Rellotge / temporitzador / termòmetre Nixie de 6 dígits: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Aquest projecte tracta d’un rellotge precís de 6 dígits amb tubs NIXIE.

Amb un selector que podeu triar entre el mode TIME (i data), el mode TIMER (amb una precisió de 0,01 s) i el mode THERMOMETER.

Un mòdul RTC manté la data i l'hora d'una bateria interna.

Es proporciona un sensor PIR per apagar la pantalla quan ningú es mou davant del rellotge durant uns minuts.

Tingueu en compte que, per a aquest projecte, haureu de tenir coneixements electrònics mínims a moderats.

Exempció de responsabilitat / ADVERTÈNCIA:

Aquest circuit produeix alta tensió que pot causar descàrregues elèctriques i / o danys a l’equip.

Subministraments

Components electrònics:

1. Tubs Nixie (6)
2. 74141 o 7441 IC (1)
3. Arduino Pro Mini (1)
4. 555 IC (1)
5. 4098 IC (1)
6. Mòdul RTC DS 3231 (1)
7. EL15 (1)
8. Regulador 7805 (1)
9. Transistor MPSA42 (6)
10. Transistor MPSA92 (6)
11. MOSFET IRF740 (1)
12. MOSFET IRF540 (1)
13. BC547 Transistor (1)
14. Resistència de 22 K (12)
15. Resistència de 10 K (7)
16. 1 M de resistència (7)
17. Resistència de 100 K (1)
18. 1 K resistència (1)
19. Resistència de 2,2 K (1)
20. Resistència de 220 K (1)
21. Potenciòmetre de 1 K (1)
22. Diode UF4004 (1)
23. 100 uH 1A inductor (1)
24. Condensador de 4,7 uF de 200 volts (1)
25. Condensador de 10 volts de 25 volts (1)
26. Condensador 220uF de 25 volts (1)
27. Condensador 100nF (1)
28. Condensador 100pF (1)
29. Condensador de 2,2 nF (1)
30. Interruptor ON / OFF (1)
31. Commutador selector de 3 estats (1)
32. Polsador (4)
33. Jack adaptador (1)
34. Adaptador de paret de 9 volts (1)
35. PCB polivalent, capçaleres de pins, etc. segons sigui necessari

Pas 1: Quant als tubs Nixie

Els tubs Nixie eren una pantalla estàndard per als números, abans de la invenció de set segments. Són essencialment tubs de buit de neó i cada dígit és un càtode del tub, que brilla sobre la connexió d'alta tensió.

Tenen un aspecte molt bonic, però, malauradament, són difícils de trobar en aquests dies. Tot i que encara estan disponibles a les botigues en línia com eBay, etc.

Vaig escombrar 12 simpàtics Nixies d'una vella calculadora que no funcionava. En la majoria dels casos, la visualització d'una calculadora no és la part danyada:)

En el meu cas, els passadors metàl·lics estaven molt corroïts i alguns d’ells es desprenien del punt de connexió amb el vidre. Vaig soldar un cable fins al punt i el vaig arreglar amb cola cianoacrilat (1, 2, 3).

Els meus tubs nixie eren NEC LD955A. Podeu utilitzar qualsevol tub nixie que pugueu trobar i les especificacions elèctriques siguin similars. Podeu trobar el pinout cercant el número del tub a Internet o podeu trobar els pins aplicant 180 volts CC als pins. El pin comú (ànode) s'hauria de connectar a +180 v i cadascun dels altres pins està connectat a terra, mitjançant una resistència de 2,2K. Anoteu el número del pin i el dígit corresponent que es mostra.

No vaig dissenyar cap PCB perquè tenia la intenció de fer un prototip. A més, no he pogut trobar la petjada dels tubs nixie. Vaig fer servir un tauler polivalent. Podeu dissenyar un PCB si voleu.

Pas 2: Descripció esquemàtica

Els tubs nixie es multiplexen, per reduir els pins necessaris per al funcionament de 6 dígits. El CI 74141 (o 7441) és un convertidor de BCD a decimal que és capaç de manejar alta tensió. Un 74141 en suficient, perquè els tubs estan multiplexats. Aquest CI condueix els càtodes.

