Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

9 Schritt:Schritt 1: Concept & Design Schritt 2: Die Taktschaltung Schritt 3: Das Gehäuse - Hauptbasis Schritt 4: Radierung Etiketten Schritt 5: Beenden Sie das Gehäuse Schritt 6: Fernbedienung Schritt 7: PC Control Panel (Visual C #) Schritt 8: Halbduplex-UART Bootloader (Visual C #) Schritt 9: Abschließende Gedanken


Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

aktualisieren: Mein Wettbewerbsbeitrag wurde angenommen. Wenn Sie die Uhr gefallen, werde ich schätzen, wenn Sie dafür stimmen!
Hallo!
In diesem instructable Ich zeige Ihnen den Prozess der Herstellung eine wunderbare, steampunk-alike Nixie Uhr.
Es gibt viele nixie Projekte im Web, aber die meisten von ihnen konzentrieren sich vor allem auf die Hardware / Software-Teil. Einige von ihnen sind in nicht-so-schöne Kunststoffgehäuse geschlossen ist (oder keine haben). Und diese schönen Nixen verdienen eine angemessene Gehäuse, meinst du nicht? :) Ich beschlossen, Ihnen zu zeigen, vollständige worklog meiner Uhr, von der Planung, über die Programmierung und den Aufbau des Gehäuses, um das Endergebnis.
Ich verwendete IN-12 Nixie Röhren, weil sie niedlich aussehen ^^, und sind ziemlich billig. Die Uhr wird mit 12 V DC-Netzteil mit Strom versorgt und es batteriebetriebene RTC, die es immer noch Zeit zu zählen, auch wenn kein Strom zugeführt wird macht enthält. Es kann von einem engagierten IR-Fernbedienung gesteuert werden. Es verfügt über zwei kleine anzeigt Glühbirnen auf der Vorderseite (für die Verbindung mit Benutzer) und einen Lichtsensor, weil Nixen "Helligkeit kann sowohl manuell als auch automatisch gesteuert werden. Ich habe auch UART, um die Uhr mit einem speziellen PC-Anwendung in Visual C # geschrieben zu steuern. Und ich schrieb eine andere Anwendung als Bootloader.
Das Gehäuse wurde mit FR4-Laminat und Mahagoni furniert, mit Messing-Etiketten in Eisenchlorid geätzt fertig gemacht. Wie Sie sehen können, es ist ein ziemlich komplexes Projekt, aber ich werde versuchen, jeden Prozess klar beschreiben. Okay, genug geredet, lassen Sie uns beginnen!
PS Wenn Sie dieses Projekt gefallen, vielleicht können Sie gerne einige meiner anderen. Check it out at https://www.youtube.com/user/mopsiok . Vielen Dank!

Schritt 1: Concept & Design

  1. Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Ich wollte nixies teilweise im Inneren des Gehäuses versteckt werden, weil ich fand, sie zu tief. Ich entwarf auch zwei kleine Lampen auf der Vorderseite. Erste gibt an, ob der Alarm aktiv ist, und die zweite - wenn Benutzer gerade Einstellung einige Werte über die Fernbedienung. Der Boden ist auf Schrauben befestigt und kann im Falle eines rapair oder etwas entfernt werden ... Es gibt auch eine 2-Stiftleiste an der Seitenwand, die dazu dient, UART Verbindung montiert. Es kann benutzt werden, um die Uhr mit der PC-Anwendung zu steuern, oder sogar ein Upgrade-Software mit einer engagierten Bootloader werden. Typische UART Bootloader Verwendung 3 Zeilen (TX, RX und GND) - ich nicht nutzen konnten Hardware TX-Leitung, da es bereits verwendet wurde, so dass die Bootloader erfordert einen speziellen Adapter (es macht RX-Leitung als Halbduplex-UART handeln). Ich werde es später zu beschreiben.
    Ich verwendete Mahagoni, da passt es sehr gut mit nixie Licht. Ich beschloss, regelmäßig FR4 Laminat als Seitenwände verwenden und kommen Sie mit Lot. Es ist einfach, mit zu arbeiten, aber immer noch robust, was großartig ist. Dann könnte ich Mahagonifurnier, es zu kleben.
    Ich entwarf die Uhr in Blender (ja, kein großer CAD-Tool: D), können Sie es herunterladen und sich umsehen. Die meisten Abmessungen sind entscheidend, vor allem Abstände zwischen Gehäuse Laminat und Leiterplatten, so, wenn Sie werden den Bau der Uhr, achten Sie genau auf, dass.

