在perfboard上DIY Nixie時鐘

描述

前提：

總的來說，我對 Arduino 和電子產(chǎn)品很陌生。瀏覽四周，我很快注意到了很多人制作的這些橙色發(fā)光管項目。后來發(fā)現(xiàn)它們被稱為數(shù)碼管，是 60 年代和 70 年代用于顯示數(shù)字和符號的老式電子產(chǎn)品。另外，它們不再制造（除了一個例外），人們使用的那些管子來自舊庫存或舊設(shè)備。這可以讓我覺得更酷嗎？然后我了解到，要點亮它們需要大約 180 伏特……這讓我感到害怕，以至于我將自己的計劃放在了自己身上，直到我對電子產(chǎn)品有了更多的經(jīng)驗。

兩個項目之后（一個三輪機器人和一個 1280 LED 滾動文本顯示器）我覺得我已經(jīng)準備好拿起那些滿是灰塵的舊管子，把我自己和我的起居室當作一個漂亮的數(shù)碼時鐘。

所以，我們到了。

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1 / 2 ?完成的項目

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特征：

該時鐘實現(xiàn)了以下功能：

• 時間顯示當然（只有 24 小時格式，因為我更喜歡那個），冒號閃爍

• 精確的計時和電池在斷電時保持時間

• 數(shù)字和分號上的RGB LED背光，具有八種不同的色彩效果

• 光傳感器和 LED 的自動調(diào)光取決于房間內(nèi)的光線

• 通過每個數(shù)字和 LED 顏色循環(huán)的測試模式以及光傳感器讀數(shù)的顯示

• 四個按鈕可以控制以下內(nèi)容：

• - 設(shè)置時間

• - 循環(huán)通過 LED 色彩效果

• - 打開和關(guān)閉 LED

• - 進入和控制測試模式

• 抗陰極毒 (ACP) 程序，以保持管子處于健康狀態(tài)

• 夜間當房間內(nèi)沒有燈光時關(guān)閉燈管和 LED 以節(jié)省電力并延長其使用壽命的例行程序

• 維修方便

• 電源開關(guān)

• 保險絲安全

設(shè)計：

因此，設(shè)計背后的想法是使其盡可能簡單，以便所有組件都可以整齊地放置在一個穿孔板上。穿孔板必須看起來像樣，因為封面是透明的。我沒有使用多路復(fù)用，因為這樣做我必須包括額外的電路來使每個數(shù)碼相機單獨打開和關(guān)閉，并且由于那些蘇聯(lián)數(shù)碼芯片（K155ID1）足夠便宜，因此使用其中六個更容易。我在底層也有很多空間用于 Arduino mega，因此每個芯片（每個芯片 4 個）所需的許多引腳都不是問題。IDC 帶狀電纜有助于使所有這些引腳易于連接。同樣，簡單是目標，考慮到我的技能和理解，這是最簡單的方法。

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1 / 3 ?穿孔板底部（在添加光敏電阻之前拍攝）

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對于背光，我使用了 WS2811 可尋址 RGB LED，它不需要太多額外的電路，并且可以很容易地單獨控制以產(chǎn)生一些很酷的效果。

時鐘從我放置的一個簡單的 12 伏墻壁電源中獲取電源。為了給電子管供電，我選擇了一個高壓數(shù)碼管電源（12V 至 174V）和一個降壓轉(zhuǎn)換器（12V 至 5V）來為 LED 供電。Arduino Mega 直接由 12 伏墻壁電源供電。成品時鐘的電流消耗約為 250mA。

最后，為了計時部分，我選擇了基于 DS3231 芯片的廉價 ebay RTC 模塊。它使用 I2C 協(xié)議與 arduino 通信，并直接由 arduino 5V 引腳供電。

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1 / 3 ?沒有亞克力蓋

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得到教訓：

由于許多人都寫過關(guān)于這個主題的文章，因為在網(wǎng)上找到了數(shù)碼管的工作原理，如何點亮它以及這類東西很容易，我決定談?wù)撐业氖虑闀杏脤W會了制作我希望有人在開始之前告訴我的項目。所以，我們開始：

