Jeszcze inny zegar Nixie: 6 kroków (ze zdjęciami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:02

Zawsze chciałem mieć zegar nixie, jest coś w tych świecących cyfrach, co mnie fascynuje. Więc kiedy znalazłem kilka niezbyt drogich IN12s na ebayu, kupiłem je, podziwiałem je, gdy je otrzymałem, ale wkrótce odkryłem, że aby zrobić z nich zegar, będę potrzebował więcej rzeczy. Ponieważ nie mogłem znaleźć płyty, która spełniałaby moje dokładne specyfikacje i życzenia, włożyłem tuby do szuflady i prawie o nich zapomniałem.

Wejdź do JLC PCB z niewiarygodnie niskimi cenami, ostatecznie zdecydowałem się zrobić własną.

Kieszonkowe dzieci

6x IN12 nixie tube (inne mogą działać, ale wymagają modyfikacji na płytce drukowanej)

6x SN74141 lub K155ID1 dekoder BDC na dziesiętny

Rezystor 6x 1,5kOhm

Rezystor 4x 180kOhm

4x tranzystor wysokiego napięcia MPSA42

Lampa neonowa 4x 5mm (można też użyć pomarańczowych diod LED, ale to trochę wbrew duchowi)

4x 74HC595 rejestr przesuwny

Kondensator ceramiczny 2x470nF

1x regulator LM7805 5V

1x Podwyższone zasilanie WN

1x gniazdo lufy DC

1x Wemos D1 Mini

Krok 1: Projektowanie PCB

Ponieważ jestem wielkim fanem oprogramowania open source, do zaprojektowania płytki PCB użyłem programu KiCad EDA. Badałem różne projekty zegarów nixie w google i zdecydowałem się użyć rosyjskich sterowników K155ID1 w połączeniu z rejestrami przesuwnymi 74HC595. Mózgiem działania jest Wemos D1 mini obsługujący Wi-Fi. Ponieważ znalazłem dość tani zestaw podwyższający napięcie HV na ebayu, postanowiłem nie robić tego sam na płycie. Poza tym większość komponentów miałam już pod ręką, a zaprojektowanie konwertera step-up oznaczałoby pozyskanie kilku dodatkowych. Może następnym razem.

Wiem, że istnieje wiele możliwych ulepszeń zarówno w schemacie, jak iw układzie PCB, ale to był mój pierwszy raz, kiedy pracowałem z KiCad i bardziej skupiłem się na produkcie końcowym.

Po skończeniu schematu i wypróbowaniu go na płytce prototypowej zacząłem układać płytkę drukowaną. To sztuka sama w sobie i dość obszerny temat, więc nie będę tu zagłębiał się w szczegóły. Istnieje kilka świetnych i szczegółowych filmów online.

Cały projekt KiCad jest dostępny na moim GitHubie.

Krok 2: Produkcja PCB

Po dwukrotnym i trzykrotnym sprawdzeniu projektu nadszedł czas na jego produkcję. Kiedyś robiłem to w domu za pomocą termotransferu i Fe3Cl, ale ten proces jest dość niechlujny, wymaga wielu przygotowań i, z mojego doświadczenia, ma dość nieprzewidywalne i niespójne wyniki. Tak jak wspomniałem, zdecydowałem się na profesjonalną deskę. JLC PCB (niesponsorowane) oferuje świetne ceny, a jeśli chcesz poczekać na długi czas wysyłki (lub zapłacić 10 razy więcej za wysyłkę niż płyty), możesz faktycznie uzyskać profesjonalny produkt, który nie rozbije Twojego banku. Zarząd zapewnia świetne instrukcje krok po kroku, jak eksportować i przesyłać pliki gerber, a przed zatwierdzeniem możesz ponownie sprawdzić swój projekt w przeglądarce gerber online. Teraz wystarczy poczekać na wyprodukowanie i dostawę płytek PCB. Oto miły przegląd procesu produkcyjnego. Jeśli robisz jednorazową rzecz, możesz pomyśleć o tym, co zrobić z 4 pozostałymi płytkami PCB, ponieważ minimum, które możesz zamówić, to 5.

Krok 3: Lutowanie

Po dostarczeniu płytek nadszedł czas na lutowanie, zaczynając od najmniejszych (lub o najniższym profilu) elementów, a następnie większych.

Jeśli robię coś większego niż tylko kilka komponentów, zawsze używam zestawienia komponentów (BOM), KiCad ma nawet fajną wtyczkę do eksportu interaktywnego BOMu.

Krok 4: Programowanie ESP

Programowałem w VS Code i starałem się, aby oprogramowanie było dość elastyczne. W tej chwili działa, ale jest dużo miejsca na ulepszenia i więcej funkcji.

Pełny kod jest dostępny na github:

Krok 5: Wykonanie obudowy

Początkowo zaprojektowałem zwykłe pudełko do druku 3D jako obudowę, ale mam nadzieję, że kiedyś w przyszłości zrobię o wiele ładniejszą drewnianą obudowę.

Cóż, zazwyczaj rozwiązania tymczasowe stają się trwałe…

Krok 6: Debugowanie

Więc. Płytka gotowa, firmware wgrany i czas podłączyć mikrokontroler i postawić go na ścianie!

Tyle że dwie lampy się nie zapaliły. Po pewnym zbadaniu i bliższym przyjrzeniu się płytce odkryłem, że niektóre pady na rejestrach przesuwnych po prostu unosiły się w powietrzu, mimo że były połączone z płaszczyzną uziemienia. Okazuje się, że pospieszyłem się i przesłałem pliki bez robienia ostatniego DRC (Kontrola reguł projektowych) po ostatniej sekundzie zmian (wypełnienie Cu), więc niektóre obszary były faktycznie wypełnione, ale nie były z niczym połączone. Zapomniałem też naprawić tor zasilania WN przy przesuwaniu otworów montażowych…

Cóż, ponieważ to były tylko drobne poprawki, złapałem za drut bodge i podłączyłem pływający sprzęt.

Zawsze dobrze jest zwrócić uwagę na błędy sprzętowe i naprawić je w projekcie PCB, choćby tylko na przyszłość.

II nagroda w konkursie PCB Design Challenge