Schritt 2: Die Taktschaltung

  1. Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Alle 10 Artikel anzeigen

    Über den Kreislauf, Kallibration Informationen


    Die Uhr wird mit ATmega168P mit internen RC-Oszillator gesteuert. Es ist auf 8 MHz eingestellt, weil Nixen "Anoden gemultiplext. Dafür habe ich typische HV-Schaltkreisen (SMBTA42 und PMBTA92 auf die Schaltpläne). Kathoden sind von 4028 (BCD zu Binär-Decoder), die SMBTA42 Transistoren treibt gesteuert. IN-12 nixies benötigen etwa 150 V richtig funktioniert - Ich bin mit typische Anwendung MC34063 Schaltregler. Während IRFR220N Schaltern wird Last mit hoher Spannung, die eingestellt werden kann (150-170V) unter Verwendung HVC0 und HVC1 Eingängen geliefert. Wenn R41 und R42 sind noch abgelötet, Stromkreis und die Verwendung R34 Potentiometer, um den Regler zu kalibrieren (es sollte über 164V geben).
    Die RTC-Schaltung ist eine typische Anwendung der PCF8563. Es verwendet eine 3V CRC2032 Batterie, die immer noch die Macht wird die RTC bei Stromversorgung Unfall. Der C4 wird verwendet, um den Zähler zu kalibrieren, und Sie müssen, um seinen Wert experimentell zu wählen. Das ist, weil es von vielen Dingen abhängig, aber Sie können mit 44pF starten. Bevor Sie den Stromkreis zu kalibrieren, müssen Sie Kupferabschirmungen (die große für Schaltregler und die kleinen Platten unter dem Brett) löten. Wenn Sie fertig sind, sollten Sie auch löten die Abschirmung für RTC-Schaltung. Ich musste es desolder (und nicht löten sie zurück), was einige Probleme macht jetzt: + -4S Tag ist kein beste Ergebnis. Es gibt 24 Minuten im Jahr, und es ist viel zu viel. Ich muss es irgendwann wieder zu löten;).
    Wie auch immer, es gibt auch eine kleine Platine an der Vorderwand des Gehäuses montiert ist. Es enthält einen Phototransistor, der verwendet wird, um die Spannung in der Nacht automatisch abzusenken. Darüber hinaus kann Nixen "Helligkeit mit Fernbedienung eingestellt werden. Sie müssen möglicherweise R29 Wert (default 270k) ändern, wenn Sie andere Fototransistor zu verwenden. Abgesehen davon gibt es 2 kleine Lampen, die zuvor beschrieben sind. Sie sind mit PWM gesteuert werden, so dass ihre brighness Änderungen nixies Spannung. Es gibt auch eine TSOP2236 - wird verwendet, um IR-Fernsteuersignal zu empfangen. Es funktioniert am besten mit 36kHz Träger, aber es sollte gut genug mit 34-38kHz arbeiten. Sie sollten alle diese Teile gründlich mit Einbauvorschriften mit Laminat und Furnier löten, sonst könnte es sein ein Problem.

    Wichtiger Hinweis über UART-Buchse


    An einer der Seitenwände befindet sich ein UART Sockel. Es verfügt über eine GND-Leitung und RX-Leitung, weil TX-Leitung wird verwendet, um die Anoden zu wechseln (die Uhr selbst keine Daten senden, so ist es ok). Es war ein Problem, denn ich brauchte, um eine UART Bootloader zu implementieren, um problemlos ein Upgrade der Firmware; und der Bootloader muss in beide Richtungen zu kommunizieren. Ich habe ein hier vorgestellte Lösung (man kann über die Wirkungsweise lesen): http: //nerdralph.blogspot.ca/2014/01/avr-half-dup ... So, in einem normalen Betrieb, ich kann meine UART-Buchse als reguläre RX-Signal, aber wenn ich einen Bootloader ausgeführt wird, schließe ich nur einen kleinen PCB und dann kann es als Standard-TX / RX UART verwendet werden. Der Haken ist, wenn ich brauche, um einige Daten von AVR senden, muss ich den Stift als GPIO neu konfigurieren, dann programmgesteuert zu senden Daten, und konfigurieren Sie den Stift für RX-Interrupt. Aber ich werde es in einem weiteren Schritt zu beschreiben.

