Reloj / temporizador / termómetro Nixie de 6 dígitos: 4 pasos

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

Este proyecto trata sobre un reloj preciso de 6 dígitos con tubos NIXIE.

Con un interruptor selector que puede elegir entre el modo HORA (y fecha), el modo TEMPORIZADOR (con una precisión de 0,01 segundos) y el modo TERMÓMETRO.

Un módulo RTC contiene la fecha y la hora mediante una batería interna.

Se proporciona un sensor PIR para apagar la pantalla cuando nadie se mueve frente al reloj durante unos minutos.

Tenga en cuenta que, para este proyecto, debe tener habilidades electrónicas de mínimo a moderado.

Descargo de responsabilidad / ADVERTENCIA:

Este circuito produce alto voltaje que puede causar descargas eléctricas y / o daños al equipo.

Suministros

Componentes electrónicos:

1. Tubos nixie (6)
2. 74141 o 7441 IC (1)
3. Arduino Pro Mini (1)
4. 555 IC (1)
5. 4098 IC (1)
6. Módulo RTC DS 3231 (1)
7. LM35 (1)
8. Regulador 7805 (1)
9. Transistor MPSA42 (6)
10. Transistor MPSA92 (6)
11. MOSFET IRF740 (1)
12. MOSFET IRF540 (1)
13. Transistor BC547 (1)
14. Resistencia 22 K (12)
15. Resistencia de 10 K (7)
16. Resistencia de 1 M (7)
17. Resistencia de 100 K (1)
18. Resistencia de 1 K (1)
19. Resistencia de 2,2 K (1)
20. Resistencia 220 K (1)
21. Potenciómetro de 1 K (1)
22. Diodo UF4004 (1)
23. Inductor 100 uH 1A (1)
24. Condensador de 4.7uF de 200 voltios (1)
25. Condensador 10uF 25 Voltios (1)
26. Condensador 220uF 25 Voltios (1)
27. Condensador 100nF (1)
28. Condensador de 100pF (1)
29. Condensador 2.2nF (1)
30. Interruptor de ENCENDIDO / APAGADO (1)
31. Selector de 3 estados (1)
32. Pulsador (4)
33. Toma Adptor (1)
34. Adaptador de pared de 9 voltios (1)
35. PCB multipropósito, encabezados de pines, etc., según sea necesario

Paso 1: Acerca de los tubos Nixie

Los tubos Nixie eran pantallas estándar para números, antes de la invención de siete segmentos. Son esencialmente tubos de vacío de neón y cada dígito es un cátodo del tubo, que se ilumina con la conexión de alto voltaje.

Se ven muy hermosos, pero desafortunadamente, son difíciles de encontrar en estos días. Aunque todavía están disponibles en las tiendas online como eBay, etc.

Busqué 12 bonitos Nixies de una calculadora vieja que no funcionaba. En la mayoría de los casos, la pantalla de una calculadora no es la parte que está dañada:)

En mi caso, los pines metálicos estaban severamente corroídos y algunos de ellos se desprendieron del punto de conexión al vidrio. Soldé un alambre hasta la punta y lo fijé con pegamento de cianoacrilato (1, 2, 3).

Mis tubos nixie eran NEC LD955A. Puede usar cualquier tubo nixie que pueda encontrar, y las especificaciones eléctricas son tremendamente similares. Puede encontrar el pinout buscando el número de tubo en Internet, o puede encontrar los pines aplicando 180 voltios CC a los pines. El pin común, (ánodo) debe estar conectado a +180 vy cada uno de los otros pines está conectado a tierra, a través de una resistencia de 2.2K. Anote el número de PIN y el dígito correspondiente que se muestra.

No diseñé un PCB, porque tenía la intención de hacer un prototipo. Además, no pude encontrar la huella de los tubos nixie. Entonces utilicé una tabla multiusos. Puede diseñar un PCB si lo desea.

Paso 2: descripción esquemática

Los tubos nixie están multiplexados, para reducir los pines necesarios para el funcionamiento de 6 dígitos. El IC 74141 (o 7441) es un convertidor de BCD a decimal que puede manejar alto voltaje. Uno 74141 en suficiente, porque los tubos están multiplexados. Este IC impulsa los cátodos.

Para manejar los ánodos, utilicé dos transistores de alto voltaje por dígito (¡obviamente el Arduino no puede manejar 180 voltios!)

