Nixie Tube Watch: 7 Hakbang (na may Mga Larawan)

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

Nagtayo ako ng relo mas maaga sa taong ito upang makita kung makakagawa ako ng isang bagay na gumagana. Mayroon akong 3 pangunahing mga kinakailangan sa disenyo

1. Panatilihin ang tumpak na oras
2. Magkaroon ng buong araw na baterya
3. Maging maliit na maliit upang magsuot ng kumportable

Nagawa ko upang matugunan ang unang 2 mga kinakailangan, subalit ang pangatlo ay isang kaunting pag-inat. Napansin mo ang disenyo na nakaupo sa iyong pulso, ngunit hindi ito magagamit. Nais kong sagutin ang proseso ng disenyo at ipakita kung ano ang tama at mali sa proyektong ito. Magpo-post ako ng mga file na gagamitin, ngunit sa ipapaliwanag ko ay inirerekumenda kong baguhin ang ilang mga pagpipilian sa disenyo kapag gumagawa ng iyong sariling modelo.

Babala sa Kaligtasan

Ang proyektong ito ay nagsasangkot ng pag-strap ng isang aparato sa iyong pulso na bumubuo ng 150V DC. Seryoso itong makakasakit o makakapinsala kung hindi mo binibigyang pansin.

Hakbang 1: Kailangan ng Mga Bahagi

Kapag dinisenyo mo ang iyong relo kailangan mong magsimula sa pamamagitan ng pagpili ng iyong mga bahagi.

Nixie Tubes

Ang maliit ay mas mahusay. Gumamit ako ng IN-17 na mayroong isang maliit na bakas ng paa, ngunit medyo matangkad. Ang isang tubo na may mga lead na lalabas sa ibaba ng numero ay maaaring makapisil sa isang mas maliit na lugar.

Mataas na Boltahe na Suplay ng Lakas

Dahil ito ay pinapatakbo ng baterya, kailangan nating i-convert ang ~ 3V hanggang sa hindi bababa sa 150V. Gumamit ako ng isang board na Taylor Electronics 1363. Posibleng idisenyo ang iyong sariling board, ngunit kakailanganin mong bigyang pansin ang disenyo. Ang paggamit ng isang paunang naka-board na board ay nagpapahintulot sa akin na pag-urongin ang laki ng board sa kalahati ng kung ano ito sa paghihinang ng kamay, at natapos na mas mahusay at mas mababa sa pag-ring kaysa sa aking disenyo.

Mga switch ng Mataas na Boltahe

Karamihan sa mga microcontroller ay tumatakbo sa 3-5V, hindi 150V. Upang mag-interface sa kanila kailangan namin ng shift register, transistors o iba pang aparato ng paglipat na may kakayahang mataas na boltahe. Ginamit ko ang Rehistro ng HV5523 Shift para sa board na ito - panteknikal na nangangailangan sila ng 5V lohika ngunit nalaman kong nagtrabaho sila ng 3.3V nang walang isyu.

Microcontroller

Ang pinakamaliit na MCU na may sapat na mga pin upang patakbuhin ang lahat ng iyong aparato ay kinakailangan. Huwag gumamit ng isang ATMega2560 para dito dahil sa labis na paggamit. Pinili ko ang ATTiny841 dahil eksaktong may bilang ito ng IO na kinakailangan at suportado ang Arduino IDE.

RTC

Upang mapanatili ang tumpak na oras kailangan mo ng RTC chip. Ginamit ko ang DS3231.

Iba pang parte

• Regulator ng Boltahe

• Interface upang magtakda ng oras o i-on ang display

  Gumamit ako ng APDS-9960 Gesture / Proximity sensor na may limitadong tagumpay

• Isang paraan upang matiyak na gumagana ang lahat

  Mayroon akong nakalantad na serial port at isang RGB LED upang maipakita ang kasalukuyang estado ng aparato

• Maaaring gusto mo rin ng isang paraan upang singilin ang baterya nang hindi inaalis ito.

Hakbang 2: Functional na Pangkalahatang-ideya

Na-upload ko ang ilan sa aking mga paunang tala para sa pagpaplano ng circuit layout at isang block diagram ng mga pangunahing bahagi ng kung ano ang natapos kong gamitin.

Ang panig ng Mataas na Boltahe ay mayroong HVPS na nagbibigay ng + 150V sa pamamagitan ng isang kasalukuyang nililimitahan na risistor sa Common Anode (+) terminal ng Nixie Tubes. Ang Shift Register ay kumokonekta sa bawat isa sa mga digit ng mga tubo. Ang Shift Register ay isang aparatong Open Drain. Ang bawat pin ay maaaring itali nang direkta sa lupa, o maiwan na naka-disconnect mula sa circuit. Nangangahulugan ito na ang lahat ng hindi nakadugtong na mga lead ng nixie tube ay susukat ng 150V kapag hindi ginagamit.

