Nixie Tube Watch: 7 addım (şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Bu ilin əvvəlində işlək bir şey edə biləcəyimi öyrənmək üçün bir saat qurdum. 3 əsas dizayn tələbim var idi

1. Dəqiq vaxtı saxlayın
2. Gün boyu batareyaya sahib olun
3. Rahat geyinmək üçün kifayət qədər kiçik olun

İlk 2 tələbi yerinə yetirməyi bacardım, amma üçüncüsü bir qədər uzanır. Bu dizaynın biləyinizdə oturduğunu görürsünüz, ancaq yararsız deyil. Dizayn prosesini keçmək və bu layihədə nəyin doğru və nəyin yanlış olduğunu göstərmək istəyirəm. İstifadə etmək üçün fayllar göndərəcəyəm, ancaq izah edəcəyim kimi öz modelinizi hazırlayarkən bəzi dizayn seçimlərini dəyişdirməyi məsləhət görürəm.

Təhlükəsizlik Xəbərdarlığı

Bu layihə, biləyinizə 150V DC yaradan bir cihazı bağlamağı əhatə edir. Diqqət etməsəniz, bu ciddi şəkildə yaralanacaq və ya yaralanacaq.

Addım 1: Lazım olan hissələr

Saatınızı tərtib edərkən komponentlərinizi seçərək başlamalısınız.

Nixie borular

Kiçik bir o qədər yaxşıdır. Kiçik bir ayaq izi olan, lakin olduqca hündür olan IN-17 istifadə etdim. Nömrənin altından çıxan ucları olan bir boru daha kiçik bir sahəyə sıxıla bilər.

Yüksək gərginlikli enerji təchizatı

Bu batareya ilə işlədiyi üçün ~ 3V -ni ən az 150V -ə çevirməliyik. Taylor Electronics 1363 lövhəsindən istifadə etdim. Öz lövhənizi dizayn etmək mümkündür, ancaq dizaynına çox diqqət yetirməlisiniz. Əvvəlcədən hazırlanmış bir lövhə istifadə edərək, lövhənin ölçüsünü əllə lehimləmə ilə yarı yarıya qədər kiçiltməyimə icazə verdim və nəticədə dizaynımdan daha səmərəli və daha az zəng çaldı.

Yüksək gərginlikli açarlar

Əksər mikrokontrollerlər 150V deyil, 3-5V ilə işləyir. Onlarla əlaqə qurmaq üçün bir keçid reyestrinə, tranzistorlara və ya yüksək gərginliyə qadir olan digər keçid cihazına ehtiyacımız var. Bu lövhə üçün HV5523 Shift Qeydiyyatından istifadə etdim - texniki cəhətdən 5V məntiq tələb edirlər, amma problemsiz 3.3V işlədiklərini gördüm.

Mikro nəzarətçi

Bütün cihazlarınızı işlətmək üçün kifayət qədər sancaqlar olan ən kiçik MCU lazımdır. Bunun üçün ATMega2560 istifadə etməyin, çünki həddindən artıqdır. ATTiny841 -i seçdim, çünki tam olaraq lazım olan IO sayına sahib idi və Arduino IDE -ni dəstəkləyirdi.

RTC

Dəqiq vaxt saxlamaq üçün bir RTC çipinə ehtiyacınız var. DS3231 istifadə etdim.

Digər hissələr

• Gərginlik tənzimləyicisi

• Vaxtı təyin etmək və ya ekranı açmaq üçün interfeys

  Məhdud müvəffəqiyyətlə APDS-9960 Jest/Proximity sensorundan istifadə etdim

• Hər şeyin işlədiyinə əmin olmaq üçün bir yol

  Açıq bir serial portu və mövcud cihaz vəziyyətini göstərmək üçün bir RGB LED var idi

• Batareyanı çıxarmadan doldurmaq üçün bir üsul da istəyə bilərsiniz.

Addım 2: Funksional Baxış

Dövrə planını və istifadə etdiyim əsas komponentlərin blok diaqramını planlaşdırmaq üçün ilkin qeydlərimi yüklədim.

Yüksək Gərginlik tərəfində, Nixie Borularının Ümumi Anod (+) terminalına cərəyan məhdudlaşdıran bir rezistor vasitəsilə +150V verən HVPS var. Shift Register, boruların hər bir rəqəminə bağlanır. Shift Qeydiyyatı Açıq Drenaj cihazıdır. Hər bir pin ya birbaşa yerə bağlana bilər, ya da dövrədən ayrılaraq buraxıla bilər. Bu o deməkdir ki, nixie borusunun bütün kəsilmiş ucları istifadə edilmədikdə 150V ölçəcəkdir.

