Đồng hồ Nixie 6 chữ số / Hẹn giờ / Nhiệt kế: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Dự án này là về một chiếc đồng hồ chính xác có 6 chữ số với các ống NIXIE.

Với một công tắc bộ chọn mà bạn có thể chọn giữa chế độ TIME (và ngày), chế độ HẸN GIỜ (với độ chính xác 0,01 giây) và chế độ NHIỆT ĐỘ.

Một mô-đun RTC giữ ngày và giờ bằng pin bên trong.

Một cảm biến PIR được cung cấp để tắt màn hình khi không có ai di chuyển trước đồng hồ trong vài phút.

Xin lưu ý rằng, đối với dự án này, bạn sẽ phải có kỹ năng điện tử từ tối thiểu đến trung bình.

Tuyên bố từ chối trách nhiệm / CẢNH BÁO:

Mạch này tạo ra điện áp cao có thể gây điện giật và / hoặc làm hỏng thiết bị.

Quân nhu

Linh kiện điện tử:

1. Ống Nixie (6)
2. 74141 hoặc 7441 IC (1)
3. Arduino Pro Mini (1)
4. 555 IC (1)
5. 4098 IC (1)
6. Mô-đun RTC DS 3231 (1)
7. LM35 (1)
8. 7805 Bộ điều chỉnh (1)
9. Bóng bán dẫn MPSA42 (6)
10. Bóng bán dẫn MPSA92 (6)
11. IRF740 MOSFET (1)
12. IRF540 MOSFET (1)
13. Bóng bán dẫn BC547 (1)
14. Điện trở 22 K (12)
15. Điện trở 10 K (7)
16. Điện trở 1 M (7)
17. Điện trở 100 K (1)
18. Điện trở 1 K (1)
19. Điện trở 2,2 K (1)
20. Điện trở 220 K (1)
21. Chiết áp 1 K (1)
22. Diode UF4004 (1)
23. Cuộn cảm 100 uH 1A (1)
24. Tụ điện 4,7uF 200 Volt (1)
25. Tụ điện 10uF 25 vôn (1)
26. Tụ điện 220uF 25 Volt (1)
27. Tụ điện 100nF (1)
28. Tụ điện 100pF (1)
29. Tụ điện 2.2nF (1)
30. Công tắc BẬT / TẮT (1)
31. Công tắc chọn 3 trạng thái (1)
32. Nút ấn (4)
33. Giắc cắm Adptor (1)
34. Bộ chuyển đổi điện áp tường 9 volt (1)
35. PCB đa dụng, đầu ghim, v.v. khi cần thiết

Bước 1: Giới thiệu về ống Nixie

Ống Nixie là màn hình tiêu chuẩn cho các con số, trước khi phát minh ra bảy phân đoạn. Chúng thực chất là các ống chân không neon và mỗi chữ số là một cực âm của ống, phát sáng khi kết nối điện áp cao.

Chúng trông rất đẹp, nhưng thật không may, chúng rất khó tìm thấy trong những ngày này. Mặc dù chúng vẫn có sẵn trong các cửa hàng trực tuyến như ebay, v.v.

Tôi đã nhặt được 12 chiếc Nixies đẹp từ một chiếc máy tính cũ không hoạt động. Trong hầu hết các trường hợp, màn hình của máy tính không phải là phần bị hỏng:)

Trong trường hợp của tôi, các chân kim loại đã bị ăn mòn nghiêm trọng và một số trong số chúng đã bị tách khỏi điểm kết nối với kính! Tôi hàn một sợi dây vào điểm đó và cố định nó bằng keo cyano-acrylate (1, 2, 3).

Ống nixie của tôi là NEC LD955A. Bạn có thể sử dụng bất kỳ ống nixie nào mà bạn có thể tìm thấy và các thông số kỹ thuật điện hoàn toàn tương tự. Bạn có thể tìm sơ đồ chân bằng cách tìm kiếm số ống trên internet hoặc bạn có thể tìm chân cắm bằng cách áp dụng điện một chiều 180 volt vào chân cắm. Chân chung, (Cực dương) phải được kết nối với +180 v và mỗi chân khác được kết nối với đất, thông qua một điện trở 2,2K. Ghi lại số pin và chữ số tương ứng được hiển thị.

Tôi không thiết kế PCB, vì tôi dự định làm một nguyên mẫu. Ngoài ra, tôi không thể tìm thấy dấu chân của các ống nixie. Vì vậy, tôi đã sử dụng bảng đa năng. Bạn có thể thiết kế một PCB nếu bạn muốn.

Bước 2: Mô tả sơ đồ

Các ống nixie được ghép lại, để giảm số chân cần thiết cho hoạt động của 6 chữ số. IC 74141 (hoặc 7441) là một bộ chuyển đổi BCD sang thập phân có thể xử lý điện áp cao. Một chiếc 74141 là đủ, bởi vì các ống được ghép lại. IC này điều khiển các cực âm.

Để điều khiển các cực dương, tôi đã sử dụng hai bóng bán dẫn điện áp cao cho mỗi chữ số (rõ ràng là Arduino không thể xử lý 180 volt!)

