ساعت مچی Nixietube: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

سال گذشته از ساعت های Nixitube الهام گرفتم. من فکر می کنم ظاهر Nixietubes بسیار زیبا است. من در مورد پیاده سازی این در یک ساعت شیک با ویژگی های هوشمند فکر کردم.

مرحله 1: نمونه اولیه چهار لوله

من با ایجاد شماتیک الکترونیکی برای ساعت چهار لوله ای شروع کردم. من که دانشجوی الکترونیک بودم ، طی چند ماه الکترونیک را توسعه دادم.

ابتدا باید منبع تغذیه طراحی شود. من شروع به خرید منبع تغذیه حالت پیش فرض 170V از طریق وب کردم زیرا نمی دانستم چگونه منبع تغذیه ای طراحی کنم که بتواند 4.2 ولت DC را از باتری به 170 ولت DC برای لوله ها تبدیل کند. PSU پیش ساخته 86٪ کارآمد بود.

پس از دریافت منبع تغذیه ، من شروع به تحقیق در مورد نحوه کنترل Nixietubes کردم. Nixietubes به لوله های آند معمولی رسیدم ، این بدان معناست که وقتی 170 ولت DC را روی آند و GND را روی کاتد قرار می دهید ، لوله می درخشد. برای محدود کردن جریان عبوری از لوله ، مقاومت باید در مقابل آند قرار گیرد. باعث محدود شدن جریان به 1 میلی آمپر در هر لوله می شود. برای کنترل رقم های مختلف من از رجیسترهای شیفت ولتاژ بالا استفاده کردم. این IC ها توسط هر میکروکنترلری قابل کنترل هستند.

از آنجا که من طرفدار زیادی از IoT (اینترنت اشیا) هستم. من تصمیم گرفتم از یک ماژول ESP32 استفاده کنم و می خواستم زمان فعلی را از طریق اینترنت از طریق WiFi دریافت کنم. در نهایت من یک RTC (ساعت زمان واقعی) را با زمان اینترنت همگام سازی کردم. به من این امکان را می دهد که در مصرف انرژی صرفه جویی کنم و همیشه وقت خود را در اختیار داشته باشم حتی بدون دسترسی به اینترنت.

من در مورد راه های بررسی زمان فکر کردم و با استفاده از شتاب سنج که از آن برای ردیابی حرکت مچ دست خود استفاده کردم. وقتی مچ دستم را می چرخانم تا بتوانم زمان را بخوانم. ساعت فعال می شود و به من نشان می دهد.

من همچنین سه دکمه فعال شده با لمس را اجرا کردم تا بتوانم یک منوی ساده ایجاد کنم که در آن می توانم عملکردهای مختلف را تنظیم کنم.

دو LED RGB باید جلوه درخشانی به لوله ها می بخشید.

در مورد راهی برای شارژ باتری فکر کردم. بنابراین من با استفاده از ماژول شارژر QI بی سیم به شارژ آن رسیدم. این ماژول خروجی 5V به من داد. این ماژول متصل به مدار شارژ به من اجازه داد تا باتری کوچک 300 میلی آمپر ساعتی را شارژ کنم.

وقتی طراحی الکترونیکی آماده شد و تمام مدارهای فرعی که آزمایش شده بودند ، طراحی PCB (برد مدار چاپی) را شروع کردم. من با کاغذ و قطعات ماکت می ساختم (تصویر 1). اندازه گیری عرض ، ارتفاع و طول هر جزء یک فرآیند پر زحمت بود. پس از هفته ها طراحی و طراحی PCB ، سفارش داده شد و برای من ارسال شد. (تصویر 2).

در طول هر مرحله از برنامه ، برنامه های آزمایشی برای هر قسمت از ساعت ایجاد کرده بودم. به این ترتیب نرم افزار نهایی می تواند به راحتی با هم کپی شود.

لحیم کاری هر جزء می تواند شروع شود و حدود یک روز طول کشید.

آزمایش و کنار هم قرار دادن کل ساعت (تصویر 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7) کار کرد.

من یک قاب برای ساعت چاپ کردم و در نهایت متوجه شدم که ساعت خیلی بزرگ است. بنابراین تصمیم گرفتم ساعت جدیدی بسازم و ساعت چهار لوله ای را نمونه اولیه کردم.

مرحله 2: طراحی جدید

با بزرگنمایی ساعت چهار لوله ای ، طراحی الکترونیک را کوچک کردم. ابتدا فقط از دو لوله به جای چهار لوله استفاده کنید. در مرحله دوم با استفاده از اجزای کوچکتر و ساخت مبدل بوست 170V خودم از ابتدا. پیاده سازی ESP32 MCU (واحد کنترل میکرو) به جای استفاده از ماژول ، طراحی را بسیار کوچکتر کرد.

با استفاده از نرم افزار رایانه ای طراحی سه بعدی (تصویر 1) من یک قاب طراحی کردم و تمام اجزای الکتریکی را به زیبایی در داخل آن جا دادم. با تقسیم قطعات الکترونیکی به سه برد من توانستم از فضای داخل کیس به نحو احسن استفاده کنم.

لوازم الکترونیکی جدید که در آن طراحی شده است:

-شتاب سنج جدید کارآمدتری را انتخاب کرد.

تغییر دکمه های لمسی برای سوئیچ چند موقعیتی.

-از مدار شارژ جدید استفاده کرده است.

-شارژ بی سیم را برای شارژ USB تغییر داد زیرا من یک محفظه آلومینیومی می خواستم.

-برای صرفه جویی بیشتر در مصرف برق از پردازنده کم مصرف استفاده می شود.

-یک LED پس زمینه جدید انتخاب کرد.

