Ρολόι 6 ψηφίων Nixie / Χρονόμετρο / Θερμόμετρο: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Αυτό το έργο είναι περίπου ένα 6ψήφιο ρολόι ακριβείας με σωλήνες NIXIE.

Με έναν διακόπτη επιλογής που μπορείτε να επιλέξετε μεταξύ της λειτουργίας TIME (και ημερομηνίας), της λειτουργίας TIMER (με ακρίβεια 0,01 sec) και της λειτουργίας THERMOMETER.

Μια μονάδα RTC κρατά την ημερομηνία και την ώρα από μια εσωτερική μπαταρία.

Παρέχεται ένας αισθητήρας PIR για να κλείσει την οθόνη όταν κανείς δεν μετακινείται μπροστά από το ρολόι για λίγα λεπτά.

Λάβετε υπόψη ότι, για αυτό το έργο θα πρέπει να έχετε ελάχιστες έως μέτριες ηλεκτρονικές δεξιότητες.

Αποποίηση/ ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ:

Αυτό το κύκλωμα παράγει υψηλή τάση που μπορεί να προκαλέσει ηλεκτροπληξία ή/και βλάβη στον εξοπλισμό.

Προμήθειες

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ:

1. Σωλήνες Nixie (6)
2. 74141 ή 7441 IC (1)
3. Arduino Pro Mini (1)
4. 555 IC (1)
5. 4098 IC (1)
6. Ενότητα RTC DS 3231 (1)
7. LM35 (1)
8. 7805 Ρυθμιστής (1)
9. MPSA42 τρανζίστορ (6)
10. MPSA92 τρανζίστορ (6)
11. IRF740 MOSFET (1)
12. IRF540 MOSFET (1)
13. BC547 Τρανζίστορ (1)
14. 22 K Αντίσταση (12)
15. Αντίσταση 10 K (7)
16. Αντίσταση 1 Μ (7)
17. Αντίσταση 100 K (1)
18. Αντίσταση 1 K (1)
19. 2.2 K Αντίσταση (1)
20. Αντίσταση 220 K (1)
21. Ποτενσιόμετρο 1 K (1)
22. Δίοδος UF4004 (1)
23. 100 uH 1A επαγωγέας (1)
24. Πυκνωτής 4.7uF 200 Volt (1)
25. Πυκνωτής 10uF 25 Volt (1)
26. Πυκνωτής 220uF 25 Volt (1)
27. Πυκνωτής 100nF (1)
28. Πυκνωτής 100pF (1)
29. 2.2nF πυκνωτής (1)
30. Διακόπτης ON/OFF (1)
31. Διακόπτης επιλογής 3 καταστάσεων (1)
32. Κουμπί (4)
33. Adptor jack (1)
34. Προσαρμογέας τοίχου 9 volt (1)
35. PCB πολλαπλών χρήσεων, κεφαλίδες καρφιτσών κλπ. Όπως απαιτείται

Βήμα 1: Σχετικά με τους σωλήνες Nixie

Οι σωλήνες Nixie ήταν τυπική οθόνη για αριθμούς, πριν από την εφεύρεση επτά τμημάτων. Είναι ουσιαστικά σωλήνες κενού νέον και κάθε ψηφίο είναι μια κάθοδος του σωλήνα, η οποία λάμπει κατά τη σύνδεση υψηλής τάσης.

Φαίνονται πολύ όμορφα, αλλά δυστυχώς, είναι δύσκολο να βρεθούν αυτές τις μέρες. Αν και είναι ακόμα διαθέσιμα στα ηλεκτρονικά καταστήματα όπως το ebay κ.λπ.

Σκούπισα 12 ωραίες Nixies από μια παλιά αριθμομηχανή που δεν λειτουργούσε. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η οθόνη μιας αριθμομηχανής δεν είναι το μέρος που έχει χαλάσει:)

Στην περίπτωσή μου, οι μεταλλικές ακίδες διαβρώθηκαν έντονα και μερικές από αυτές αποσπάστηκαν από το σημείο σύνδεσης με το γυαλί! Κόλλησα ένα σύρμα στο σημείο και το στερέωσα με κόλλα κυανοακρυλικού (1, 2, 3).

