مشاهدة أنبوب Nixie: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

لقد صنعت ساعة في وقت سابق من هذا العام لمعرفة ما إذا كان بإمكاني صنع شيء يعمل. كان لدي 3 متطلبات تصميم رئيسية

1. حافظ على دقة الوقت
2. بطارية تدوم طوال اليوم
3. كن صغيرًا بما يكفي لارتدائه بشكل مريح

تمكنت من تلبية الشرطين الأولين ، لكن الثالث هو امتداد بعض الشيء. لقد لاحظت بالفعل وجود هذا التصميم على معصمك ، لكنه غير صالح للاستخدام. أريد أن أتجاوز عملية التصميم وأظهر ما حدث بشكل صحيح وما هو الخطأ في هذا المشروع. سأقوم بنشر الملفات لاستخدامها ، ولكن كما سأشرح ، أوصي بتغيير بعض خيارات التصميم عند إنشاء النموذج الخاص بك.

إرشادات السلامة

يتضمن هذا المشروع ربط جهاز بمعصمك يولد 150 فولت تيار مستمر. سيؤدي ذلك إلى إصابة خطيرة أو إصابة إذا لم تنتبه.

الخطوة 1: الأجزاء المطلوبة

عندما تصمم ساعتك ، عليك أن تبدأ باختيار مكوناتك.

أنابيب Nixie

الأصغر كلما كان ذلك أفضل. لقد استخدمت IN-17 التي لها بصمة صغيرة ، لكنها طويلة جدًا. قد يكون الأنبوب الذي يحتوي على خيوط تخرج أقل من الرقم قادراً على الضغط في منطقة أصغر.

مصدر طاقة عالي الجهد

نظرًا لأن هذا يعمل بالبطارية ، فنحن بحاجة إلى تحويل ~ 3 فولت إلى 150 فولت على الأقل. لقد استخدمت لوحة Taylor Electronics 1363. من الممكن تصميم اللوح الخاص بك ، لكنك ستحتاج إلى إيلاء اهتمام وثيق للتصميم. سمح لي استخدام لوحة مسبقة الصنع بتقليص حجم اللوحة إلى نصف ما سيكون عليه مع اللحام اليدوي ، وانتهى بي الأمر إلى أن تكون أكثر كفاءة وأقل رنينًا مما كان عليه تصميمي.

مفاتيح الجهد العالي

تعمل معظم المتحكمات الدقيقة من 3-5 فولت ، وليس 150 فولت. للتفاعل معهم ، نحتاج إلى سجل التحول أو الترانزستورات أو أي جهاز تبديل آخر قادر على الجهد العالي. لقد استخدمت HV5523 Shift Register لهذه اللوحة - فهي تتطلب تقنيًا منطق 5V لكنني وجدت أنها تعمل من 3.3V دون مشكلة.

متحكم

هناك حاجة إلى أصغر MCU يحتوي على دبابيس كافية لتشغيل جميع أجهزتك. لا تستخدم ATMega2560 لهذا لأنه مبالغة. لقد اخترت ATTiny841 لأنه كان يحتوي بالضبط على عدد IO المطلوب ودعم Arduino IDE.

RTC

للحفاظ على الوقت الدقيق ، فأنت بحاجة إلى شريحة RTC. لقد استخدمت DS3231.

الأجزاء الأخرى

• منظم ضغط كهربي

• واجهة لضبط الوقت أو تشغيل العرض

  لقد استخدمت مستشعر الإيماءات / القرب APDS-9960 بنجاح محدود

• طريقة للتأكد من أن كل شيء يعمل

  كان لدي منفذ تسلسلي مكشوف و RGB LED لإظهار حالة الجهاز الحالية

• قد ترغب أيضًا في طريقة لشحن البطارية دون إزالتها.

الخطوة 2: نظرة عامة على الوظائف

لقد قمت بتحميل بعض ملاحظاتي الأولية للتخطيط لتخطيط الدائرة ورسم تخطيطي للمكونات الرئيسية لما انتهيت من استخدامه.

يحتوي جانب الجهد العالي على HVPS الذي يزود + 150 فولت من خلال المقاوم الحالي المحدود إلى طرف الأنود المشترك (+) لأنابيب Nixie. يتصل سجل التحول بكل من أرقام الأنابيب. سجل التحول هو جهاز الصرف المفتوح. يمكن إما ربط كل دبوس مباشرة بالأرض ، أو تركه منفصلاً عن الدائرة. هذا يعني أن جميع الخيوط غير المتصلة لأنبوب nixie ستقيس 150 فولت عند عدم استخدامها.

يحتوي جانب الجهد المنخفض على منظم باك / دفعة 3.3 فولت ينظم الجهد من بطارية ليبو. هذا يحافظ على الدائرة عند 3.3 فولت حيث ينخفض جهد ليبو من 3.7 إلى 3.0 فولت. يتصل ناقل Attiny841 i2C بمستشعر Gesture و RTC. لا يظهر هو RGB LED والتوصيل التسلسلي.

