Nixietube Wristwatch: 6 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Noong nakaraang taon nabigyan ako ng inspirasyon ng mga orasan ng Nixitube. Sa palagay ko ang ganda ng mga hitsura ng Nixietubes. Naisip ko tungkol sa pagpapatupad nito sa isang naka-istilong relo na may matalinong pag-andar.

Hakbang 1: Apat na Tube ng Prototype

Nagsimula ako sa pamamagitan ng paglikha ng mga elektronikong eskematiko para sa isang apat na relo ng tubo. Bilang isang mag-aaral na electronics binuo ko ang electronics sa loob ng maraming buwan.

Una dapat idisenyo ang isang supply ng kuryente. Nagsimula ako sa pamamagitan ng pagbili ng isang premade 170V switch mode power supply mula sa web dahil hindi ko alam kung paano mag-disenyo ng isang power supply na maaaring i-convert ang 4.2V DC mula sa isang baterya patungo sa 170V DC para sa mga tubo. Ang pre ginawa PSU ay 86% mabisa.

Matapos matanggap ang suplay ng kuryente nagsimula akong magsaliksik kung paano makontrol ang Nixietubes. Ang Nixietubes na nakuha ko kung saan ang mga karaniwang tubo ng Anode na nangangahulugang kapag inilagay mo ang 170V DC sa Anode at GND sa cathode ang tubo ay mamula. Upang limitahan ang kasalukuyang dumadaloy na labangan ng tubo ang isang risistor ay dapat ilagay sa harap ng anod. Nagiging sanhi ng kasalukuyang limitado sa 1mA bawat tubo. Upang makontrol ang iba't ibang mga digit. Gumamit ako ng mga mataas na boltahe ng rehistro ng paglilipat. Ang mga IC na ito ay maaaring kontrolado ng anumang micro-controller.

Dahil ako ay isang malaking tagahanga ng IoT (Internet of Things). Nagpasya akong kumuha ng isang module na ESP32 at nais na makuha ang kasalukuyang oras mula sa internet kahit na ang WiFi. Sa paglaon ay sinasabay ko ang isang RTC (real time na orasan) sa oras ng internet. Pinapayagan akong makatipid ng enerhiya at laging may oras sa kamay kahit na walang access sa internet.

Naisip ko ang tungkol sa mga paraan upang suriin ang oras at nakagawa ako ng paggamit ng isang Accelerometer na ginamit ko upang subaybayan ang paggalaw ng aking pulso. Kapag naiikot ko ang pulso upang mabasa ko ang oras. Ang relo ay magpapalitaw at ipapakita ito sa akin.

Nagpatupad din ako ng tatlong mga pindutang naka-aktibo sa pag-ugnay upang makagawa ako ng isang simpleng menu kung saan maitatakda ko ang iba't ibang mga pag-andar.

Ang dalawang RGB LEDs ay kailangang magbigay ng isang magandang glow sa likod sa mga tubo.

Nagisip din ako tungkol sa isang paraan upang singilin ang baterya. Samakatuwid naisip ko ang pagsingil nito sa pamamagitan ng paggamit ng isang wireless QI charger module. Binigyan ako ng modyul na ito ng 5V output. Ang modyul na ito na konektado sa isang singilin na circuit ay pinapayagan akong singilin ang maliit na 300 mAh na baterya.

Kapag handa na ang elektronikong disenyo at lahat ng mga sub circuit kung saan sinubukan sinimulan ko ang pagdidisenyo ng PCB (Printed Circuit Board). Gumagawa ako ng mga mock-up sa papel at mga bahagi (larawan 1). Ang pagsukat sa lapad, taas at haba ng bawat bahagi ay isang masusing proseso. Matapos ang mga linggo ng pagdidisenyo at paglalagay ng PCB sila ay umorder at naipadala sa akin. (larawan 2).