Οι σωλήνες nixie μου ήταν NEC LD955A. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τυχόν σωλήνες nixie που μπορείτε να βρείτε και οι ηλεκτρικές προδιαγραφές είναι σχεδόν παρόμοιες. Μπορείτε να βρείτε το pinout αναζητώντας τον αριθμό του σωλήνα στο διαδίκτυο ή μπορείτε να βρείτε τις ακίδες εφαρμόζοντας 180 volt DC στις ακίδες. Ο κοινός πείρος, (Anode) πρέπει να συνδέεται με +180 v και κάθε ένας από τους άλλους πείρους να συνδέεται με τη γείωση, μέσω αντίστασης 2,2K. Γράψτε τον αριθμό pin και το αντίστοιχο ψηφίο που εμφανίζεται.

Δεν σχεδίασα PCB, γιατί είχα σκοπό να φτιάξω ένα πρωτότυπο. Εκτός αυτού, δεν μπορούσα να βρω το αποτύπωμα των σωλήνων nixie. Έτσι χρησιμοποίησα πίνακα πολλαπλών χρήσεων. Μπορείτε να σχεδιάσετε ένα PCB εάν θέλετε.

Βήμα 2: Σχηματική περιγραφή

Οι σωλήνες nixie είναι πολυπλεξικοί, για να μειώσουν τις ακίδες που απαιτούνται για τη λειτουργία 6 ψηφίων. Το IC 74141 (ή 7441) είναι ένας μετατροπέας BCD σε δεκαδικό που μπορεί να χειριστεί υψηλή τάση. Ένα 74141 σε αρκετό, επειδή οι σωλήνες είναι πολυπλεγμένοι. Αυτό το IC οδηγεί τις καθόδους.

Για να οδηγήσω τις ανόδους, χρησιμοποίησα δύο τρανζίστορ υψηλής τάσης ανά ψηφίο (προφανώς το Arduino δεν μπορεί να χειριστεί 180 βολτ!)

Για να κρατήσω το χρόνο σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, χρησιμοποίησα μια μονάδα RTC (ρολόι πραγματικού χρόνου) που χρησιμοποιεί μπαταρία λιθίου 3V. Θα κρατήσει την ώρα και την ημερομηνία με μεγάλη ακρίβεια για μεγάλο χρονικό διάστημα, ίσως και περισσότερο από 1 χρόνο.

Για τον αισθητήρα PIR, χρησιμοποίησα μια μικροσκοπική μονάδα (SR505). Δυστυχώς, αυτή η μονάδα διατηρεί το σήμα εξόδου μόνο για 8 δευτερόλεπτα, το οποίο δεν είναι αρκετό κατά τη γνώμη μου. Προτίμησα αυτό το διάστημα να είναι περίπου 2-3 λεπτά. Οι μονάδες PIR που έχουν ρυθμιζόμενη χρονική καθυστέρηση, είναι μεγαλύτερες και δεν ταιριάζουν στον συμπαγή σχεδιασμό μου. Πρόσθεσα λοιπόν έναν μονοσταθερό πολυ -δονητή (CD4098) για να παρατείνω την χρονική καθυστέρηση.

Η γεννήτρια υψηλής τάσης χρησιμοποιεί έναν ταλαντωτή 555 και ένα τρανζίστορ MOSFET.

Βήμα 3: Σημειώσεις συναρμολόγησης

1) Συναρμολογήστε το κύκλωμα υψηλής τάσης και ρυθμίστε την τάση στα 170-180 Volts από το ποτενσιόμετρο.

2) Δοκιμάστε τους σωλήνες nixie και βρείτε το pinout τους. (+180 V με αντίσταση 22k σε σειρά στην άνοδο, γειώστε τις άλλες ακίδες έναν προς έναν)

3) Συνδέστε τους παρόμοιους πείρους των σωλήνων μαζί (εκτός από τις ανόδους) για πολυπλεξία.

4) Ελέγξτε την καλωδίωση εφαρμόζοντας υψηλή τάση σε κάθε άνοδο και κάθοδο.

5) Συναρμολόγηση των τρανζίστορ υψηλής τάσης και του IC 74141.

6) Δοκιμάστε το κύκλωμα εφαρμόζοντας υψηλά ή χαμηλά επίπεδα λογικής (0 και +5v) στις εισόδους 74141 και τη βάση των τρανζίστορ MPSA42, κάθε ψηφίο του αντίστοιχου σωλήνα πρέπει να λάμπει.

7) Προγραμματίστε το Arduino pro mini.

Όπως ίσως γνωρίζετε, το Arduino pro mini χρειάζεται μια ειδική διεπαφή για να συνδεθεί στον υπολογιστή. Μπορείτε να βρείτε τις κατάλληλες οδηγίες στο διαδίκτυο.