• 中國賣家的 e-bay 上有許多數(shù)碼管電源，價格相當便宜。我買了其中一些，它們都可以工作，但不能達到宣傳的容量。我發(fā)現(xiàn)這個電源是網(wǎng)上提供的設(shè)計的副本，并且被宣傳為具有與原件相同的功能。問題在于，由于它們使用的組件比原版便宜，因此它們不能真正像宣傳的那樣發(fā)揮作用。就我而言，仿制電源無法為所有六個數(shù)碼管和結(jié)腸燈輸出足夠的電流，因此當結(jié)腸打開時數(shù)碼管會褪色，并且某些數(shù)字（主要是 2 號）不會完全亮起。使用另一種設(shè)計，閃爍會消失，但電源會變得非常熱。所以，

• 您可以獲得用硅橡膠敲打的電線，與 PVC 不同，它不會被烙鐵熔化。當您嘗試在穿孔板上焊接許多電線時，這非常非常有用。

• 在連接數(shù)碼管之前，用鋼絲絨或類似的東西清潔它們的針腳。由于它們是幾十年前制造的，因此金屬銷會被氧化。清潔它們將使您免于許多頭痛和連接問題。

• 插入和拔出管子很困難，因為它們的引腳很容易彎曲。尤其是在 IN-16 上（用于顯示秒的?。?。如果我再做一遍，我更喜歡使用一些管座，將管子連接到它們上，然后（插座）連接到時鐘引腳上——就像一個中間的東西。這樣，我可以根據(jù)需要多次插拔插座，輕松且不會損壞管銷。在 ebay 上你可以買到這樣的插座。或者您可以在穿孔板或 PCB 上創(chuàng)建自己的以太。

• 在開始編寫代碼之前計劃好你的算法。邊做邊做適用于小型項目，但一旦事情變得更復(fù)雜，意大利面條代碼就在拐角處等待。我的意思是你需要計劃算法的各個部分（例如函數(shù)）之間的信息流（變量值等），否則 - 當事情變得更復(fù)雜時 - 你最終會做出一個改變并擁有五件事破碎的！例如，您經(jīng)常會聽到使用全局變量是不好的做法。好吧，一旦你糾結(jié)于意大利面條代碼，你就會明白為什么。對信息如何流動有一個總體計劃會有很大幫助。

材料清單：

• 4 個 IN-14 數(shù)碼管

• 2 個 IN-16 數(shù)碼管

• 2 個玻璃柱，帶 2 個 NE-2H 霓虹燈 + 燈座

• 原型穿孔板 120x180mm 雙面

• 沒有接頭的 Arduino Mega 2560 R3

• DS3231 AT24C32 I2C 精密 RTC 模塊

• 6顆K155ID1數(shù)碼驅(qū)動IC

• 2pcs MPSA42 A42 0.5A/300V NPN TO-92 DIP 晶體管

• 8顆WS2811 RGB LED 5mm通孔

• 光敏電阻 LDR 5mm

• NCH6300HV DC-DC 電源 - 來自omnixie

• 3A mini DC-DC 降壓轉(zhuǎn)換器 5V 固定輸出

• 20 個電阻器 1/4 瓦 5%，各種值

• 14顆100nF陶瓷電容

• 電解電容 100μF 16V

• 電解電容 1000μF 16V

• 7個5.08mm 2Pin端子

• IDC 連接器 2x13 針公

• IDC 連接器 2x13 針公角

• IDC 帶狀電纜 2x13 針

• 6pcs DIP 插座 - 16Pins

• 4個迷你按鈕開關(guān)

• 保險絲座 THT 安裝 5x20mm

• 玻璃保險絲 5x20mm 500mA

• 翹板開關(guān) ON-OFF 紅色

• 5.5x2.1mm DC 電源插頭插孔方形連接器

• 56cm2有機玻璃，4mm厚