6-stellige Nixie-Uhr / Timer / Thermometer - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Bei diesem Projekt geht es um eine 6-stellige präzise Uhr mit NIXIE-Röhren.

Mit einem Wahlschalter, mit dem Sie zwischen TIME (und Datum)-Modus, TIMER-Modus (mit einer Genauigkeit von 0,01 Sek.) und THERMOMETER-Modus wählen können.

Ein RTC-Modul hält Datum und Uhrzeit durch eine interne Batterie.

Ein PIR-Sensor ist vorgesehen, um das Display auszuschalten, wenn sich einige Minuten lang niemand vor der Uhr bewegt.

Bitte beachten Sie, dass Sie für dieses Projekt über minimale bis mittlere elektronische Kenntnisse verfügen müssen.

Haftungsausschluss/ WARNUNG:

Dieser Stromkreis erzeugt Hochspannung, die einen elektrischen Schlag und/oder Schäden am Gerät verursachen kann.

Lieferungen

Elektronische Bauteile:

1. Nixie-Röhren (6)
2. 74141 oder 7441 IC (1)
3. Arduino Pro-Mini (1)
4. 555 IC (1)
5. 4098 IC (1)
6. RTC DS 3231-Modul (1)
7. LM35 (1)
8. 7805 Regler (1)
9. MPSA42-Transistor (6)
10. MPSA92-Transistor (6)
11. IRF740-MOSFET (1)
12. IRF540-MOSFET (1)
13. BC547-Transistor (1)
14. 22 K Widerstand (12)
15. 10 K Widerstand (7)
16. 1 M Widerstand (7)
17. 100 K Widerstand (1)
18. 1-k-Widerstand (1)
19. 2,2-k-Widerstand (1)
20. 220 K Widerstand (1)
21. 1 K-Potentiometer (1)
22. UF4004-Diode (1)
23. 100 uH 1A Induktivität (1)
24. 4.7uF 200 Volt Kondensator (1)
25. 10uF 25 Volt Kondensator (1)
26. 220uF 25 Volt Kondensator (1)
27. 100nF Kondensator (1)
28. 100pF Kondensator (1)
29. 2.2nF-Kondensator (1)
30. EIN/AUS-Schalter (1)
31. 3-Zustands-Wahlschalter (1)
32. Druckknopf (4)
33. Adapterbuchse (1)
34. 9-Volt-Wandadapter (1)
35. Mehrzweck-Leiterplatte, Stiftleisten usw. nach Bedarf

Schritt 1: Über die Nixie-Röhren

Nixie-Röhren waren vor der Erfindung von sieben Segmenten Standardanzeige für Zahlen. Sie sind im Wesentlichen Neon-Vakuumröhren und jede Ziffer ist eine Kathode der Röhre, die bei Hochspannungsanschluss leuchtet.

Sie sehen sehr schön aus, aber leider sind sie heutzutage schwer zu finden. Obwohl sie noch in den Online-Shops wie ebay usw. erhältlich sind.

Ich habe 12 nette Nixies von einem alten Taschenrechner gefischt, der nicht funktionierte. In den meisten Fällen ist das Display eines Taschenrechners nicht das beschädigte Teil:)

In meinem Fall waren die Metallstifte stark korrodiert und teilweise von der Verbindungsstelle zum Glas gelöst! Ich lötete einen Draht auf den Punkt und fixierte ihn mit Cyanacrylat (1, 2, 3) Kleber.

Meine Nixie-Röhren waren NEC LD955A. Sie können jede Nixie-Röhre verwenden, die Sie finden können, und die elektrischen Spezifikationen sind sehr ähnlich. Sie können die Pinbelegung finden, indem Sie die Röhrennummer im Internet suchen, oder Sie können die Pins finden, indem Sie 180 Volt DC an die Pins anlegen. Der gemeinsame Pin (Anode) sollte mit +180 V verbunden werden und jeder der anderen Pins ist über einen 2,2K-Widerstand mit Masse verbunden. Notieren Sie sich die PIN-Nummer und die entsprechende angezeigte Ziffer.

Ich habe keine Leiterplatte entworfen, weil ich einen Prototyp machen wollte. Außerdem konnte ich den Fußabdruck der Nixie-Röhren nicht finden. Also habe ich Mehrzweckbrett verwendet. Sie können eine Leiterplatte entwerfen, wenn Sie möchten.

Schritt 2: Schematische Beschreibung

Die Nixie-Röhren sind gemultiplext, um die für den Betrieb erforderlichen Pins auf 6 Stellen zu reduzieren. Der 74141 (oder 7441) IC ist ein BCD-zu-Dezimal-Wandler, der Hochspannung verarbeiten kann. Eine 74141 reicht, weil die Röhren gemultiplext sind. Dieser IC treibt die Kathoden an.

Um die Anoden anzutreiben, habe ich zwei Hochspannungstransistoren pro Ziffer verwendet (offensichtlich kann der Arduino nicht mit 180 Volt umgehen!)