Aşağı Gərginlik tərəfində bir lipo batareyasından gələn gərginliyi tənzimləyən 3.3V buck/boost tənzimləyicisi var. Bu, lipo gərginliyi 3,7 -dən 3,0 V -a düşdüyü üçün dövrəni 3,3 V -də saxlayır. Attiny841 i2C avtobusu Jest sensoru və RTC -yə qoşulur. RGB led və serial bağlantısı göstərilməyib.

MCU işləyərkən yaxınlıq məlumatları üçün jest sensorunu yoxlayacaq. Qolun ekranı işə salmaması üçün sensoru ən az 1 saniyə açmalı, sonra ən az 1 saniyə örtmüş və sonra bir hərəkəti tetiklemek üçün açılmalıdır. Saatın ilkin versiyası, sonuncu şəkildə göstərildiyi kimi saatı bir dəfə göstərərdi. Sensoru daha uzun müddət əhatə edərək həmişə açıq rejimə keçmə qabiliyyətinə malik olması üçün onu yenilədim.

Addım 3: Lövhə Dizaynı

PCB -ni necə düzəltmək barədə çox ətraflı məlumat verməyəcəyəm, çünki bu barədə çoxlu məlumatlar var. Bəzi faydalı Nixie Tube ayaq izləri burada mövcuddur.

PCB -ni hazırladığım zaman biləyimə bağladığım yerin izini azaltmaq üçün iki kiçik lövhə yığdım. Bütün ayaq izlərimin düzülüb bağlandığından əmin olmaq üçün PCB -nin kağız nüsxəsini çap etməyi və kəsməyi faydalı hesab etdim. Boş yerə icazə verilərkən, test zamanı da i2C və digər məlumat xətləri üçün qırılma yastıqlarını yoxlamaq və ya lehimləmək üçün buraxmağa çalışın.

Eagle, bir komponentə bir 3D modeli təyin etməyə, sonra lövhənizin 3D modelini başqa bir proqrama ixrac etməyə imkan verən bir xüsusiyyətə malikdir. İstifadə edərkən arabam çox çətin idi, amma heç bir hissənin bir -birinə müdaxilə etməyəcəyinə əmin olmaq üçün çox faydalıdır.

Məkana qənaət etmək üçün saatın içərisinə bir şarj cihazı daxil etmədim. Əvəzində saatın yan tərəfində bəzi qadın DuPont bağlayıcılarım var. Bu dəstin son şəkli istifadə etdiyim naqilləri göstərir. Sol tərəf saatın içərisindədir, sağ kənarda. Saatı doldurmaq üçün ən xarici telləri xarici şarj cihazına bağlayırsınız. Batareya neqativinin yanındakı mavi xətt, şarj cihazının geriyə daxil edilməsinin qarşısını almaq üçün düyməli yuvanı təmsil edir. Saatı açmaq üçün kiçik bir tullanan kabeldən (yaşıl) istifadə edərək batareyanı + faktiki dövrənin VCC -nə bağlayın. Bu, problem olduqda sürətli bir uğursuzluq təmin edir. Layihə səbəbindən təsadüfən qısalda və ya dövrəni geriyə bağlaya bilməzsiniz.

Addım 4: PCB Montajı

Lövhələrimi OSHPark -dan sifariş etdim, çünki olduqca sürətli, ucuz və sevimli bənövşəyi rəngə sahib idilər: D

Həm də hər bir taxtadan 3 -ü alırsınız, buna görə 2 saat düzəldə bilərsiniz və sınamaq üçün üçüncü bir taxtaya sahib ola bilərsiniz.

QFN paketlərini əvvəlcə isti hava ilə edin, sonra kiçik komponentlərdən başlayaraq hər şeyi əllə lehimləyin. Nixie borularınızı və ya HVPS -ni bağlamayın. Bir lehim şablonu və bir tost sobası varsa, çox yaxşı iş görürsən. PCB -də şort olub olmadığını yoxlamaq üçün bir ohm metr istifadə edin. Qısa orta müqaviməti ölçsəniz, lövhədə çox miqdarda axın qalığı ola bilər. HV5523 -də çox incə əyilmiş sancaqlar var və onların IC altında körpü olub -olmadığını görə bilməzsiniz. Lövhənizi uzun müddət yenidən işləsəniz sərinləmək üçün bir şans verin.

Aşağı gərginlikli komponentlər yığıldıqdan sonra, keçid qeydindəki bütün rəqəmləri keçəcək bir proqram işlədin. Sancaqların gözlənildiyi zaman LOW aşağı çəkildiyini təsdiqləmək üçün məntiq analizatoru və ya multimetrdən istifadə edin. Ayrıca RTC və digər cihazlarınızın gözlənildiyi kimi cavab verdiyinə əmin olun.

