Nixie Tube Watch: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ამ წლის დასაწყისში მე ავაშენე საათი იმის დასადგენად, შევძლებ თუ არა რაიმე ფუნქციური გაკეთებას. მე მქონდა დიზაინის 3 ძირითადი მოთხოვნა

1. შეინახეთ ზუსტი დრო
2. აქვს მთელი დღის ბატარეა
3. იყავი ისეთი პატარა, რომ კომფორტულად ჩაიცვი

მე მოვახერხე პირველი 2 მოთხოვნის დაკმაყოფილება, თუმცა მესამე ცოტა გაჭიმულია. თქვენ შეამჩნევთ ამ დიზაინს თქვენს მაჯაზე, მაგრამ ის გამოუყენებელი არ არის. მინდა გადავიდე დიზაინის პროცესზე და ვაჩვენო, რა მოხდა ამ პროექტში სწორი და არასწორი. გამოვაქვეყნებ ფაილებს, მაგრამ როგორც აგიხსნით გირჩევთ შეცვალოთ დიზაინის არჩევანი საკუთარი მოდელის შექმნისას.

უსაფრთხოების გაფრთხილება

ეს პროექტი მოიცავს მაჯის მოწყობილობას, რომელიც გამოიმუშავებს 150V DC- ს. ეს სერიოზულად დააზარალებს ან გამოიწვევს დაზიანებას, თუ ყურადღებას არ მიაქცევთ.

ნაბიჯი 1: საჭირო ნაწილები

როდესაც თქვენ შექმნით თქვენს საათს, თქვენ უნდა დაიწყოთ თქვენი კომპონენტების არჩევით.

ნიქსი ტუბები

რაც უფრო პატარაა მით უკეთესი. მე გამოვიყენე IN-17, რომელსაც აქვს მცირე კვალი, მაგრამ საკმაოდ მაღალი. მილს, რომელსაც ლიდერი აქვს რიცხვის ქვემოთ, შეიძლება შეეძლოს შესუსტება უფრო მცირე ფართობზე.

მაღალი ძაბვის ელექტრომომარაგება

ვინაიდან ის იკვებება ბატარეით, ჩვენ უნდა გადავიყვანოთ V 3V მინიმუმ 150V– მდე. მე გამოვიყენე Taylor Electronics 1363 დაფა. შესაძლებელია შეიმუშაოთ საკუთარი დაფა, მაგრამ დიდი ყურადღება უნდა მიაქციოთ დიზაინს. წინასწარ აშენებული დაფის გამოყენებით მომცა საშუალება გამეცილებინა დაფის ზომა იმ ნახევარზე, რაც იქნებოდა ხელით შედუღებით და დასრულდა უფრო ეფექტური და ნაკლებად ზარი, ვიდრე ჩემი დიზაინი იყო.

მაღალი ძაბვის გადამრთველები

მიკროკონტროლერების უმეტესობა იკვებება 3-5 ვ-ით და არა 150 ვ. მათთან დასაკავშირებლად ჩვენ გვჭირდება ცვლის რეგისტრატორი, ტრანზისტორი ან სხვა გადართვის მოწყობილობა, რომელსაც აქვს მაღალი ძაბვის უნარი. მე გამოვიყენე HV5523 Shift Register ამ დაფაზე - ტექნიკურად მათ სჭირდებათ 5V ლოგიკა, მაგრამ აღმოვაჩინე, რომ ისინი მუშაობდნენ 3.3V– ზე უპრობლემოდ.

მიკროკონტროლერი

საჭიროა ყველაზე პატარა MCU, რომელსაც აქვს საკმარისი ქინძისთავები ყველა თქვენი მოწყობილობის გასაშვებად. არ გამოიყენოთ ATMega2560 ამისათვის გადაჭარბებული. მე ავირჩიე ATTiny841, რადგან მას ჰქონდა ზუსტად IO- ს რაოდენობა და მხარი დაუჭირა Arduino IDE- ს.

RTC

ზუსტი დროის შესანარჩუნებლად გჭირდებათ RTC ჩიპი. მე გამოვიყენე DS3231.

სხვა ნაწილები

• Ძაბვის მარეგულირებელი

• ინტერფეისი დროის დასაყენებლად ან ეკრანის ჩართვისთვის

  მე გამოვიყენე APDS-9960 ჟესტი/სიახლოვის სენსორი შეზღუდული წარმატებით

• გზა იმის დასადგენად, რომ ყველაფერი მუშაობს

  მე მქონდა გაშლილი სერიული პორტი და RGB LED, რომ აჩვენოს მოწყობილობის ამჟამინდელი მდგომარეობა

• თქვენ ასევე დაგჭირდებათ ბატარეის დამუხტვის მეთოდი ამოღების გარეშე.

