Ceas / temporizator / termometru Nixie cu 6 cifre: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Acest proiect este de aproximativ un ceas precis de 6 cifre cu tuburi NIXIE.

Cu un selector pe care îl puteți alege între modul TIME (și data), modul TIMER (cu precizie de 0,01 sec) și modul TERMOMETRU.

Un modul RTC reține data și ora de la o baterie internă.

Un senzor PIR este prevăzut pentru a opri afișajul atunci când nimeni nu se mișcă în fața ceasului timp de câteva minute.

Vă rugăm să rețineți că, pentru acest proiect, trebuie să aveți abilități electronice de la minim la moderat.

Declinare de responsabilitate / AVERTISMENT:

Acest circuit produce tensiune ridicată care poate provoca electrocutare și / sau deteriorarea echipamentului.

Provizii

Componente electronice:

1. Tuburi Nixie (6)
2. 74141 sau 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 Regulator (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 de 10 K (7)
16. Rezistor 1 M (7)
17. Rezistor 100 K (1)
18. 1 K rezistor (1)
19. Rezistor de 2,2 K (1)
20. Rezistor 220 K (1)
21. Potențiometru de 1 K (1)
22. Dioda UF4004 (1)
23. 100 uH 1A inductor (1)
24. 4.7uF 200 Volt Condensator (1)
25. Condensator 10uF 25 volți (1)
26. Condensator 220uF 25 volți (1)
27. Condensator 100nF (1)
28. Condensator 100pF (1)
29. Condensator 2.2nF (1)
30. Comutator ON / OFF (1)
31. Selector 3 stări (1)
32. Buton (4)
33. Mufă pentru adaptor (1)
34. Adaptor de perete de 9 volți (1)
35. PCB multifuncțional, anteturi, etc., după cum este necesar

Pasul 1: Despre tuburile Nixie

Tuburile Nixie erau afișaje standard pentru numere, înainte de inventarea a șapte segmente. Acestea sunt în esență tuburi de vid neon și fiecare cifră este un catod al tubului, care luminează la conexiunea de înaltă tensiune.

Arată foarte frumos, dar, din păcate, sunt greu de găsit în aceste zile. Deși sunt încă disponibile în magazinele online precum eBay etc.

Am scăpat 12 Nixies drăguțe dintr-un calculator vechi care nu funcționa. În majoritatea cazurilor, afișarea unui calculator nu este partea deteriorată:)

În cazul meu, știfturile metalice au fost puternic corodate și unele dintre ele au fost desprinse din punctul de conectare la sticlă! Am lipit un fir până la capăt și l-am fixat cu cian-acrilat (1, 2, 3) lipici.

Tuburile mele nixie erau NEC LD955A. Puteți utiliza orice tuburi nixie pe care le puteți găsi, iar specificațiile electrice sunt corespunzător similare. Puteți găsi pinout-ul căutând numărul tubului pe internet sau puteți găsi pinii aplicând 180 volți DC pinilor. Pinul comun, (anod), ar trebui să fie conectat la +180 v și fiecare dintre ceilalți pini este conectat la masă, printr-un rezistor de 2,2K. Notați numărul pinului și cifra corespunzătoare care este afișată.

Nu am proiectat un PCB, pentru că intenționam să fac un prototip. În plus, nu am putut găsi amprenta tuburilor nixie. Așa că am folosit placa multifuncțională. Puteți proiecta un PCB dacă doriți.

Pasul 2: Descriere schematică

Tuburile nixie sunt multiplexate, pentru a reduce pinii necesari funcționării de 6 cifre. IC-ul 74141 (sau 7441) este un convertor BCD-în-zecimal care este capabil să gestioneze tensiunea înaltă. Un 74141 în suficient, deoarece tuburile sunt multiplexate. Acest CI conduce catodii.

Pentru a conduce anodii, am folosit doi tranzistori de înaltă tensiune pe cifră (evident, Arduino nu poate suporta 180 de volți!)

Pentru a reține timpul în caz de deconectare a alimentării, am folosit un modul RTC (ceas în timp real) care utilizează o baterie litiu de 3V. Va menține data și ora foarte precis pe o perioadă lungă de timp, poate mai mult de 1 an.

