Shikimi i tubit Nixie: 7 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:20

Kam ndërtuar një orë në fillim të këtij viti për të parë nëse mund të bëj diçka që ishte funksionale. Unë kisha 3 kërkesa kryesore të projektimit

1. Mbani kohën e saktë
2. Keni bateri gjatë gjithë ditës
3. Bëhuni aq i vogël sa të visheni rehat

Kam arritur të përmbush 2 kërkesat e para, megjithatë e treta është pak e një shtrirje. Ju e vini re këtë dizajn të ulur në dore, por nuk është i papërdorshëm. Unë dua të kaloj mbi procesin e projektimit dhe të tregoj se çfarë shkoi mirë dhe gabim në këtë projekt. Unë do të postoj skedarë për t'u përdorur, por siç do të shpjegoj unë do të rekomandoja të ndryshoni disa zgjedhje të projektimit kur bëni modelin tuaj.

Paralajmërim për sigurinë

Ky projekt përfshin lidhjen e një pajisjeje në kyçin tuaj që gjeneron 150V DC. Kjo do të dëmtojë seriozisht ose do të shkaktojë lëndime nëse nuk i kushtoni vëmendje.

Hapi 1: Pjesët e nevojshme

Kur dizajnoni orën tuaj duhet të filloni duke zgjedhur përbërësit tuaj.

Nixie Tubes

Sa më i vogël aq më mirë. Kam përdorur IN-17 të cilat kanë një gjurmë të vogël, por janë mjaft të larta. Një tub që ka plumbat që dalin nën numrin mund të jetë në gjendje të shtrydhet në një zonë më të vogël.

Furnizimi me energji me tension të lartë

Meqenëse kjo është e mundësuar nga bateria, ne duhet të konvertojmë V 3V në të paktën 150V. Kam përdorur një bord të Taylor Electronics 1363. Shtë e mundur të hartoni bordin tuaj, por do t'ju duhet t'i kushtoni vëmendje të madhe dizajnit. Përdorimi i një bordi të para-ndërtuar më lejoi të zvogëloj madhësinë e tabelës në gjysmën e asaj që do të ishte me saldimin e duarve, dhe përfundoi duke qenë më efikas dhe më pak zile sesa ishte modeli im.

Çelësat e Tensionit të Lartë

Shumica e mikrokontrolluesve punojnë nga 3-5V, jo 150V. Për t'u ndërlidhur me ta kemi nevojë për një regjistër ndërrimi, transistorë ose pajisje të tjera komutuese të afta për tension të lartë. Kam përdorur Regjistrin Shift HV5523 për këtë tabelë - teknikisht ata kërkojnë logjikë 5V, por zbulova se ata punuan me 3.3V pa problem.

Mikrokontrollues

MCU -ja më e vogël që ka kunja të mjaftueshme për të drejtuar të gjitha pajisjet tuaja është e nevojshme. Mos përdorni një ATMega2560 për këtë pasi është e tepërt. Zgjodha ATTiny841 sepse kishte pikërisht numrin e IO të nevojshëm dhe mbështeti Arduino IDE.

RTC

Për të mbajtur kohën e saktë ju nevojitet një çip RTC. Kam përdorur DS3231.

Pjesë të tjera

• Rregullator tensioni

• Ndërfaqja për të vendosur kohën ose për të ndezur ekranin

  Kam përdorur një sensor gjestesh/afërsie APDS-9960 me sukses të kufizuar

• Një mënyrë për të siguruar që gjithçka po funksionon

  Unë kisha një port serial të ekspozuar dhe një LED RGB për të treguar gjendjen aktuale të pajisjes

• Ju gjithashtu mund të dëshironi një metodë për të ngarkuar baterinë pa e hequr atë.

Hapi 2: Vështrim Funksional

Kam ngarkuar disa nga shënimet e mia fillestare për planifikimin e paraqitjes së qarkut dhe një bllok diagramë të përbërësve kryesorë të asaj që përfundova duke përdorur.

Ana e Tensionit të Lartë ka që HVPS të furnizojë +150V përmes një rezistori kufizues aktual në terminalin e Anodës së Përbashkët (+) të Tubes Nixie. Regjistri Shift lidhet me secilën prej shifrave të tubave. Regjistri Shift është një pajisje e hapur Drain. Çdo kunj ose mund të lidhet drejtpërdrejt me tokën, ose të lihet i shkëputur nga qarku. Kjo do të thotë që të gjithë prizat e shkyçura të tubit nixie do të jenë 150V kur nuk përdoren.

