Mais um relógio Nixie: 6 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Sempre quis um relógio nixie, há algo sobre esses números brilhantes que me fascina. Então, quando encontrei alguns IN12s não muito caros no ebay, comprei-os, fiquei maravilhado com eles quando os recebi, mas logo descobri que para fazer um relógio com eles eu precisaria de mais algumas coisas. Como não consegui encontrar uma placa que atendesse exatamente às minhas especificações e desejos, coloquei os tubos em uma gaveta e quase esqueci deles.

Cheguei ao JLC PCB com preços incrivelmente baixos, e eventualmente decidi fazer o meu próprio.

Suprimentos

Tubo nixie 6x IN12 (outros podem funcionar, mas requerem modificações no PCB)

6x SN74141 ou K155ID1 BDC para decodificador decimal

6x resistor de 1,5 kOhm

4 resistor 180kOhm

4 transistor de alta tensão MPSA42

4 lâmpadas de néon de 5 mm (você também pode usar LEDs laranja, mas isso vai contra o espírito aqui)

4x 74HC595 shift register

2x capacitor de cerâmica 470nF

1x regulador LM7805 5V

1x abastecimento HV Step-up

1x conector de barril DC

1x Wemos D1 Mini

Etapa 1: Projetando o PCB

Como sou um grande fã de software de código aberto, usei o KiCad EDA para projetar o PCB. Eu explorei vários designs de relógio nixie no google e decidi usar os drivers K155ID1 russos em combinação com registradores de deslocamento 74HC595. O cérebro da operação é Wemos D1 mini com capacidade para Wi-Fi. Como eu encontrei um kit de intensificação de alta tensão bastante barato no ebay, decidi não fazê-lo na placa sozinho. Além disso, eu já tinha a maioria dos componentes à mão e projetar um conversor avançado significaria adquirir alguns extras. Talvez na próxima vez.

Eu sei que há várias melhorias possíveis tanto no esquema quanto no layout do PCB, mas esta foi a minha primeira vez trabalhando com KiCad e me concentrei mais no produto final.

Depois de terminar o esquema e testá-lo em uma placa de ensaio, comecei a preparar o PCB. Esta é uma arte por si só e um tópico bastante amplo, então não vou entrar em muitos detalhes aqui. Existem alguns vídeos excelentes e detalhados online.

Todo o projeto KiCad está disponível no meu GitHub.

Etapa 2: Obtendo a fabricação do PCB

Depois de verificar seu projeto duas ou três vezes, é hora de realmente fabricá-lo. Costumava fazer em casa com transferência térmica de tinta e Fe3Cl, mas esse processo é bastante confuso, requer muito preparo e tem, na minha experiência, resultados bastante imprevisíveis e inconsistentes. Como mencionei, optei por uma pensão profissional. JLC PCB (não patrocinado) oferece ótimos preços e se você estiver disposto a esperar o longo tempo de envio (ou pagar 10 vezes mais pelo envio do que as placas), você pode realmente obter um produto profissional que não quebra seu banco. A boardhouse fornece ótimas instruções passo a passo sobre como exportar e fazer upload dos arquivos gerber e, antes de confirmar, você pode verificar novamente seu design no visualizador gerber online. Agora tudo o que você precisa fazer é esperar que as PCBs sejam fabricadas e entregues. Aqui está uma boa revisão do processo de fabricação. Se estiver fazendo algo único, você pode pensar no que fazer com 4 PCBs restantes, pois o mínimo que você pode pedir é 5.

Etapa 3: Solda

Assim que as placas de circuito impresso forem entregues, é hora de soldar, começando pelos componentes menores (ou de perfil mais baixo) e depois pelos maiores.

Se fizer algo maior do que apenas alguns componentes, sempre uso uma lista de materiais (BOM), o KiCad tem até um plug-in legal para exportar um BOM interativo.

Etapa 4: Programação do ESP

Fiz a programação no VS Code e tentei deixar o firmware bem flexível. No momento está funcionando, mas há muito espaço para melhorias e mais recursos.

O código completo está disponível no github:

Etapa 5: fazer um gabinete

Inicialmente, projetei apenas uma caixa simples para ser impressa em 3D como uma caixa, mas espero fazer uma caixa de madeira muito melhor em algum momento no futuro.

Bem, geralmente as soluções temporárias se tornam permanentes …

Etapa 6: depuração

Então. A placa está pronta, o firmware foi carregado e é hora de conectar o microcontrolador e colocá-lo na parede!

Exceto que dois dos tubos não acenderam. Depois de explorar e inspecionar mais de perto a placa, descobri que algumas das almofadas nos registradores de deslocamento estavam apenas flutuando, embora estivessem conectadas ao plano de aterramento. Acontece que eu estava sendo precipitado e carreguei os arquivos sem fazer um último DRC (verificação de regras de design) após as alterações do último segundo (preenchimento Cu), então algumas áreas foram preenchidas, mas não conectadas a nada. Eu também esqueci de consertar o rastreamento de suprimento de AT ao mover os orifícios de montagem …

Bem, como esses eram apenas alguns pequenos consertos, peguei um fio de bodge e conectei o material flutuante.

É sempre uma boa ideia anotar os bugs de HW e corrigi-los no design do PCB, mesmo que apenas para referência futura.

Segundo Prêmio no Desafio de Design PCB