6-cyfrowy zegar / timer / termometr Nixie: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Ten projekt dotyczy 6-cyfrowego precyzyjnego zegara z lampami NIXIE.

Za pomocą przełącznika, który umożliwia wybór między trybem CZAS (i data), trybem TIMER (z dokładnością do 0,01 s) i trybem TERMOMETRU.

Moduł RTC przechowuje datę i godzinę na wewnętrznej baterii.

Czujnik PIR służy do wyłączania wyświetlacza, gdy nikt nie porusza się przed zegarem przez kilka minut.

Pamiętaj, że w przypadku tego projektu będziesz musiał mieć minimalne lub umiarkowane umiejętności elektroniczne.

Zastrzeżenie/ OSTRZEŻENIE:

Obwód ten wytwarza wysokie napięcie, które może spowodować porażenie prądem i/lub uszkodzenie sprzętu.

Kieszonkowe dzieci

Części elektroniczne:

1. Rurki Nixie (6)
2. 74141 lub 7441 IC (1)
3. Arduino Pro Mini (1)
4. 555 KI (1)
5. 4098 KI (1)
6. Moduł RTC DS 3231 (1)
7. LM35 (1)
8. 7805 Regulator (1)
9. Tranzystor MPSA42 (6)
10. Tranzystor MPSA92 (6)
11. MOSFET IRF740 (1)
12. MOSFET IRF540 (1)
13. Tranzystor BC547 (1)
14. Rezystor 22K (12)
15. Rezystor 10K (7)
16. Rezystor 1M (7)
17. Rezystor 100K (1)
18. Rezystor 1K (1)
19. Rezystor 2,2 K (1)
20. Rezystor 220K (1)
21. Potencjometr 1K (1)
22. Dioda UF4004 (1)
23. Cewka indukcyjna 100 μH 1A (1)
24. Kondensator 4,7 uF 200 V (1)
25. Kondensator 10uF 25 V (1)
26. Kondensator 220uF 25 V (1)
27. Kondensator 100nF (1)
28. Kondensator 100pF (1)
29. Kondensator 2,2nF (1)
30. Włącznik/wyłącznik (1)
31. Przełącznik wyboru 3 stanów (1)
32. Przycisk (4)
33. Gniazdo adaptera (1)
34. Adapter ścienny 9 V (1)
35. Wielofunkcyjna płytka drukowana, listwy kołkowe itp. W razie potrzeby

Krok 1: O rurkach Nixie

Rurki Nixie były standardowym wyświetlaczem liczb, przed wynalezieniem siedmiu segmentów. Są to zasadniczo neonowe lampy próżniowe, a każda cyfra jest katodą lampy, która świeci po podłączeniu wysokiego napięcia.

Wyglądają bardzo pięknie, ale niestety w dzisiejszych czasach trudno je znaleźć. Chociaż nadal są dostępne w sklepach internetowych, takich jak ebay itp.

Zebrałem 12 ładnych Nixies ze starego kalkulatora, który nie działał. W większości przypadków wyświetlacz kalkulatora nie jest uszkodzoną częścią:)

W moim przypadku metalowe kołki były mocno skorodowane, a niektóre z nich oderwały się od miejsca połączenia ze szkłem! Przylutowałem drut do punktu i przymocowałem go klejem cyjanoakrylowym (1, 2, 3).

Moje lampy nixie to NEC LD955A. Możesz użyć dowolnych lamp Nixie, które możesz znaleźć, a specyfikacje elektryczne są bardzo podobne. Możesz znaleźć pinout, wyszukując numer rury w Internecie, lub możesz znaleźć szpilki, przykładając do pinów napięcie 180 V DC. Wspólny pin (Anoda) powinien być podłączony do +180 V, a każdy z pozostałych pinów jest podłączony do masy za pomocą rezystora 2,2K. Zapisz numer PIN i odpowiednią wyświetlaną cyfrę.

Nie projektowałem PCB, bo zamierzałem zrobić prototyp. Poza tym nie mogłem znaleźć śladu rurek Nixie. Użyłem więc deski uniwersalnej. Możesz zaprojektować PCB, jeśli chcesz.

Krok 2: Schematyczny opis

Rury nixie są multipleksowane, aby zredukować piny wymagane do obsługi 6 cyfr. 74141 (lub 7441) IC to konwerter BCD na dziesiętny, który jest w stanie obsłużyć wysokie napięcie. Jeden 74141 wystarczy, bo lampy są multipleksowane. Ten układ scalony napędza katody.

Do napędzania anod użyłem dwóch tranzystorów wysokiego napięcia na cyfrę (oczywiście Arduino nie może obsłużyć 180 woltów!)

