Jam Tangan Nixietube: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Tahun lalu saya mendapat inspirasi dari jam Nixitube. Saya rasa penampilan Nixietubes sangat bagus. Saya memikirkan untuk melaksanakannya dalam jam tangan bergaya dengan fungsi pintar.

Langkah 1: Prototaip Empat Tiub

Saya mulakan dengan membuat skema elektronik untuk jam tangan empat tiub. Sebagai pelajar elektronik, saya mengembangkan elektronik selama beberapa bulan.

Pertama, bekalan elektrik mesti dirancang. Saya bermula dengan membeli bekalan kuasa mod suis 170V yang sudah dibuat dari web kerana saya tidak tahu bagaimana merancang bekalan kuasa yang boleh menukar 4.2V DC dari bateri menjadi 170V DC untuk tiub. PSU yang dibuat sebelumnya adalah 86% cekap.

Setelah mendapat bekalan kuasa, saya mula meneliti cara mengawal Nixietubes. Nixietubes yang saya dapat di mana tiub Anode biasa yang bermaksud bahawa apabila anda meletakkan 170V DC pada Anode dan GND pada katod tiub akan menyala. Untuk menghadkan arus yang mengalir melalui tiub, perintang mesti diletakkan di hadapan anod. Menyebabkan arus terhad kepada 1mA setiap tiub. Untuk mengawal digit yang berbeza. Saya menggunakan register peralihan voltan tinggi. IC ini dapat dikawal oleh pengawal mikro mana-mana.

Oleh kerana saya peminat besar IoT (Internet of Things). Saya memutuskan untuk mengambil modul ESP32 dan ingin mendapatkan masa semasa dari internet melalui WiFi. Akhirnya saya menyegerakkan RTC (jam masa nyata) dengan waktu internet. Membolehkan saya menjimatkan tenaga dan sentiasa meluangkan masa walaupun tanpa akses internet.

Saya memikirkan cara untuk memeriksa waktu dan menggunakan Accelerometer yang saya gunakan untuk mengesan pergerakan pergelangan tangan saya. Apabila saya memusingkan pergelangan tangan, saya boleh membaca masa. Jam tangan akan mencetuskan dan menunjukkannya kepada saya.

Saya juga menerapkan tiga butang diaktifkan sentuhan sehingga saya dapat membuat menu sederhana di mana saya dapat mengatur fungsi yang berbeza.

Dua LED RGB harus memberi cahaya belakang yang baik pada tiub.

Saya juga memikirkan cara mengecas bateri. Oleh itu, saya membuat pengisian dengan menggunakan modul pengecas QI tanpa wayar. Modul ini memberi saya output 5V. Modul ini yang disambungkan ke litar pengecasan membolehkan saya mengecas bateri 300 mAh yang kecil.

Apabila reka bentuk elektronik sudah siap dan semua sub litar diuji, saya mula merancang PCB (Printed Circuit Board). Saya membuat mock-up dengan kertas dan bahagiannya (gambar 1). Mengukur lebar, tinggi dan panjang setiap komponen adalah proses yang sukar. Setelah berminggu-minggu merancang dan meletakkan PCB, mereka telah dipesan dan dihantar kepada saya. (gambar 2).

Selama setiap langkah saya membuat program ujian untuk setiap bahagian jam tangan. Dengan cara ini perisian akhir dapat disalin dengan mudah.

Pematerian setiap komponen boleh bermula dan memerlukan saya kira-kira satu hari.

Menguji dan menyatukan keseluruhan jam tangan (Gambar 3, 4, 5, 6, 7) Ia berjaya.

Saya 3D mencetak casing untuk jam tangan dan akhirnya mendapati jam tangan terlalu besar. Oleh itu, saya memutuskan untuk membuat yang baru dan menjadikan jam empat tiub sebagai prototaip.

Langkah 2: Reka Bentuk Baru

Apabila jam empat tiub terlalu besar, saya mula mengecilkan reka bentuk elektronik. Pertama dengan hanya menggunakan dua tiub dan bukannya empat. Kedua dengan menggunakan komponen yang lebih kecil dan membuat penukar 170V saya sendiri dari awal. Melaksanakan sendiri ESP32 MCU (Micro Controller Unit) daripada menggunakan modul juga menjadikan reka bentuknya jauh lebih kecil.

Menggunakan perisian komputer reka bentuk 3D (Gambar 1) Saya merancang sarung dan memasukkan semua komponen elektrik dengan kemas di dalamnya. Dengan membahagikan elektronik kepada tiga papan, saya dapat menggunakan ruang di dalam casing dengan lebih cekap.

Elektronik baru yang dirancang:

-Memilih Accelerometer baru yang lebih cekap kuasa.

-Tukar butang sentuh untuk suis berbilang kedudukan.

-Menggunakan litar pengisian baru.

-Tukar pengecasan tanpa wayar untuk pengecasan USB kerana saya mahukan perumahan Aluminium.

-Menggunakan pemproses kuasa rendah untuk menjimatkan kuasa lebih jauh.

-Memilih latar belakang LED baru.