HVPS, sonra nixie borularını lehimləyin. Nixie Borular üçün bir anda 1 ayaq lehimləyin və istini çox uzun buraxmayın. Mümkünsə, soyuducu rolunu oynamaq üçün ayağı PCB ilə şüşə arasında sıxaclarla tutun. Borulara hər ayağın lehimlənməsi arasında soyumaq üçün bir şans verin.

Bir hissənin işləməməsi ilə əlaqədar problemləriniz varsa və bunun bir lehim birləşməsi olub olmadığını bilmirsinizsə, "ölü böcək" lehimləməyə cəhd edə bilərsiniz. Çipi taxtadan çıxarın və hər bir yastığa birbaşa lehimləmək üçün incə tel istifadə edin. Emaye örtüklü teldən istifadə etdiyinizə əmin olun ki, tellərin heç biri qısa olmasın.

Addım 5: Kassa Dizaynı

Eagles MCAD funksiyalarından istifadə edərək, ətrafında bir dava qurmaq üçün dövrənin 3d modelini əldə etmək asandır. Standart ölçülü saat kəmərləri aptekdə/mağazada mövcuddur. PCB -də montaj delikləri düzəltmisinizsə, modelinizdə maneələr yarada və lövhəni tez bağlaya bilərsiniz. Qarşılaşmalarım Nixie borusu ilə kəsildi və istifadə edilə bilmədi - bir yerdə qaldığından əmin olmaq üçün Sugru'dan istifadə etdim.

Addım 6: Layihə Dosyaları və Qarşılaşılan Problemlər

Kartal və Solidworks Faylları

Daha Sağlam Kod

Bu layihə üzərində işləyərkən hazırladığım bütün faylları əlaqələndirdim. Bunlar olduğu kimi yüklənir, heç bir düzəliş və cilalanma yoxdur. Bunun yaxşı və ya pis olduğuna əmin deyiləm … Şematik, lövhə dizaynımı, Solidworks sənədlərimi və Arduino kodumu görə bilərsiniz. Hansı seçimlər etdiyimi izah etdim və bu fayllar bu seçimləri öz saatınızda necə tətbiq edəcəyinizi görməyinizə kömək etməlidir.

Eagle sənədlərində HV.brd nixie ayaq izlərini, HV5523, HVPS və APDS-9960 üçün bağlayıcıları ehtiva edir. APDS-9960 ikinci səhifədədir, çünki Sparkfun 9960 qırılma kartı faylından kopyalanmışdır. Schematic.brd bütün aşağı gərginlikli şeyləri ehtiva edir. Düşünürəm ki, lazım olan kitabxanaların hamısı daxildir.

Solidworks qovluğu böyük bir qarışıqlıqdır - Kartaldan ixrac hər bir müqavimət üçün fərdi sənədlər yaratdı və hər şeyi boşa çıxardı. "Assem8" hər şeyin birləşdiyini və yığıldığını görmək üçün baxılması lazım olan bir sənəddir. "İxrac et" qovluqları testdən fərqli parametrləri olan STL sənədləridir.

İlk koddakı Arduino eskizi, növbəti səhifədəki videoda nümayiş olunan və bu sənəddəki bütün sənədlər üçün istifadə olunan şeydir. İkinci link, birdən çox ekran rejimini ehtiva edən daha yeni bir versiyaya malikdir. RTC bu eskizdə sıfırlanırsa, növbəti açılışda vaxtı günorta 12 -yə təyin edəcək. Buna görə də saat həmişə qoşulan masa saatı kimi istifadə oluna bilər.

Dosyalarımı bir başlanğıc nöqtəsi olaraq istifadə etmək qərarına gəlsəniz, həll etmədiyim bir neçə məsələdən xəbərdar olmalısınız.

1. APDS-9960, Attiny Arduino Core ilə uyğun gəlmir. Yaxınlıq aşkarlama işləyir, amma jestlər üçün kəsmə siqnalını etibarlı şəkildə götürmək üçün kodu ala bilmirəm.
2. ISP başlığı yansıtıldı və pinlərdən biri bağlanmadı.
3. ISP VCC başlığı, gərginlik tənzimləyicisinin yanlış tərəfinə keçir. Bu ayrılmasa, gərginlik tənzimləyicisi dərhal qovur
4. CR batareya tutacağı i2C başlığını bir neçə mm üst -üstə düşür

Addım 7: Son nəticə

Bu odysseyin sonunda işləyən bir Nixie Saatım var. Bir qədər istifadə edilə bilər, amma gündəlik bir saatdan daha çox konsepsiya sübutudur. İkinci lövhə masa saatına çevrildi və üçüncü lövhə tikinti zamanı məhv edildi.

Öz əlinizlə saat hazırlamağa çalışsanız, bəzi faydalı bağlantılar:

Google Qrupu Nixie Tube

EEVBlog Nixie Pleylisti

Eagle to Fusion ixracı