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「辉光管时钟 IN-14 Nixie Clock」(暂无代码)

IN-14 Nixie Clock」制作日记系列


做硬件一时爽 一直做硬件一直爽

很久之前就想做一个辉光管时钟了,特别是看过命运石之门的「世界线变动率探测仪」后。直接买现成的至少都要上千,而且总觉得不够酷炫。所以打算在下个学期用几周实现这个项目。

这次准备和Nick老哥各做一套,Nick对3D建模比较上手,而我主要负责电路方面的内容。

下面是项目的大致想法和计划:

辉光管显示

辉光管采用的是旧苏联的产物,IN-14。在万能的tb买到拆机的一个是55RMB,六个总共330也是这个时钟里成本最高的东西了。

IN-14的工作电压是170v-190v,电流只需要2ma就可以了,所以升压电路也是需要的。目前有几种解决方案:

自制Boost升压只需要使用一些元件即可做出,但 稍微麻烦一些而且比较麻烦,所以如果有合适的升压模块可以优先考虑,如果不行再自制Boost电路。

关于辉光管的接法,IN-14的文档一堆俄文……所以还没找到引脚图,但是这个不是什么大问题,应该和现代的数码管差不多。

一套时钟会用到六个IN-14,每两个分别显示时、分、秒;还会用到四个INS-1,每两个用于显示时分秒之间的指示灯。

IN-14的工作电压在90v,不过打算和170v升压后的电源接串联在一起,而不是再单独做出来一套90v升压电路。等到升压电路做好、IN-14到了之后再具体测试可行性。

控制

显示时间

一个IN-14有13个引脚,就算只用10个引脚控制电路,一个时钟至少也需要60个端口。普通的单片机肯定是没有那么多的。如果使用4-16译码器也需要大于18个端口才能驱动。

所以打算还是用通常驱动数码管的方式,使用位移缓存器将串行输入转为并行输出。理论上来说用9个74HC595和三个单片机的端口就可以将整套设备驱动起来(包括四个IN-14的指示灯),但是考虑到 串行输入会有延迟,打算使用每三个端口至多驱动三个HC595,所以需要九个端口。而每三个端口操控一部分显示(时、分、秒),这样编程起来也会方便很多。

R!G!B!

在每个辉光管的下面打算安装RGB led作为底色衬托,具体的rgb型号还没选好,这两天去元件市场看看有没有合适的。

时钟模块

既然是一个时钟,那么精准的计时也是必须的,没什么特别的准备用DS3231模块。

WIFI远程控制

Arduino官方那几个板子都没带wifi模块,正好家里有几个ESP8266 ESP-01然后可以实现远程操控。对Arduino的wifi模块使用的比较少,应该有两种连接的方式。

第一种方法是wifi模块自己创建热点,设备连接上去进入服务器网页操控设备。

第二种方法是wifi模块加入现有的网络,局域网中的设备向wifi模块发送指令(还不知道rest请求可不可以)来操控设备。

打算WIFI不仅可以设置显示的时间之外,还可以设置显示的模式,动画效果,还有RGB颜色,呼吸灯之类的。

组装

电路

不太会PCB绘制,所以部件的连接准备使用万能板走飞线手焊了(哭 有没有会PCB的老哥呀)。首先是准备采购两张很长很大的万能板板,而且颜色最好不是绿的,上层固定辉光管,下层放单片机和电路之类的,用铜柱架起来。

底座

准备3D打印出来辉光管的底座,有木质3D打印线材所以可以做出挺有质感的底座。

外壳

外壳的材料和设计要和Nick老哥之后商量,做透明的亚克力板就可以看见里面的电路(不过如果是绿色的万能板还有乱七八糟的飞线可能会很难看);还可以做木质的比较有质感的外壳;或者黑色的亚克力板也不错,只要不被刮花就好。


这下面是正在采购的耗材清单,记录一下

物品 数量 描述
IN-14 12 辉光管
INS-1 8 符号管
DS3231 2 时钟模块
74HC595 18 位移缓存器
any arduino 2 主控单片机
5v-170v生鸭模块 2 来自万能的tb
ESP8266 ESP-01 2 wifi模块
pcb洞洞板large 4 上层固定管子 下层放单片机&电路
铜柱与螺丝 n 固定
R!G!B! LED 12 信仰灯
亚克力板/木板 n 外壳
PLA Filament n 3D打印耗材
Wood Filament n 辉光管底座耗材
     
     
其他耗材 n 飞线、焊锡、各种电阻

现在计划大概是这些,计划赶不上变化,现在先把东西采购齐四月开学就开始制作了

BTW, Tetris Bot系列最近在建立Genetic Algorithm的模型,在补习一些相关知识。可能等这个项目做完再继续更新。