6místné hodiny / časovač / teploměr Nixie: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Tento projekt je o 6místných přesných hodinách s elektronkami NIXIE.

Pomocí přepínače, který si můžete vybrat mezi režimem TIME (a datum), TIMER (s přesností 0,01 s) a režimem THERMOMETER.

Modul RTC uchovává datum a čas pomocí interní baterie.

K dispozici je snímač PIR, který vypne displej, pokud se nikdo na několik minut nepohybuje před hodiny.

Vezměte prosím na vědomí, že pro tento projekt musíte mít minimální až střední elektronické dovednosti.

Prohlášení/ UPOZORNĚNÍ:

Tento obvod vytváří vysoké napětí, které může způsobit úraz elektrickým proudem a/nebo poškození zařízení.

Zásoby

Elektronické komponenty:

1. Nixie trubice (6)
2. 74141 nebo 7441 IC (1)
3. Arduino Pro Mini (1)
4. 555 IC (1)
5. 4098 IC (1)
6. Modul RTC DS 3231 (1)
7. LM35 (1)
8. 7805 Regulátor (1)
9. Tranzistor MPSA42 (6)
10. Tranzistor MPSA92 (6)
11. MOSFET IRF740 (1)
12. MOSFET IRF540 (1)
13. BC547 tranzistor (1)
14. Rezistor 22 K (12)
15. Rezistor 10 K (7)
16. 1 M odpor (7)
17. Odpor 100 K (1)
18. Rezistor 1 K (1)
19. Rezistor 2,2 K (1)
20. Rezistor 220 K (1)
21. 1 K potenciometr (1)
22. Dioda UF4004 (1)
23. 100 uH 1A induktor (1)
24. 200voltový kondenzátor 4,7uF (1)
25. 10uF 25voltový kondenzátor (1)
26. 220uF 25voltový kondenzátor (1)
27. 100nF kondenzátor (1)
28. 100pF kondenzátor (1)
29. Kondenzátor 2,2nF (1)
30. Vypínač (1)
31. 3polohový přepínač (1)
32. Tlačítko (4)
33. Adptor jack (1)
34. 9voltový nástěnný adaptér (1)
35. Víceúčelové DPS, záhlaví pinů atd. Podle potřeby

Krok 1: O trubkách Nixie

Před vynálezem sedmi segmentů byly trubice Nixie standardním zobrazením čísel. Jsou to v podstatě neonové elektronky a každá číslice je katodou trubice, která při vysokonapěťovém připojení svítí.

Vypadají velmi krásně, ale bohužel je v dnešní době těžké najít. Ačkoli jsou stále k dispozici v internetových obchodech, jako je ebay atd.

Ukradl jsem 12 pěkných Nixies ze staré kalkulačky, která nefungovala. Ve většině případů není zobrazení kalkulačky tou poškozenou částí:)

V mém případě byly kovové kolíky silně zkorodované a některé z nich byly odpojeny od bodu připojení ke sklu! Ke špičce jsem připájel drát a zafixoval ho kyanoakrylátovým (1, 2, 3) lepidlem.

Moje nixie trubice byly NEC LD955A. Můžete použít libovolné nixie trubice, které najdete, a elektrické specifikace jsou naprosto podobné. Pinout můžete najít hledáním čísla elektronky na internetu, nebo můžete najít piny aplikací 180 voltů DC na piny. Společný kolík (anoda) by měl být připojen k +180 v a každý z ostatních kolíků je připojen k zemi pomocí odporu 2,2 K. Zapište si číslo PIN a odpovídající číslici, která se zobrazí.

PCB jsem nenavrhl, protože jsem zamýšlel vyrobit prototyp. Kromě toho jsem nemohl najít stopu trubek nixie. Použil jsem tedy víceúčelovou desku. Pokud chcete, můžete navrhnout desku plošných spojů.

Krok 2: Schematický popis

Zkumavky nixie jsou multiplexované, aby se zmenšily kolíky potřebné pro provoz se 6 číslicemi. 74141 (nebo 7441) IC je převodník BCD na desítkové soustavy, který je schopen zvládnout vysoké napětí. Stačí jeden 74141, protože elektronky jsou multiplexované. Tento IC pohání katody.

Abych mohl řídit anody, použil jsem dva vysokonapěťové tranzistory na číslici (Arduino evidentně nezvládá 180 voltů!)

