6 หลัก Nixie Clock / Timer / Thermometer: 4 Steps

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

โครงการนี้เป็นนาฬิกาที่แม่นยำประมาณ 6 หลักพร้อมหลอด NIXIE

ด้วยสวิตช์เลือกที่คุณสามารถเลือกระหว่างโหมด TIME (และวันที่) โหมด TIMER (ที่มีความแม่นยำ 0.01 วินาที) และโหมด THERMOMETER

โมดูล RTC เก็บวันที่และเวลาด้วยแบตเตอรี่ภายใน

มีเซ็นเซอร์ PIR เพื่อปิดจอแสดงผลเมื่อไม่มีใครขยับไปข้างหน้านาฬิกาเป็นเวลาสองสามนาที

โปรดทราบว่าสำหรับโครงการนี้ คุณจะต้องมีทักษะทางอิเล็กทรอนิกส์ขั้นต่ำถึงปานกลาง

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ/ คำเตือน:

วงจรนี้ผลิตไฟฟ้าแรงสูงซึ่งอาจทำให้เกิดไฟฟ้าช็อตและ/หรือสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์ได้

เสบียง

ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์:

1. นิกซี่ ล่อง (6)
2. 74141 หรือ 7441 ไอซี (1)
3. Arduino Pro มินิ (1)
4. 555 ไอซี (1)
5. 4098 ไอซี (1)
6. โมดูล RTC DS 3231 (1)
7. แอลเอ็ม35 (1)
8. 7805 เรกูเลเตอร์ (1)
9. MPSA42 ทรานซิสเตอร์ (6)
10. MPSA92 ทรานซิสเตอร์ (6)
11. IRF740 มอสเฟต (1)
12. IRF540 มอสเฟต (1)
13. BC547 ทรานซิสเตอร์ (1)
14. ตัวต้านทาน 22 K (12)
15. ตัวต้านทาน 10 K (7)
16. ตัวต้านทาน 1 ม. (7)
17. ตัวต้านทาน 100 K (1)
18. ตัวต้านทาน 1 K (1)
19. ตัวต้านทาน 2.2 K (1)
20. ตัวต้านทาน 220 K (1)
21. 1 K โพเทนชิออมิเตอร์ (1)
22. UF4004 ไดโอด (1)
23. ตัวเหนี่ยวนำ 100 uH 1A (1)
24. 4.7uF 200 โวลต์ตัวเก็บประจุ (1)
25. 10uF 25 โวลต์ตัวเก็บประจุ (1)
26. ตัวเก็บประจุ 220uF 25 โวลต์ (1)
27. ตัวเก็บประจุ 100nF (1)
28. ตัวเก็บประจุ 100pF (1)
29. ตัวเก็บประจุ 2.2nF (1)
30. สวิตช์เปิด/ปิด (1)
31. สวิตช์เลือกสถานะ 3 สถานะ (1)
32. ปุ่มกด (4)
33. แจ็คตัวต่อ (1)
34. อะแดปเตอร์ติดผนัง 9 โวลต์ (1)
35. PCB อเนกประสงค์ หัวเข็ม และอื่นๆ ตามต้องการ

ขั้นตอนที่ 1: เกี่ยวกับ Nixie Tubes

หลอด Nixie เป็นจอแสดงผลมาตรฐานสำหรับตัวเลข ก่อนการประดิษฐ์เจ็ดส่วน โดยพื้นฐานแล้วพวกมันคือหลอดสุญญากาศนีออนและแต่ละหลักคือแคโทดของหลอดซึ่งเรืองแสงเมื่อเชื่อมต่อด้วยไฟฟ้าแรงสูง

พวกเขาดูสวยงามมาก แต่น่าเสียดายที่พวกเขาหายากในทุกวันนี้ แม้ว่าพวกเขาจะยังมีอยู่ในร้านค้าออนไลน์เช่น ebay เป็นต้น

ฉันหา 12 Nixies ที่ดีจากเครื่องคิดเลขเก่าที่ไม่ทำงาน ในกรณีส่วนใหญ่ การแสดงเครื่องคิดเลขไม่ใช่ส่วนที่เสียหาย:)