Um die Zeit im Falle einer Stromunterbrechung zu halten, habe ich ein RTC-Modul (Echtzeituhr) verwendet, das eine 3V-Lithiumbatterie verwendet. Es wird die Uhrzeit und das Datum über einen langen Zeitraum, vielleicht mehr als 1 Jahr, sehr genau halten.

Für den PIR-Sensor habe ich ein winziges Modul (SR505) verwendet. Leider hält dieses Modul das Ausgangssignal nur für 8 Sekunden, was meiner Meinung nach nicht ausreicht. Ich bevorzuge diesmal 2-3 Minuten. Die PIR-Module mit einstellbarer Zeitverzögerung sind größer und passen nicht in mein kompaktes Design. Also habe ich einen monostabilen Multivibrator (CD4098) hinzugefügt, um die Zeitverzögerung zu verlängern.

Der Hochspannungsgenerator verwendet einen 555-Oszillator und einen MOSFET-Transistor.

Schritt 3: Montagehinweise

1) Bauen Sie den Hochspannungskreis zusammen und stellen Sie die Spannung mit dem Potentiometer auf 170-180 Volt ein.

2) Testen Sie die Nixie-Röhren und finden Sie ihre Pinbelegung. (+180 V mit einem 22k-Widerstand in Reihe zur Anode, die anderen Pins nacheinander erden)

3) Verbinden Sie die ähnlichen Stifte der Röhren (außer den Anoden) zum Multiplexen.

4) Testen Sie die Verdrahtung durch Anlegen einer Hochspannung an jede Anode und Kathode.

5) Zusammenbau der Hochspannungstransistoren und des 74141 IC.

6) Testen Sie die Schaltung, indem Sie hohe oder niedrige Logikpegel (0 und +5 V) an die Eingänge von 74141 und die Basis der MPSA42-Transistoren anlegen, jede Ziffer der entsprechenden Röhre sollte leuchten.

7) Programmieren Sie den Arduino Pro Mini.

Wie Sie vielleicht wissen, benötigt der Arduino pro mini eine spezielle Schnittstelle, um mit dem Computer verbunden zu werden. Passende Anleitungen findest du im Internet.

8) Verbinden Sie das Arduino. Wenn sich herausgestellt hat, dass die Röhren richtig funktionieren, können Sie das RTC-Modul, den LM35-Temperatursensor, den PIR-Sensor und die Schalter, Drucktasten usw. hinzufügen.

Ich habe die Nixie-Röhren in drei Zweiergruppen (für Stunden, Minuten und Sekunden) installiert, sodass keine Trennlampe hinzugefügt werden musste.

Versuchen Sie, die Rohre an Bord sorgfältig auszurichten, um ein schönes Aussehen zu erhalten. Sie können die Röhren neigen, um einen guten Blickwinkel zu haben.

Schritt 4: Benutzerhandbuch

1) ZEIT-Modus: Im Normalbetrieb wird die Uhrzeit angezeigt. Wenn sich niemand vor der Uhr befindet (und sich bewegt), werden die Lampen nach ca. 2 Minuten abgeschaltet, um die Lebensdauer der Röhren zu verlängern.

Durch Einschalten des Schalters SW1 können Sie den PIR-Sensor umgehen, sodass die Röhren dauerhaft eingeschaltet bleiben.

Im UHRZEIT-Modus kann das Datum durch Drücken der Taste "Datum" angezeigt werden.

2) TIMER-Modus: Wenn sich der Wahlschalter im TIMER-Modus befindet, sollten Sie zuerst die „Date“-Taste drücken, um den Timer zurückzusetzen. Diese Taste dient auch zum Starten/Stoppen des Timers.

3) THERMOMETER-Modus: Der Thermometer-Modus kann mit dem Wahlschalter ausgewählt werden. In diesem Modus wird die Umgebungstemperatur in Grad Celsius angezeigt. Die mittleren Röhren zeigen die Grade und die nächste Röhre rechts zeigt ein Zehntel Grad an. Da die Ziffern in Zweiergruppen zusammengefasst sind, ist kein Dezimalpunkt erforderlich. Die anderen Ziffern bleiben im Thermometermodus AUS.

(Wenn Sie möchten, dass die Temperatur in Grad Fahrenheit angezeigt wird, sollten Sie das Programm von Arduino entsprechend ändern. Das Programmstück dazu finden Sie im Internet.)

4) So stellen Sie Datum und Uhrzeit ein:

Halten Sie im UHRZEIT-Modus die Taste "Stunden einstellen" gedrückt. Die Stunde wird jede Sekunde um eins vorgerückt. Die Einstellung der Minuten erfolgt stundengenau durch Drücken der Taste „Set Min“.

Um die Sekunden einzustellen, drücken Sie die Taste "Set Sec" und halten Sie sie gedrückt; der Sekundenzähler hört auf zu zählen. Wenn die gewünschte Zeit erreicht ist, lassen Sie diese Taste los.

Halten Sie zum Einstellen des Datums die Taste „Date“mit einer Hand gedrückt und drücken Sie die Tasten „Set Hour“, „Set Min“und „Set Sec“, um Jahr, Monat und Tag wie gewünscht einzustellen.