Ang panig ng Mababang Boltahe ay may isang 3.3V buck / boost regulator na kumokontrol sa boltahe mula sa isang baterya ng lipo. Pinapanatili nito ang circuit sa 3.3V habang bumababa ang boltahe ng lipo mula 3.7 hanggang 3.0V. Ang Attiny841 i2C bus ay kumokonekta sa Gesture sensor at RTC. Hindi ipinakita ang RGB led at serial na koneksyon.

Kapag pinapatakbo ang MCU ay susuriin ang sensor ng kilos para sa impormasyon ng kalapitan. Upang maiwasan ang isang manggas mula sa pagpapalitaw ng display kinakailangan nito ang sensor na maibuksan ang kahit isang segundo lamang, pagkatapos ay takpan ng hindi bababa sa 1 segundo, pagkatapos ay alisan ng takip upang magpalitaw ng isang aksyon. Ang paunang bersyon ng relo ay ipapakita ang oras nang minsan tulad ng inilarawan sa huling imahe. Nai-update ko ito upang magkaroon ito ng kakayahang pumunta sa palaging nasa mode sa pamamagitan ng pagpapanatiling mas sakop ng sensor.

Hakbang 3: Disenyo ng Lupon

Hindi ko lalagyan ang labis na detalye sa kung paano gumawa ng isang PCB dahil mayroon nang maraming impormasyon tungkol doon. Ang ilang mga kapaki-pakinabang na mga tapak ng Nixie Tube ay magagamit dito.

Kapag dinisenyo ko ang aking PCB Nagsalansan ako ng dalawang maliliit na board upang mabawasan ang bakas ng paa na mayroon ito kapag na-strap sa aking pulso. Nalaman kong kapaki-pakinabang ang pag-print at gupitin ang isang kopya ng papel ng PCB upang matiyak na ang lahat ng aking mga bakas sa paa ay nakahanay at ang mga konektor ay nakahanay. Pinapayagan ng space na subukang mag-iwan ng mga breakout pad para sa i2C at iba pang mga linya ng data upang mag-imbestiga o maghinang din sa panahon ng pagsubok.

Ang Eagle ay may tampok na nagbibigay-daan sa iyo upang magtalaga ng isang 3D na modelo sa isang bahagi, pagkatapos ay i-export ang isang 3D na modelo ng iyong board sa isa pang programa. Ito ay maraming surot kapag ginamit ko ito ngunit napaka kapaki-pakinabang para matiyak na walang mga bahagi na makagambala sa bawat isa.

Upang makatipid ng puwang hindi ako nagsama ng isang charger ng baterya sa loob ng relo. Sa halip mayroon akong ilang mga babaeng konektor na DuPont sa gilid ng relo. Ang huling imahe ng set na ito ay nagpapakita ng mga kable na ginamit ko. Ang kaliwang bahagi ay nasa loob ng relo, ang kanan ay nasa labas. Upang singilin ang relo na ikinonekta mo ang pinakamalayo na mga wire sa panlabas na charger. Ang asul na linya malapit sa negatibo ng baterya ay kumakatawan sa isang naka-key na puwang upang maiwasan ang pagpasok ng charger paatras. Upang buksan ang relo gumamit ka ng isang maliit na jumper cable (berde) upang tulay ang baterya + sa VCC ng aktwal na circuit. Nagbibigay ito ng isang mabilis na hindi ligtas kung sakaling magkaroon ng problema. Dahil sa layout hindi ka maaaring aksidenteng maikli o ikonekta ang paatras na paatras.

Hakbang 4: Assembly ng PCB

Inorder ko ang aking mga board mula sa OSHPark sapagkat ang mga ito ay medyo mabilis, mura at may kaibig-ibig kulay na lila: D

Makakakuha ka rin ng 3 sa bawat board, kaya maaari kang gumawa ng 2 mga relo at magkaroon ng isang pangatlong board para sa pagsubok.

Gawin muna ang mga QFN package na may mainit na hangin, pagkatapos ay ibigay ang solder sa lahat ng iba pa simula sa mas maliit na mga bahagi. Huwag wire ang iyong Nixie tubes o HVPS. Kung mayroon kang isang solder stencil at isang toaster oven pagkatapos ay mahusay ang iyong ginagawa. Gumamit ng isang ohm meter upang suriin ang mga shorts sa iyong PCB. Kung susukatin mo ang kalagitnaan ng mataas na paglaban maikli maaari kang magkaroon ng labis na nalalabi sa pagkilos ng bagay sa pisara. Ang HV5523 ay may napakahusay na naka-pitched na mga pin at hindi mo makikita kung ang mga ito ay naka-brid sa ilalim ng IC. Bigyan ang iyong board ng isang pagkakataon upang palamig kung matagal mo itong muling ginagawa.

Kapag ang mga bahagi ng mababang boltahe ay tipunin, magpatakbo ng isang programa na ikot ng lahat ng mga digit sa rehistro ng shift. Gumamit ng isang analyser ng lohika o multimeter upang kumpirmahing ang mga pin ay mahinahon nang Mababa kung inaasahan. Siguraduhin din na ang iyong RTC at iba pang mga aparato ay tumutugon sa inaasahan.

