6 -цифрен часовник / таймер / термометър Nixie: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Този проект е за 6 -цифрен прецизен часовник с тръби NIXIE.

С превключвател за избор, който можете да избирате между режим ВРЕМЕ (и дата), режим ТАЙМЕР (с точност 0,01 сек) и режим ТЕРМОМЕТЪР.

RTC модул държи датата и часа от вътрешна батерия.

Осигурен е PIR сензор за изключване на дисплея, когато никой не премести пред часовника за няколко минути.

Моля, имайте предвид, че за този проект трябва да имате минимални до умерени електронни умения.

Отказ от отговорност/ ВНИМАНИЕ:

Тази верига произвежда високо напрежение, което може да причини токов удар и/или повреда на оборудването.

Консумативи

Електронни компоненти:

1. Тръби Nixie (6)
2. 74141 или 7441 IC (1)
3. Arduino Pro Mini (1)
4. 555 IC (1)
5. 4098 IC (1)
6. RTC DS 3231 модул (1)
7. LM35 (1)
8. 7805 Регулатор (1)
9. MPSA42 транзистор (6)
10. MPSA92 транзистор (6)
11. МОП -транзистор IRF740 (1)
12. МОП -транзистор IRF540 (1)
13. Транзистор BC547 (1)
14. 22 K резистор (12)
15. 10 K резистор (7)
16. 1 M резистор (7)
17. 100 K резистор (1)
18. 1 K резистор (1)
19. 2.2 K резистор (1)
20. 220 K резистор (1)
21. 1 K потенциометър (1)
22. UF4004 диод (1)
23. 100 uH 1A индуктор (1)
24. 4.7uF 200 Волтов кондензатор (1)
25. 10uF 25 -волтов кондензатор (1)
26. 220uF 25 -волтов кондензатор (1)
27. 100nF кондензатор (1)
28. 100pF кондензатор (1)
29. 2.2nF кондензатор (1)
30. Превключвател за включване/изключване (1)
31. 3 превключвател за избор на състояние (1)
32. Бутон (4)
33. Adptor жак (1)
34. 9 -волтов адаптер за стена (1)
35. Многофункционална печатна платка, щифтове и т.н., ако е необходимо

Стъпка 1: За тръбите Nixie

Тръбите Nixie бяха стандартен дисплей за числа, преди изобретяването на седем сегмента. По същество те са неонови вакуумни тръби и всяка цифра е катод на тръбата, която свети при свързване с високо напрежение.

Те изглеждат много красиви, но за съжаление в наши дни са трудни за намиране. Въпреки че те все още се предлагат в онлайн магазините като ebay и др.

Изчистих 12 хубави Nixies от стар калкулатор, който не работеше. В повечето случаи дисплеят на калкулатора не е частта, която е повредена:)

В моя случай металните щифтове бяха силно корозирали и някои от тях бяха отделени от мястото на свързване към стъклото! Запоявах жица до точката и я фиксирах с циано-акрилатно (1, 2, 3) лепило.

Моите никси тръби бяха NEC LD955A. Можете да използвате всякакви тръби Nixie, които можете да намерите, а електрическите спецификации са напълно сходни. Можете да намерите изводите, като потърсите номера на тръбата в интернет или можете да намерите щифтовете, като приложите 180 волта DC към щифтовете. Общият щифт, (анод) трябва да бъде свързан към +180 v и всеки от другите щифтове е свързан към земята, чрез 2.2K резистор. Запишете номера на пина и съответната цифра, която се показва.

Не проектирах печатна платка, защото възнамерявах да направя прототип. Освен това не можах да намеря отпечатъка на тръбите nixie. Затова използвах многофункционална дъска. Можете да проектирате печатна платка, ако искате.

Стъпка 2: Схематично описание

Никси тръбите са мултиплексирани, за да се намалят щифтовете, необходими за работа с 6 цифри. IC 74141 (или 7441) IC е BCD-към-десетичен преобразувател, който е в състояние да се справи с високо напрежение. Едно 74141 в достатъчно, защото тръбите са мултиплексирани. Тази IC управлява катодите.

