Еще один часы Nixie: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Я всегда хотел часы-никси, в этих светящихся цифрах есть что-то, что меня очаровывает. Поэтому, когда я нашел несколько не слишком дорогих IN12 на ebay, я купил их, восхищался ими, когда получил их, но вскоре обнаружил, что для того, чтобы сделать из них часы, мне понадобятся еще кое-что. Поскольку я не мог найти плату, которая бы соответствовала моим точным требованиям и пожеланиям, я положил трубки в ящик и почти забыл о них.

Войдите в JLC PCB с неизменно низкими ценами, в конце концов я решил сделать свою собственную.

Запасы

6x трубка IN12 nixie (другие могут работать, но потребуют модификации на печатной плате)

6x SN74141 или K155ID1 декодер BDC-to-decimal

6x резистор 1,5 кОм

Резистор 4x 180кОм

4x высоковольтный транзистор MPSA42

4х 5мм неоновая лампа (можно использовать и оранжевые светодиоды, но здесь это как бы против духа)

4x 74HC595 регистр сдвига

2x 470 нФ керамический конденсатор

1x регулятор LM7805 5V

1x повышающий источник питания высокого напряжения

1x бочковое гнездо постоянного тока

1x Wemos D1 Mini

Шаг 1: проектирование печатной платы

Поскольку я большой поклонник программного обеспечения с открытым исходным кодом, я использовал KiCad EDA для разработки печатной платы. Я исследовал различные конструкции часов nixie в Google и решил использовать российские драйверы K155ID1 в сочетании со сдвиговыми регистрами 74HC595. Основа работы - это Wemos D1 mini с поддержкой Wi-Fi. Так как я нашел на ebay довольно дешевый повышающий комплект HV, я решил не делать его на плате сам. Кроме того, у меня уже было большинство компонентов под рукой, и разработка повышающего преобразователя означала бы поиск нескольких дополнительных. Может в следующий раз.

Я знаю, что есть много возможных улучшений как в схеме, так и в компоновке печатной платы, но это был мой первый раз, когда я действительно работал с KiCad, и я больше сосредоточился на конечном продукте.

Закончив схему и опробовав ее на макетной плате, я приступил к раскладке печатной платы. Это само по себе искусство и довольно обширная тема, поэтому я не буду здесь вдаваться в подробности. В Интернете есть несколько отличных и подробных видео.

Весь проект KiCad доступен на моем GitHub.

Шаг 2: изготовление печатной платы

После двойной и тройной проверки вашего дизайна пришло время его действительно изготовить. Раньше я делал это дома с помощью термопереноса чернил и Fe3Cl, но этот процесс довольно запутанный, требует большой подготовки и, по моему опыту, дает довольно непредсказуемые и непоследовательные результаты. Итак, как уже упоминалось, я выбрал профессиональный пансионат. Плата JLC (не спонсируемая) предлагает отличные цены, и если вы готовы дождаться долгой доставки (или заплатить в 10 раз больше за доставку, чем платы), вы действительно можете получить профессиональный продукт, который не сломает ваш банк. Доска объявлений предоставляет отличные пошаговые инструкции по экспорту и загрузке файлов gerber, и перед фиксацией вы можете повторно проверить свой дизайн в онлайн-программе просмотра gerber. Теперь все, что вам нужно сделать, это дождаться изготовления и доставки печатных плат. Вот хороший обзор производственного процесса. Если вы делаете разовую вещь, вы можете подумать о том, что делать с 4 оставшимися печатными платами, так как минимум, который вы можете заказать, составляет 5.

Шаг 3: пайка

После того, как печатные платы доставлены, самое время заняться пайкой, начиная с самых маленьких (или низкопрофильных) компонентов, а затем заканчивая более крупными.

Если я делаю что-то большее, чем просто несколько компонентов, я всегда использую спецификацию материалов (BOM), KiCad даже имеет хороший плагин для экспорта интерактивной спецификации.

Шаг 4: Программирование ESP

Я программировал в VS Code и старался сделать прошивку достаточно гибкой. На данный момент он работает, но есть много возможностей для улучшения и дополнительных функций.

Полный код доступен на github:

Шаг 5: Изготовление корпуса

Изначально я разработал простую коробку для 3D-печати в виде корпуса, но я надеюсь сделать гораздо более красивый деревянный корпус в будущем.

Что ж, обычно временные решения становятся постоянными …

Шаг 6: отладка

Так. Плата готова, прошивка залита и пора воткнуть микроконтроллер и поставить на стену!

За исключением того, что две трубки не загорелись. После некоторого исследования и более тщательного осмотра платы я обнаружил, что некоторые контактные площадки сдвиговых регистров просто «плавают», хотя они были подключены к заземляющей пластине. Оказалось, что я поторопился и загрузил файлы, не выполнив последнюю проверку правил проектирования (DRC) после последних изменений (заливка Cu), поэтому некоторые области были фактически заполнены, но не связаны ни с чем. Еще забыл зафиксировать дорожку питания ВН при перемещении крепежных отверстий…

Ну, так как это были лишь некоторые мелкие исправления, я схватил проволоку от люка и соединил плавающие элементы.

Всегда полезно обратить внимание на ошибки HW и исправить их в дизайне печатной платы, хотя бы для справки в будущем.

Второй приз в конкурсе PCB Design Challenge