在perfboard上DIY Nixie时钟

描述

前提：

总的来说，我对 Arduino 和电子产品很陌生。浏览四周，我很快注意到了很多人制作的这些橙色发光管项目。后来发现它们被称为数码管，是 60 年代和 70 年代用于显示数字和符号的老式电子产品。另外，它们不再制造（除了一个例外），人们使用的那些管子来自旧库存或旧设备。这可以让我觉得更酷吗？然后我了解到，要点亮它们需要大约 180 伏特……这让我感到害怕，以至于我将自己的计划放在了自己身上，直到我对电子产品有了更多的经验。

两个项目之后（一个三轮机器人和一个 1280 LED 滚动文本显示器）我觉得我已经准备好拿起那些满是灰尘的旧管子，把我自己和我的起居室当作一个漂亮的数码时钟。

所以，我们到了。

 

 

1 / 2 •完成的项目

 

特征：

该时钟实现了以下功能：

• 时间显示当然（只有 24 小时格式，因为我更喜欢那个），冒号闪烁

• 精确的计时和电池在断电时保持时间

• 数字和分号上的RGB LED背光，具有八种不同的色彩效果

• 光传感器和 LED 的自动调光取决于房间内的光线

• 通过每个数字和 LED 颜色循环的测试模式以及光传感器读数的显示

• 四个按钮可以控制以下内容：

• - 设置时间

• - 循环通过 LED 色彩效果

• - 打开和关闭 LED

• - 进入和控制测试模式

• 抗阴极毒 (ACP) 程序，以保持管子处于健康状态

• 夜间当房间内没有灯光时关闭灯管和 LED 以节省电力并延长其使用寿命的例行程序

• 维修方便

• 电源开关

• 保险丝安全

设计：

因此，设计背后的想法是使其尽可能简单，以便所有组件都可以整齐地放置在一个穿孔板上。穿孔板必须看起来像样，因为封面是透明的。我没有使用多路复用，因为这样做我必须包括额外的电路来使每个数码相机单独打开和关闭，并且由于那些苏联数码芯片（K155ID1）足够便宜，因此使用其中六个更容易。我在底层也有很多空间用于 Arduino mega，因此每个芯片（每个芯片 4 个）所需的许多引脚都不是问题。IDC 带状电缆有助于使所有这些引脚易于连接。同样，简单是目标，考虑到我的技能和理解，这是最简单的方法。

 

 

 

 

1 / 3 •穿孔板底部（在添加光敏电阻之前拍摄）

 

对于背光，我使用了 WS2811 可寻址 RGB LED，它不需要太多额外的电路，并且可以很容易地单独控制以产生一些很酷的效果。

时钟从我放置的一个简单的 12 伏墙壁电源中获取电源。为了给电子管供电，我选择了一个高压数码管电源（12V 至 174V）和一个降压转换器（12V 至 5V）来为 LED 供电。Arduino Mega 直接由 12 伏墙壁电源供电。成品时钟的电流消耗约为 250mA。

最后，为了计时部分，我选择了基于 DS3231 芯片的廉价 ebay RTC 模块。它使用 I2C 协议与 arduino 通信，并直接由 arduino 5V 引脚供电。

 

 

 

 

1 / 3 •没有亚克力盖

 

得到教训：

由于许多人都写过关于这个主题的文章，因为在网上找到了数码管的工作原理，如何点亮它以及这类东西很容易，我决定谈论我的事情会更有用学会了制作我希望有人在开始之前告诉我的项目。所以，我们开始：

• 中国卖家的 e-bay 上有许多数码管电源，价格相当便宜。我买了其中一些，它们都可以工作，但不能达到宣传的容量。我发现这个电源是网上提供的设计的副本，并且被宣传为具有与原件相同的功能。问题在于，由于它们使用的组件比原版便宜，因此它们不能真正像宣传的那样发挥作用。就我而言，仿制电源无法为所有六个数码管和结肠灯输出足够的电流，因此当结肠打开时数码管会褪色，并且某些数字（主要是 2 号）不会完全亮起。使用另一种设计，闪烁会消失，但电源会变得非常热。所以，

• 您可以获得用硅橡胶敲打的电线，与 PVC 不同，它不会被烙铁熔化。当您尝试在穿孔板上焊接许多电线时，这非常非常有用。

• 在连接数码管之前，用钢丝绒或类似的东西清洁它们的针脚。由于它们是几十年前制造的，因此金属销会被氧化。清洁它们将使您免于许多头痛和连接问题。

• 插入和拔出管子很困难，因为它们的引脚很容易弯曲。尤其是在 IN-16 上（用于显示秒的小）。如果我再做一遍，我更喜欢使用一些管座，将管子连接到它们上，然后（插座）连接到时钟引脚上——就像一个中间的东西。这样，我可以根据需要多次插拔插座，轻松且不会损坏管销。在 ebay 上你可以买到这样的插座。或者您可以在穿孔板或 PCB 上创建自己的以太。

• 在开始编写代码之前计划好你的算法。边做边做适用于小型项目，但一旦事情变得更复杂，意大利面条代码就在拐角处等待。我的意思是你需要计划算法的各个部分（例如函数）之间的信息流（变量值等），否则 - 当事情变得更复杂时 - 你最终会做出一个改变并拥有五件事破碎的！例如，您经常会听到使用全局变量是不好的做法。好吧，一旦你纠结于意大利面条代码，你就会明白为什么。对信息如何流动有一个总体计划会有很大帮助。

材料清单：

• 4 个 IN-14 数码管

• 2 个 IN-16 数码管

• 2 个玻璃柱，带 2 个 NE-2H 霓虹灯 + 灯座

• 原型穿孔板 120x180mm 双面

• 没有接头的 Arduino Mega 2560 R3

• DS3231 AT24C32 I2C 精密 RTC 模块

• 6颗K155ID1数码驱动IC

• 2pcs MPSA42 A42 0.5A/300V NPN TO-92 DIP 晶体管

• 8颗WS2811 RGB LED 5mm通孔

• 光敏电阻 LDR 5mm

• NCH6300HV DC-DC 电源 - 来自omnixie

• 3A mini DC-DC 降压转换器 5V 固定输出

• 20 个电阻器 1/4 瓦 5%，各种值

• 14颗100nF陶瓷电容

• 电解电容 100µF 16V

• 电解电容 1000µF 16V

• 7个5.08mm 2Pin端子

• IDC 连接器 2x13 针公

• IDC 连接器 2x13 针公角

• IDC 带状电缆 2x13 针

• 6pcs DIP 插座 - 16Pins

• 4个迷你按钮开关

• 保险丝座 THT 安装 5x20mm

• 玻璃保险丝 5x20mm 500mA

• 翘板开关 ON-OFF 红色

• 5.5x2.1mm DC 电源插头插孔方形连接器

• 56cm2有机玻璃，4mm厚