[Bianconero]

Zrobiłem od zera zegar Nixie nudząc się w zimowe wieczory. Nie wyróżnia się niczym na tle innych zegarów tego typu, ma drewnianą, lakierowaną obudowę, pokazuje czas i datę, okresowo przemiata wszystkie cyferki, żeby zapobiegać zatruciu katod, automatycznie reguluje jasność, żeby nie razić jasnością w nocy i oszczędzać lampy. Zgrubny koszt wykonania to jakieś 250 PLN.
Tu jest film z działania: (YT) Zegar Nixie LC-531
A tu fotki z końcowych etapów montażu: Google Zdjęcia


Podobnych projektów jest w necie setki tysięcy, a ja chcę Wam pokazać moją wersję - zegar Nixie na polskich lampach LC-531, datowanych na lata '70. Projekt zaczął się trochę z nudów po godzinach pracy i chęci wykorzystania elektrośmieci, chińszczyzny z Aliexpress zalegającej w szufladach oraz rzeczy, których pewnie nigdy bym nie wykorzystał. Wątpię, żeby ktokolwiek przeczytał to w całości w dobie tl;dr, ale może akurat komuś zainteresowanemu tematem będzie się chciało ;)

Zaczęło się od wyboru obudowy - padło na surowy, drewniany piórnik z zawiasami ze sklepu internetowego z duperelami do decoupage'u. Kilka szybkich pomiarów suwmiarką i przeniosłem drewnianą budę na warstwę mechaniczną mojego programu do rysowania elektroniki.

Potem powstał schemat elektryczny - lampy LC-531, multipleksowane 6:1 driverem Nixie SN74141 i zestawem wysokonapięciowych npn+pnp. Do tego jakiś chiński klon Arduino Nano za 2 USD, modulik z RTC DS3231 z bateryjnym podtrzymaniem czasu za podobne grosze, przetwornica HV 12 -> 190 V DC na UC3843B+IRF740, parę przycisków, fotorezystor, opcjonalny buzzer do budzika. Dorzuciłem też 6 szt. diod RGB WS2812B z zamiarem podświetlenia każdej z lamp od spodu, ale niestety przez nieuwagę zrobiłem złą numerację pinów footprintu (i głośne k...aaaa w momencie odkrycia tego faktu na PCB...), i diody musiałbym przylutować na brzuchu, żeby działały (czyli soczewką do płytki - a nie chciało mi się już bawić z teflonem/srebrzanką, żeby lutować je normalnie). Poprawiłbym w drugiej rewizji, gdyby miała kiedykolwiek powstać. Ale pewnie nie powstanie, bo mam w kolejce inne pomysły do realizacji. Może i się dobrze stało, bo Nixie podświetlane diodami niekoniecznie wyglądałyby dobrze, niezależnie od koloru.

PCB powstało stricte pod wybraną obudowę. Z ciekawostek - zrobiłem lampom podwójny footprint, więc do PCB można przylutować zarówno LC-531, jak i LC-516 (tylko trzeba je najpierw wydłubać z tej paskudnej podstawki, w której siedzą, zalane żywicą - nie jest to trudne, wystarczy małe dłuto/płaski śrubokręt, lutownica, odkurzacz do syfu, butelka piwa i wolny wieczór). Starałem się rozplanować położenie złącz i przycisków w sensowny sposób, żeby nie było później problemów z montażem i obudową. PCB poszło do taniej płytkarni (dirtypcbs/easyeda/chinapcb/inne) w Chinach (nigdy więcej termotransferu/naświetlania!). Potem przyszedł czas na BOM, zrobienie schematu montażowego, szybkie skompletowanie elementów. I oczekiwanie na PCB.