    Hier können Sie alle notwendigen Dateien herunterladen:

      clock_Kicad.rar: Schaltpläne und PCB in KiCad (Version 2013.07.07) clock_partlist.lst: Stückliste für dieses Projekt clock_firmware.rar generiert: fusebits.png - Programm diese Werte vor dem Senden der HEX-Datei complete.hex - sowohl Anwendungs- und Bootloader Code, gebrauchsfertige Lösung application.hex - einfach Anwendungscode bootloader.hex - Sie Bootloader nur programmieren und dann schicken application.hex via UART

Schritt 3: Das Gehäuse - Hauptbasis

  1. Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Alle 12 Artikel anzeigen

    Wie ich in intro schrieb, habe ich Laminat als Hauptbasis des Gehäuses. Sie können die notwendigen Zeichnung unten herunterladen. Beim Drucken sicherstellen, dass Sie nicht zu skalieren Sie es (oder Satz Skala bis 100%). Zunächst einmal müssen Sie es auf dem Kupfer zu übertragen, als ob es ein Standard-PCB. Es ist sehr hilfreich, wenn es um das Schneiden und Schleifen kommt.
    Um die Leiterplatten montieren, um zu laminieren, habe ich M2 Schrauben und Muttern (Nüsse zum Kupfer verlötet werden). Sicherstellen Muttern verlötet, wo sie sein sollten, denn es wird das Endergebnis beeinflussen. Beim Löten des Laminats, versuchen Sie, die Seiten möglichst senkrecht eingestellt. Sie können zusätzliche Boards und Abstandhalter verwenden, wie auf den Bildern zu sehen.

Schritt 4: Radierung Etiketten

  1. Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Ätzen


    Hier kommt die Zeit für Messing Etiketten. Ich beschloss, sie mit Eisenchlorid (FeCl3) anstelle von B327 ätzen, denn es funktionierte besser mit den Messingplatten die ich hatte. Ich reinigte die Platte mit Schleifpapier und Aceton, dann bin thermo übertragen Sie den Ausdruck (siehe Anhänge unten). Ich deckte alle unbenutzten Flächen mit Klebeband, um sie von Ätzen zu verhindern. Wie man auf den Bildern sehen kann, nach dem Ätzen in FeCl3, gab es einige Lochfraß. Deshalb sollten Sie zumindest zwei Stücke von jedem Etikett zu ätzen. Sie nehmen nur diese eine, die besser aussieht.

    Veredelung


    Nach dem Ätzen geschliffen ich die Etiketten noch einmal und mit schwarzem Marker gemalt. Wenn es getrocknet, entfernte ich das überschüssige mit Sandpapier (~ 400-600). Dann begann ich, um die Etiketten zu gestalten. Ich habe ein Dremel artiges Werkzeug, das zu tun. Danach beendete ich es mit Spraylack - in mehreren sehr dünnen Schichten aufgetragen werden es hat. Wenn es trocknet, ist schwarze Farbe Art aufzulösen, so dass Sie nicht die Etiketten zu bewegen. Andernfalls wird die Farbe von geätzten Muster ausgießen.

Schritt 5: Beenden Sie das Gehäuse

  1. Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Alle 12 Artikel anzeigen

    Furnier und Etiketten


    Magohany Montageprozess war schwierig, so dass ich beschloss, es zu beenden, bevor ich kleben Sie es auf dem Laminat. Ich schnitt 5 pieces, geschliffen mit Schleifpapier 600 und endete mit dem gleichen Sprühlack. Ich druckte Zeichnungen (siehe Dateien unten) und befestigt sie an der anderen Seite der verneer Stücke. Wenn ich schneiden Sie es auf erwarteten Größe, habe ich Superkleber, um es mit dem Laminat-Grund verbinden.