ในกรณีของฉัน หมุดโลหะสึกกร่อนอย่างรุนแรง และหมุดบางอันหลุดออกจากจุดเชื่อมต่อไปยังกระจก! ฉันบัดกรีลวดตรงจุดแล้วซ่อมด้วยกาวไซยาโนอะคริเลต (1, 2, 3)

หลอดนิกซี่ของฉันคือ NEC LD955A คุณสามารถใช้หลอดนิกซี่ที่คุณหาเจอได้ และข้อกำหนดทางไฟฟ้าก็ใกล้เคียงกันมาก คุณสามารถหาพินเอาต์ได้โดยค้นหาหมายเลขหลอดในอินเทอร์เน็ต หรือค้นหาพินโดยใช้ไฟ DC 180 โวลต์ที่พิน พินทั่วไป (แอโนด) ควรเชื่อมต่อกับ +180 v และพินอื่นๆ แต่ละตัวเชื่อมต่อกับกราวด์ ผ่านตัวต้านทาน 2.2K จดหมายเลขพินและตัวเลขที่เกี่ยวข้องที่แสดง

ฉันไม่ได้ออกแบบ PCB เพราะฉันตั้งใจจะสร้างต้นแบบ นอกจากนี้ ฉันไม่พบรอยเท้าของหลอดนิกซี่ เลยใช้กระดานเอนกประสงค์ คุณสามารถออกแบบ PCB ได้หากต้องการ

ขั้นตอนที่ 2: คำอธิบายแผนผัง

หลอดนิกซี่เป็นแบบมัลติเพล็กซ์เพื่อลดพินที่จำเป็นสำหรับการทำงาน 6 หลัก 74141 (หรือ 7441) IC เป็นตัวแปลง BCD เป็นทศนิยมที่สามารถรองรับไฟฟ้าแรงสูงได้ หนึ่ง 74141 เพียงพอเพราะหลอดเป็นแบบมัลติเพล็กซ์ ไอซีนี้ขับแคโทด

ในการขับแอโนดนั้น ฉันใช้ทรานซิสเตอร์แรงสูงสองตัวต่อหลัก (เห็นได้ชัดว่า Arduino ไม่รองรับ 180 โวลต์!)

เพื่อรักษาเวลาในกรณีที่ไฟฟ้าดับ ฉันใช้โมดูล RTC (นาฬิกาเรียลไทม์) ที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียม 3V มันจะถือเวลาและวันที่อย่างแม่นยำเป็นเวลานานอาจจะมากกว่า 1 ปี

สำหรับเซ็นเซอร์ PIR ฉันใช้โมดูลขนาดเล็ก (SR505) น่าเสียดาย โมดูลนี้เก็บสัญญาณเอาท์พุตไว้เพียง 8 วินาที ซึ่งไม่เพียงพอในความคิดของฉัน ฉันอยากให้เวลานี้อยู่ที่ประมาณ 2-3 นาที โมดูล PIR ที่มีการหน่วงเวลาที่ปรับได้นั้นใหญ่กว่าและไม่พอดีกับการออกแบบที่กะทัดรัดของฉัน ดังนั้นฉันจึงเพิ่ม monostable multivibrator (CD4098) เพื่อยืดเวลาล่าช้า

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูงใช้ออสซิลเลเตอร์ 555 และทรานซิสเตอร์ MOSFET

ขั้นตอนที่ 3: บันทึกการประกอบ

1) ประกอบวงจรไฟฟ้าแรงสูงแล้วปรับแรงดันไฟฟ้าที่ 170-180 โวลต์ด้วยโพเทนชิออมิเตอร์

2) ทดสอบหลอดนิกซี่และค้นหาพินเอาต์ (+180 V พร้อมตัวต้านทาน 22k ต่ออนุกรมกับแอโนด ต่อกราวด์พินอื่นๆ ทีละอัน)

3) เชื่อมต่อหมุดที่คล้ายกันของหลอดเข้าด้วยกัน (ยกเว้นขั้วบวก) สำหรับมัลติเพล็กซ์

4) ทดสอบการเดินสายโดยใช้ไฟฟ้าแรงสูงกับแอโนดและแคโทดแต่ละตัว

5) การประกอบทรานซิสเตอร์แรงสูงและ 74141 IC

6) ทดสอบวงจรโดยใช้ระดับลอจิกสูงหรือต่ำ (0 และ +5v) กับอินพุต 74141 และฐานของทรานซิสเตอร์ MPSA42 แต่ละหลักของหลอดที่เกี่ยวข้องควรเรืองแสง