W międzyczasie zabrałem się za mechanikę - schemat montażowy PCB z umiejscowieniem otworów montażowych, obrysów lamp i przycisków wydrukowałem na papierze w skali 1:1 i przykleiłem taśmą do góry obudowy. Wiertarka w dłoń - 6 otworów pod śruby imbusowe z wpuszczanym łbem M3x16 (warto zrobić podfrezowanie wiertłem o większej średnicy, żeby zlicować łeb śruby z obudową), 3 otwory pod tact-switche, otwór pod złącze zasilania DC z tyłu i pod fotorezystor na front-panelu. Na wiertarce stołowej 6 otworów zrobiłem wiertłem łopatkowym fi 19 mm (średnica lamp). Trochę oczywistości: przy wierceniu w drewnie warto pamiętać o tym, żeby stosować wiertła do drewna, a nie np. do metalu - i żeby przy pojawieniu się wiertła po drugiej stronie, zacząć wiercić od drugiej strony, co zmniejszy ryzyko odprysków i nadłamań. No i oczywiście nie przesadzać z obrotami i siłą docisku. Większe otwory przeszlifowałem na gładko papierem ściernym 150, mniejsze poprawiłem delikatnie okrągłym pilniczkiem.

Do PCB zostało jeszcze kilka dni, więc machnąłem w parę godzin program na Arduino Nano w jakiejś pokracznej krzyżówce C i Cpp z tą natywną nakładką Arduino licząc na to, że zadziała z kopyta. Wziąłem jakieś tam gotowe biblioteki do obsługi DS3231, to akurat udało się uruchomić wcześniej bez problemu. Generalnie nie przepadam za Arduino, ale trzeba przyznać, że jak chce się coś zrobić naprawdę szybko i prosto, to w kwestii plug 'n play to ustrojstwo bije na głowę inne 'evalboardy'.

W programie umieściłem multipleksowanie lamp (zmiana lampy co 2 ms z groszem, czyli dokładnie 480 Hz - całkowita częstotliwość odświeżania zegara 480:6=80 Hz), wyświetlanie czasu i daty, ustawianie czasu i daty, regulację jasności bazującą na uśrednionym i opóźnionym sygnale z fotorezystora w zakresie 10-80% PWM (realizowane jest to w taki sposób, że jeden timer załącza kolejną lampę co 2 ms, a drugi pracując synchronicznie wyłącza poprzednią po 2 ms świecenia lub wcześniej, w zależności od oświetlenia czujnika światła), sekwencję odtruwania katod będącą całkiem fajnym efektem przemiatania wszystkich cyferek na pełnej jasności, raz na godzinę, gdy liczby godzin, minut i sekund są sobie równe ;) I tyle. Nie chciało mi się już implementować alarmu i obsługi buzzera, bo i tak co rano budzi mnie komórka albo słońce...

Po dwóch tygodniach przyszło kilka sztuk PCB i byłem oczarowany jakością. Miałem okazję zamawiać już płytki w Polsce, Niemczech, Belgii, ale nie spodziewałem się takiej jakości w takiej cenie (~30 PLN za 1 szt. PCB 195x60) od Azjatów. To już nawet w Polsce, w profesjonalnych płytkarniach, zdarzały mi się PCB powiercone z ręki jak po pijaku, niecentrycznie, z biciem wiertła rzędu kilku mm i soldermaską pociągniętą jak pędzlem od lakieru do paznokci... Okej, przesadzam, ale niektóre z zamówionych płytek sam lepiej bym wyprasował. Jak pojawiły się PCB, zabrałem się za montaż. Na pierwszy ogień - przetwornica HV. Wyregulowałem trochę napięcie wyjściowe do 180 V DC i można było ruszać dalej z lutowaniem. Wszystkie moduły umieściłem w gniazdach, żeby można je było w miarę łatwo wymienić/zabrać. Po upewnieniu się, że wszystko działa z części LV i HV, zabrałem się za WŁOŻENIE lamp oraz przycisków do PCB, zaprogramowanie Arduino i odpalenie całości. Po kilku poprawkach okazało się, że wszystko działa jak należy. Następnym etapem było przykręcenie PCB do obudowy - przewidziałem wcześniej słupki dystansowe 8 mm, żeby spokojnie wszystko się zmieściło i żeby zachować dystans od obudowy do PCB. Mając przyciski i lampy w swoich otworach zabrałem się za przylutowanie przycisków oraz lutowanie lamp, ustawiając je wszystkie na równej wysokości i normalnie do płaszczyzny góry obudowy. Wyszło zaskakująco dobrze.