ნაბიჯი 2: ფუნქციური მიმოხილვა

მე ავტვირთე რამოდენიმე ჩემი საწყისი შენიშვნა სქემის განლაგების დაგეგმვისა და ძირითადი კომპონენტების ბლოკ -დიაგრამის შესახებ, რასაც მე საბოლოოდ ვიყენებდი.

მაღალი ძაბვის მხარეს არის HVPS, რომელიც ამარაგებს +150 V– ს მიმდინარე შეზღუდვის რეზისტორის საშუალებით ნიქსი მილების საერთო ანოდის (+) ტერმინალში. Shift Register უკავშირდება მილების თითოეულ ციფრს. Shift Register არის ღია სანიაღვრე მოწყობილობა. თითოეული პინი შეიძლება მიბმული იყოს პირდაპირ მიწასთან, ან დარჩეს გათიშული წრიდან. ეს ნიშნავს, რომ ნიქსი მილის ყველა გათიშული დენი 150V იქნება, როდესაც არ გამოიყენება.

დაბალი ძაბვის მხარეს აქვს 3.3V Buck/boost რეგულატორი, რომელიც არეგულირებს ძაბვას ლიპო ბატარეიდან. ეს ინარჩუნებს მიკროსქემს 3.3 ვ -ზე, რადგან ლიპო ძაბვა მცირდება 3.7 -დან 3.0 ვ -მდე. Attiny841 i2C ავტობუსი უკავშირდება ჟესტების სენსორს და RTC- ს. არ არის ნაჩვენები RGB led და სერიული კავშირი.

MCU– ს გაშვებისას შეამოწმებს ჟესტების სენსორს სიახლოვის ინფორმაციისათვის. იმისათვის, რომ თავიდან აიცილოთ ყდის ეკრანის გააქტიურება, საჭიროა სენსორი იყოს მინიმუმ 1 წამი გახსნილი, შემდეგ დაფარული მინიმუმ 1 წამის განმავლობაში, შემდეგ გახსნილი მოქმედების დასაწყებად. საათის საწყისი ვერსია აჩვენებდა დროს ერთხელ, როგორც ეს აღწერილია ბოლო სურათზე. მე განვაახლე ის ისე, რომ მას აქვს უნარი შევიდეს ყოველთვის რეჟიმში სენსორის უფრო დიდხანს დაფარვით.

ნაბიჯი 3: დაფის დიზაინი

მე არ შევალ ძალიან დეტალურად, თუ როგორ უნდა გავაკეთო PCB, რადგან უკვე ბევრი ინფორმაციაა ამის შესახებ. ზოგიერთი სასარგებლო ნიქსი მილის ნაკვალევი აქ არის შესაძლებელი.

როდესაც მე დავამუშავე ჩემი PCB, მე დავაწყე ორი პატარა დაფა, რომ შემემცირებინა ნაკვალევი, რაც მას მაჯაზე მიმაგრებული ჰქონდა. მე აღმოვაჩინე, რომ გამოსადეგი იყო PCB– ის ქაღალდის ასლის ამობეჭდვა და ამოჭრა, რათა დავრწმუნებულიყავი, რომ ყველა ჩემი ნაკვალევი დალაგებული იყო და კონექტორები გასწორებული. სივრცის ნებართვის შემთხვევაში ეცადეთ დატოვოთ გარღვევის ბალიშები i2C და სხვა მონაცემთა ხაზებისთვის, რათა გამოიკვლიონ ან შედუღდნენ ტესტირების დროს.

Eagle– ს აქვს ფუნქცია, რომელიც საშუალებას გაძლევთ მიანიჭოთ 3D მოდელი კომპონენტს, შემდეგ კი თქვენი დაფის 3D მოდელი სხვა პროგრამაში გადაიტანოთ. ეს იყო შეცდომა, როდესაც მე მას ვიყენებდი, მაგრამ მაინც ძალიან სასარგებლოა იმის უზრუნველსაყოფად, რომ არცერთი ნაწილი არ ჩაერევა ერთმანეთში.