Abych udržel čas v případě odpojení napájení, použil jsem modul RTC (hodiny reálného času), který využívá 3V lithiovou baterii. Udrží čas a datum velmi přesně po dlouhou dobu, možná déle než 1 rok.

Pro snímač PIR jsem použil malý modul (SR505). Tento modul bohužel drží výstupní signál pouze 8 sekund, což je podle mě málo. Dávám přednost tomu, aby tento čas byl asi 2–3 minuty. Moduly PIR, které mají nastavitelné časové zpoždění, jsou větší a nehodí se do mého kompaktního designu. Proto jsem přidal monostabilní multivibrátor (CD4098) pro prodloužení časového zpoždění.

Vysokonapěťový generátor používá oscilátor 555 a tranzistor MOSFET.

Krok 3: Poznámky k montáži

1) Sestavte vysokonapěťový obvod a pomocí potenciometru upravte napětí na 170-180 voltů.

2) Otestujte nixie zkumavky a najděte jejich vývody. (+180 V s 22k odporem v sérii k anodě, uzemněte ostatní piny o jeden)

3) Pro multiplexování spojte podobné kolíky elektronek dohromady (kromě anod).

4) Otestujte zapojení přivedením vysokého napětí na každou anodu a katodu.

5) Sestavte vysokonapěťové tranzistory a 74141 IC.

6) Otestujte obvod použitím vysokých nebo nízkých logických úrovní (0 a +5v) na vstupy 74141 a základnu tranzistorů MPSA42, každá číslice odpovídající trubice by měla svítit.

7) Naprogramujte Arduino pro mini.

Jak možná víte, Arduino pro mini potřebuje pro připojení k počítači speciální rozhraní. Správné pokyny najdete na internetu.

8) Připojte Arduino. Když se ukázalo, že elektronky fungují správně, můžete přistoupit k přidání modulu RTC, teplotního čidla LM35, čidla PIR a spínačů, tlačítek atd.

Nixie trubice jsem nainstaloval do tří skupin po dvou (hodiny, minuty a sekundy), takže nebylo nutné přidávat oddělovací lampu.

Pokuste se pečlivě zarovnat trubky na palubě, abyste měli pěkný vzhled. Trubičky můžete naklonit, abyste měli dobrý úhel pohledu.

Krok 4: Uživatelská příručka

1) Režim ČAS: V normálním provozu se zobrazuje čas. Pokud před hodinami nikdo není (a nepohybuje se), lampy se přibližně po 2 minutách vypnou, aby se prodloužila životnost elektronek.

Zapnutím spínače SW1 můžete obejít PIR senzor, takže elektronky zůstanou trvale ZAPNUTY.

V režimu ČAS lze datum zobrazit stisknutím tlačítka „Datum“.

2) Režim TIMER: Pokud je přepínač v režimu TIMER, měli byste nejprve resetovat časovač stisknutím tlačítka „Datum“. Toto tlačítko také slouží ke spuštění/zastavení časovače.

3) Režim THERMOMETER: Režim teploměru lze zvolit přepínačem. V tomto režimu se okolní teplota zobrazuje ve stupních Celsia. Do středních trubek se zobrazí stupně a další trubice vpravo ukazuje jednu desetinu stupně. Protože jsou číslice sestaveny do skupin po dvou, není třeba desetinnou čárku. Ostatní číslice zůstávají v režimu teploměru VYPNUTÉ.

(Pokud chcete, aby se teplota zobrazovala ve stupních Fahrenheita, měli byste odpovídajícím způsobem změnit program Arduina. Program pro tento účel najdete na internetu.)

4) Jak nastavit datum a čas:

V režimu ČAS stiskněte a podržte tlačítko „Nastavit hodinu“. Hodina bude pokročit o jednu každou sekundu. Nastavení minut se provádí přesně jako hodiny stisknutím tlačítka „Nastavit min“.

Pro nastavení sekund stiskněte a podržte tlačítko „Nastavit Sec“; čítač sekund přestane počítat. Po dosažení požadovaného času toto tlačítko uvolněte.

Chcete -li nastavit datum, jednou rukou podržte tlačítko „Datum“a pomocí tlačítek „Nastavit hodinu“, „Nastavit min“a „Nastavit Sec“nastavte rok, měsíc a den podle potřeby.