Otro reloj más de Nixie: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Siempre quise un reloj nixie, hay algo en esos números brillantes que me fascina. Entonces, cuando encontré algunos IN12 no demasiado caros en eBay, los compré, me maravillé cuando los recibí, pero pronto descubrí que para hacer un reloj con ellos necesitaba algunas cosas más. Como realmente no pude encontrar una tabla que cumpliera con mis especificaciones exactas y deseos, puse los tubos en un cajón y casi me olvidé de ellos.

Ingrese JLC PCB con precios increíblemente bajos, finalmente decidí hacer el mío.

Suministros

Tubo nixie 6x IN12 (otros pueden funcionar pero requieren modificaciones en la PCB)

Decodificador de BDC a decimal 6x SN74141 o K155ID1

6 resistencias de 1,5 kOhmios

Resistencia 4x 180kOhm

Transistor de alto voltaje 4x MPSA42

Lámpara de neón de 4x 5 mm (también puede usar LED naranjas, pero eso va en contra del espíritu aquí)

4x 74HC595 registro de desplazamiento

Condensador cerámico 2x 470nF

1x regulador LM7805 5V

1x suministro de alta tensión Step-up

1x conector de barril de CC

1x Wemos D1 Mini

Paso 1: diseño de la PCB

Como soy un gran fanático del software de código abierto, utilicé KiCad EDA para diseñar la PCB. Exploré varios diseños de reloj nixie en Google y decidí usar los controladores rusos K155ID1 en combinación con los registros de cambio 74HC595. El cerebro de la operación es Wemos D1 mini con capacidad Wi-Fi. Como encontré un kit intensificador de HV bastante barato en eBay, decidí no hacerlo yo mismo en el tablero. Además, ya tenía la mayoría de los componentes a mano y diseñar un convertidor elevador significaría adquirir algunos más. Quizás la próxima vez.

Sé que hay muchas mejoras posibles tanto en el esquema como en el diseño de la PCB, pero esta fue la primera vez que trabajé con KiCad y me concentré más en el producto final.

Después de terminar el esquema y probarlo en una placa de pruebas, comencé a diseñar la PCB. Este es un arte en sí mismo y un tema bastante amplio, por lo que no voy a entrar en demasiados detalles aquí. Hay algunos videos excelentes y detallados en línea.

Todo el proyecto KiCad está disponible en mi GitHub.

Paso 2: fabricación de la PCB

Después de verificar dos y tres veces su diseño, es hora de fabricarlo. Solía hacerlo en casa con transferencia térmica de tinta y Fe3Cl, pero ese proceso es bastante complicado, requiere mucha preparación y tiene, en mi experiencia, resultados bastante impredecibles e inconsistentes. Entonces, como mencioné, opté por una casa de huéspedes profesional. JLC PCB (no patrocinado) ofrece excelentes precios y si está dispuesto a esperar el largo tiempo de envío (o pagar 10 veces más por el envío que las placas), puede obtener un producto profesional que no arruine su banco. El tablero proporciona excelentes instrucciones paso a paso sobre cómo exportar y cargar los archivos gerber y, antes de comprometerse, puede volver a verificar su diseño en el visor de gerber en línea. Ahora todo lo que tiene que hacer es esperar a que se fabriquen y entreguen los PCB. Aquí hay una buena reseña del proceso de fabricación. Si está haciendo algo único, puede pensar en qué hacer con 4 PCB sobrantes, ya que el mínimo que puede pedir es 5.

Paso 3: soldadura

Una vez que se entregan los PCB, es hora de soldar un poco, comenzando por los componentes más pequeños (o el perfil más bajo) seguidos por los más grandes.

Si hago algo más grande que unos pocos componentes, siempre uso una lista de materiales (BOM), KiCad incluso tiene un buen complemento para exportar una BOM interactiva.

Paso 4: Programación del ESP

Hice la programación en el Código VS e intenté que el firmware fuera bastante flexible. Por el momento está funcionando, pero hay mucho margen de mejora y más funciones.

El código completo está disponible en github:

Paso 5: hacer un recinto

Inicialmente diseñé solo una caja simple para ser impresa en 3D como un gabinete, pero espero hacer un gabinete de madera mucho mejor en el futuro.

Bueno, por lo general, las soluciones temporales se vuelven permanentes …

Paso 6: depuración

Entonces. La placa está lista, el firmware está cargado y es hora de enchufar el microcontrolador y colocarlo en la pared.

Excepto que dos de los tubos no se encendieron. Después de explorar e inspeccionar más de cerca el tablero, descubrí que algunas de las almohadillas en los registros de cambio estaban flotando a pesar de que estaban conectadas al plano de tierra. Resulta que me estaba apresurando y cargué los archivos sin hacer una última DRC (verificación de reglas de diseño) después de los cambios del último segundo (relleno de Cu), por lo que algunas áreas estaban realmente llenas pero no conectadas a nada. También me olvidé de arreglar la traza del suministro de alta tensión al mover los orificios de montaje …

Bueno, como esos eran solo algunos arreglos menores, agarré un cable de la carrocería y conecté el material flotante.

Siempre es una buena idea tomar nota de los errores de HW y corregirlos en el diseño de la PCB, aunque solo sea para referencia futura.

Segundo premio en el PCB Design Challenge