Yet Another Nixie Clock: 6 Steps (with Pictures)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Vždycky jsem chtěl nixie hodiny, na těch zářících číslech je prostě něco, co mě fascinuje. Když jsem tedy na ebay našel nějaké nepříliš drahé IN12, koupil jsem si je, když jsem je obdržel, žasl jsem nad nimi, ale brzy jsem zjistil, že abych z nich vytvořil hodiny, potřeboval bych další věci. Protože jsem opravdu nemohl najít desku, která by splňovala mé přesné specifikace a přání, vložil jsem trubičky do zásuvky a všichni na ně zapomněli.

Vstupte do JLC PCB s neuvěřitelně nízkými cenami, nakonec jsem se rozhodl vyrobit si vlastní.

Zásoby

6x IN12 nixie trubice (jiné mohou fungovat, ale vyžadují úpravy na DPS)

6x dekodér BDC na desítkové číslo SN74141 nebo K155ID1

6x odpor 1,5 kOhm

4x odpor 180 kOhm

4x vysokonapěťový tranzistor MPSA42

4x 5mm neonová lampa (můžete také použít oranžové LED diody, ale tady je to trochu proti duchu)

4x 74HC595 posuvný registr

2x keramický kondenzátor 470nF

1x regulátor LM7805 5V

1x Zesílené VN napájení

1x DC barel jack

1x Wemos D1 Mini

Krok 1: Návrh desky plošných spojů

Protože jsem velkým fanouškem open source softwaru, použil jsem k návrhu DPS KiCad EDA. Prozkoumal jsem různé návrhy hodin nixie na Googlu a rozhodl jsem se použít ruské ovladače K155ID1 v kombinaci s posuvnými registry 74HC595. Mozkem operace je Wemos D1 mini s podporou Wi-Fi. Protože jsem na ebay našel docela levnou sadu pro zvýšení HV, rozhodl jsem se, že to na desce sám neudělám. Také jsem měl většinu komponent již po ruce a navrhnout převodník na vyšší úroveň by znamenalo získat několik dalších. Možná příště.

Vím, že existuje spousta možných vylepšení jak ve schématu, tak v rozvržení desky plošných spojů, ale to bylo poprvé, co jsem ve skutečnosti pracoval s KiCadem, a soustředil jsem se více na konečný produkt.

Po dokončení schématu a vyzkoušení na prkénku jsem začal rozkládat desku plošných spojů. Toto je umění samo o sobě a poměrně široké téma, takže se zde nebudu příliš rozepisovat. Na internetu je několik skvělých a podrobných videí.

Celý projekt KiCad je k dispozici na mém GitHubu.

Krok 2: Výroba desky plošných spojů

Po dvojité a trojité kontrole vašeho návrhu je čas jej skutečně vyrobit. Dělal jsem to doma s přenosem termálního inkoustu a Fe3Cl, ale tento proces je docela chaotický, vyžaduje hodně přípravy a podle mých zkušeností má docela nepředvídatelné a nekonzistentní výsledky. Takže, jak již bylo zmíněno, rozhodl jsem se pro profesionální deskový dům. JLC PCB (nesponzorováno) nabízí skvělé ceny a pokud jste ochotni čekat dlouhou dobu dodání (nebo zaplatit 10krát více za poštovné než desky), můžete skutečně získat profesionální produkt, který nerozbije vaši banku. Boardhouse poskytuje podrobné podrobné pokyny, jak exportovat a nahrávat soubory gerber, a před potvrzením můžete svůj design znovu zkontrolovat v online prohlížeči gerber. Nyní už jen musíte počkat, až se vyrobí a dodají desky plošných spojů. Zde je pěkný přehled výrobního postupu. Pokud děláte jednorázovou věc, můžete přemýšlet o tom, co dělat se 4 zbylými deskami plošných spojů, protože minimum, které si můžete objednat, je 5.

Krok 3: Pájení

Jakmile jsou desky plošných spojů dodány, je čas provést nějaké pájení, počínaje od nejmenších (nebo nejnižších profilů) komponent, po nichž následují větší.

Pokud dělám něco většího než jen několik komponent, vždy používám kusovník (BOM), KiCad má dokonce pěkný plugin pro export interaktivního kusovníku.

Krok 4: Programování ESP

Udělal jsem programování ve VS Code a pokusil jsem se udělat firmware docela flexibilní. V tuto chvíli to funguje, ale je tu velký prostor pro vylepšení a další funkce.

Úplný kód je k dispozici na github:

Krok 5: Vytvoření přílohy

Zpočátku jsem navrhl jen jednoduchou krabici, která bude vytištěna na 3D jako skříň, ale doufám, že někdy v budoucnu vyrobím mnohem hezčí dřevěnou skříň.

Z dočasných řešení se obvykle stane trvalé…

Krok 6: Ladění

Tak. Deska je připravena, firmware je nahrán a je čas zapojit mikrokontrolér a dát jej na zeď!

Až na to, že dvě z trubic se nerozsvítily. Po nějakém prozkoumání a bližší prohlídce desky jsem zjistil, že některé podložky na posuvných registrech jen plavaly, přestože byly připojeny k základní rovině. Ukázalo se, že jsem byl uspěchaný a nahral soubory, aniž bych udělal poslední DRC (Kontrola pravidel návrhu) po změnách poslední sekundy (Cu fill), takže některé oblasti byly skutečně vyplněny, ale nebyly s ničím spojeny. Při přesouvání montážních otvorů jsem také zapomněl opravit stopu napájení HV …

No, protože to byly jen nějaké drobné opravy, popadl jsem nějaký bodge drát a připojil plovoucí věci.

Vždy je dobré poznamenat si chyby HW a opravit je v návrhu DPS, i když jen pro budoucí použití.

Druhá cena v PCB Design Challenge