სივრცის დაზოგვის მიზნით მე არ ჩავსვი ბატარეის დამტენი საათის შიგნით. სამაგიეროდ მე მაქვს რამდენიმე ქალი DuPont კონექტორი საათის მხარეს. ამ ნაკრების ბოლო სურათი გვიჩვენებს გაყვანილობას, რომელიც მე გამოვიყენე. მარცხენა მხარე არის საათის შიგნით, მარჯვენა გარეთ. საათის დასატენად თქვენ აკავშირებთ გარე მავთულხლართებს გარე დამტენთან. ბატარეის ნეგატივის მახლობლად ლურჯი ხაზი წარმოადგენს გასაღებულ სლოტს, რათა თავიდან აიცილოთ დამტენის უკანა ჩასმა. საათის ჩასართავად თქვენ იყენებთ პატარა ჯამპერის კაბელს (მწვანე) ბატარეის დასაკავშირებლად + ფაქტობრივი მიკროსქემის VCC– მდე. ეს იძლევა სწრაფ უკმარისობას უბედურების შემთხვევაში. განლაგების გამო თქვენ არ შეგიძლიათ შემთხვევით დააკლდეთ ან ჩართოთ წრე უკან.

ნაბიჯი 4: PCB ასამბლეა

მე ჩემი დაფები შევუკვეთე OSHPark– დან, რადგან ისინი საკმაოდ სწრაფი, იაფი და მშვენიერი იასამნისფერი იყო: D

ასევე მიიღებთ თითოეულ დაფაზე 3 -ს, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ გააკეთოთ 2 საათი და გქონდეთ მესამე დაფა შესამოწმებლად.

გააკეთეთ QFN პაკეტები ჯერ ცხელი ჰაერით, შემდეგ ხელით შეაერთეთ ყველაფერი დანარჩენი, დაწყებული მცირე კომპონენტებით. არ დააკავშიროთ თქვენი Nixie მილები ან HVPS. თუ თქვენ გაქვთ გასაყიდი სტენცილი და ტოსტერი ღუმელი, მაშინ საკმაოდ კარგად იქცევით. გამოიყენეთ ოჰ მეტრი, რომ შეამოწმოთ შორტები თქვენს PCB– ზე. თუ თქვენ გაზომავთ საშუალო მაღალი წინააღმდეგობის მოკლე დონეს, თქვენ შეიძლება გქონდეთ ზედმეტი ნაკადი დაფაზე. HV5523– ს აქვს ძალიან კარგად დაყენებული ქინძისთავები და თქვენ ვერ ხედავთ, რომ ისინი ხიდის ქვეშ არიან IC– ს ქვეშ. მიეცით თქვენს დაფას გაგრილების შანსი, თუ მას დიდხანს გადაამუშავებთ.

მას შემდეგ რაც დაბალი ძაბვის კომპონენტები შეიკრიბება, გაუშვით პროგრამა, რომელიც გადაინაცვლებს ცვლის რეგისტრის ყველა ციფრს. გამოიყენეთ ლოგიკური ანალიზატორი ან მულტიმეტრი, რათა დაადასტუროთ, რომ ქინძისთავები იშლება დაბალი, როდესაც მოსალოდნელია. ასევე დარწმუნდით, რომ თქვენი RTC და სხვა მოწყობილობები პასუხობენ როგორც მოსალოდნელია.

შეაერთეთ HVPS, შემდეგ ნიქსი მილები. იყიდება Nixie მილები solder 1 ფეხი დროს და არ დატოვონ სითბო ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში. თუ შესაძლებელია, დაიჭირეთ ფეხი PCB- სა და შუშას შორის ბოლქვით, რათა იმოქმედოს როგორც გამაცხელებელი. მიეცით მილებს გაგრილების შესაძლებლობა თითოეული ფეხის შედუღებას შორის.

თუ თქვენ გაქვთ პრობლემები ნაწილთან, რომელიც არ მუშაობს და არ იცით არის თუ არა ეს სახვევი, შეგიძლიათ სცადოთ "მკვდარი ხარვეზის" შედუღება. ამოიღეთ ჩიპი ბორტიდან და გამოიყენეთ წვრილი მავთულები თითოეულ ბალიშზე პირდაპირ გასაკინძებლად. დარწმუნდით, რომ იყენებთ მავთულს მინანქრის საფარით, ასე რომ არცერთი მავთული არ არის მოკლე ერთად.

ნაბიჯი 5: საქმის დიზაინი

Eagles MCAD ფუნქციების გამოყენებით ადვილია მიკროსქემის 3D მოდელის მიღება, რათა შეიქმნას გარს მის გარშემო. სტანდარტული ზომის სამაჯურები ხელმისაწვდომია აფთიაქში/მაღაზიაში. თუ თქვენ გააკეთეთ სამონტაჟო ხვრელები თქვენს PCB– ში, შეგიძლიათ შექმნათ შეფერხებები თქვენს მოდელში და სწრაფად დააჭიროთ დაფაზე. ჩემი წინააღმდეგობები დასრულდა ნიქსის მილით და არ იყო გამოსაყენებელი - მე გამოვიყენე სუგრუ, რათა დავრწმუნებულიყავი, რომ ის ერთ ადგილას დარჩა.

