Relógio / temporizador / termômetro Nixie de 6 dígitos: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Este projeto é sobre um relógio preciso de 6 dígitos com tubos NIXIE.

Com uma chave seletora que você pode escolher entre o modo TIME (e data), modo TIMER (com precisão de 0,01 seg) e modo TERMÔMETRO.

Um módulo RTC mantém a data e hora por uma bateria interna.

Um sensor PIR é fornecido para desligar o display quando ninguém se move para a frente do relógio por alguns minutos.

Observe que, para este projeto, você deve ter habilidades eletrônicas mínimas a moderadas.

Isenção de responsabilidade / AVISO:

Este circuito produz alta tensão que pode causar choque elétrico e / ou danos ao equipamento.

Suprimentos

Componentes eletrônicos:

1. Tubos Nixie (6)
2. 74141 ou 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. IRF740 MOSFET (1)
12. IRF540 MOSFET (1)
13. Transistor BC547 (1)
14. Resistor de 22 K (12)
15. Resistor de 10 K (7)
16. Resistor de 1 M (7)
17. Resistor de 100 K (1)
18. Resistor de 1 K (1)
19. Resistor 2,2 K (1)
20. Resistor 220 K (1)
21. Potenciômetro de 1 K (1)
22. Diodo UF4004 (1)
23. 100 uH 1A indutor (1)
24. Capacitor 4,7uF 200 volts (1)
25. Capacitor 10uF 25 volts (1)
26. Capacitor 220uF 25 volts (1)
27. Capacitor 100nF (1)
28. Capacitor 100pF (1)
29. Capacitor 2.2nF (1)
30. Interruptor ON / OFF (1)
31. Chave seletora de 3 estados (1)
32. Botão (4)
33. Jack Adptor (1)
34. Adaptador de parede de 9 volts (1)
35. PCB multiuso, cabeçalhos de pinos, etc., conforme necessário

Etapa 1: Sobre os tubos Nixie

Os tubos Nixie eram a exibição padrão de números, antes da invenção dos sete segmentos. Eles são essencialmente tubos de vácuo de néon e cada dígito é um cátodo do tubo, que brilha na conexão de alta voltagem.

Eles parecem muito bonitos, mas, infelizmente, são difíceis de encontrar hoje em dia. Embora ainda estejam disponíveis nas lojas online como o ebay etc.

Eu peguei 12 Nixies legais de uma calculadora velha que não estava funcionando. Na maioria dos casos, o visor de uma calculadora não é a parte que está danificada:)

No meu caso, os pinos metálicos estavam severamente corroídos e alguns deles se desprenderam do ponto de conexão ao vidro! Soldei um fio no ponto e fixei-o com cola de cianoacrilato (1, 2, 3).

Meus tubos nixie eram NEC LD955A. Você pode usar qualquer tubo nixie que encontrar, e as especificações elétricas são semelhantes. Você pode encontrar a pinagem pesquisando o número do tubo na Internet ou pode encontrar os pinos aplicando 180 volts DC aos pinos. O pino comum, (ânodo) deve ser conectado a +180 ve cada um dos outros pinos é conectado ao aterramento, por meio de um resistor de 2.2K. Anote o número do pino e o dígito correspondente que é exibido.

Não projetei um PCB, porque pretendia fazer um protótipo. Além disso, não consegui encontrar a pegada dos tubos nixie. Então usei uma placa multiuso. Você pode projetar um PCB se quiser.

Etapa 2: Descrição esquemática

Os tubos nixie são multiplexados, para reduzir os pinos necessários para operação de 6 dígitos. O 74141 (ou 7441) IC é um conversor BCD para decimal capaz de lidar com alta tensão. Um 74141 é suficiente, porque os tubos são multiplexados. Este IC aciona os cátodos.

Para acionar os ânodos, usei dois transistores de alta tensão por dígito (obviamente, o Arduino não suporta 180 volts!)