За да задвижвам анодите, използвах два транзистора с високо напрежение на цифра (очевидно Arduino не може да се справи със 180 волта!)

За да задържа времето в случай на прекъсване на захранването, използвах RTC модул (часовник в реално време), който използва 3V литиева батерия. Той ще държи времето и датата много точно за дълго време, може би повече от 1 година.

За PIR сензора използвах малък модул (SR505). За съжаление този модул задържа изходния сигнал само за 8 секунди, което според мен не е достатъчно. Предпочетох този път да е около 2-3 минути. PIR модулите, които имат регулируемо време закъснение, са по -големи и не се вписват в компактния ми дизайн. Затова добавих моностабилен мултивибратор (CD4098), за да удължа забавянето.

Генераторът за високо напрежение използва осцилатор 555 и транзистор MOSFET.

Стъпка 3: Бележки за сглобяването

1) Сглобете веригата за високо напрежение и регулирайте напрежението на 170-180 волта чрез потенциометъра.

2) Тествайте тръбите Nixie и намерете тяхното разположение. (+180 V с 22k резистор последователно към анода, заземете другите щифтове с един)

3) Свържете сходните щифтове на тръбите заедно (с изключение на анодите) за мултиплексиране.

4) Тествайте окабеляването, като прилагате високо напрежение към всеки анод и катод.

5) Сглобете транзисторите с високо напрежение и IC 74141.

6) Тествайте веригата, като прилагате високи или ниски логически нива (0 и +5v) към входовете на 74141 и базата на транзисторите MPSA42, всяка цифра от съответната тръба трябва да свети.

7) Програмирайте Arduino pro mini.

Както може би знаете, Arduino pro mini се нуждае от специален интерфейс, за да бъде свързан с компютър. Можете да намерите подходящи инструкции в интернет.

8) Свържете Arduino. Когато тръбите се окажат, че работят правилно, можете да продължите с добавянето на RTC модул, температурен сензор LM35, PIR сензор и превключватели, бутони и т.н.

Инсталирах тръбите nixie в три групи по две (за часове, минути и секунди), така че нямаше нужда да добавям лампа за разделяне.

Опитайте се да подравните внимателно тръбите на борда, за да изглеждат приятно. Можете да наклоните тръбите, за да имате добър зрителен ъгъл.

Стъпка 4: Ръководство за потребителя

1) TIME режим: При нормална работа се показва времето. Ако никой не присъства (и се движи) пред часовника, лампите ще се изключат след около 2 минути, за да удължат живота на тръбите.

Като включите превключвателя SW1, можете да заобиколите PIR сензора, така че тръбите да останат постоянно ВКЛЮЧЕНИ.

В режим ВРЕМЕ дата може да се покаже чрез натискане на бутона „Дата“.

2) Режим ТАЙМЕР: Ако превключвателят е в режим ТАЙМЕР, първо трябва да натиснете бутона „Дата“, за да нулирате таймера. Този бутон действа и за стартиране/спиране на таймера.

3) Режим ТЕРМОМЕТЪР: Режимът на термометъра може да бъде избран чрез селекторния превключвател. В този режим температурата на околната среда се показва в градуси по Целзий. До средните тръби ще се покажат градусите, а следващата тръба отдясно показва една десета от градуса. Тъй като цифрата се събира в групи по две, няма нужда от десетична запетая. Останалите цифри остават ИЗКЛЮЧЕНИ в режим на термометър.

(Ако искате температурата да се показва в градуси по Фаренхайт, трябва да промените съответно програмата на Arduino. Можете да намерите програмата за тази цел в интернет.)

4) Как да зададете дата и час:

В режим ВРЕМЕ, натиснете и задръжте бутона "Задаване на час". Часът ще напредва с една всяка секунда. Регулирането на минутите се извършва точно като часове чрез натискане на бутона "Set Min".

За да регулирате секундите, натиснете бутона "Set Sec" и задръжте; броячът на секунди ще спре да се брои. Когато достигнете желаното време, отпуснете този бутон.

За да зададете датата, задръжте бутона „Date“с една ръка и натиснете бутоните „Set Hour“, „Set Min“и „Set Sec“, за да регулирате годината, месеца и деня, както желаете.