ساعة يد نيكسيتوب: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

في العام الماضي ، استلهمتُ من ساعات Nixitube. أعتقد أن مظهر Nixietubes جميل جدًا. فكرت في تنفيذ هذا في ساعة أنيقة ذات وظائف ذكية.

الخطوة 1: نموذج أولي رباعي الأنبوب

لقد بدأت بإنشاء المخططات الإلكترونية لساعة ذات أربعة أنابيب. كوني طالبًا في مجال الإلكترونيات ، قمت بتطوير الإلكترونيات على مدار عدة أشهر.

يجب أولاً تصميم مصدر طاقة. لقد بدأت بشراء مصدر طاقة وضع التبديل 170 فولت من الويب لأنني لم أكن أعرف كيفية تصميم مصدر طاقة يمكنه تحويل 4.2 فولت تيار مستمر من بطارية إلى 170 فولت تيار مستمر للأنابيب. كانت PSU مسبقة الصنع فعالة بنسبة 86٪.

بعد تلقي مصدر الطاقة ، بدأت في البحث عن كيفية التحكم في Nixietubes. حصلت Nixietubes I على أنابيب الأنود الشائعة مما يعني أنه عند وضع 170V DC على الأنود و GND على الكاثود ، سوف يتوهج الأنبوب. للحد من تدفق التيار عبر الأنبوب ، يجب وضع المقاوم أمام الأنود. جعل التيار يقتصر على 1 مللي أمبير لكل أنبوب. للتحكم في الأرقام المختلفة. لقد استخدمت سجلات تحويل الجهد العالي. يمكن التحكم في هذه الدوائر المتكاملة بواسطة أي وحدة تحكم دقيقة.

بما أنني معجب كبير بإنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء). قررت أخذ وحدة ESP32 وأردت الحصول على الوقت الحالي من الإنترنت عبر شبكة WiFi. في النهاية كنت أقوم بمزامنة RTC (ساعة الوقت الحقيقي) مع وقت الإنترنت. السماح لي بتوفير الطاقة ولدي دائمًا الوقت في متناول اليد حتى بدون الوصول إلى الإنترنت.

فكرت في طرق للتحقق من الوقت وتوصلت إلى استخدام مقياس التسارع الذي استخدمته لتتبع حركة معصمي. عندما أدير معصمي حتى أتمكن من قراءة الوقت. ستطلق الساعة وتعرضها لي.

قمت أيضًا بتنفيذ ثلاثة أزرار تم تنشيطها باللمس حتى أتمكن من إنشاء قائمة بسيطة حيث يمكنني تعيين وظائف مختلفة.

كان على اثنين من مصابيح RGB LED إعطاء توهج خلفي لطيف للأنابيب.

فكرت أيضًا في طريقة لشحن البطارية. لذلك توصلت إلى شحنه باستخدام وحدة شاحن لاسلكي QI. أعطتني هذه الوحدة إخراج 5 فولت. سمحت لي هذه الوحدة المتصلة بدائرة الشحن بشحن بطارية صغيرة تبلغ 300 مللي أمبير في الساعة.

عندما كان التصميم الإلكتروني جاهزًا وجميع الدوائر الفرعية التي تم اختبارها ، بدأت في تصميم PCB (لوحة الدوائر المطبوعة). كنت أصنع نماذج بالورق والأجزاء (الصورة 1). كان قياس عرض كل مكون وارتفاعه وطوله عملية شاقة. بعد أسابيع من تصميم وتجهيز ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، تم طلبهم وشحنهم لي. (الصورة 2).

خلال كل خطوة من الطريق ، قمت بإنشاء برامج اختبار لكل جزء من أجزاء الساعة. بهذه الطريقة يمكن بسهولة نسخ البرنامج النهائي معًا.

يمكن أن يبدأ لحام كل مكون ويستغرق مني يومًا تقريبًا.

اختبار الساعة ووضعها معًا (صورة 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7) نجح الأمر.

لقد قمت بطباعة علبة ثلاثية الأبعاد للساعة ووجدت في النهاية أن الساعة كبيرة جدًا. لذلك قررت إنشاء واحدة جديدة وجعلت الأنبوب الأربعة يشاهد نموذجًا أوليًا.

الخطوة الثانية: التصميم الجديد

وجدت أن الساعة ذات الأربعة أنابيب كبيرة جدًا وبدأت في تقليص تصميم الإلكترونيات. أولاً باستخدام أنبوبين فقط بدلاً من أربعة. ثانيًا باستخدام مكونات أصغر وصنع محول تعزيز 170 فولت من البداية. أدى تنفيذ ESP32 MCU (وحدة التحكم الصغيرة) بنفسي بدلاً من استخدام وحدة إلى جعل التصميم أصغر بكثير.

باستخدام برنامج كمبيوتر بتصميم ثلاثي الأبعاد (الصورة 1) قمت بتصميم علبة وتناسب جميع المكونات الكهربائية بدقة بالداخل. من خلال تقسيم الإلكترونيات إلى ثلاثة ألواح ، تمكنت من استخدام المساحة داخل العلبة بكفاءة أكبر.

الإلكترونيات الجديدة حيث تم تصميمها:

- تم اختيار مقياس تسارع جديد أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

-تغيير أزرار اللمس لمفتاح متعدد المواضع.

- استخدم دائرة شحن جديدة.

-تغيير الشحن اللاسلكي لشحن USB لأنني أردت غلافًا من الألومنيوم.

- استخدم معالجًا منخفض الطاقة لتوفير المزيد من الطاقة.

-اخترت خلفية LED جديدة.

-استخدم IC قياس البطارية لتتبع مستوى البطارية.