Để giữ thời gian trong trường hợp mất điện, tôi đã sử dụng mô-đun RTC (đồng hồ thời gian thực) sử dụng pin lithium 3V. Nó sẽ giữ thời gian và ngày tháng rất chính xác trong một thời gian dài, có thể hơn 1 năm.

Đối với cảm biến PIR, tôi đã sử dụng một mô-đun nhỏ (SR505). Thật không may, mô-đun này giữ tín hiệu đầu ra chỉ trong 8 giây, theo ý kiến của tôi là không đủ. Tôi thích thời gian này là khoảng 2-3 phút. Các mô-đun PIR có độ trễ thời gian có thể điều chỉnh, lớn hơn và không phù hợp với thiết kế nhỏ gọn của tôi. Vì vậy, tôi đã thêm một bộ điều khiển đa vi mạch đơn ổn (CD4098) để kéo dài thời gian trễ.

Máy phát điện áp cao sử dụng bộ dao động 555 và bóng bán dẫn MOSFET.

Bước 3: Ghi chú lắp ráp

1) Lắp ráp mạch điện áp cao và điều chỉnh điện áp ở 170-180 Volts bằng chiết áp.

2) Thử các ống nixie và tìm sơ đồ chân của chúng. (+180 V với điện trở 22k mắc nối tiếp với cực dương, nối đất các chân khác lần lượt)

3) Kết nối các chân tương tự của các ống với nhau (ngoại trừ các cực dương) để ghép kênh.

4) Kiểm tra hệ thống dây điện bằng cách đặt điện áp cao vào mỗi cực dương và cực âm.

5) Lắp ráp các bóng bán dẫn điện áp cao và vi mạch 74141.

6) Kiểm tra mạch bằng cách áp dụng mức logic cao hoặc thấp (0 và + 5v) cho đầu vào của 74141 và đế của bóng bán dẫn MPSA42, mỗi chữ số của ống tương ứng sẽ phát sáng.

7) Lập trình Arduino pro mini.

Như bạn có thể biết, Arduino pro mini cần một giao diện đặc biệt để kết nối với máy tính. Bạn có thể tìm thấy hướng dẫn thích hợp trên internet.

8) Kết nối Arduino. Khi các ống được chứng minh là hoạt động chính xác, bạn có thể tiến hành thêm mô-đun RTC, cảm biến nhiệt độ LM35, cảm biến PIR và các công tắc, nút nhấn, v.v.

Tôi đã lắp đặt các ống nixie thành ba nhóm gồm hai (cho giờ, phút và giây), vì vậy không cần thêm đèn phân tách.

Cố gắng căn chỉnh các ống trên bo mạch cẩn thận để có hình thức đẹp. Bạn có thể nghiêng các ống để có góc nhìn tốt.

Bước 4: Hướng dẫn sử dụng

1) Chế độ TIME: Trong hoạt động bình thường, thời gian được hiển thị. Nếu không có ai (và di chuyển) trước đồng hồ, đèn sẽ tắt sau khoảng 2 phút, để kéo dài tuổi thọ của các bóng đèn.

Bằng cách bật công tắc SW1, bạn có thể bỏ qua cảm biến PIR để các ống sẽ BẬT vĩnh viễn.

Ở chế độ TIME, ngày có thể được hiển thị bằng cách nhấn nút "Ngày".

2) Chế độ HẸN GIỜ: Nếu công tắc bộ chọn ở chế độ HẸN GIỜ, trước tiên bạn nên nhấn nút “Ngày” để đặt lại bộ hẹn giờ. Nút này cũng hoạt động để bắt đầu / dừng bộ hẹn giờ.

3) Chế độ NHIỆT KẾ: Chế độ nhiệt kế có thể được chọn bằng công tắc bộ chọn. Ở chế độ này, nhiệt độ môi trường được hiển thị bằng độ C. Các ống ở giữa sẽ hiển thị độ và ống tiếp theo ở bên phải hiển thị một phần mười độ. Vì chữ số được ghép thành nhóm hai người nên không cần dấu thập phân. Các chữ số khác vẫn TẮT ở chế độ nhiệt kế.

(Nếu bạn muốn nhiệt độ được hiển thị bằng độ F, bạn nên thay đổi chương trình của Arduino cho phù hợp. Bạn có thể tìm thấy phần của chương trình cho mục đích này trên internet.)

4) Cách đặt ngày và giờ:

Ở chế độ THỜI GIAN, nhấn và giữ nút "Đặt Giờ". Giờ sẽ tăng lên một sau mỗi giây. Điều chỉnh phút được thực hiện chính xác như giờ bằng cách nhấn nút "Đặt Min".

Để điều chỉnh giây, nhấn nút "Đặt Sec" và giữ; bộ đếm giây sẽ ngừng đếm. Khi đạt đến thời gian mong muốn, hãy nhả nút này.

Để cài đặt ngày, giữ nút “Ngày” bằng một tay và nhấn các nút “Đặt giờ”, “Đặt Min” và “Đặt Sec” để điều chỉnh năm, tháng và ngày theo ý muốn.