Pentru senzorul PIR, am folosit un modul mic (SR505). Din păcate, acest modul păstrează semnalul de ieșire doar 8 secunde, ceea ce nu este suficient în opinia mea. Am preferat ca acest timp să fie în jur de 2-3 minute. Modulele PIR care au întârziere reglabilă, sunt mai mari și nu se încadrează în designul meu compact. Așa că am adăugat un multivibrator monostabil (CD4098) pentru a prelungi întârzierea.

Generatorul de înaltă tensiune folosește un oscilator 555 și un tranzistor MOSFET.

Pasul 3: Note de asamblare

1) Asamblați circuitul de înaltă tensiune și reglați tensiunea la 170-180 Volți prin potențiometru.

2) Testați tuburile nixie și găsiți pinout-ul lor. (+180 V cu un rezistor de 22k în serie la anod, împământați ceilalți pini pe unul)

3) Conectați pinii similari ai tuburilor împreună (cu excepția anodilor) pentru multiplexare.

4) Testați cablajul aplicând tensiune înaltă la fiecare anod și catod.

5) Asamblarea tranzistoarelor de înaltă tensiune și a 74141 IC.

6) Testați circuitul aplicând niveluri logice ridicate sau scăzute (0 și + 5v) la intrările 74141 și la baza tranzistoarelor MPSA42, fiecare cifră a tubului corespunzător ar trebui să strălucească.

7) Programați Arduino pro mini.

După cum probabil știți, Arduino pro mini are nevoie de o interfață specială pentru a fi conectată la computer. Puteți găsi instrucțiuni adecvate pe internet.

8) Conectați Arduino. Când tuburile s-au dovedit a funcționa corect, puteți continua să adăugați modulul RTC, senzorul de temperatură LM35, senzorul PIR și comutatoarele, butoanele etc.

Am instalat tuburile nixie în trei grupuri de două (ore, minute și secunde), deci nu a fost nevoie să adăugați o lampă separatoare.

Încercați să aliniați cu atenție tuburile de la bord pentru a avea un aspect frumos. Puteți înclina tuburile pentru a avea un unghi de vedere bun.

Pasul 4: Ghidul utilizatorului

1) Mod TIME: În funcționarea normală, timpul este afișat. Dacă nimeni nu este prezent (și nu se mișcă) în fața ceasului, lămpile se vor stinge după aproximativ 2 minute, pentru a prelungi durata de viață a tuburilor.

Prin activarea comutatorului SW1, puteți ocoli senzorul PIR, astfel încât tuburile să rămână ACTIVE permanent.

În modul TIME, data poate fi afișată apăsând butonul „Data”.

2) Mod TIMER: Dacă selectorul este în modul TIMER, trebuie mai întâi să apăsați butonul „Data” pentru a reseta temporizatorul. Acest buton acționează și pentru pornirea / oprirea temporizatorului.

3) Mod TERMOMETRU: Modul termometru poate fi selectat de selector. În acest mod, temperatura ambiantă este afișată în grade Celsius. Tuburile din mijloc vor arăta gradele și următorul tub din dreapta arată o zecime de grad. Deoarece cifra este asamblată în grupuri de două, nu este nevoie de un punct zecimal. Celelalte cifre rămân OPRITE în modul termometru.

(Dacă doriți ca temperatura să fie afișată în grade Fahrenheit, ar trebui să schimbați programul Arduino în consecință. Puteți găsi piesa de program în acest scop pe internet.)

4) Cum să setați data și ora:

În modul TIME, țineți apăsat butonul „Set Hour”. Ora va avansa una în fiecare secundă. Reglarea minutelor se face exact ca orele apăsând butonul „Set Min”.

Pentru reglarea secundelor, apăsați butonul „Set Sec” și țineți apăsat; contorul de secunde nu va mai conta. Când se atinge timpul dorit, eliberați acest buton.

Pentru setarea datei, țineți butonul „Data” cu o mână și apăsați butoanele „Set Hour”, „Set Min” și „Set Sec” pentru a regla anul, luna și ziua după cum doriți.