-از IC باتری سنج برای ردیابی سطح باتری استفاده کرد.

مرحله 3: مونتاژ قطعات الکترونیکی

پس از ماه ها طراحی ساعت جدید ، می توان آن را مونتاژ کرد. من از ابزارهای موجود در مدرسه خود برای لحیم کردن IC های شیب دار کوچک (تصویر 4) استفاده کردم. این کار چندین روز به طول انجامید زیرا من با مشکلاتی روبرو شدم اما در نهایت به کار الکترونیک مشغول شدم (تصویر 5).

مرحله 4: طراحی مورد

من کیس را به موازات طراحی لوازم الکترونیکی طراحی کردم. هر بار یک نرم افزار کامپیوتری سه بعدی را بررسی کنید که آیا هر جزء مناسب است یا خیر. قبل از تراش CNC (کنترل عددی کامپیوتری) ، یک نمونه اولیه چاپ سه بعدی ساخته شد تا مطمئن شود همه چیز مناسب است. (تصویر 1 ، 2)

پس از انجام طراحی مورد و کارکردن وسایل الکترونیکی ، تحقیقات در مورد نحوه برنامه ریزی ماشین های CNC را شروع کردم (تصویر 3). یکی از دوستان من که در مورد فرز CNC اطلاعات دارد به من در برنامه ریزی دستگاه CNC کمک کرد. بنابراین آسیاب می تواند شروع شود. (تصویر 4)

پس از اتمام فرز ، من با سوراخکاری و صیقل دادن مورد ، مورد را به پایان رساندم. همه چیز دفعه اول به درستی مناسب بود. (تصویر 5 ، 6 ، 7)

من یک چفت برای پنجره اکریلیک طراحی کرده بودم. اما چفت به طور تصادفی آسیاب شد. با استفاده از برش لیزری پنجره ای را از اکریلیک برش دادم که به بالای ساعت چسبانده شده بود (تصویر 9).

مرحله 5: نرم افزار و برنامه

کنترل کننده روی ساعت اساساً تمام وقت را می خواباند تا در مصرف برق صرفه جویی کند. یک پردازنده کم مصرف هر چند میلی ثانیه شتاب سنج را می خواند تا بررسی کند آیا مچ دست من چرخانده شده است یا خیر. فقط وقتی روشن شود پردازنده اصلی را بیدار می کند و از RTC زمان می گیرد و ساعت و سپس دقیقه را به طور مختصر روی لوله ها نشان می دهد.

پردازنده اصلی همچنین روند شارژ را بررسی می کند ، اتصالات بلوتوث ورودی را بررسی می کند ، وضعیت دکمه ورودی را بررسی می کند و بر این اساس واکنش نشان می دهد.

اگر کاربر با ساعت بیشتر تعامل نداشته باشد ، پردازنده اصلی دوباره به خواب می رود.

به عنوان بخشی از مطالعه من ، ما مجبور شدیم یک برنامه ایجاد کنیم. بنابراین من فکر کردم برنامه را برای ساعت نیکسی ایجاد کنم. این برنامه با xamarin از زبان مایکروسافت C#نوشته شده است.

متأسفانه مجبور شدم برنامه را به زبان هلندی ایجاد کنم. اما اساساً یک برگه اتصال وجود دارد که ساعتهای نیکسی یافت شده را نشان می دهد (تصویر 1). پس از آن تنظیمات ساعت بارگیری می شود. این تنظیمات در ساعت ذخیره می شود. برگه ای برای همگام سازی زمان به صورت دستی یا خودکار با گرفتن زمان از تلفن هوشمند خود (تصویر 2). برگه ای برای تغییر تنظیمات ساعت (تصویر 5). و در آخر یک برگه وضعیت که وضعیت باتری را نشان می دهد. (تصویر 6)

مرحله 6: ویژگی ها و تاثیرگذاری

ویژگی های ساعت:

- دو لوله نیکسی کوچک از نوع z5900m.

- ساعت دقیق زمان واقعی

- محاسبات نشان داد که 350 ساعت زمان آماده به کار به راحتی قابل دستیابی است.

- بلوتوث برای کنترل تنظیمات و تنظیم زمان ساعت و همچنین مشاهده وضعیت باتری.

- برخی از تنظیمات بلوتوث عبارتند از: متحرک روشن/خاموش ، راه اندازی دستی یا شتاب سنج لوله ها ، روشن/خاموش روشنایی پس زمینه. دکمه قابل برنامه ریزی برای مشاهده دمای درصد باتری

- شتاب سنج برای تحریک لوله ها هنگام چرخاندن مچ دست

- باتری 300 میلی آمپر ساعتی

- رهبری RGB برای اهداف متعدد

- IC گاز سنج باتری برای نظارت دقیق بر وضعیت باتری.

- میکرو USB برای شارژ باتری

- یک دکمه چند جهته برای فعال کردن ، اتصال بلوتوث و یک دکمه قابل برنامه ریزی برای خواندن دما یا وضعیت باتری ، تنظیم زمان به صورت دستی.

- محفظه فرز CNC از آلومینیوم.

- پنجره اکریلیک برای محافظت

- برنامه تلفن بلوتوث

- همگام سازی اختیاری زمان از طریق WiFi.

- موتور ارتعاشی اختیاری برای نشان دادن اعلانات تلفن هوشمند مانند Whatsapp ، Facebook ، Snapchat ، SMS…

- ابتدا ساعت ها سپس دقیقه ها نشان داده می شود.

نرم افزار MCU روی ساعت با C ++ ، C و assembler نوشته شده است.

نرم افزار این برنامه با xamarin C#نوشته شده است.

جایزه اول در مسابقه پوشیدنی ها