    Obere und untere Wände (aus Holz)


    Ich habe kein Geschick in der Holzbearbeitung, so habe ich gewählt Balsa, denn es ist sehr einfach zu handhaben. Ich brauchte, um zwei Stücke zu kombinieren, da sie zu eng waren. Am Ende geschliffen ich es und auch beschlossen, um die Kanten weicher zu machen.
    Ich habe viele Tests mit Mahagoni-rustikalen Fleck. Zuerst versuchte ich, es auf einige Stück Balsa setzen, warten, bis es trocken ist, und schließen Sie dann mit Acryllack. Das Ergebnis war nicht sehr nett ... :). Dann mischte ich Fleck mit Lack und angewandte zwei Schichten davon. Und das war viel besser! Schließlich landete ich mit Fleck und Lack in 1: 1-Volumenverhältnis, angewendet dreimal (1.5-2h Intervallen).
    Wenn das Holz trocken war, geklebt wird der Oberwand an dem Gehäuse. Dann bohrte ich vier Löcher in der Bodenwand (für Befestigungsschrauben). Am Ende habe ich noch Anti-Rutsch-Pads und geklebt vier Messingecken, um die Übergänge zu verstecken.

Schritt 6: Fernbedienung

  1. Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Alle 9 Artikel anzeigen

    Hardware


    Fernbedienung ist mit ATtiny13 mit internen RC-Oszillator auf 1,2 MHz eingestellt. Es ist aus der Onboard-CR2032-Batterie betrieben. Im Normalbetrieb AVR ist in Powerdown-Modus - sollte die Batterie mehrere Jahre dauern. Alle Schalter auf der Tastatur erweckt den AVR und dann auf die Übertragung der entsprechenden Schlüsselcode in leicht modifizierter SIRC Protokoll beginnt es. Es gibt auch eine rote LED, die blinkt, wenn die Übertragung.
    Der Controller kann verwendet werden:
    Set Datum, Uhrzeit und Alarm Wechselanzeige zwischen Datum, Uhrzeit und Alarm (Standard ist Zeit) führen ein Timer Änderung der Display-Helligkeit (beide Nixen und Anzeigelampen) den Alarm auszuschalten (oder Satz ein Nickerchen) aktivieren / deaktivieren Sie die Anzeige

    Software


    Laden Sie die unten angehängte Datei HEX. Vor der Verwendung sicherstellen, dass Sie Fusebits auf die Standardwerte geändert (lfuse: 0x6A; hfuse: 0xFF).

    Gehäuse


    Das Gehäuse ist in der gleichen Weise wie Takt hergestellt. Der einzige Unterschied ist, dass statt Mahagoni ich amerikanischer Kirsche Furnier. Tipps Buttons "werden aus 0,2 mm Messingblech gestanzt und poliert. Befolgen Sie einfach die Bilder :).

Schritt 7: PC Control Panel (Visual C #)

  1. Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Sie können die Uhr unter Kontrolle mit einem dedizierten PC-Anwendung. Es wird in Visual C # writen, so dass Sie .NET Framework (4.0 oder höher), um sie verwenden müssen. Die unten angehängte Datei enthält sowohl Projektverzeichnis und letzte, bereit, Anwendung auszuführen.

    Konfiguration der Anwendung


    Schalten Sie zuerst die Uhr und schließen UART Linien mit dem zuvor beschriebenen externen PCB. Sie können GND und RXD Linie (ohne PCB) zu verbinden, aber Sie werden nicht in der Lage, Bootloader verwenden.
    Führen Sie dann das app - bei der ersten Ausführung Sie einige Einstellungen ändern müssen. Stellen Sie die richtige Portnamen (klicken Sie auf Refresh-Button, wenn nötig) und lassen Sie die Baudrate auf 10k - es ist in der Firmware der Uhr vorprogrammiert. Wählen Sie nun Pfad des Bootloaders, indem Sie auf die Schaltfläche Öffnen, und klicken Sie auf OK, um die Einstellungen zu speichern.