Ana e Tensionit të Ulët ka një rregullator 3.3V buck/boost që rregullon tensionin nga një bateri lipo. Kjo e mban qarkun në 3.3V ndërsa tensioni lipo bie nga 3.7 në 3.0V. Autobusi Attiny841 i2C lidhet me sensorin e Gjestit dhe RTC. Nuk tregohet lidhja RGB dhe serike.

Kur drejton MCU do të kontrollojë sensorin e gjesteve për informacionin e afërsisë. Për të shmangur një mëngë nga aktivizimi i ekranit kërkon që sensori të zbulohet për të paktën 1 sekondë, pastaj të mbulohet për të paktën 1 sekondë, pastaj të zbulohet për të shkaktuar një veprim. Versioni fillestar i orës do të shfaqte kohën një herë siç përshkruhet në imazhin e fundit. Unë e kam përditësuar atë në mënyrë që të ketë aftësinë për të kaluar në modalitetin gjithmonë duke e mbajtur sensorin të mbuluar më gjatë.

Hapi 3: Dizajni i bordit

Unë nuk do të hyj në shumë detaje se si të krijoj një PCB pasi tashmë ka shumë informacione për këtë. Disa gjurmë të dobishme Nixie Tube janë në dispozicion këtu.

Kur hartova PCB -në time, grumbullova dy dërrasa më të vogla për të zvogëluar gjurmën që do të kishte kur të lidhej në kyçin e dorës. M'u duk e dobishme të printoja dhe të prisja një kopje letre të PCB -së për t'u siguruar që të gjitha gjurmët e mia të ishin rreshtuar dhe lidhësit të ishin rreshtuar. Duke lejuar hapësirën, përpiquni të lini jastëkë shpërthimi për i2C dhe linja të tjera të të dhënave që të hetohen ose bashkohen gjithashtu gjatë testimit.

Eagle ka një veçori që ju lejon të caktoni një model 3D në një komponent, pastaj të eksportoni një model 3D të bordit tuaj në një program tjetër. Ishte e gabuar kur e përdorja, por akoma shumë e dobishme për t'u siguruar që asnjë pjesë nuk do të ndërhyjë me njëri -tjetrin.

Për të kursyer hapësirë nuk kam përfshirë një ngarkues baterie brenda orës. Në vend të kësaj unë kam disa lidhje femra DuPont në anën e orës. Imazhi i fundit i këtij grupi tregon instalimet elektrike që kam përdorur. Ana e majtë është brenda orës, e djathta është jashtë. Për të ngarkuar orën lidhni telat më të jashtëm me ngarkuesin e jashtëm. Linja blu pranë baterisë negative paraqet një çelës të kyçur për të parandaluar futjen e ngarkuesit mbrapsht. Për të ndezur orën përdorni një kabllo të vogël bluzë (jeshile) për të kapërcyer baterinë + në VCC të qarkut aktual. Kjo siguron një dështim të shpejtë në rast të telasheve. Për shkak të paraqitjes, nuk mund të shkurtoni aksidentalisht ose të lidhni qarkun prapa.

Hapi 4: Asambleja e PCB

I porosita dërrasat e mia nga OSHPark sepse ishin mjaft të shpejta, të lira dhe kishin një ngjyrë vjollce të bukur: D

Gjithashtu ju merrni 3 nga secila tabelë, kështu që mund të bëni 2 orë dhe të keni një tabelë të tretë për testim.

Bëni së pari paketat QFN me ajër të nxehtë, pastaj lidhni me dorë gjithçka tjetër duke filluar me përbërësit më të vegjël. Mos i lidhni tubat tuaj Nixie ose HVPS. Nëse keni një klishe lidhëse dhe një furrë thotë dolli, atëherë jeni duke bërë mirë. Përdorni një njehsor ohm për të kontrolluar për pantallona të shkurtra në PCB tuaj. Nëse matni rezistencë të mesme të lartë të shkurtër, mund të keni shumë mbetje fluksi në tabelë. HV5523 ka kunja shumë të hollë dhe nuk mund të shihni nëse ato janë të lidhura nën IC. Jepini bordit tuaj një shans të ftohet nëse e përpunoni atë për një kohë të gjatë.

Pasi të jenë mbledhur komponentët e tensionit të ulët, drejtoni një program që do të kalojë nëpër të gjithë shifrat në regjistrin e ndërrimit. Përdorni një analizues logjik ose multimetër për të konfirmuar që kunjat po tërhiqen ulët kur pritet. Gjithashtu sigurohuni që RTC -ja juaj dhe pajisjet e tjera të përgjigjen ashtu siç pritej.