Do podtrzymywania czasu w przypadku odłączenia zasilania użyłem modułu RTC (zegar czasu rzeczywistego), który wykorzystuje baterię litową 3V. Będzie bardzo precyzyjnie przechowywać godzinę i datę przez długi czas, może ponad 1 rok.

Do czujnika PIR użyłem malutkiego modułu (SR505). Niestety ten moduł utrzymuje sygnał wyjściowy tylko przez 8 sekund, co moim zdaniem nie wystarcza. Wolałam, żeby ten czas był około 2-3 minut. Moduły PIR z regulowanym opóźnieniem są większe i nie pasują do mojej kompaktowej konstrukcji. Dodałem więc multiwibrator monostabilny (CD4098), aby wydłużyć opóźnienie czasowe.

Generator wysokiego napięcia wykorzystuje oscylator 555 i tranzystor MOSFET.

Krok 3: Uwagi dotyczące montażu

1) Zmontuj obwód wysokiego napięcia i wyreguluj napięcie na 170-180 V za pomocą potencjometru.

2) Przetestuj rurki Nixie i znajdź ich pinout. (+180 V z rezystorem 22k połączonym szeregowo z anodą, pozostałe piny uziemić kolejno)

3) Połącz ze sobą podobne szpilki rurek (z wyjątkiem anod) w celu multipleksowania.

4) Przetestuj okablowanie, przykładając wysokie napięcie do każdej anody i katody.

5) Montaż tranzystorów wysokiego napięcia i układu 74141 IC.

6) Przetestuj obwód podając wysokie lub niskie poziomy logiczne (0 i +5v) na wejściach 74141 i bazie tranzystorów MPSA42, każda cyfra odpowiedniej lampy powinna się zaświecić.

7) Zaprogramuj Arduino pro mini.

Jak zapewne wiesz, Arduino pro mini wymaga specjalnego interfejsu do podłączenia do komputera. Odpowiednie instrukcje można znaleźć w Internecie.

8) Podłącz Arduino. Po sprawdzeniu poprawności działania lamp można przystąpić do dołożenia modułu RTC, czujnika temperatury LM35, czujnika PIR oraz przełączników, przycisków itp.

Zainstalowałem lampy nixie w trzech grupach po dwie (na godziny, minuty i sekundy), więc nie było potrzeby dodawania lampy separującej.

Staraj się dokładnie wyrównać rury na pokładzie, aby wyglądały ładnie. Możesz przechylić tubusy, aby mieć dobry kąt widzenia.

Krok 4: Podręcznik użytkownika

1) Tryb TIME: Podczas normalnej pracy wyświetlany jest czas. Jeśli nikogo nie ma (i porusza się) przed zegarem, lampy zostaną wyłączone po około 2 minutach, aby wydłużyć żywotność lamp.

Włączając przełącznik SW1 można ominąć czujnik PIR, dzięki czemu lampy pozostaną włączone na stałe.

W trybie CZAS datę można wyświetlić, naciskając przycisk „Data”.

2) Tryb TIMER: Jeśli przełącznik jest w trybie TIMER, należy najpierw nacisnąć przycisk „Date”, aby zresetować timer. Ten przycisk służy również do uruchamiania/zatrzymywania timera.

3) Tryb TERMOMETRU: Tryb termometru można wybrać za pomocą przełącznika. W tym trybie temperatura otoczenia jest wyświetlana w stopniach Celsjusza. Do środkowych rurek będą wyświetlane stopnie, a następna rurka po prawej stronie pokaże jedną dziesiątą stopnia. Ponieważ cyfry są gromadzone w grupach po dwie, nie ma potrzeby stosowania kropki dziesiętnej. Pozostałe cyfry pozostają wyłączone w trybie termometru.

(Jeśli chcesz, aby temperatura była wyświetlana w stopniach Fahrenheita, należy odpowiednio zmienić program Arduino. Program do tego celu można znaleźć w Internecie.)

4) Jak ustawić datę i godzinę:

W trybie TIME naciśnij i przytrzymaj przycisk „Ustaw godzinę”. Godzina będzie postępowała co sekundę. Regulacja minut odbywa się dokładnie tak samo jak godzin, naciskając przycisk „Ustaw Min”.

Aby ustawić sekundy, naciśnij i przytrzymaj przycisk „Set Sec”; licznik sekund przestanie odliczać. Po osiągnięciu żądanego czasu zwolnij ten przycisk.

Aby ustawić datę, przytrzymaj przycisk „Data” jedną ręką i naciśnij przyciski „Ustaw godzinę”, „Ustaw min” i „Ustaw sek”, aby ustawić żądany rok, miesiąc i dzień.