ნაბიჯი 6: პროექტის ფაილები და პრობლემები

Eagle და Solidworks ფაილები

უფრო ძლიერი კოდი

მე დავუკავშირე ყველა ფაილი, რომელიც ამ პროექტზე მუშაობისას გავაკეთე. ეს არის ატვირთული როგორც არის, არანაირი რედაქტირება და გასაპრიალებელი. არ ვარ დარწმუნებული ეს კარგია თუ ცუდი… თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ჩემი სქემატური, დაფის დიზაინი, Solidworks ფაილები და Arduino კოდი. მე ავუხსენი რა არჩევანი გავაკეთე და ეს ფაილები უნდა დაგეხმაროთ იმის დანახვაში, თუ როგორ განახორციელოთ ეს არჩევანი თქვენს საათში.

არწივის ფაილებში HV.brd შეიცავს ნიკის ნაკვალევს, HV5523, HVPS და APDS-9960 კონექტორს. APDS-9960 მეორე გვერდზეა, რადგან ის კოპირებულია Sparkfun– ის 9960 გარღვევის დაფის ფაილიდან. Schematic.brd შეიცავს ყველა დაბალი ძაბვის ნივთს. მე ვფიქრობ, რომ ყველა საჭირო ბიბლიოთეკა შედის.

Solidworks საქაღალდე არის უზარმაზარი არეულობა - არწივიდან ექსპორტმა შექმნა ინდივიდუალური ფაილები თითოეული რეზისტორისთვის და გადაყარა ყველაფერი. "Assem8" არის ფაილი, რომელსაც უნდა უყუროთ, რათა ნახოთ ყველაფერი შეჯვარებული და აწყობილი. საქაღალდეები "ექსპორტი" არის STL ფაილები ტესტირებისგან განსხვავებული პარამეტრებით.

არდუინოს ესკიზი პირველ კოდში არის ის, რაც დემოდებულია ვიდეოში მომდევნო გვერდზე და არის ის, რაც გამოიყენება ამ დოკუმენტის ყველა დოკუმენტისთვის. მეორე ბმულს აქვს უფრო ახალი გადასინჯვა, რომელიც მოიცავს ჩვენების მრავალ რეჟიმს. თუ RTC გადატვირთულია ამ ესკიზზე, ის დააყენებს დროს 12 საათის შემდეგ მომდევნო ჩართვისას. ეს ასეა, რომ საათი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სამაგიდო საათი, რომელიც ყოველთვის ჩართულია.

თუ გადაწყვეტთ გამოიყენოთ ჩემი ფაილები, როგორც ამოსავალი წერტილი, უნდა იცოდეთ რამდენიმე საკითხი, რომელიც მე არ მაქვს გადაჭრილი.

1. APDS-9960 არ არის თავსებადი Attiny Arduino Core– თან. სიახლოვის გამოვლენა მუშაობს, თუმცა მე ვერ ვიღებ კოდს, რომ საიმედოდ მივიღო ჟესტების შეწყვეტის სიგნალი.
2. ISP სათაური ასახულია და ერთ – ერთი ქინძისთავი არ იყო დაკავშირებული.
3. ISP VCC სათაური მიდის ძაბვის რეგულატორის არასწორ მხარეს. თუ ეს არ არის გათიშული, ძაბვის რეგულატორი მყისიერად იშლება
4. CR ბატარეის დამჭერი გადაფარავს i2C სათაურს რამდენიმე მმ -ით

ნაბიჯი 7: საბოლოო შედეგი

ამ ოდისეის ბოლოს მე მაქვს სამუშაო ნიქსი საათი. ის გარკვეულწილად გამოსაყენებელია, მაგრამ უფრო კონცეფციის მტკიცებულებაა, ვიდრე ყოველდღიური საათი. მეორე დაფა გადაკეთდა სამაგიდო საათად და მესამე დაფა განადგურდა მშენებლობის პროცესში.

რამდენიმე სასარგებლო ბმული, თუ თქვენ აპირებთ საკუთარი საათის დიზაინის შექმნას:

Nixie Tube Google ჯგუფი

EEVBlog Nixie დასაკრავი სია

Eagle to Fusion ექსპორტი