Sa bawat hakbang ng paraan ay lumikha ako ng mga test-program para sa bawat bahagi ng relo. Sa ganitong paraan ang pangwakas na software ay madaling makopya magkasama.

Ang paghihinang ng bawat bahagi ay maaaring magsimula at kumuha sa akin ng halos isang araw.

Pagsubok at pagsasama-sama ng buong relo (Larawan 3, 4, 5, 6, 7) Gumana ito.

Nag-print ako ng 3D ng isang kaso para sa relo at kalaunan nakita kong masyadong malaki ang relo. Kaya't nagpasya akong lumikha ng bago at ginawa ang apat na panonood ng tubo ng isang prototype.

Hakbang 2: Ang Bagong Disenyo

Ang paghahanap ng apat na relo ng tubo ay napakalaking nagsimula akong pag-urongin ang disenyo ng electronics. Una sa pamamagitan ng paggamit lamang ng dalawang tubo sa halip na apat. Pangalawa sa pamamagitan ng paggamit ng mas maliit na mga bahagi at paggawa ng aking sariling 170V boost converter mula sa simula. Pagpapatupad ng ESP32 MCU (Micro Controller Unit) sa aking sarili sa halip na gumamit ng isang module ay ginawang mas maliit ang disenyo.

Gamit ang 3D na disenyo ng computer software (Larawan 1) Nagdisenyo ako ng isang kaso at magkasya sa lahat ng mga de-koryenteng sangkap nang maayos sa loob. Sa pamamagitan ng paghahati ng mga electronics sa tatlong board nagawa kong mas mahusay na magamit ang puwang sa loob ng kaso.

Mga bagong electronics kung saan dinisenyo:

-Nipili ng isang bagong mas mahusay na lakas ng Accelerometer.

-Binago ang mga pindutan ng ugnayan para sa isang multi switch ng posisyon.

-Gumamit ng isang bagong circuit ng singilin.

-Binago ang wireless na pagsingil para sa pag-charge ng USB dahil nais ko ang isang pabahay sa Aluminium.

-Gumamit ng isang mababang power processor upang higit na makatipid ng kuryente.

-Pick ng isang bagong LED background.

-Gumamit ng isang IC ng gauge ng baterya upang subaybayan ang antas ng baterya.

Hakbang 3: Pag-iipon ng Elektronika

Matapos ang buwan ng pagdidisenyo ng bagong relo maaari mo ring tipunin. Gumamit ako ng ilang mga tool na magagamit sa aking paaralan upang maghinang ng Tiny pitched IC's (Larawan 4). Inabot ako ng maraming araw dahil may mga problema akong naranasan ngunit kalaunan nakuha ko ang electronics na gumagana (Larawan 5).

Hakbang 4: Pagdidisenyo ng Kaso

Dinisenyo ko ang kaso kahanay sa pagdidisenyo ng electronics. Sa bawat oras na suriin sa isang 3D computer software kung magkasya ang bawat sangkap. Bago ang paggiling ng CNC (Computer Numerical Control) sa kaso, isang 3D naka-print na prototype ang ginawa upang matiyak na magkakasya ang lahat. (Larawan 1, 2)

Matapos ang disenyo ng kaso ay tapos na at gumana ang electronics nagsimula akong magsaliksik tungkol sa kung paano dapat ma-program ang mga machine ng CNC (Larawan 3). Ang isang kaibigan ko na may kaalaman tungkol sa paggiling ng CNC ay tumulong sa akin na i-program ang makina ng CNC. Kaya't maaaring magsimula ang paggiling. (Larawan 4)

Matapos makumpleto ang paggiling natapos ko ang kaso sa pamamagitan ng pagbabarena ng mga butas at buli ang kaso. Ang lahat ay nilagyan ng unang pagkakataon ng tama. (Larawan 5, 6, 7)

Nagdisenyo ako ng isang aldaba para sa isang acrylic window. Ngunit ang aldaba ay naikot na hindi sinasadya. Gamit ang isang pamutol ng laser Pinutol ko ang isang bintana mula sa acrylic na ito ay nakadikit sa tuktok ng relo (Larawan 9).

