Nixietube Kol Saati: 6 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Geçen yıl Nixitube saatlerinden ilham aldım. Bence Nixietube'lerin görünüşü çok hoş. Bunu akıllı işlevlere sahip şık bir saatte uygulamayı düşündüm.

Adım 1: Dört Tüplü Prototip

Dört tüplü bir saatin elektronik şemalarını oluşturarak başladım. Elektronik öğrencisi olarak elektroniği birkaç ay içinde geliştirdim.

Öncelikle bir güç kaynağı tasarlanmalıdır. 4.2V DC'yi pilden 170V DC'ye tüpler için dönüştürebilecek bir güç kaynağının nasıl tasarlanacağını bilmediğim için web'den önceden hazırlanmış bir 170V anahtar modlu güç kaynağı satın alarak başladım. Önceden yapılmış PSU %86 verimliydi.

Güç kaynağını aldıktan sonra Nixietube'leri nasıl kontrol edeceğimi araştırmaya başladım. Aldığım Nixietubes, ortak Anot tüplerinin olduğu yere, yani Anot'a 170V DC ve katoda GND koyduğunuzda tüpün parlayacağı anlamına gelir. Tüpten akan akımı sınırlamak için anotun önüne bir direnç yerleştirilmelidir. Akımın tüp başına 1mA ile sınırlandırılmasına neden olur. Farklı rakamları kontrol etmek için. Yüksek voltaj kaydırma yazmaçları kullandım. Bu IC'ler herhangi bir mikro denetleyici tarafından kontrol edilebilir.

IoT'nin (Nesnelerin İnterneti) büyük bir hayranı olduğum için. Bir ESP32 modülü almaya karar verdim ve şimdiki zamanı WiFi üzerinden internetten almak istedim. Sonunda bir RTC'yi (gerçek zamanlı saat) internet saati ile senkronize ediyordum. Enerji tasarrufu yapmama ve internet erişimi olmasa bile her zaman hazır olmama izin veriyor.

Saati kontrol etmenin yollarını düşündüm ve bileğimin hareketini izlemek için kullandığım bir İvmeölçer kullanmayı düşündüm. Saati okuyabilmek için bileğimi çevirdiğimde. Saat tetiklenecek ve bana gösterecek.

Ayrıca, farklı işlevleri ayarlayabileceğim basit bir menü yapabilmek için üç adet dokunmatik aktif düğme uyguladım.

İki RGB LED'in tüplere güzel bir arka parlaklık vermesi gerekiyordu.

Ayrıca pili şarj etmenin bir yolunu düşündüm. Bu nedenle kablosuz bir QI şarj modülü kullanarak şarj etmeyi düşündüm. Bu modül bana 5V çıkış verdi. Bir şarj devresine bağlanan bu modül, küçük 300 mAh pili şarj etmemi sağladı.

Elektronik tasarım hazır olduğunda ve test edilen tüm alt devreler olduğunda PCB (Baskılı Devre Kartı) tasarlamaya başladım. Kağıt ve parçalarla maketler yapıyordum (resim 1). Her bileşenin genişliğini, yüksekliğini ve uzunluğunu ölçmek zahmetli bir süreçti. Haftalarca PCB'yi tasarlayıp yerleştirdikten sonra sipariş verdiler ve bana gönderildiler. (resim 2).

Yolun her adımında saatin her parçası için test programları oluşturmuştum. Bu şekilde nihai yazılım birlikte kolayca kopyalanabilir.

Her bileşenin lehimlenmesi başlayabilir ve yaklaşık bir günümü aldı.

Tüm saati test edip bir araya getirmek (Resim 3, 4, 5, 6, 7) İşe yaradı.

Saat için bir kasayı 3D olarak bastım ve sonunda saatin çok büyük olduğunu gördüm. Bu yüzden yeni bir tane yaratmaya karar verdim ve dört tüplü saati bir prototip haline getirdim.

Adım 2: Yeni Tasarım

Dört tüplü saati çok büyük bularak elektronik tasarımını küçültmeye başladım. İlk önce dört yerine sadece iki tüp kullanarak. İkincisi, daha küçük bileşenler kullanarak ve sıfırdan kendi 170V boost dönüştürücümü yaparak. Bir modül kullanmak yerine ESP32 MCU'yu (Mikro Kontrol Birimi) kendim uygulamak da tasarımı çok daha küçük hale getirdi.

3D tasarım bilgisayar yazılımı kullanarak (Resim 1) bir kasa tasarladım ve tüm elektrikli bileşenleri düzgün bir şekilde içine yerleştirdim. Elektroniği üç karta bölerek kasanın içindeki alanı daha verimli kullanabildim.

Tasarlandığı yerde yeni elektronikler:

-Yeni ve daha verimli bir İvmeölçer seçti.

-Çok konumlu bir anahtar için dokunmatik düğmeler değiştirildi.

-Yeni bir şarj devresi kullanıldı.

-Alüminyum muhafaza istediğim için USB şarjı için kablosuz şarjı değiştirdim.

-Güçten daha fazla tasarruf etmek için düşük güçlü bir işlemci kullanıldı.

-Yeni bir arka plan LED'i seçildi.

