
Оглавление:
2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:04




В прошлом году меня вдохновили часы Nixitube. Я думаю, что у Nixietubes такой красивый вид. Я подумал о том, чтобы воплотить это в стильных часах с умным функционалом.
Шаг 1: прототип с четырьмя трубками




Я начал с создания электронной схемы для часов с четырьмя лампами. Будучи студентом-электронщиком, я разрабатывал электронику в течение нескольких месяцев.
Сначала нужно спроектировать источник питания. Я начал с покупки готового импульсного блока питания на 170 В в Интернете, потому что я не знал, как разработать блок питания, который мог бы преобразовать 4,2 В постоянного тока от батареи в 170 В постоянного тока для ламп. Готовый блок питания имел КПД 86%.
После получения источника питания я начал исследовать, как управлять Nixietubes. Я получил Nixietubes там, где обычные анодные лампы, что означает, что когда вы подключаете 170 В постоянного тока к аноду и GND на катоде, трубка будет светиться. Для ограничения тока, протекающего через трубку, перед анодом должен быть установлен резистор. Ограничение тока до 1 мА на трубку. Для управления разными цифрами. Я использовал регистры сдвига высокого напряжения. Эти микросхемы могут управляться любым микроконтроллером.
Поскольку я большой поклонник IoT (Интернет вещей). Я решил взять модуль ESP32 и хотел узнать текущее время из Интернета через Wi-Fi. В конце концов я синхронизировал RTC (часы реального времени) со временем в Интернете. Это позволяет мне экономить энергию и всегда иметь под рукой время даже без доступа в Интернет.
Я подумал о способах проверки времени и придумал акселерометр, который я использовал для отслеживания движения моего запястья. Когда я поворачиваю запястье, чтобы читать время. Часы сработают и покажут мне это.
Я также реализовал три кнопки, активируемые касанием, чтобы я мог сделать простое меню, в котором я мог бы устанавливать различные функции.
Два светодиода RGB должны были дать лампам хорошее обратное свечение.
Еще подумал о способе зарядки аккумулятора. Поэтому я придумал заряжать его с помощью беспроводного зарядного модуля QI. Этот модуль дал мне выход 5 В. Этот модуль, подключенный к цепи зарядки, позволил мне зарядить небольшую батарею емкостью 300 мАч.
Когда электронная конструкция была готова и все подсхемы были протестированы, я приступил к проектированию печатной платы. Делал макеты из бумаги и деталей (фото 1). Измерение ширины, высоты и длины каждого компонента было кропотливым процессом. После нескольких недель проектирования и выкладки печатной платы они были заказаны и отправлены мне. (рисунок 2).
На каждом этапе пути я создавал тестовые программы для каждой детали часов. Таким образом, окончательное программное обеспечение можно было легко скопировать вместе.
Можно было начать пайку каждого компонента, и это заняло у меня около суток.
Тестирование и сборка всех часов (фото 3, 4, 5, 6, 7) Сработало.
Я напечатал на 3D-принтере корпус для часов и в конце концов обнаружил, что часы слишком большие. Поэтому я решил создать новый и сделал часы с четырьмя лампами в качестве прототипа.
Шаг 2: новый дизайн

Я обнаружил, что часы с четырьмя лампами слишком велики, и начал сокращать конструкцию электроники. Во-первых, используя только две трубки вместо четырех. Во-вторых, я использовал более мелкие компоненты и сделал свой собственный повышающий преобразователь на 170 В с нуля. Самостоятельная реализация ESP32 MCU (Micro Controller Unit) вместо использования модуля также сделала дизайн намного меньше.
Используя компьютерную программу для 3D-проектирования (рис. 1), я спроектировал корпус и аккуратно поместил все электрические компоненты внутрь. Разделив электронику на три платы, я смог более эффективно использовать пространство внутри корпуса.
Разработана новая электроника:
- Выбрал новый более энергоэффективный акселерометр.
-Изменены сенсорные кнопки на многопозиционный переключатель.
-Использовал новую схему зарядки.
-Изменена беспроводная зарядка на зарядку по USB, так как я хотел алюминиевый корпус.
-Используется процессор с низким энергопотреблением для дальнейшего энергосбережения.
-Подбирал новый фон светодиодный.
-Использовал микросхему датчика заряда батареи для отслеживания уровня заряда батареи.
Шаг 3: Сборка электроники



После нескольких месяцев разработки новых часов их также можно было собрать. Я использовал некоторые инструменты, доступные в моей школе, чтобы припаять крошечные микросхемы (рис. 4). Это заняло у меня несколько дней, потому что я столкнулся с некоторыми проблемами, но в конце концов электроника заработала (фото 5).
Шаг 4: Разработка корпуса



Я проектировал корпус параллельно с проектированием электроники. Каждый раз проверяю в 3D компьютерном программном обеспечении, подходит ли каждый компонент. Перед фрезерованием корпуса с помощью ЧПУ (числового программного управления) был изготовлен прототип, напечатанный на 3D-принтере, чтобы убедиться, что все подходит. (Фото 1, 2)
После того, как был разработан дизайн корпуса и электроника заработала, я начал исследование того, как нужно программировать станки с ЧПУ (Рисунок 3). Мой друг, который разбирается в фрезеровании с ЧПУ, помог мне запрограммировать станок с ЧПУ. Итак, фрезерование могло начаться. (Рисунок 4)
После завершения фрезерования я закончил корпус, просверлив отверстия и отполировав корпус. С первого раза все подошло как надо. (Фото 5, 6, 7)
Я разработал защелку для акрилового окна. Но защелка отколотилась случайно. С помощью лазерного резака я вырезал из акрила окно, которое было приклеено к верхней части часов (фото 9).
Шаг 5. Программное обеспечение и приложение