الخطوة الثالثة: تجميع الإلكترونيات

بعد أشهر من تصميم الساعة الجديدة ، يمكن أيضًا تجميعها. لقد استخدمت بعض الأدوات المتاحة في مدرستي لحام الدوائر المتكاملة الصغيرة (الصورة 4). استغرق هذا الأمر عدة أيام لأنني واجهت بعض المشاكل ولكن في النهاية حصلت على الإلكترونيات تعمل (الصورة 5).

الخطوة 4: تصميم الحالة

لقد صممت العلبة بالتوازي مع تصميم الإلكترونيات. في كل مرة تحقق في برنامج كمبيوتر ثلاثي الأبعاد إذا كان كل مكون مناسبًا. قبل طحن العلبة باستخدام الحاسب الآلي (التحكم العددي بالكمبيوتر) ، تم عمل نموذج أولي مطبوع ثلاثي الأبعاد للتأكد من أن كل شيء مناسب. (الصورة 1 ، 2)

بعد الانتهاء من تصميم الحالة وعمل الإلكترونيات ، بدأت البحث حول كيفية برمجة آلات CNC (الصورة 3). ساعدني صديق لي لديه معرفة بالطحن باستخدام الحاسب الآلي في برمجة آلة CNC. لذلك يمكن أن يبدأ الطحن. (صورة 4)

بعد اكتمال الطحن ، انتهيت من العلبة عن طريق حفر ثقوب وتلميع العلبة. كل شيء مناسب في المرة الأولى بشكل صحيح. (الصورة 5 ، 6 ، 7)

لقد صممت مزلاجًا لنافذة أكريليك. لكن المزلاج تم طحنه بعيدًا عن طريق الصدفة. باستخدام قاطع ليزر ، قمت بقطع نافذة من الأكريليك تم لصقها على الجزء العلوي من الساعة (الصورة 9).

الخطوة 5: البرنامج والتطبيق

تنام وحدة التحكم الموجودة في الساعة بشكل أساسي طوال الوقت لتوفير الطاقة. يقوم معالج منخفض الطاقة بقراءة مقياس التسارع كل بضعة أجزاء من الثانية للتحقق مما إذا كان معصمي مستديرًا. فقط عندما يتم تشغيله ، سوف يستيقظ المعالج الرئيسي ويحصل على الوقت من RTC وسيظهر الساعات ثم الدقائق لفترة وجيزة على الأنابيب.

يتحقق المعالج الرئيسي أيضًا من عملية الشحن ، ويتحقق من اتصالات Bluetooth الواردة ، ويتحقق من حالة زر الإدخال ويتفاعل وفقًا لذلك.

إذا كان المستخدم لا يتفاعل مع الساعة أكثر من ذلك ، فسوف ينتقل المعالج الرئيسي إلى وضع السكون مرة أخرى.

كجزء من دراستي ، كان علينا إنشاء تطبيق. لذلك فكرت في إنشاء التطبيق لساعة nixie. تمت كتابة التطبيق بلغة xamarin من Microsoft بلغة C #.

لسوء الحظ ، اضطررت إلى إنشاء التطبيق باللغة الهولندية. ولكن هناك في الأساس علامة تبويب اتصال تعرض الساعات التي تم العثور عليها (الصورة 1). بعد ذلك يتم تنزيل الإعدادات من الساعة. يتم حفظ هذه الإعدادات على الساعة. علامة تبويب لمزامنة الوقت يدويًا أو تلقائيًا عن طريق الحصول على الوقت من هاتفك الذكي (الصورة 2). علامة تبويب لتغيير إعدادات الساعة (الصورة 5). وأخيرًا وليس آخرًا ، علامة تبويب الحالة التي تعرض حالة البطارية. (صورة 6)

الخطوة 6: الميزات والانطباع

ميزات الساعة:

- أنبوبان صغيران من نوع nixie من النوع z5900m.

- ساعة دقيقة في الوقت الحقيقي.

- أظهرت الحسابات أن زمن الانتظار 350 ساعة كان قابلاً للتحقيق بسهولة.

- بلوتوث للتحكم في الإعدادات وضبط وقت الساعة وكذلك رؤية حالة البطارية.

- تتضمن بعض إعدادات Bluetooth: تشغيل / إيقاف تشغيل الرسوم المتحركة ، تشغيل يدوي أو مقياس تسارع للأنابيب ، تشغيل / إيقاف تشغيل في الخلفية. زر قابل للبرمجة لرؤية درجة حرارة نسبة البطارية.

- مقياس تسارع لتحريك الأنابيب عند لف الرسغ

- بطارية 300 مللي أمبير.

- ليد RGB لأغراض متعددة.

- مقياس غاز البطارية IC لمراقبة حالة البطارية بدقة.

- micro USB لشحن البطارية.

- زر واحد متعدد الاتجاهات للتشغيل ، اتصال Bluetooth وزر قابل للبرمجة لقراءة درجة الحرارة أو حالة البطارية ، ضبط الوقت يدويًا.

- غلاف مطحون CNC من الألومنيوم.

- نافذة أكريليك للحماية

- تطبيق بلوتوث للهاتف.

- تزامن اختياري للوقت عبر WiFi.

- محرك اهتزاز اختياري للإشارة إلى إشعارات الهاتف الذكي مثل Whatsapp و Facebook و Snapchat و SMS …

- يتم عرض الساعات أولاً ثم الدقائق.

برنامج MCU على الساعة مكتوب بلغات C ++ و C والمجمع.

برنامج التطبيق مكتوب بلغة xamarin C #.

الجائزة الأولى في مسابقة الأجهزة القابلة للارتداء