    Mit der Anwendung


    Zunächst müssen Sie den Port zu öffnen - das zu tun, klicken Sie auf die Schaltfläche Verbinden. Jetzt können Sie die Set-Fenster, in dem Sie Datum, Uhrzeit und Alarm der Uhr einstellen können eingeben. Sie können auch vorübergehend jedes nixie die Ziffer, zB für die Präsentation gesetzt. Es wird zur Zeitanzeige nach ~ 20er Jahre zurück.
    Im Hauptfenster gibt es ein spezielles Symbol mit dem Namen de-Vergiftung. Es scrollt über jede Ziffer jeder Lampe -, die aufgerufen Kathoden depoisoning und es verwendet, um Nixen "zu verlängern. Die Uhr wird automatisch einmal pro Stunde depoisoning, aber ich dachte, dieser Effekt ist ganz nett und beschlossen, es auf Anfrage :) laufen.
    Wenn Sie einen Bootloader verwenden möchten, können Sie Run Bootloader-Taste, die in Konfigurationsfenster platziert wird klicken. Es wird das Programm laufen und füllen Sie alle notwendigen Informationen für Sie.

Schritt 8: Halbduplex-UART Bootloader (Visual C #)

  1. Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Für dieses Projekt habe ich eine zweite Anwendung, auch in Visual C #. Es wird verwendet, um die Firmware der Uhr ohne es zu öffnen aktualisieren. Um diese App nutzen, müssen Sie die externe PCB der RX-Leitung Halbduplex, um zu verbinden. Die unten angehängte Datei enthält sowohl Projektverzeichnis und letzte, bereit, Anwendung auszuführen.


    Wichtige Infos


    Bootloader-Programm, das ausgeführt wird, bevor das Hauptprogramm beginnt. Das heißt, wenn Sie die Software aktualisieren möchten, auf das Gerät neu zu starten, und führen Sie die Anwendung, bevor Timeout auftritt müssen Sie. Dies kann schwierig sein, und das ist, warum Sie "Software-Reset" Option verwenden. Wenn die Uhr, erhält ein spezielles Kommando, startet ihn selbst (und führen Sie den Bootloader). Sie müssen die richtigen Befehlssatz (für die Uhr es ist \ x00060402 \ x0A) und Baudrate (10000), sonst wird das Gerät nicht neu starten.
    Wenn Sie nicht auf Software-Reset verwenden möchten, können Sie immer noch die App, aber man muss das Gerät manuell, bevor Sie auf "Lesen vom Gerät", "info" und "senden" -Buttons neu starten.

    Mit der Anwendung


    Vor der Verwendung der Anwendung, benötigen Sie, um eine korrekte Portnamen wählen (klicken Sie auf Refresh-Button, falls erforderlich). Alle anderen Einstellungen sollten automatisch geladen, wenn Sie den Bootloader über das Bedienfeld ausgeführt werden (durch Klicken auf Run Bootloader-Taste) werden.
    Zunächst einmal zu überprüfen, ob alles funktioniert, klicken Sie auf die Info-Taste. Es wird die Uhr neu zu starten und zeigen Ihnen alle Informationen über ihre Bootloader. Wählen Sie dann die HEX-Datei, indem Sie auf "Flash (Hex)" klicken, und klicken Sie auf Senden, um die neue Firmware auf die Uhr zu schreiben. Sie werden eine Fortschrittsanzeige su -, wenn es zu Ende geht, wird die Uhr mit einer neuen Firmware neu zu starten.
    Aktualisieren EEPROM aus der App ist in dieser Version nicht unterstützt. Ich habe gerade auf die Schaltfläche und Textfeld für die zukünftige Verwendung.

Schritt 9: Abschließende Gedanken

  1. Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)

    Es war ein schönes Projekt! Ich verbrachte etwa 7 Monate, um es zu machen, aber ich denke, das Ergebnis ist gut :). Gesamtkosten etwa 35 €, aber ich durch Prototyping usw. "verschwendet" viel mehr
    Wenn ich etwas ändern, würde ich ein kleines WiFi-Modul hinzufügen, und es verwenden, um mit einem NTP-Server zu synchronisieren. Ich meine ... Mahogany & Messing Nixie Uhr (mit IR und UART-Steuerung)


    ! Ist sie nicht eine Schönheit? : D Es funktioniert via UART, vielleicht werde ich es eines Tages zu verwenden ...
    Fühlen Sie sich frei zu fragen, werde ich froh sein, Ihre Fragen zu beantworten. Und eine letzte Sache: Wenn Sie diese Uhr gerne, vielleicht haben Sie Interesse an meinen anderen Projekten würde. Überprüfen Sie heraus meine Youtube-Kanal: https://www.youtube.com/user/mopsiok . Wir sehen uns!