Per accionar els ànodes, he utilitzat dos transistors d’alta tensió per dígit (evidentment, l’Arduino no pot suportar 180 volts).

Per retenir l'hora en cas de desconnexió d'alimentació, he utilitzat un mòdul RTC (rellotge en temps real) que utilitza una bateria de liti de 3V. Mantindrà l'hora i la data amb molta precisió durant molt de temps, potser més d'un any.

Per al sensor PIR, he utilitzat un petit mòdul (SR505). Malauradament, aquest mòdul manté el senyal de sortida durant només 8 segons, cosa que al meu entendre no és suficient. Vaig preferir que aquest temps fos d’uns 2-3 minuts. Els mòduls PIR que tenen un retard de temps ajustable, són més grans i no s’adapten al meu disseny compacte. Així que he afegit un multivibrador monoestable (CD4098) per allargar el retard.

El generador d’alta tensió utilitza un oscil·lador 555 i un transistor MOSFET.

Pas 3: Notes de muntatge

1) Munteu el circuit d'alta tensió i ajusteu la tensió a 170-180 volts mitjançant el potenciòmetre.

2) Proveu els tubs nixie i busqueu el seu pinout. (+180 V amb una resistència de 22 k en sèrie cap a l’ànode, connecteu a terra els altres pins)

3) Connecteu els passadors similars dels tubs (excepte els ànodes) per multiplexar.

4) Proveu el cablejat aplicant alta tensió a cada ànode i càtode.

5) Muntatge dels transistors d'alta tensió i del 74141 IC.

6) Proveu el circuit aplicant nivells lògics alts o baixos (0 i + 5v) a les entrades del 74141 i la base dels transistors MPSA42, cada dígit del tub corresponent hauria de brillar.

7) Programa l'Arduino pro mini.

Com ja sabreu, l’Arduino pro mini necessita una interfície especial per connectar-se a l’ordinador. Podeu trobar instruccions adequades a Internet.

8) Connecteu l'Arduino. Quan es demostri que els tubs funcionen correctament, podeu procedir a afegir mòduls RTC, sensor de temperatura LM35, sensor PIR i interruptors, polsadors, etc.

Vaig instal·lar els tubs nixie en tres grups de dos (durant hores, minuts i segons), de manera que no calia afegir cap llum separadora.

Intenteu alinear els tubs a bord amb cura per tenir un aspecte agradable. Podeu inclinar els tubs per tenir un bon angle de visió.

Pas 4: Guia de l'usuari

1) Mode TIME: en el funcionament normal, es visualitza l'hora. Si ningú no és present (ni es mou) davant del rellotge, les làmpades s’apagaran al cap d’uns 2 minuts, per allargar la vida dels tubs.

Si activeu l’interruptor SW1, podeu passar per alt el sensor PIR perquè els tubs continuïn activats permanentment.

Al mode HORA, es pot visualitzar la data prement el botó "Data".

2) Mode TIMER: si el selector està en mode TIMER, primer heu de prémer el botó "Data" per restablir el temporitzador. Aquest botó també actua per iniciar / aturar el temporitzador.

3) Mode TERMOMMETRE: es pot seleccionar el mode termòmetre mitjançant el selector. En aquest mode, la temperatura ambient es mostra en graus centígrads. Als tubs mitjans es mostraran els graus i el següent tub de la dreta mostra una desena part de grau. Com que el dígit s’uneix en grups de dos, no és necessari un punt decimal. Els altres dígits romanen DESACTIVATS en el mode termòmetre.

(Si voleu que la temperatura es mostri en graus Fahrenheit, heu de canviar el programa d'Arduino en conseqüència. Podeu trobar el programa per a aquest propòsit a Internet.)

4) Com definir data i hora:

Al mode HORA, manteniu premut el botó "Establir hora". L’hora avançarà una cada segon. L'ajust dels minuts es fa exactament com les hores prement el botó "Estableix el mínim".

Per ajustar els segons, premeu el botó "Establir sec" i manteniu premut; el comptador de segons deixarà de comptar. Quan s'assoleixi el temps desitjat, deixeu anar aquest botó.

Per definir la data, manteniu premut el botó "Data" amb una mà i premeu els botons "Estableix hora", "Estableix mín." I "Estableix sec" per ajustar l'any, mes i dia segons vulgueu.