Hakbang 5: Ang Software at App

Karaniwang natutulog ang taga-relo sa relo upang makatipid ng kuryente. Binabasa ng isang mababang power processor ang accelerometer bawat ilang milliseconds upang suriin kung ang aking pulso ay nakabukas. Kapag nakabukas lamang ito ay gigisingin ang pangunahing processor at kukuha ng oras mula sa RTC at ipapakita ang mga oras at pagkatapos ay ang mga minuto ng saglit sa mga tubo.

Sinusuri din ng pangunahing processor ang proseso ng pagsingil, sinusuri nito ang mga papasok na koneksyon sa Bluetooth, sinusuri nito ang estado ng pindutan ng pag-input at tumutugon nang naaayon.

Kung ang gumagamit ay hindi nakikipag-ugnay sa relo ng anumang karagdagang ang pangunahing processor ay makakatulog muli.

Bilang bahagi ng aking pag-aaral kailangan naming lumikha ng isang app. Kaya naisip ko ang paglikha ng app para sa nixie relo. Ang app ay nakasulat sa xamarin mula sa wikang Microsoft ay C #.

Kinailangan kong likhain ang app sa dutch sa kasamaang palad. Ngunit karaniwang mayroong isang tab na koneksyon na nagpapakita ng nahanap na mga relo nixie (Larawan 1). Pagkatapos nito ay mai-download ang mga setting mula sa relo. Ang mga setting na ito ay nai-save sa relo. Isang tab upang manu-manong isabay ang oras o awtomatiko sa pamamagitan ng pagkuha ng oras mula sa iyong smartphone (Larawan 2). Isang tab upang baguhin ang mga setting ng relo (larawan 5). At ang panghuli ngunit hindi bababa sa isang tab na katayuan na nagpapakita ng katayuan ng baterya. (Larawan 6)

Hakbang 6: Mga Tampok at Impression

Mga tampok sa relo:

- Dalawang maliit na nixie tubes ng uri z5900m.

- Tumpak na real time na orasan.

- Ipinakita ng mga kalkulasyon na ang 350 oras na standby time ay madaling makamit.

- Bluetooth para sa pagkontrol ng mga setting at pagtatakda ng oras ng relo pati na rin ang pagtingin sa katayuan ng baterya.

- Ang ilang mga setting ng Bluetooth ay may kasamang: Animation On / Off, Manu-manong o accelerometer na nagpapalitaw ng mga tubo, pinangunahan na On / Off ang background. Programmable button para makita ang temperatura ng porsyento ng baterya.

- Accelerometer para sa pagpapalitaw ng mga tubo kapag ang pulso ay nakabukas

- 300 mAh na baterya.

- Humantong ang RGB para sa maraming layunin.

- Ang IC gas gauge ng baterya para sa tumpak na pagsubaybay sa estado ng baterya.

- micro USB para sa singilin ang baterya.

- Isang pindutan ng multi direksyon para sa pag-trigger, koneksyon sa Bluetooth at isang programmable na pindutan para sa pagbabasa ng temperatura o katayuan ng baterya, manu-manong pagtatakda ng oras.

- Ang pabrika ng milled na CNC mula sa Aluminium.

- Acrylic window para sa proteksyon

- Application ng telepono sa Bluetooth.

- Opsyonal na pagsasabay sa oras sa pamamagitan ng WiFi.

- Opsyonal na Vibration motor upang ipahiwatig ang mga notification sa smartphone tulad ng Whatsapp, Facebook, Snapchat, SMS…

- Una ang mga oras pagkatapos ay ipakita ang mga minuto.

Ang software para sa MCU sa relo ay nakasulat sa C ++, C at assembler.

Ang software para sa app ay nakasulat sa xamarin C #.

Unang Gantimpala sa Wearable Contest