Para mantener el tiempo en caso de desconexión de la energía, utilicé un módulo RTC (reloj en tiempo real) que utiliza una batería de litio de 3V. Mantendrá la hora y la fecha con mucha precisión durante un tiempo prolongado, tal vez más de 1 año.

Para el sensor PIR, utilicé un módulo diminuto (SR505). Desafortunadamente, este módulo retiene la señal de salida durante solo 8 segundos, lo que en mi opinión no es suficiente. Preferí que este tiempo fuera de unos 2-3 minutos. Los módulos PIR que tienen retardo de tiempo ajustable, son más grandes y no encajan en mi diseño compacto. Así que agregué un multivibrador monoestable (CD4098) para alargar el tiempo de retraso.

El generador de alto voltaje utiliza un oscilador 555 y un transistor MOSFET.

Paso 3: Notas de montaje

1) Ensamble el circuito de alto voltaje y ajuste el voltaje a 170-180 voltios con el potenciómetro.

2) Pruebe los tubos nixie y encuentre su pinout. (+180 V con una resistencia de 22k en serie al ánodo, conecte a tierra los otros pines uno por uno)

3) Conecte los pines similares de los tubos juntos (excepto los ánodos) para multiplexar.

4) Pruebe el cableado aplicando alto voltaje a cada ánodo y cátodo.

5) Ensamble de los transistores de alto voltaje y el 74141 IC.

6) Pruebe el circuito aplicando niveles lógicos altos o bajos (0 y + 5v) a las entradas del 74141 y la base de los transistores MPSA42, cada dígito del tubo correspondiente debe brillar.

7) Programe el Arduino pro mini.

Como sabrá, el Arduino pro mini necesita una interfaz especial para conectarse a la computadora. Puede encontrar las instrucciones adecuadas en Internet.

8) Conecte el Arduino. Cuando los tubos demostraron funcionar correctamente, puede proceder a agregar el módulo RTC, el sensor de temperatura LM35, el sensor PIR y los interruptores, botones pulsadores, etc.

Instalé los tubos nixie en tres grupos de dos (durante horas, minutos y segundos), por lo que no fue necesario agregar una lámpara separadora.

Intente alinear los tubos a bordo con cuidado para tener una buena apariencia. Puede inclinar los tubos para tener un buen ángulo de visión.

Paso 4: Guía del usuario

1) Modo HORA: En el funcionamiento normal, se muestra la hora. Si no hay nadie presente (y se mueve) frente al reloj, las lámparas se apagarán después de unos 2 minutos, para alargar la vida de los tubos.

Al encender el interruptor SW1, puede omitir el sensor PIR para que los tubos permanezcan ENCENDIDOS permanentemente.

En el modo HORA, la fecha se puede mostrar presionando el botón "Fecha".

2) Modo TEMPORIZADOR: Si el interruptor selector está en modo TEMPORIZADOR, primero debe presionar el botón "Fecha" para reiniciar el temporizador. Este botón también actúa para iniciar / detener el temporizador.

3) Modo TERMÓMETRO: El modo termómetro se puede seleccionar mediante el interruptor selector. En este modo, la temperatura ambiente se muestra en grados Celsius. A los tubos intermedios se mostrarán los grados y el siguiente tubo a la derecha mostrará una décima parte de grado. Como los dígitos se agrupan en grupos de dos, no es necesario un punto decimal. Los otros dígitos permanecen APAGADOS en el modo de termómetro.

(Si desea que la temperatura se muestre en grados Fahrenheit, debe cambiar el programa de Arduino en consecuencia. Puede encontrar el programa para este propósito en Internet).

4) Cómo configurar la fecha y la hora:

En el modo HORA, presione y mantenga presionado el botón "Establecer hora". La hora avanzará una cada segundo. El ajuste de los minutos se realiza exactamente como horas presionando el botón "Set Min".

Para ajustar los segundos, presione el botón "Set Sec" y manténgalo presionado; el contador de segundos dejará de contar. Cuando llegue el tiempo deseado, suelte este botón.

Para configurar la fecha, mantenga presionado el botón "Fecha" con una mano y presione los botones "Establecer hora", "Establecer mín." Y "Establecer seg." Para ajustar el año, mes y día como desee.