7) ตั้งโปรแกรม Arduino pro mini

อย่างที่คุณอาจทราบ Arduino pro mini ต้องการอินเทอร์เฟซพิเศษเพื่อเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ คุณสามารถหาคำแนะนำที่เหมาะสมได้ในอินเทอร์เน็ต

8) เชื่อมต่อ Arduino เมื่อท่อพิสูจน์แล้วว่าทำงานได้อย่างถูกต้อง คุณสามารถเพิ่มโมดูล RTC เซ็นเซอร์อุณหภูมิ LM35 เซ็นเซอร์ PIR และสวิตช์ ปุ่มกด ฯลฯ

ฉันติดตั้งหลอดนิกซี่ในสามกลุ่ม กลุ่มละ 2 คน (เป็นชั่วโมง นาที และวินาที) ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องเพิ่มหลอดไฟแยก

พยายามจัดแนวท่อบนกระดานอย่างระมัดระวังเพื่อให้ดูดี คุณสามารถเอียงท่อเพื่อให้ได้มุมรับภาพที่ดี

ขั้นตอนที่ 4: คู่มือผู้ใช้

1) โหมด TIME: ในการทำงานปกติ เวลาจะปรากฏขึ้น หากไม่มีใครอยู่หน้านาฬิกา (และเคลื่อนที่) หลอดไฟจะปิดลงหลังจากผ่านไปประมาณ 2 นาที เพื่อยืดอายุหลอด

เมื่อเปิดสวิตช์ SW1 คุณสามารถเลี่ยงผ่านเซ็นเซอร์ PIR เพื่อให้หลอดยังคงเปิดอยู่อย่างถาวร

ในโหมด TIME สามารถแสดงวันที่ได้โดยกดปุ่ม "Date"

2) โหมด TIMER: หากสวิตช์ตัวเลือกอยู่ในโหมด TIMER คุณควรกดปุ่ม "Date" ก่อนเพื่อรีเซ็ตตัวจับเวลา ปุ่มนี้ยังทำหน้าที่ในการเริ่ม/หยุดของตัวจับเวลา

3) โหมดเทอร์โมมิเตอร์: สามารถเลือกโหมดเทอร์โมมิเตอร์ได้โดยสวิตช์เลือก ในโหมดนี้ อุณหภูมิแวดล้อมจะแสดงเป็นองศาเซลเซียส ถึงท่อตรงกลางจะแสดงองศา และหลอดถัดไปทางด้านขวาจะแสดงหนึ่งในสิบขององศา เนื่องจากตัวเลขถูกประกอบเป็นสองกลุ่ม จึงไม่จำเป็นต้องมีจุดทศนิยม ตัวเลขอื่นๆ ยังคงปิดอยู่ในโหมดเทอร์โมมิเตอร์

(หากต้องการให้แสดงอุณหภูมิเป็นองศาฟาเรนไฮต์ คุณควรเปลี่ยนโปรแกรมของ Arduino ตามลำดับ คุณสามารถค้นหาชิ้นส่วนของโปรแกรมสำหรับจุดประสงค์นี้ในอินเทอร์เน็ต)

4) วิธีตั้งวันที่และเวลา:

ในโหมด TIME ให้กดปุ่ม "Set Hour" ค้างไว้ ชั่วโมงจะก้าวหน้าไปหนึ่งวินาที การปรับนาทีทำได้เหมือนกับชั่วโมงโดยกดปุ่ม "ตั้งค่าขั้นต่ำ"

สำหรับการปรับวินาที ให้กดปุ่ม "ตั้งค่าวินาที" ค้างไว้ ตัวนับวินาทีจะหยุดนับ เมื่อถึงเวลาที่ต้องการ ให้ปล่อยปุ่มนี้

สำหรับการตั้งวันที่ ให้กดปุ่ม "วันที่" ด้วยมือข้างเดียว แล้วกดปุ่ม "Set Hour", "Set Min" และ "Set Sec" เพื่อปรับปี เดือน และวันตามต้องการ