Lidhni HVPS, pastaj tubat nixie. Për tubat Nixie lidhni 1 këmbë në të njëjtën kohë dhe mos e lini nxehtësinë shumë gjatë. Nëse është e mundur mbajeni këmbën midis PCB dhe xhamit me pincë për të vepruar si një ngrohës nxehtësie. Jepini tubave një shans të ftohen midis bashkimit të secilës këmbë.

Nëse keni probleme me një pjesë që nuk funksionon dhe nuk e dini nëse është një bashkim lidhës, mund të provoni saldimin "bug të vdekur". Hiqeni çipin nga dërrasa dhe përdorni tela të hollë për t'u ngjitur drejtpërdrejt në secilën jastëk. Sigurohuni që përdorni tela me veshje smalti, kështu që asnjë prej telave nuk është e shkurtër së bashku.

Hapi 5: Hartimi i rastit

Duke përdorur funksionet Eagles MCAD është e lehtë të marrësh një model 3d të qarkut për të ndërtuar një kasë rreth tij. Rripat e orës me madhësi standarde janë në dispozicion në barnatore/dyqan. Nëse keni bërë vrima montimi në PCB -në tuaj, mund të krijoni pengesa në modelin tuaj dhe shpejt të fiksoni bordin. Përplasjet e mia përfunduan duke u ndërprerë nga tubi Nixie dhe nuk ishin të përdorshëm - unë përdor Sugru për t'u siguruar që të qëndrojë në një vend.

Hapi 6: Dosjet e Projektit dhe Problemet me të cilat ballafaqohen

Skedarët Eagle dhe Solidworks

Kod më i fuqishëm

Unë kam lidhur të gjitha skedarët që kam bërë gjatë punës në këtë projekt. Këto ngarkohen ashtu siç janë, pa redaktim ose lustrim. Nuk jam i sigurt nëse kjo është e mirë apo e keqe … Ju mund të shihni skemën time, modelin e bordit, skedarët Solidworks dhe kodin Arduino. Unë kam shpjeguar se çfarë zgjedhjesh kam bërë dhe këto skedarë duhet t'ju ndihmojnë të shihni se si t'i zbatoni ato zgjedhje në orën tuaj.

Në skedarët Eagle HV.brd përmban gjurmët e këmbëve nixie, HV5523, lidhësin për HVPS dhe APDS-9960. APDS-9960 është në një faqe të dytë pasi është kopjuar nga skedari i bordit të shpërthimit të Sparkfun 9960. Schematic.brd përmban të gjitha sendet e tensionit të ulët. Unë mendoj se bibliotekat e nevojshme janë të përfshira të gjitha.

Dosja Solidworks është një rrëmujë e madhe - eksporti nga shqiponja krijoi skedarë individualë për secilin rezistencë dhe hodhi gjithçka. "Assem8" është skedari që duhet parë për të parë gjithçka të bashkuar dhe të montuar. Dosjet "Eksport" janë skedarë STL me parametra të ndryshëm nga testimi.

Skica Arduino në kodin e parë është ajo që demonstrohet në video në faqen tjetër dhe është ajo që përdoret për të gjitha dokumentet në këtë dokument. Lidhja e dytë ka një rishikim më të ri që përfshin mënyra të shumta shfaqjeje. Nëse RTC rivendoset në këtë skicë, do të vendosë kohën në 12 të mesditës në ndezjen tjetër. Kjo është kështu që ora mund të përdoret si një orë tavoline që është gjithmonë e lidhur.

Nëse vendosni të përdorni skedarët e mi si pikënisje, duhet të jeni të vetëdijshëm për disa çështje që nuk i kam zgjidhur.

1. APDS-9960 nuk është i pajtueshëm me Attiny Arduino Core. Zbulimi i afërsisë funksionon, megjithatë nuk mund ta marr kodin që të marrë me besueshmëri sinjalin e ndërprerjes për gjestet.
2. Titulli i ISP -së është pasqyruar dhe njëra nga kunjat nuk ishte e lidhur.
3. Koka e ISP VCC shkon në anën e gabuar të rregullatorit të tensionit. Nëse kjo nuk shkyçet, rregullatori i tensionit do të skuqet menjëherë
4. Mbajtësi i baterisë CR mbivendos kokën e titullit i2C me disa mm

Hapi 7: Rezultati Përfundimtar

Në fund të kësaj odiseje unë kam një Nixie Watch që punon. Somewhatshtë disi i përdorshëm, por më shumë një dëshmi e konceptit sesa një orë e përditshme. Bordi i dytë u shndërrua në një orë tavoline dhe bordi i tretë u shkatërrua gjatë procesit të ndërtimit.

Disa lidhje të dobishme nëse do të provoni të krijoni orën tuaj:

Grupi i Google Nixie Tube

Lista e dëgjimit EEVBlog Nixie

Eksporti Eagle to Fusion