-Pil seviyesini izlemek için bir pil göstergesi IC'si kullanıldı.

Adım 3: Elektroniğin Montajı

Yeni saati aylarca tasarladıktan sonra monte edilebilir. Tiny eğimli IC'leri lehimlemek için okulumda bulunan bazı araçları kullandım (Resim 4). Bu benim birkaç günümü aldı çünkü bazı sorunlarla karşılaştım ama sonunda elektroniği çalıştırdım (Resim 5).

Adım 4: Kasayı Tasarlamak

Kasayı elektronik tasarımına paralel olarak tasarladım. Her bileşenin uygun olup olmadığını her seferinde bir 3D bilgisayar yazılımında kontrol edin. CNC (Bilgisayar Sayısal Kontrolü) kasayı frezelemeden önce, her şeyin sığacağından emin olmak için 3D baskılı bir prototip yapıldı. (Resim 1, 2)

Kasa tasarımı yapıldıktan ve elektronikler çalıştıktan sonra CNC makinelerinin nasıl programlanması gerektiğini araştırmaya başladım (Resim 3). CNC frezeleme hakkında bilgisi olan bir arkadaşım CNC makinesini programlamama yardımcı oldu. Böylece freze başlayabilir. (Resim 4)

Frezeleme tamamlandıktan sonra kasayı delikler açarak ve kasayı parlatarak bitirdim. Her şey ilk seferinde doğru oturdu. (Resim 5, 6, 7)

Akrilik bir pencere için bir mandal tasarlamıştım. Ancak mandal kazayla öğütülmüş. Bir lazer kesici kullanarak akrilikten bir pencere kestim, bu saatin üstüne yapıştırıldı (Resim 9).

Adım 5: Yazılım ve Uygulama

Saatteki kontrolör, güçten tasarruf etmek için temelde her zaman uyur. Düşük güçlü bir işlemci, bileğimin dönüp dönmediğini kontrol etmek için birkaç milisaniyede bir ivmeölçeri okur. Sadece çevrildiğinde ana işlemciyi uyandıracak ve RTC'den zamanı alacak ve tüpler üzerinde kısaca saatleri ve ardından dakikaları gösterecektir.

Ana işlemci ayrıca şarj işlemini kontrol eder, gelen Bluetooth bağlantılarını kontrol eder, giriş butonunun durumunu kontrol eder ve buna göre tepki verir.

Kullanıcı saatle daha fazla etkileşime girmezse, ana işlemci tekrar uyku moduna geçer.

Çalışmamın bir parçası olarak bir uygulama oluşturmamız gerekiyordu. Bu yüzden nixie saati için uygulama oluşturmayı düşündüm. Uygulama, Microsoft dilinden xamarin ile yazılmıştır, C#'dır.

Uygulamayı ne yazık ki Hollandaca oluşturmak zorunda kaldım. Ama temelde bulunan nixie saatlerini gösteren bir bağlantı sekmesi var (Resim 1). Bundan sonra saatten ayarlar indirilir. Bu ayarlar saate kaydedilir. Akıllı telefonunuzdan saati alarak saati manuel veya otomatik olarak senkronize etmek için bir sekme (Resim 2). Saatin ayarlarını değiştirmek için bir sekme (resim 5). Ve son olarak, pil durumunu gösteren bir durum sekmesi. (Resim 6)

6. Adım: Özellikler ve İzlenim

Saatin özellikleri:

- z5900m tipi iki küçük nixie tüpü.

- Doğru gerçek zamanlı saat.

- Hesaplamalar, 350 saatlik bekleme süresinin kolayca elde edilebileceğini gösterdi.

- Ayarları kontrol etmek ve saatin saatini ayarlamak ve pil durumunu görmek için Bluetooth.

- Bazı Bluetooth ayarları şunları içerir: Animasyon Açık/Kapalı, Tüplerin manuel veya ivmeölçer tetiklemesi, arka plan led'i Açık/Kapalı. Pil yüzdesinin sıcaklığını görmek için programlanabilir düğme.

- Bilek döndürüldüğünde tüpleri tetiklemek için ivmeölçer

- 300 mAh pil.

- RGB çok amaçlı led.

- Pil durumunu doğru bir şekilde izlemek için pil gaz göstergesi IC.

- pili şarj etmek için mikro USB.

- Tetikleme için bir çok yönlü düğme, Bluetooth bağlantısı ve sıcaklık okuması veya pil durumu için programlanabilir bir düğme, Saati manuel olarak ayarlama.

- Alüminyumdan CNC ile frezelenmiş gövde.

- Koruma için akrilik pencere

- Bluetooth telefon uygulaması.

- WiFi üzerinden isteğe bağlı zaman senkronizasyonu.

- Whatsapp, Facebook, Snapchat, SMS gibi akıllı telefon bildirimlerini belirtmek için isteğe bağlı Titreşim motoru…

- Önce saatler sonra dakikalar gösterilir.

Saatteki MCU yazılımı C++, C ve assembler ile yazılmıştır.

Uygulamanın yazılımı xamarin C# ile yazılmıştır.

Giyilebilirler Yarışmasında Birincilik Ödülü