-Menggunakan IC alat pengukur bateri untuk mengesan tahap bateri.

Langkah 3: Pemasangan Elektronik

Setelah berbulan-bulan merancang jam tangan baru itu juga dapat dipasang. Saya menggunakan beberapa alat yang terdapat di sekolah saya untuk menyolder IC bernada kecil (Gambar 4). Ini mengambil masa beberapa hari kerana saya menghadapi beberapa masalah tetapi akhirnya saya berjaya membuat elektronik (Gambar 5).

Langkah 4: Merangka Kes

Saya merancang kes itu selari dengan merancang elektronik. Setiap kali memeriksa perisian komputer 3D jika setiap komponen sesuai. Sebelum CNC (Computer Numerical Control) menggali casing, prototaip bercetak 3D dibuat untuk memastikan semuanya sesuai. (Gambar 1, 2)

Setelah reka bentuk casing selesai dan elektronik berfungsi, saya memulakan penyelidikan mengenai bagaimana mesin CNC mesti diprogramkan (Gambar 3). Seorang rakan saya yang mempunyai pengetahuan mengenai pengilangan CNC membantu saya memprogram mesin CNC. Oleh itu, penggilingan boleh bermula. (Gambar 4)

Setelah pengilangan selesai, saya menyelesaikan kes dengan menggerudi lubang dan menggilap casing. Segalanya sesuai dengan pertama kali. (Gambar 5, 6, 7)

Saya telah merancang kait untuk tingkap akrilik. Tetapi selak itu digiling secara tidak sengaja. Dengan menggunakan pemotong laser, saya memotong tingkap dari akrilik dan ini terpaku pada bahagian atas jam tangan (Gambar 9).

Langkah 5: Perisian dan Aplikasi

Pengawal pada jam tangan pada dasarnya tidur sepanjang masa untuk menjimatkan kuasa. Pemproses berkuasa rendah membaca pecutan setiap beberapa milisaat untuk memeriksa sama ada pergelangan tangan saya dipusingkan. Hanya apabila ia dihidupkan, ia akan membangunkan pemproses utama dan mendapatkan masa dari RTC dan akan menunjukkan jam dan kemudian minit secara ringkas di tiub.

Pemproses utama juga memeriksa proses pengecasan, ia memeriksa sambungan Bluetooth yang masuk, ia memeriksa keadaan butang input dan bertindak balas dengan sewajarnya.

Sekiranya pengguna tidak berinteraksi dengan jam tangan lebih jauh, pemproses utama akan tidur semula.

Sebagai sebahagian daripada kajian saya, kami harus membuat aplikasi. Jadi saya fikir membuat aplikasi untuk jam tangan nixie. Aplikasi ini ditulis dalam bahasa xamarin dari bahasa Microsoft adalah C #.

Sayangnya saya terpaksa membuat aplikasi dalam bahasa Belanda. Tetapi pada dasarnya ada tab sambungan yang menunjukkan jam tangan nixie yang dijumpai (Gambar 1). Selepas itu tetapan dari jam tangan dimuat turun. Tetapan ini disimpan pada jam tangan. Tab untuk menyegerakkan waktu secara manual atau automatik dengan mendapatkan masa dari telefon pintar anda (Gambar 2). Tab untuk menukar tetapan jam tangan (gambar 5). Dan terakhir sekali tab status yang menunjukkan status bateri. (Gambar 6)

Langkah 6: Ciri dan Kesan

Jam tangan mempunyai:

- Dua tiub nixie kecil jenis z5900m.

- Jam masa sebenar yang tepat.

- Pengiraan menunjukkan bahawa waktu tunggu 350 jam dapat dicapai dengan mudah.

- Bluetooth untuk mengawal tetapan dan menetapkan waktu jam serta melihat status bateri.

- Beberapa tetapan Bluetooth termasuk: Animasi Hidup / Mati, Pemicu tabung manual atau akselerometer, Hidup / Mati dipimpin latar belakang. Butang yang dapat diprogramkan untuk melihat suhu peratusan bateri.

- Accelerometer untuk memicu tiub ketika pergelangan tangan dipusingkan

- Bateri 300 mAh.

- RGB dipimpin untuk pelbagai tujuan.

- IC pengukur gas bateri untuk memantau keadaan bateri dengan tepat.

- USB mikro untuk mengecas bateri.

- Satu butang multi arah untuk memicu, sambungan Bluetooth dan butang yang dapat diprogram untuk membaca suhu atau status bateri, Menetapkan waktu secara manual.

- Perumahan penggilingan CNC dari Aluminium.

- Tingkap akrilik untuk perlindungan

- Aplikasi telefon Bluetooth.

- Penyegerakan masa pilihan melalui WiFi.

- Motor Getaran Pilihan untuk menunjukkan pemberitahuan telefon pintar seperti Whatsapp, Facebook, Snapchat, SMS…

- Pertama jam kemudian minit ditunjukkan.

Perisian untuk MCU pada jam tangan ditulis dalam C ++, C dan assembler.

Perisian untuk aplikasi ditulis dalam xamarin C #.

Hadiah Pertama dalam Peraduan Wearables