อีกนาฬิกา Nixie: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ฉันต้องการนาฬิกา nixie มาโดยตลอด มีเพียงตัวเลขที่เรืองแสงที่ดึงดูดใจฉัน ดังนั้นเมื่อฉันพบ IN12 ที่ไม่แพงเกินไปบนอีเบย์ ฉันซื้อมันมา ประหลาดใจกับมันเมื่อได้รับมา แต่ไม่นานก็พบว่าเพื่อที่จะสร้างนาฬิกาจากพวกเขา ฉันต้องการบางสิ่งเพิ่มเติม เนื่องจากฉันไม่สามารถหาบอร์ดที่ตรงตามข้อกำหนดและความปรารถนาของฉันได้จริงๆ ฉันจึงวางท่อไว้ในลิ้นชักแต่ลืมไปหมดแล้ว

เข้าสู่ JLC PCB ด้วยราคาที่ต่ำอย่างไม่น่าเชื่อ ในที่สุดฉันก็ตัดสินใจทำด้วยตัวเอง

เสบียง

6x IN12 nixie tube (รุ่นอื่นอาจใช้งานได้ แต่ต้องมีการดัดแปลงบน PCB)

6x SN74141 หรือ K155ID1 ตัวถอดรหัส BDC เป็นทศนิยม

ตัวต้านทาน 6x 1.5kOhm

ตัวต้านทาน 4x180kOhm

4x MPSA42 ทรานซิสเตอร์แรงดันสูง

โคมไฟนีออน 4x 5 มม. (คุณสามารถใช้ไฟ LED สีส้มได้ แต่นั่นก็ขัดกับจิตวิญญาณที่นี่)

ทะเบียนกะ 4x 74HC595

ตัวเก็บประจุเซรามิก 2x 470nF

1x LM7805 5V เครื่องปรับลม

1x อุปกรณ์จ่ายไฟแบบสเต็ปอัพ

1x แจ็คบาร์เรล DC

1x Wemos D1 มินิ

ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบ PCB

เนื่องจากฉันเป็นแฟนตัวยงของซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์ส ฉันจึงใช้ KiCad EDA เพื่อออกแบบ PCB ฉันสำรวจการออกแบบนาฬิกา nixie ต่างๆ บน Google และตัดสินใจใช้ไดรเวอร์ K155ID1 ของรัสเซียร่วมกับการลงทะเบียนกะ 74HC595 สมองของการทำงานคือ Wemos D1 mini ที่รองรับ Wi-Fi เนื่องจากฉันพบว่ามี HV step up kit ราคาถูกบน ebay ฉันจึงตัดสินใจไม่ทำบนกระดานด้วยตัวเอง นอกจากนี้ ฉันมีส่วนประกอบส่วนใหญ่ที่มีประโยชน์อยู่แล้ว และการออกแบบตัวแปลงแบบก้าวขึ้นจะหมายถึงการจัดหาเพิ่มเติมอีกเล็กน้อย บางทีอาจจะครั้งหน้า.

ฉันรู้ว่ามีการปรับปรุงที่เป็นไปได้มากมายทั้งในแผนผังและเลย์เอาต์ PCB แต่นี่เป็นครั้งแรกที่ฉันทำงานกับ KiCad จริง ๆ และฉันก็ให้ความสำคัญกับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมากขึ้น

หลังจากทำแผนผังเสร็จแล้วและลองใช้บนเขียงหั่นขนมฉันก็เริ่มจัดวาง PCB นี่เป็นงานศิลปะสำหรับตัวเองและค่อนข้างเป็นหัวข้อที่ค่อนข้างกว้าง ดังนั้นฉันจะไม่ลงรายละเอียดมากเกินไปที่นี่ มีวิดีโอออนไลน์ที่ดีและเจาะลึกบางส่วน