Ostatnim etapem było zajęcie się ponownie budą - odkręciłem PCB i całość obudowy przejechałem papierem 180 oraz odpyliłem, przygotowując drewno na lakierobejcę. Wybór padł na akrylową szybkoschnącą lakierobejcę do wnętrz Altax, kolor palisander, poj. 0,2 l, koszt ~16,5 PLN w każdym markecie budowlanym. Fantastyczna rzecz, niemal bez zapachu, schnie w 20 minut, łatwo się kładzie, satynowy połysk, kolejną warstwę można kłaść po godzinie. Po każdym lakierowaniu warto przejechać całość papierem ściernym ponownie i odpylić, naprawdę dużo to daje. Położyłem 3 warstwy (między trzema kolejnymi odcinkami Mr Robot...) + czwarta na górę (bo jakoś najgorzej niestety wyszła) i jestem więcej niż zadowolony. W obudowie zamontowałem złącze DC i fotorezystor (niestety na termoglut, ale tylko to miałem pod ręką tym razem). PCB umyłem izopropanolem. Całość działa od kilku dni i cieszy oko większości osób, które do mnie wpadają :)

Jeśli chodzi o krótkie podsumowanie:
- mocno zgrubny koszt: lampy ~120 PLN (z szuflady) + elektronika ~50 PLN (z szuflady) + PCB ~30 PLN + obudowa ~10 PLN + lakierobejca ~16 PLN + mechanika (śruby, dystanse, wiertła z szuflady) ~20 PLN + jakieś drobiazgi o których nie pamiętam + mój czas.
- czas: od końca grudnia 2016 do końca marca 2017, w wolnych chwilach po pracy, których nie było zbyt wiele
- zabawa: bezcenna
- doświadczenie: zawsze byłem kiepski z jakiejkolwiek mechaniki, więc powiedzmy, że trochę liznąłem tematu, jeśli chodzi o naturalne obudowy. Buda może nie wygląda super, ale jak na pierwszy raz jest okej. Lepsza niż żadna, na pewno.
- parametry elektryczne: pobór prądu 0,1-0,3 A @ 12 V DC (w całym zakresie jasności) - czyli 1,2 - 3,6 W. Przy najjaśniejszych lampach cewka grzeje się dość mocno, a i FET nie gorszy, chyba go wymienię na coś porządnego, bo IRF740 ma ponad pół oma przy otwartym kanale... ;) Domyślam się, że jeśli chodzi o EMI, to zegarek sieje jak diabli (widzę na moim USB-SDR, jak mi poziom szumów na spektrogramie podbija o jakieś 5 dB + jakieś harmoniczne od przetwornicy - przełączane 6mA @ 200 V DC z częstotliwością 480 Hz robi swoje), ale nie robiłem go po to, żeby go certyfikować pod PN-EN 61000 ;) Radia da się słuchać, telefony też działają, router, Wi-Fi, RPi3 bez zarzutu. Na szczęście zegar działa bezgłośnie - żadnych szmerów, pisków czy innych dziwnych dźwięków dochodzących z zasilania. Warto też wspomnieć o DS3231 - wyjątkowo dokładny RTC, w dodatku bez zewnętrznego kwarcu. Gdzie te czasy, gdy zegarki robiło się na PCF-ach z gównianymi zewnętrznymi kwarcami bez kompensacji i trzeba było je ustawiać co miesiąc, tak się rozjeżdżały... ;P

Planuję zrobić drugi egzemplarz w tej samej obudowie na LC-516, bo takie jeszcze mam w zapasie, może się znów pochwalę, jeśli będzie jakieś zainteresowanie. Czy wrzucę schemat/płytkę? Pełno tego w sieci, wystarczy pomyśleć samemu lub poszukać i zmodyfikować pod swoje potrzeby. Wrzuciłbym ten post na elektrodę, ale od was też się dowiem, że mógłbym lepiej wykorzystać Arduino, więc chyba nie ma sensu ;) Chciałem zrobić wreszcie coś wyłącznie dla siebie od początku do końca. I cieszę się, że się udało. Nic tak nie wkurza jak kolejny niedokończony z lenistwa lub braku czasu projekt :)

#elektronika #diy #majsterkowanie #chwalesie #nixie #bianconerodiy

[oort]

@Bianconero: Fajny :) Ja sobie kiedyś zlutowałem zestaw z allegro i zrobiłem obudowę w stylu Boxee Box: https://goo.gl/photos/ZtysAUFEPQuVGE4HA

[BionicA]

Brawo!

