6-разрядные часы / таймер / термометр Nixie: 4 шага

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Этот проект о 6-значных точных часах с лампами NIXIE.

С помощью переключателя вы можете выбирать между режимом ВРЕМЯ (и даты), режимом ТАЙМЕРА (с точностью до 0,01 секунды) и режимом ТЕРМОМЕТРА.

Модуль RTC поддерживает дату и время с помощью внутренней батареи.

Датчик PIR предназначен для отключения дисплея, когда никто не движется перед часами в течение нескольких минут.

Обратите внимание, что для этого проекта вы должны обладать электронными навыками от минимального до среднего.

Заявление об ограничении ответственности / ВНИМАНИЕ:

В этой цепи вырабатывается высокое напряжение, которое может вызвать поражение электрическим током и / или повредить оборудование.

Запасы

Электронные компоненты:

1. Трубки Никси (6)
2. 74141 или 7441 IC (1)
3. Arduino Pro Mini (1)
4. 555 IC (1)
5. 4098 IC (1)
6. Модуль RTC DS 3231 (1)
7. LM35 (1)
8. Регулятор 7805 (1)
9. Транзистор МПСА42 (6)
10. Транзистор MPSA92 (6)
11. МОП-транзистор IRF740 (1)
12. МОП-транзистор IRF540 (1)
13. BC547 Транзистор (1)
14. Резистор 22 кОм (12)
15. Резистор 10 кОм (7)
16. Резистор 1 МОм (7)
17. Резистор 100 кОм (1)
18. Резистор 1 кОм (1)
19. Резистор 2,2 кОм (1)
20. Резистор 220 кОм (1)
21. Потенциометр 1 кОм (1)
22. UF4004 Диод (1)
23. Индуктор 100 мкГн 1А (1)
24. Конденсатор 4,7 мкФ, 200 В (1)
25. Конденсатор 10 мкФ, 25 В (1)
26. Конденсатор 220uF 25 В (1)
27. Конденсатор 100 нФ (1)
28. Конденсатор 100 пФ (1)
29. Конденсатор 2,2 нФ (1)
30. Переключатель ВКЛ / ВЫКЛ (1)
31. Трехпозиционный селекторный переключатель (1)
32. Кнопка (4)
33. Разъем Adptor (1)
34. Настенный адаптер 9 вольт (1)
35. Многоцелевая печатная плата, контактные разъемы и т. Д. По мере необходимости

Шаг 1: о трубках Nixie Tubes

Трубки Никси были стандартным дисплеем для чисел до изобретения семи сегментов. По сути, это неоновые вакуумные лампы, и каждая цифра является катодом трубки, которая светится при подключении высокого напряжения.

Они выглядят очень красиво, но, к сожалению, сейчас их сложно найти. Хотя они все еще доступны в интернет-магазинах, таких как ebay и т. Д.

Я нашел 12 хороших Nixies из старого калькулятора, который не работал. В большинстве случаев дисплей калькулятора не поврежден:)

В моем случае металлические штыри были сильно корродированы, и некоторые из них отслоились от точки подключения к стеклу! Припаял к острию провод и закрепил цианоакрилатным (1, 2, 3) клеем.

Мои газовые трубки были NEC LD955A. Вы можете использовать любые газовые трубки, какие только сможете найти, и электрические характеристики очень похожи. Вы можете найти распиновку, выполнив поиск по номеру трубки в Интернете, или вы можете найти контакты, подав на контакты 180 вольт постоянного тока. Общий контакт (анод) должен быть подключен к +180 В, а каждый из других контактов должен быть подключен к земле через резистор 2,2 кОм. Запишите пин-код и соответствующую отображаемую цифру.

Я не разрабатывал печатную плату, потому что намеревался сделать прототип. Кроме того, я не смог найти след от газовых трубок. Поэтому я использовал универсальную доску. Вы можете спроектировать печатную плату, если хотите.

Шаг 2: схематическое описание

Трубки nixie мультиплексированы, чтобы уменьшить количество контактов, необходимых для работы, до 6 разрядов. 74141 (или 7441) IC представляет собой преобразователь двоично-десятичного числа в десятичный, способный работать с высоким напряжением. Одного 74141 хватит, потому что трубки мультиплексные. Эта ИС управляет катодами.