Контроллер на часах в основном все время спит для экономии энергии. Процессор с низким энергопотреблением считывает показания акселерометра каждые несколько миллисекунд, чтобы проверить, поворачивается ли мое запястье. Только когда его повернут, он разбудит главный процессор и получит время от RTC, а также на короткое время покажет часы, а затем минуты на лампах.
Главный процессор также проверяет процесс зарядки, он проверяет входящие соединения Bluetooth, он проверяет состояние кнопки ввода и соответствующим образом реагирует.
Если пользователь больше не взаимодействует с часами, главный процессор снова перейдет в спящий режим.
В рамках моего исследования нам нужно было создать приложение. Я подумал о создании приложения для часов nixie. Приложение написано на xamarin из Microsoft, язык C #.
К сожалению, мне пришлось создать приложение на голландском языке. Но в основном есть вкладка подключения, на которой показаны найденные часы nixie (Рисунок 1). После этого загружаются настройки с часов. Эти настройки сохраняются на часах. Вкладка для ручной или автоматической синхронизации времени, получая время со смартфона (Рисунок 2). Вкладка для изменения настроек часов (рисунок 5). И наконец, что не менее важно, вкладка состояния, которая показывает состояние батареи. (Рисунок 6)
Шаг 6: особенности и впечатление



Особенности часов:
- Две маленькие газовые трубки типа z5900m.
- Точные часы реального времени.
- Расчеты показали, что 350 часов работы в режиме ожидания легко достижимы.
- Bluetooth для управления настройками и установки времени часов, а также для просмотра состояния батареи.
- Некоторые настройки Bluetooth включают: включение / выключение анимации, запуск трубок вручную или акселерометром, включение / выключение фонового светодиода. Программируемая кнопка для просмотра температуры батареи в процентах.
- Акселерометр для срабатывания трубок при повороте запястья
- аккумулятор на 300 мАч.
- Светодиод RGB для различных целей.
- Датчик уровня заряда батареи IC для точного контроля состояния батареи.
- micro USB для зарядки аккумулятора.
- Одна многонаправленная кнопка для запуска, соединение Bluetooth и программируемая кнопка для считывания температуры или состояния батареи, установка времени вручную.
- Корпус из алюминия, фрезерованный с ЧПУ.
- Акриловое окно для защиты
- Приложение для телефона с Bluetooth.
- Дополнительная синхронизация времени через Wi-Fi.
- Дополнительный вибромотор для индикации уведомлений смартфона, таких как Whatsapp, Facebook, Snapchat, SMS…
- Сначала отображаются часы, затем минуты.
Программное обеспечение для микроконтроллера на часах написано на C ++, C и ассемблере.
Программное обеспечение для приложения написано на xamarin C #.


Первый приз в конкурсе носимых устройств
Рекомендуемые:
Часы Vortex: наручные часы с зеркалом бесконечности: 10 шагов (с изображениями)

Часы Vortex: наручные часы с зеркалом бесконечности: целью этого проекта было создание носимой версии зеркальных часов бесконечности. Он использует свои светодиоды RGB для индикации времени, назначая часы, минуты и секунды красным, зеленым и синим светам соответственно и перекрывая эти оттенки t
Наручные часы Nixie, 4 цифры: 3 шага

Nixie Wrist Watch, 4 Digits: Этот проект посвящен созданию 4-значных наручных часов Nixie. Https://youtu.be/MAw0OgJxuy0
Фотохромные часы и светящиеся в темноте часы: 12 шагов (с изображениями)

Фотохромные часы и часы, светящиеся в темноте: в этих часах используется специально созданный 4-значный 7-сегментный дисплей, сделанный из ультрафиолетовых светодиодов. Перед дисплеем размещается экран, который состоит либо из фосфоресцирующего («светится в темноте»), либо из фотохромного материала. Загорается кнопка вверху
НЕБОЛЬШИЕ наручные часы с OLED-дисплеем, напечатанные на 3D-принтере: 6 шагов

НЕБОЛЬШИЕ наручные часы с OLED-дисплеем, напечатанные на 3D-принтере: Здравствуйте, вы любите создавать свои собственные наручные часы? Конечно, создать такие небольшие наручные часы своими руками - непростая задача. Выгода от того, что вы воплотили свою идею в жизнь и горжусь тем, что достигла этого уровня навыков … Причина для меня
Microdot - Наручные часы с узором LED: 7 шагов (с изображениями)

Microdot - Наручные часы со светодиодным узором: еще одна продукция RGB Sunset Productions! Этот проект представляет собой печатную плату для создания версии моих мини-часов размером с наручные часы: https: //www.instructables.com/id/EEGLXQCSKIEP2876EE/ с несколькими другими функции, более применимые к портативному устройству. А