6-cijferige Nixie-klok / timer / thermometer - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Dit project gaat over een 6-cijferige nauwkeurige klok met NIXIE-buizen.

Met een keuzeschakelaar waarmee u kunt kiezen tussen TIJD (en datum) modus, TIMER-modus (met een nauwkeurigheid van 0,01 sec) en THERMOMETER-modus.

Een RTC-module houdt de datum en tijd vast door een interne batterij.

Er is een PIR-sensor voorzien om het display uit te schakelen als er een paar minuten niemand voor de klok staat.

Houd er rekening mee dat je voor dit project minimale tot matige elektronische vaardigheden moet hebben.

Disclaimer/WAARSCHUWING:

Dit circuit produceert een hoge spanning die elektrische schokken en/of schade aan de apparatuur kan veroorzaken.

Benodigdheden

Elektronische componenten:

1. Nixie-buizen (6)
2. 74141 of 7441 IC (1)
3. Arduino Pro Mini (1)
4. 555 IC (1)
5. 4098 IC (1)
6. RTC DS 3231-module (1)
7. LM35 (1)
8. 7805 Regelaar (1)
9. MPSA42-transistor (6)
10. MPSA92-transistor (6)
11. IRF740 MOSFET (1)
12. IRF540 MOSFET (1)
13. BC547 Transistor (1)
14. 22 K-weerstand (12)
15. 10 K-weerstand (7)
16. 1M-weerstand (7)
17. 100 K Weerstand (1)
18. 1 K-weerstand (1)
19. 2.2 K-weerstand (1)
20. 220 K Weerstand (1)
21. 1 K Potentiometer (1)
22. UF4004-diode (1)
23. 100 uH 1A spoel (1)
24. 4.7uF 200 Volt condensator (1)
25. 10uF 25 Volt condensator (1)
26. 220uF 25 Volt condensator (1)
27. 100nF condensator (1)
28. 100pF condensator (1)
29. 2.2nF condensator (1)
30. AAN/UIT-schakelaar (1)
31. 3 status keuzeschakelaar (1)
32. Drukknop (4)
33. Adapter-aansluiting (1)
34. 9 volt wandadapter (1)
35. Multifunctionele printplaat, pin-headers, enz. indien nodig

Stap 1: Over de Nixie-buizen

Nixie-buizen werden standaard weergegeven voor getallen, vóór de uitvinding van zeven segmenten. Het zijn in wezen neon-vacuümbuizen en elk cijfer is een kathode van de buis, die gloeit bij hoogspanningsaansluiting.

Ze zien er erg mooi uit, maar helaas zijn ze tegenwoordig moeilijk te vinden. Hoewel ze nog steeds beschikbaar zijn in de online winkels zoals ebay enz.

Ik heb 12 aardige Nixies weggevangen van een oude rekenmachine die niet werkte. In de meeste gevallen is het scherm van een rekenmachine niet het onderdeel dat beschadigd is:)

In mijn geval waren de metalen pinnen ernstig gecorrodeerd en sommige waren losgeraakt van het verbindingspunt naar het glas! Ik heb een draad tot op de punt gesoldeerd en vastgezet met cyano-acrylaat (1, 2, 3) lijm.

Mijn nixiebuizen waren NEC LD955A. Je kunt elke nixie-buis gebruiken die je kunt vinden, en de elektrische specificaties zijn pert gelijkaardig. Je kunt de pinout vinden door het buisnummer op internet te zoeken, of je kunt de pins vinden door 180 volt DC op de pins te zetten. De gemeenschappelijke pin (Anode) moet worden aangesloten op +180 v en elk van de andere pinnen is verbonden met aarde, via een weerstand van 2,2K. Noteer het pinnummer en het bijbehorende cijfer dat wordt weergegeven.

Ik heb geen printplaat ontworpen, omdat ik van plan was een prototype te maken. Bovendien kon ik de voetafdruk van de nixiebuizen niet vinden. Dus ik gebruikte multifunctioneel bord. U kunt desgewenst een PCB ontwerpen.

Stap 2: Schematische beschrijving

De nixiebuizen zijn gemultiplext, om de pinnen die nodig zijn voor de werking van 6 cijfers te verminderen. De 74141 (of 7441) IC is een BCD-naar-decimaal converter die hoge spanning aankan. Eén 74141 genoeg, want de buizen zijn gemultiplext. Dit IC drijft de kathoden aan.

Om de anodes aan te drijven, heb ik twee hoogspanningstransistoren per cijfer gebruikt (de Arduino kan natuurlijk geen 180 volt aan!)