Para marcar a hora em caso de desconexão de energia, usei um módulo RTC (relógio de tempo real) que utiliza uma bateria de lítio de 3V. Ele manterá a hora e a data com muita precisão por um longo tempo, talvez mais de 1 ano.

Para o sensor PIR, usei um módulo minúsculo (SR505). Infelizmente, este módulo mantém o sinal de saída por apenas 8 segundos, o que não é suficiente na minha opinião. Eu preferia que esse tempo fosse cerca de 2-3 minutos. Os módulos PIR que possuem retardo de tempo ajustável, são maiores e não cabem no meu design compacto. Então, adicionei um multivibrador monoestável (CD4098) para aumentar o tempo de atraso.

O gerador de alta tensão usa um oscilador 555 e um transistor MOSFET.

Etapa 3: notas de montagem

1) Monte o circuito de alta tensão e ajuste a tensão em 170-180 Volts pelo potenciômetro.

2) Teste os tubos nixie e encontre sua pinagem. (+180 V com um resistor de 22k em série com o ânodo, aterre os outros pinos em um)

3) Conecte os pinos semelhantes dos tubos (exceto os ânodos) para multiplexação.

4) Teste a fiação aplicando alta tensão a cada ânodo e cátodo.

5) Monte os transistores de alta tensão e o IC 74141.

6) Teste o circuito aplicando níveis lógicos altos ou baixos (0 e + 5v) às entradas do 74141 e à base dos transistores MPSA42, cada dígito do tubo correspondente deve brilhar.

7) Programe o Arduino pro mini.

Como você deve saber, o Arduino pro mini precisa de uma interface especial para ser conectado ao computador. Você pode encontrar instruções adequadas na Internet.

8) Conecte o Arduino. Quando os tubos funcionarem corretamente, você pode prosseguir para adicionar o módulo RTC, o sensor de temperatura LM35, o sensor PIR e os interruptores, botões de pressão, etc.

Instalei os tubos nixie em três grupos de dois (por horas, minutos e segundos), portanto, não houve necessidade de adicionar uma lâmpada separadora.

Tente alinhar os tubos a bordo com cuidado para ter uma boa aparência. Você pode inclinar os tubos para ter um bom ângulo de visão.

Etapa 4: Guia do usuário

1) Modo TIME: Na operação normal, a hora é exibida. Se ninguém estiver presente (e se mexer) na frente do relógio, as lâmpadas serão desligadas após cerca de 2 minutos, para prolongar a vida útil dos tubos.

Ao ligar a chave SW1, você pode ignorar o sensor PIR para que os tubos permaneçam LIGADOS permanentemente.

No modo TIME, a data pode ser exibida pressionando o botão "Date".

2) Modo TIMER: Se a chave seletora estiver no modo TIMER, você deve primeiro apertar o botão “Date” para zerar o timer. Este botão também atua para iniciar / parar o cronômetro.

3) Modo TERMÔMETRO: O modo termômetro pode ser selecionado pela chave seletora. Neste modo, a temperatura ambiente é exibida em graus Celsius. Os tubos do meio mostram os graus e o tubo seguinte à direita mostra um décimo de grau. Como os dígitos são agrupados em grupos de dois, não há necessidade de um ponto decimal. Os outros dígitos permanecem desligados no modo termômetro.

(Se você quiser que a temperatura seja exibida em graus Fahrenheit, você deve alterar o programa do Arduino de acordo. Você pode encontrar o programa para essa finalidade na internet.)

4) Como definir data e hora:

No modo TIME, pressione e segure o botão "Set Hour". A hora avançará uma a cada segundo. O ajuste dos minutos é feito exatamente como horas, pressionando o botão "Definir Min".

Para ajustar os segundos, pressione o botão "Set Sec" e segure; o contador de segundos irá parar de contar. Quando o tempo desejado for alcançado, solte este botão.

Para definir a data, segure o botão "Data" com uma mão e pressione os botões "Definir Hora", "Definir Min" e "Definir Sec" para ajustar o ano, mês e dia conforme desejado.