عند تشغيل وحدة MCU ، ستتحقق من مستشعر الإيماءات للحصول على معلومات القرب. لتجنب وجود غلاف من تشغيل الشاشة ، يتطلب الأمر كشف المستشعر لمدة ثانية واحدة على الأقل ، ثم تغطيته لمدة ثانية واحدة على الأقل ، ثم كشف الغطاء لبدء إجراء ما. سيعرض الإصدار الأولي من الساعة الوقت مرة واحدة كما هو موضح في الصورة الأخيرة. لقد قمت بتحديثه بحيث يكون لديه القدرة على الدخول في وضع التشغيل دائمًا من خلال إبقاء المستشعر مغطى لفترة أطول.

الخطوة 3: تصميم اللوحة

لن أخوض في الكثير من التفاصيل حول كيفية صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور حيث يوجد بالفعل الكثير من المعلومات حول ذلك. تتوفر بعض آثار أقدام Nixie Tube المفيدة هنا.

عندما صممت لوحة PCB الخاصة بي ، قمت بتكديس لوحين أصغر حجمًا لتقليل البصمة التي قد تتركها عند ربطها بمعصمي. لقد وجدت أنه من المفيد طباعة نسخة ورقية من PCB وقصها للتأكد من اصطفاف جميع آثار قدمي ومحاذاة الموصلات. إذا سمحت المساحة بمحاولة ترك منصات الاختراق لـ i2C وخطوط البيانات الأخرى لفحصها أو لحامها أيضًا أثناء الاختبار.

لدى Eagle ميزة تسمح لك بتعيين نموذج ثلاثي الأبعاد لمكون ، ثم تصدير نموذج ثلاثي الأبعاد للوح الخاص بك إلى برنامج آخر. لقد كانت عربات التي تجرها الدواب عندما كنت أستخدمها ولكن لا تزال مفيدة للغاية للتأكد من عدم تداخل أي أجزاء مع بعضها البعض.

لتوفير مساحة لم أقم بتضمين شاحن بطارية داخل الساعة. بدلاً من ذلك ، لدي بعض موصلات DuPont الأنثوية على جانب الساعة. تُظهر الصورة الأخيرة لهذه المجموعة الأسلاك التي استخدمتها. الجانب الأيسر داخل الساعة ، والجانب الأيمن بالخارج. لشحن الساعة ، تقوم بتوصيل الأسلاك الخارجية بالشاحن الخارجي. يمثل الخط الأزرق بالقرب من البطارية السلبية فتحة ذات مفاتيح لمنع إدخال الشاحن للخلف. لتشغيل الساعة ، تستخدم كبل توصيل صغير (أخضر) لتوصيل البطارية + إلى VCC للدائرة الفعلية. هذا يعطي أمانًا سريعًا في حالة حدوث مشكلة. نظرًا للتخطيط ، لا يمكنك قصر الدائرة أو توصيلها بشكل عكسي.

الخطوة 4: تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور

لقد طلبت الألواح الخاصة بي من OSHPark لأنها كانت سريعة جدًا ورخيصة ولها لون أرجواني جميل: D.

يمكنك أيضًا الحصول على 3 من كل لوحة ، بحيث يمكنك صنع ساعتين والحصول على لوحة ثالثة للاختبار عليها.

قم بعمل حزم QFN بالهواء الساخن أولاً ، ثم قم بلحام كل شيء يدويًا بدءًا من المكونات الأصغر. لا تقم بتوصيل أنابيب Nixie أو HVPS. إذا كان لديك استنسل لحام وفرن محمصة ، فأنت تقوم بعمل جيد. استخدم مقياس أوم للتحقق من وجود شورتات على PCB. إذا قمت بقياس مقاومة متوسطة عالية قصيرة ، فقد يكون لديك الكثير من بقايا التدفق على السبورة. يحتوي HV5523 على دبابيس رفيعة جدًا ولا يمكنك معرفة ما إذا كانت موصولة تحت IC. امنح لوحتك فرصة لتهدأ إذا كنت تعيد صياغتها لفترة طويلة.

بمجرد تجميع مكونات الجهد المنخفض ، قم بتشغيل برنامج يدور عبر جميع الأرقام الموجودة في سجل التحول. استخدم محلل منطقي أو جهاز قياس متعدد لتأكيد أن المسامير يتم سحبها إلى مستوى منخفض عندما يكون متوقعًا. تأكد أيضًا من استجابة RTC والأجهزة الأخرى كما هو متوقع.