Om de tijd vast te houden in geval van stroomuitval, heb ik een RTC-module (realtime klok) gebruikt die een 3V lithiumbatterij gebruikt. Het houdt de tijd en datum zeer nauwkeurig vast gedurende een lange tijd, misschien meer dan 1 jaar.

Voor de PIR-sensor heb ik een kleine module (SR505) gebruikt. Helaas houdt deze module het uitgangssignaal maar 8 seconden vast, wat naar mijn mening niet genoeg is. Ik gaf er de voorkeur aan dat deze tijd ongeveer 2-3 minuten was. De PIR-modules die een instelbare tijdvertraging hebben, zijn groter en passen niet in mijn compacte ontwerp. Dus heb ik een monostabiele multivibrator (CD4098) toegevoegd om de vertraging te verlengen.

De hoogspanningsgenerator gebruikt een 555-oscillator en een MOSFET-transistor.

Stap 3: Montagenotities

1) Monteer het hoogspanningscircuit en stel de spanning af op 170-180 Volt met de potentiometer.

2) Test de nixiebuizen en vind hun pinout. (+180 V met een weerstand van 22k in serie met de anode, de andere pinnen met één aarden)

3) Verbind de gelijkaardige pinnen van de buizen met elkaar (behalve de anodes) om te multiplexen.

4) Test de bedrading door hoogspanning toe te passen op elke anode en kathode.

5) Monteer de hoogspanningstransistoren en de 74141 IC.

6) Test het circuit door hoge of lage logische niveaus (0 en +5v) toe te passen op de ingangen van 74141 en de basis van de MPSA42-transistors, elk cijfer van de overeenkomstige buis moet oplichten.

7) Programmeer de Arduino pro mini.

Zoals u wellicht weet, heeft de Arduino pro mini een speciale interface nodig om op de computer te worden aangesloten. Op internet kun je de juiste instructies vinden.

8) Sluit de Arduino aan. Wanneer de buizen correct bleken te werken, kunt u doorgaan met het toevoegen van de RTC-module, LM35 temperatuursensor, de PIR-sensor en de schakelaars, drukknoppen enz.

Ik installeerde de nixiebuizen in drie groepen van twee (voor uren, minuten en seconden), dus het was niet nodig om een scheidingslamp toe te voegen.

Probeer de buizen aan boord zorgvuldig uit te lijnen om een mooie uitstraling te krijgen. Je kunt de buizen kantelen voor een goede beeldhoek.

Stap 4: Gebruikershandleiding

1) TIME-modus: In de normale werking wordt de tijd weergegeven. Als er niemand voor de klok aanwezig is (en beweegt), gaan de lampen na ongeveer 2 minuten uit, om de levensduur van de buizen te verlengen.

Door de SW1-schakelaar aan te zetten, kunt u de PIR-sensor omzeilen zodat de buizen permanent AAN blijven.

In de TIME-modus kan de datum worden weergegeven door op de knop "Datum" te drukken.

2) TIMER-modus: Als de keuzeschakelaar in de TIMER-modus staat, moet u eerst op de knop "Datum" drukken om de timer opnieuw in te stellen. Deze knop dient ook voor het starten/stoppen van de timer.

3) THERMOMETER-modus: De thermometermodus kan worden geselecteerd met de keuzeschakelaar. In deze modus wordt de omgevingstemperatuur weergegeven in graden Celsius. De middelste buis toont de graden en de volgende buis aan de rechterkant toont een tiende van de graad. Omdat de cijfers in groepen van twee zijn samengesteld, is er geen decimale punt nodig. De andere cijfers blijven UIT in de thermometermodus.

(Als je wilt dat de temperatuur in Fahrenheit graden wordt weergegeven, moet je het programma van Arduino dienovereenkomstig wijzigen. Je kunt het programma hiervoor op internet vinden.)

4) Datum en tijd instellen:

Houd in de TIME-modus de knop "Uur instellen" ingedrukt. Het uur zal elke seconde een uur vooruitgaan. Het instellen van de minuten gebeurt precies als uren door op de "Set Min"-knop te drukken.

Om de seconden aan te passen, drukt u op de knop "Set Sec" en houdt u deze ingedrukt; de secondenteller stopt met tellen. Laat deze knop los wanneer de gewenste tijd is bereikt.

Om de datum in te stellen, houdt u de "Date"-knop met één hand ingedrukt en drukt u op de "Set Hour", "Set Min" en "Set Sec"-knoppen om het jaar, de maand en de dag naar wens in te stellen.