8) Συνδέστε το Arduino. Όταν αποδείχθηκε ότι οι σωλήνες λειτουργούσαν σωστά, μπορείτε να προχωρήσετε στην προσθήκη μονάδας RTC, αισθητήρα θερμοκρασίας LM35, αισθητήρα PIR και διακόπτες, κουμπιά κ.λπ.

Εγκατέστησα τους σωλήνες nixie σε τρεις ομάδες των δύο (για ώρες, λεπτά και δευτερόλεπτα), οπότε δεν χρειάστηκε να προσθέσω μια λυχνία διαχωρισμού.

Προσπαθήστε να ευθυγραμμίσετε τους σωλήνες στο σκάφος προσεκτικά για να έχετε μια όμορφη εμφάνιση. Μπορείτε να γείρετε τους σωλήνες για να έχετε καλή οπτική γωνία.

Βήμα 4: Οδηγός χρήσης

1) TIME mode: Στην κανονική λειτουργία, εμφανίζεται ο χρόνος. Εάν κανείς δεν είναι παρών (και δεν κινείται) μπροστά από το ρολόι, οι λάμπες θα σβήσουν μετά από περίπου 2 λεπτά, για να επιμηκυνθεί η διάρκεια ζωής των σωλήνων.

Ενεργοποιώντας τον διακόπτη SW1, μπορείτε να παρακάμψετε τον αισθητήρα PIR έτσι ώστε οι σωλήνες να παραμείνουν Μόνιμα ενεργοποιημένοι.

Στη λειτουργία TIME, η ημερομηνία μπορεί να εμφανιστεί πατώντας το κουμπί "Ημερομηνία".

2) Λειτουργία ΧΡΟΝΟΔΙΑΚΟΠΤΗ: Εάν ο διακόπτης επιλογής βρίσκεται στη λειτουργία ΧΡΟΝΟΔΙΑΚΟΠΤΗ, πρέπει πρώτα να πατήσετε το κουμπί "Ημερομηνία" για να επαναφέρετε το χρονόμετρο. Αυτό το κουμπί λειτουργεί επίσης για την εκκίνηση/διακοπή του χρονοδιακόπτη.

3) Λειτουργία ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΟΥ: Η λειτουργία θερμόμετρου μπορεί να επιλεγεί από τον διακόπτη επιλογής. Σε αυτήν τη λειτουργία, η θερμοκρασία περιβάλλοντος εμφανίζεται σε βαθμούς Κελσίου. Στους μεσαίους σωλήνες θα εμφανίζονται οι μοίρες και ο επόμενος σωλήνας στα δεξιά δείχνει το ένα δέκατο του βαθμού. Καθώς το ψηφίο συγκεντρώνεται σε ομάδες των δύο, δεν υπάρχει ανάγκη για δεκαδικό σημείο. Τα άλλα ψηφία παραμένουν OFF στη λειτουργία θερμόμετρου.

(Εάν θέλετε η θερμοκρασία να εμφανίζεται σε βαθμούς Φαρενάιτ, θα πρέπει να αλλάξετε το πρόγραμμα του Arduino ανάλογα. Μπορείτε να βρείτε το κομμάτι του προγράμματος για αυτόν τον σκοπό στο διαδίκτυο.)

4) Πώς να ορίσετε ημερομηνία και ώρα:

Στη λειτουργία TIME, πατήστε παρατεταμένα το κουμπί "Ρύθμιση ώρας". Η ώρα θα προχωρά μία κάθε δευτερόλεπτο. Η ρύθμιση των λεπτών γίνεται ακριβώς ως ώρες πατώντας το κουμπί "Set Min".

Για να ρυθμίσετε τα δευτερόλεπτα, πατήστε το κουμπί "Set Sec" και κρατήστε πατημένο. ο μετρητής δευτερολέπτων θα σταματήσει να μετράει. Όταν συμπληρωθεί ο επιθυμητός χρόνος, αφήστε αυτό το κουμπί.

Για να ρυθμίσετε την ημερομηνία, κρατήστε πατημένο το κουμπί "Ημερομηνία" με το ένα χέρι και πατήστε τα κουμπιά "Ρύθμιση ώρας", "Ορισμός ελάχιστου" και "Ορισμός δευτερολέπτου" για να ρυθμίσετε το έτος, τον μήνα και την ημέρα όπως θέλετε.