixie Tubes en laat die hitte nie te lank aanhou nie. As dit moontlik is, hou die been tussen die PCB en die glas vas met 'n tang om as 'n heatsink te dien. Gee die buise 'n kans om af te koel tussen die soldeer van elke been.

As u probleme ondervind met 'n onderdeel wat nie werk nie en u weet nie of dit 'n soldeerverbinding is nie, kan u 'soldeer' soldeer. Haal die skyfie van die bord af en gebruik fyn draad om aan elke blok direk te soldeer. Maak seker dat u draad met emalje -laag gebruik, sodat geen van die drade bymekaar kom nie.

Stap 5: Case Design

Deur Eagles MCAD -funksies te gebruik, is dit maklik om 'n 3D -model van die kring te kry om 'n omhulsel rondom dit op te bou. Horlogebande van standaardgrootte is beskikbaar by die apteek/winkel. As u gate in u PCB gemaak het, kan u afwykings in u model skep en die bord vinnig vasmaak. My afwykings is uiteindelik deur die Nixie -buis afgesny en was nie bruikbaar nie - ek het Sugru gebruik om seker te maak dat dit op een plek bly.

Stap 6: Projeklêers en probleme waarmee u te kampe het

Eagle en Solidworks lêers

Meer robuuste kode

Ek het al die lêers wat ek gemaak het, gekoppel terwyl ek aan hierdie projek gewerk het. Dit word opgelaai soos dit is, geen bewerking of polering nie. Weet nie of dit goed of sleg is nie … U kan my skematiese ontwerp, bordontwerp, Solidworks -lêers en Arduino -kode sien. Ek het verduidelik watter keuses ek gemaak het, en hierdie lêers moet u help om te sien hoe u hierdie keuses in u eie horlosie kan implementeer.

In die Eagle-lêers bevat die HV.brd die nixie-voetspore, HV5523, aansluiting vir die HVPS en die APDS-9960. APDS-9960 is op 'n tweede bladsy, aangesien dit gekopieer is uit die 9960-uitbreekbordlêer van Sparkfun. Die Schematic.brd bevat al die lae spanning dinge. Ek dink die nodige biblioteke is alles ingesluit.

Die Solidworks -lêergids is 'n groot gemors - die uitvoer van arend het individuele lêers vir elke weerstand geskep en alles gestort. 'Assem8' is die lêer om na te kyk om alles te sien wat gekombineer en saamgestel is. Die "Uitvoer" -vouers is STL -lêers met verskillende parameters as toetsing.

Die Arduino -skets in die eerste kode is wat in die video op die volgende bladsy verskyn, en dit word gebruik vir al die dokumente in hierdie dokument. Die tweede skakel het 'n nuwer weergawe wat verskeie vertoonmodusse insluit. As die RTC op hierdie skets terugstel, stel die tyd op 12 uur op die volgende aanskakel. Dit is sodat die horlosie gebruik kan word as 'n lessenaarklok wat altyd ingeprop is.

As u besluit om my lêers as 'n beginpunt te gebruik, moet u kennis neem van 'n paar probleme wat ek nie opgelos het nie.

1. Die APDS-9960 is nie versoenbaar met die Attiny Arduino Core nie. Nabyheidsopsporing werk, maar ek kan nie die kode op 'n betroubare manier onderbreek op die onderbreeksein vir gebare nie.
2. Die ISP -kop word weerspieël en een van die penne is nie verbind nie.
3. Die ISP VCC -kop gaan na die verkeerde kant van die spanningsreguleerder. As dit nie ontkoppel word nie, braai die spanningsreguleerder onmiddellik
4. Die CR -batteryhouer oorvleuel die i2C -kopstuk met 'n paar mm

Stap 7: Finale resultaat

Aan die einde van hierdie odyssey het ek 'n werkende Nixie Watch. Dit is ietwat bruikbaar, maar meer 'n bewys van die konsep as 'n daaglikse horlosie. Die tweede bord is omskep in 'n lessenaarklok en die derde bord is tydens die bouproses vernietig.

'N Paar nuttige skakels as u u eie horlosie wil ontwerp:

Nixie Tube Google Group

EEVBlog Nixie Playlist

Eagle to Fusion uitvoer