Чтобы управлять анодами, я использовал два высоковольтных транзистора на цифру (очевидно, что Arduino не может выдерживать 180 вольт!)

Чтобы удерживать время в случае отключения питания, я использовал модуль RTC (часы реального времени), в котором используется литиевая батарея 3 В. Он будет очень точно удерживать время и дату в течение длительного времени, возможно, более 1 года.

Для датчика PIR я использовал крошечный модуль (SR505). К сожалению, этот модуль держит выходной сигнал всего 8 секунд, что на мой взгляд недостаточно. Я предпочел, чтобы на этот раз было около 2-3 минут. Модули PIR с регулируемой выдержкой времени больше по размеру и не подходят для моей компактной конструкции. Поэтому я добавил моностабильный мультивибратор (CD4098), чтобы увеличить время задержки.

В генераторе высокого напряжения используется генератор 555 и полевой МОП-транзистор.

Шаг 3: Примечания по сборке

1) Соберите цепь высокого напряжения и отрегулируйте напряжение на 170-180 Вольт потенциометром.

2) Протестируйте газовые трубки и найдите их распиновку. (+180 В с резистором 22 кОм, подключенным последовательно к аноду, заземлите остальные контакты по одному)

3) Соедините одинаковые штыри трубок вместе (кроме анодов) для мультиплексирования.

4) Проверьте проводку, подав высокое напряжение на каждый анод и катод.

5) Сборка высоковольтных транзисторов и микросхемы 74141.

6) Протестируйте схему, подав высокие или низкие логические уровни (0 и +5 В) на входы 74141 и базу транзисторов MPSA42, каждая цифра соответствующей лампы должна светиться.

7) Запрограммируйте Arduino pro mini.

Как вы, возможно, знаете, Arduino pro mini требует специального интерфейса для подключения к компьютеру. Вы можете найти соответствующие инструкции в Интернете.

8) Подключите Arduino. Когда трубки доказали свою правильность, вы можете приступить к добавлению модуля RTC, датчика температуры LM35, датчика PIR, переключателей, кнопок и т. Д.

Я установил никси-лампы тремя группами по две (часы, минуты и секунды), поэтому не было необходимости добавлять лампу-разделитель.

Постарайтесь аккуратно выровнять трубки на плате, чтобы они выглядели красиво. Вы можете наклонять трубки, чтобы получить хороший угол обзора.

Шаг 4: Руководство пользователя

1) Режим ВРЕМЕНИ: В нормальном режиме работы отображается время. Если никто не находится (и не движется) перед часами, лампы выключаются примерно через 2 минуты, чтобы продлить срок службы ламп.

Включив переключатель SW1, вы можете обойти датчик PIR, чтобы трубки оставались включенными постоянно.

В режиме ВРЕМЯ дату можно отобразить, нажав кнопку «Дата».

2) Режим ТАЙМЕРА: если селекторный переключатель находится в режиме ТАЙМЕРА, вы должны сначала нажать кнопку «Дата», чтобы сбросить таймер. Эта кнопка также служит для запуска / остановки таймера.

3) Режим ТЕРМОМЕТРА: Режим термометра можно выбрать с помощью селекторного переключателя. В этом режиме температура окружающей среды отображается в градусах Цельсия. В средней трубке будут отображаться градусы, а в следующей трубке справа - одна десятая градуса. Поскольку цифры собираются группами по два, десятичная точка не требуется. Остальные цифры остаются выключенными в режиме термометра.

(Если вы хотите, чтобы температура отображалась в градусах Фаренгейта, вам следует соответствующим образом изменить программу Arduino. Вы можете найти часть программы для этой цели в Интернете.)

4) Как установить дату и время:

В режиме ВРЕМЯ нажмите и удерживайте кнопку «Установить час». Час будет увеличиваться на одну каждую секунду. Настройка минут осуществляется точно так же, как и часов, путем нажатия кнопки «Установить мин.».

Для настройки секунд нажмите и удерживайте кнопку «Set Sec»; счетчик секунд перестанет считать. По достижении желаемого времени отпустите эту кнопку.

Для установки даты удерживайте кнопку «Дата» одной рукой и нажимайте кнопки «Установить час», «Установить минимум» и «Установить секунды», чтобы настроить год, месяц и день по желанию.