โครงการ KiCad ทั้งหมดมีอยู่ใน GitHub ของฉัน

ขั้นตอนที่ 2: รับการผลิต PCB

หลังจากตรวจสอบการออกแบบของคุณสองครั้งและสามครั้ง ก็ถึงเวลาผลิตจริง ฉันเคยทำที่บ้านด้วยการถ่ายโอนหมึกความร้อนและ Fe3Cl แต่กระบวนการนั้นค่อนข้างยุ่ง ต้องเตรียมการอย่างมาก และจากประสบการณ์ของฉัน ผลลัพธ์ค่อนข้างคาดเดาไม่ได้และไม่สอดคล้องกัน ดังที่ได้กล่าวไปแล้วฉันจึงเลือกบอร์ดเฮาส์มืออาชีพ JLC PCB (ไม่มีสปอนเซอร์) เสนอราคาที่ดีและหากคุณต้องการรอเวลาจัดส่งนาน (หรือจ่ายค่าขนส่งมากกว่าแผง 10 เท่า) คุณจะได้รับผลิตภัณฑ์ระดับมืออาชีพที่ไม่ทำลายธนาคารของคุณ บอร์ดเฮาส์มีคำแนะนำทีละขั้นตอนที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับวิธีการส่งออกและอัปโหลดไฟล์เกอร์เบอร์ และก่อนดำเนินการ คุณสามารถตรวจสอบการออกแบบของคุณอีกครั้งในโปรแกรมดูเกอร์เบอร์ออนไลน์ ตอนนี้สิ่งที่คุณต้องทำคือรอให้ PCB ถูกผลิตและส่งมอบ นี่เป็นการทบทวนกระบวนการผลิตที่ดี หากคุณกำลังทำสิ่งเดียว คุณสามารถคิดว่าจะทำอย่างไรกับ 4 PCB ที่เหลือ เนื่องจากขั้นต่ำที่คุณสามารถสั่งซื้อได้คือ 5

ขั้นตอนที่ 3: การบัดกรี

เมื่อจัดส่ง PCB แล้ว ก็ถึงเวลาทำการบัดกรี โดยเริ่มจากส่วนประกอบที่เล็กที่สุด (หรือโปรไฟล์ต่ำสุด) ตามด้วยส่วนประกอบที่ใหญ่กว่า

หากทำอะไรที่ใหญ่กว่าส่วนประกอบเพียงไม่กี่อย่าง ฉันมักจะใช้รายการวัสดุ (BOM) KiCad ยังมีปลั๊กอินที่ดีในการส่งออก BOM แบบโต้ตอบ

ขั้นตอนที่ 4: การเขียนโปรแกรม ESP

ฉันเขียนโปรแกรมใน VS Code และพยายามทำให้เฟิร์มแวร์ค่อนข้างยืดหยุ่น ขณะนี้ใช้งานได้ แต่ยังมีพื้นที่สำหรับการปรับปรุงและคุณสมบัติเพิ่มเติมอีกมาก

รหัสเต็มมีอยู่ใน github:

ขั้นตอนที่ 5: การสร้างสิ่งที่แนบมา

ตอนแรกฉันออกแบบเพียงกล่องธรรมดาๆ ให้พิมพ์ 3 มิติเป็นตู้ แต่ฉันหวังว่าจะสร้างกล่องไม้ที่สวยงามกว่านี้อีกในอนาคต

โดยปกติการแก้ปัญหาชั่วคราวจะกลายเป็นแบบถาวร …

ขั้นตอนที่ 6: การดีบัก

ดังนั้น. บอร์ดพร้อมแล้ว อัปโหลดเฟิร์มแวร์แล้ว และได้เวลาเสียบไมโครคอนโทรลเลอร์แล้ววางลงบนผนัง!

ยกเว้นว่าหลอดสองหลอดไม่สว่างขึ้น หลังจากสำรวจและตรวจสอบบอร์ดอย่างละเอียดถี่ถ้วนแล้ว ฉันพบว่าแผ่นรองบางส่วนบนทะเบียนกะลอยอยู่แม้ว่าจะเชื่อมต่อกับระนาบพื้น ปรากฎว่าฉันกำลังรีบร้อนและอัปโหลดไฟล์โดยไม่ทำ DRC ครั้งสุดท้าย (การตรวจสอบกฎการออกแบบ) หลังจากการเปลี่ยนแปลงในวินาทีสุดท้าย (เติม Cu) ดังนั้นบางพื้นที่จึงถูกเติมเต็มจริง ๆ แต่ไม่ได้เชื่อมต่อกับสิ่งใด ฉันยังลืมแก้ไขการติดตามอุปทาน HV เมื่อย้ายรูยึด…

เนื่องจากนั่นเป็นเพียงการแก้ไขเล็กน้อย ฉันจึงหยิบลวดเชื่อมและเชื่อมต่อสิ่งของที่ลอยอยู่

เป็นความคิดที่ดีเสมอที่จะจดบันทึกข้อบกพร่องของ HW และแก้ไขในการออกแบบ PCB หากเพียงเพื่อการอ้างอิงในอนาคตเท่านั้น

รางวัลที่สองในความท้าทายการออกแบบ PCB