جندى HVPS ، ثم أنابيب nixie. بالنسبة لـ Nixie Tubes ، يتم لحام ساق واحدة في كل مرة ولا تترك الحرارة لفترة طويلة. إذا كان من الممكن أمسك الساق بين ثنائي الفينيل متعدد الكلور والزجاج مع كماشة لتكون بمثابة غرفة التبريد. امنح الأنابيب فرصة لتبرد بين لحام كل ساق.

إذا كنت تواجه مشكلات مع جزء لا يعمل ولا تعرف ما إذا كان مفصل لحام ، فيمكنك تجربة اللحام "dead bug". قم بإزالة الشريحة من اللوحة واستخدم سلكًا جيدًا لحام كل وسادة مباشرة. تأكد من استخدام سلك مطلي بالمينا حتى لا يقصر أي من الأسلاك معًا.

الخطوة 5: تصميم الحالة

باستخدام وظائف Eagles MCAD ، من السهل الحصول على نموذج ثلاثي الأبعاد للدائرة لبناء غلاف حولها. تتوفر أحزمة الساعة ذات الحجم القياسي في الصيدلية / المتجر متعدد الأقسام. إذا قمت بعمل فتحات تركيب في PCB الخاص بك ، فيمكنك إنشاء مواجهات في النموذج الخاص بك وربط اللوحة بسرعة. انتهى الأمر بقطع مواجهاتي بواسطة أنبوب Nixie ولم تكن قابلة للاستخدام - لقد استخدمت Sugru للتأكد من بقائها في مكان واحد.

الخطوة 6: ملفات المشروع والمشاكل التي تواجهها

ملفات النسر و Solidworks

كود أكثر قوة

لقد ربطت جميع الملفات التي قمت بإنشائها أثناء العمل في هذا المشروع. يتم تحميلها كما هي ، بدون تعديل أو تلميع. لست متأكدًا مما إذا كان هذا جيدًا أم سيئًا … يمكنك مشاهدة التخطيطي وتصميم اللوحة وملفات Solidworks ورمز Arduino. لقد شرحت الخيارات التي قمت بها ، ويجب أن تساعدك هذه الملفات في معرفة كيفية تنفيذ هذه الخيارات في ساعتك الخاصة.

في ملفات Eagle ، يحتوي HV.brd على آثار أقدام nixie ، HV5523 ، موصل لـ HVPS و APDS-9960. يوجد APDS-9960 في الصفحة الثانية حيث يتم نسخها من ملف لوحة الاختراق 9960 من Sparkfun. يحتوي Schematic.brd على جميع العناصر ذات الجهد المنخفض. أعتقد أن جميع المكتبات المطلوبة متضمنة.

مجلد Solidworks عبارة عن فوضى كبيرة - أدى التصدير من النسر إلى إنشاء ملفات فردية لكل مقاوم ، وإلقاء كل شيء. "Assem8" هو الملف الذي يجب النظر إليه لرؤية كل ما يتم تزاوجه وتجميعه. مجلدات "تصدير" هي ملفات STL مع معلمات مختلفة من الاختبار.

رسم Arduino في الكود الأول هو ما يتم عرضه في الفيديو في الصفحة التالية وهو ما يتم استخدامه لجميع المستندات في هذا المستند. يحتوي الارتباط الثاني على مراجعة أحدث تتضمن أوضاع عرض متعددة. إذا تمت إعادة تعيين RTC على هذا المخطط ، فسيتم ضبط الوقت على الساعة 12 ظهرًا عند التشغيل التالي. هذا حتى يمكن استخدام الساعة كساعة مكتب يتم توصيلها دائمًا.

إذا قررت استخدام ملفاتي كنقطة بداية ، فيجب أن تكون على دراية ببعض المشكلات التي لم أحلها.

1. APDS-9960 غير متوافق مع Attiny Arduino Core. يعمل الكشف عن القرب ، ولكن لا يمكنني الحصول على الكود لالتقاط إشارة المقاطعة للإيماءات بشكل موثوق.
2. تم عكس رأس ISP ولم يتم توصيل أحد المسامير.
3. يذهب رأس ISP VCC إلى الجانب الخطأ من منظم الجهد. إذا لم يتم فصل هذا فإن منظم الجهد سوف يقلى على الفور
4. يتداخل حامل بطارية CR مع رأس i2C ببضعة مم

الخطوة 7: النتيجة النهائية

في نهاية هذه الرحلة لديّ ساعة Nixie تعمل. إنها قابلة للاستخدام إلى حد ما ، لكنها دليل على المفهوم أكثر من كونها ساعة يومية. تم تحويل اللوحة الثانية إلى ساعة مكتبية وتم تدمير اللوحة الثالثة أثناء عملية البناء.

بعض الروابط المفيدة إذا كنت ستحاول تصميم ساعتك الخاصة:

مجموعة Google Tube Nixie

قائمة تشغيل EEVBlog Nixie

النسر للتصدير فيوجن