[Bianconero]

@oort: świetnie wygląda :)

[oort]

@Bianconero: Dzięki :)

[wytrzzeszcz]

@Bianconero: w połowie sie poodałem co prawda, ale czy zamierzasz zrobić autonastawianie ?
są 2 opcje sygnał radiowy z niemiec albo serwer czasu

[Bianconero]

@wytrzzeszcz: Mógłbym, tylko po co? :) Zmiana czasu jest dwa razy do roku, a podtrzymanie bateryjne stawia, że nie trzeba go ustawiać po zaniku zasilania. Sam DS3231 jest na stabilny, że też nie ma problemu z rozjeżdżaniem się czasu w dłuższym okresie.

[kyaroru]

@Bianconero: Ludziom co chcą się bawić z Nixie mogę podpowiedzieć jeszcze jedno rozwiązanie. Na allegro często w cenie złomu pojawiają się jakieś woltomierze/częstościomierze Meratronika z których ktoś wyszabrował lampy. Tam są transformatory dokładnie takie jak potrzeba do większości projektów- z nawiniętym uzwojeniem na stoileśtam woltów do Nixie i kilkoma o poziomach napięć odpowiednich dla układów cyfrowych. Ergo nie trzeba kombinować z przetwornicami impulsowymi tylko można po taniości dostać sensowny układ zasilający

[kyaroru]

@Bianconero: I naprawdę warto zwrócić uwagę na to, że do świecenia Nixie nie potrzeba jakichś magicznych przetwornic z aliexpressu, w sprzęcie "z epoki" to zawsze było uzwojenie na transformatorze i prostownik z jednej diody i kondensatora (to jest homeopatyczny prąd przez dużą neonówkę więc nikt się jakoś szczególnie nie starał i jakoś mimo tego nie migało) i sprawa załatwiona;) Bywają w internetach jakieś zaawansowane dyskusje jak lampami cyfrowymi świecić żeby przedłużyć

[Bianconero]

@kyaroru: Zgadza się, masz sporo racji.
Ale akurat przetwornica nie jest z aliexpress, to mój layout. Co do transformatora, to pewnie bym go użył, gdybym go miał i gdyby zmieścił mi się do obudowy :) A tak jest w miarę uniwersalnie, proste zasilanie niskim napięciem DC.

[v.....y]

@Bianconero: >gównianymi zewnętrznymi kwarcami
Obyś trollował, własną kalibrację można wykucować na dowolnym mcu. Widać po raz kolejny, że arduino (specjalnie z małej) zwalnia z myślenia.

[Bianconero]

@vvkurvv_ostry: chodziło mi o fakt, że naprawdę gówniane kwarce mają dryft temperaturowy nawet kilkudziesięciu ppm na stopień Celsjusza ;) a mierzyć temperaturę, żeby kalibrować częstotliwość kwarcu, to już przerost formy nad treścią. W budzie temperatura zmienia się - nocą jest chłodniej, bo lampy są niemal wygaszone, a przetwornica dzięki temu jest zimna.

[v.....y]

@Bianconero:

mierzyć temperaturę, żeby kalibrować częstotliwość kwarcu, to już przerost formy nad treścią

No właśnie tak to się robi (chyba, że założyć, że urządzenie będzie pracować w stałej temperaturze). Ogólna krzywa odchyłki od temperatury jest znana, wystarczy LUT i sensor temperatury (często już zintegrowany z mikro, nie musi być dokładny). Ten chip po prostu odwala to samo w hardware.

[kyaroru]

@vvkurvv_ostry: Czyli po prostu TCXO?

[v.....y]

@kyaroru: Tak, chociaż korektę można brać też na starzenie oscylatora.