Paghinang ng HVPS, pagkatapos ay ang mga tubong nixie. Para sa Nixie Tubes solder ng 1 paa nang paisa-isa at huwag iwanang masyadong mahaba ang init. Kung posible hawakan ang binti sa pagitan ng PCB at baso na may mga pliers upang kumilos bilang isang heatsink. Bigyan ang mga tubo ng isang pagkakataon upang palamig sa pagitan ng paghihinang sa bawat binti.

Kung nagkakaroon ka ng mga isyu sa isang bahagi na hindi gumagana at hindi mo alam kung ito ay isang joint ng solder, maaari mong subukan ang "patay na bug" na paghihinang. Alisin ang maliit na tilad mula sa board at gumamit ng pinong kawad upang maghinang sa bawat pad nang direkta. Tiyaking gumagamit ka ng kawad na may patong na enamel kaya wala sa mga wire na magkakasama.

Hakbang 5: Disenyo ng Kaso

Ang paggamit ng mga pagpapaandar ng Eagles MCAD madali upang makakuha ng isang 3d na modelo ng circuit upang mabuo ang isang kaso sa paligid nito. Ang mga karaniwang sukat na strap ng relo ay magagamit sa drug / department store. Kung gumawa ka ng mga butas sa pag-mount sa iyong PCB maaari kang lumikha ng mga standoff sa iyong modelo at mabilis na i-fasten ang board. Ang aking mga standoff ay natapos na maging cutoff ng Nixie tube at hindi magagamit - ginamit ko ang Sugru upang matiyak na mananatili ito sa isang lugar.

Hakbang 6: Mga File at Project na Nahaharap sa Project

Mga Eagle at Solidworks File

Mas Malakas na Code

Nai-link ko ang lahat ng mga file na ginawa ko habang ginagawa ang proyektong ito. Ang mga ito ay na-upload as-is, walang pag-edit o buli. Hindi sigurado kung mabuti o masama ito … Maaari mong makita ang aking iskema, disenyo ng board, mga file ng Solidworks at Arduino code. Ipinaliwanag ko kung anong mga pagpipiliang ginawa ko, at ang mga file na ito ay dapat makatulong sa iyo na makita kung paano ipatupad ang mga pagpipiliang iyon sa iyong sariling relo.

Sa mga file ng Eagle ang HV.brd ay naglalaman ng mga tapak na nixie, HV5523, konektor para sa HVPS at sa APDS-9960. Ang APDS-9960 ay nasa isang pangalawang pahina dahil kinopya ito mula sa 9960 breakout board file ng Sparkfun. Naglalaman ang Schematic.brd ng lahat ng mga bagay na mababa ang boltahe. Sa palagay ko kasama ang mga kinakailangang aklatan.

Ang Solidworks folder ay isang malaking gulo - Ang pag-export mula sa agila ay lumikha ng mga indibidwal na mga file para sa bawat risistor, at itinapon ang lahat. Ang "Assem8" ay ang file upang tingnan upang makita ang lahat ng naka-asawa at binuo. Ang mga folder na "I-export" ay mga STL file na may iba't ibang mga parameter mula sa pagsubok.

Ang Arduino sketch sa unang code ay kung ano ang na-demo sa video sa susunod na pahina at kung ano ang ginagamit para sa lahat ng mga dokumento sa dokumentong ito. Ang pangalawang link ay may isang mas bagong pagbabago na nagsasama ng maraming mga mode ng pagpapakita. Kung ang RTC ay reset sa sketch na ito itatakda ang oras hanggang 12 ng tanghali sa susunod na lakas. Ito ay upang ang relo ay maaaring magamit bilang isang desk orasan na palaging naka-plug in.

Kung magpasya kang gamitin ang aking mga file bilang isang panimulang punto, dapat mong magkaroon ng kamalayan ng ilang mga isyu na hindi ko nalutas.

1. Ang APDS-9960 ay hindi tugma sa Attiny Arduino Core. Gumagana ang pagkakakita ng kalapitan, subalit hindi ko makuha ang code na mapagkakatiwalaan na pickup sa makagambala na signal para sa mga kilos.
2. Ang header ng ISP ay nakasalamin at ang isa sa mga pin ay hindi nakakonekta.
3. Ang header ng ISP VCC ay papunta sa maling bahagi ng regulator ng boltahe. Kung hindi ito naka-disconnect ang boltahe regulator ay agad na magprito
4. Nag-o-overlap ang may hawak ng baterya ng CR ng i2C ng ilang mm

Hakbang 7: Pangwakas na Resulta

Sa pagtatapos ng odyssey na ito mayroon akong isang gumaganang Nixie Watch. Medyo magagamit ito, ngunit higit sa isang patunay ng konsepto kaysa sa isang pang-araw-araw na relo. Ang pangalawang board ay ginawang isang desk orasan at ang pangatlong board ay nawasak sa proseso ng pagbuo.

Ang ilang mga kapaki-pakinabang na link kung susubukan mo ang pagdidisenyo ng iyong sariling relo:

Nixie Tube Google Group

EEVBlog Nixie Playlist

Pag-export ng Eagle hanggang Fusion