Horloge/minuterie/thermomètre Nixie à 6 chiffres : 4 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Ce projet concerne une horloge précise à 6 chiffres avec des tubes NIXIE.

Avec un sélecteur qui vous permet de choisir entre le mode HEURE (et date), le mode TIMER (avec une précision de 0,01 sec) et le mode THERMOMETRE.

Un module RTC conserve la date et l'heure grâce à une batterie interne.

Un capteur PIR est fourni pour éteindre l'affichage lorsque personne ne bouge devant l'horloge pendant quelques minutes.

Veuillez noter que, pour ce projet, vous devrez avoir des compétences électroniques minimales à modérées.

Avis de non-responsabilité/AVERTISSEMENT:

Ce circuit produit une haute tension qui peut provoquer un choc électrique et/ou endommager l'équipement.

Fournitures

Composants electroniques:

1. Tubes Nixie (6)
2. 74141 ou 7441 IC (1)
3. Arduino Pro Mini (1)
4. 555 IC (1)
5. 4098 CI (1)
6. Module RTC DS 3231 (1)
7. LM35 (1)
8. 7805 Régulateur (1)
9. Transistor MPSA42 (6)
10. Transistor MPSA92 (6)
11. MOSFET IRF740 (1)
12. MOSFET IRF540 (1)
13. Transistor BC547 (1)
14. Résistance 22K (12)
15. Résistance 10K (7)
16. Résistance 1M (7)
17. Résistance 100 K (1)
18. Résistance 1K (1)
19. Résistance 2.2K (1)
20. Résistance 220 K (1)
21. Potentiomètre 1K (1)
22. Diode UF4004 (1)
23. Inductance 100 uH 1A (1)
24. Condensateur 4.7uF 200 volts (1)
25. Condensateur 10uF 25 volts (1)
26. Condensateur 220 uF 25 volts (1)
27. Condensateur 100nF (1)
28. Condensateur 100pF (1)
29. Condensateur 2.2nF (1)
30. Interrupteur marche/arrêt (1)
31. Sélecteur à 3 états (1)
32. Bouton poussoir (4)
33. Prise adaptateur (1)
34. Adaptateur mural 9 volts (1)
35. PCB polyvalent, embases à broches, etc. selon les besoins

Étape 1: À propos des tubes Nixie

Les tubes Nixie étaient un affichage standard pour les nombres, avant l'invention de sept segments. Ce sont essentiellement des tubes à vide au néon et chaque chiffre est une cathode du tube, qui brille lors d'une connexion haute tension.

Ils sont très beaux, mais malheureusement, ils sont difficiles à trouver de nos jours. Bien qu'ils soient toujours disponibles dans les magasins en ligne comme ebay, etc.

J'ai récupéré 12 belles Nixies d'une vieille calculatrice qui ne fonctionnait pas. Dans la plupart des cas, l'affichage d'une calculatrice n'est pas la partie qui est endommagée:)

Dans mon cas, les broches métalliques étaient fortement corrodées et certaines d'entre elles se sont détachées du point de connexion au verre ! J'ai soudé un fil à la pointe, et je l'ai fixé avec de la colle cyano-acrylate (1, 2, 3).

Mes tubes nixie étaient NEC LD955A. Vous pouvez utiliser n'importe quel tube Nixie que vous pouvez trouver, et les spécifications électriques sont très similaires. Vous pouvez trouver le brochage en recherchant le numéro du tube sur Internet, ou vous pouvez trouver les broches en appliquant 180 volts CC aux broches. La broche commune (Anode) doit être connectée à +180 V et chacune des autres broches est connectée à la terre, via une résistance de 2,2K. Notez le numéro de broche et le chiffre correspondant qui s'affiche.

Je n'ai pas conçu de PCB, car j'avais l'intention de faire un prototype. De plus, je n'ai pas pu trouver l'empreinte des tubes Nixie. J'ai donc utilisé une planche polyvalente. Vous pouvez concevoir un PCB si vous le souhaitez.

Étape 2: Description schématique

Les tubes nixie sont multiplexés, pour réduire les broches nécessaires au fonctionnement de 6 digits. Le CI 74141 (ou 7441) est un convertisseur BCD-décimal capable de gérer la haute tension. Un 74141 suffit, car les tubes sont multiplexés. Ce circuit intégré pilote les cathodes.

Afin de piloter les anodes, j'ai utilisé deux transistors haute tension par chiffre (évidemment l'Arduino ne peut pas gérer 180 volts !)

Pour maintenir l'heure en cas de déconnexion de l'alimentation, j'ai utilisé un module RTC (horloge temps réel) qui utilise une batterie au lithium 3V. Il conservera l'heure et la date très précisément sur une longue période, peut-être plus d'un an.

Pour le capteur PIR, j'ai utilisé un tout petit module (SR505). Malheureusement, ce module ne conserve le signal de sortie que pendant 8 secondes, ce qui n'est pas suffisant à mon avis. J'ai préféré que ce temps soit d'environ 2-3 minutes. Les modules PIR qui ont une temporisation réglable, sont plus gros et ne rentrent pas dans ma conception compacte. J'ai donc ajouté un multivibrateur monostable (CD4098) pour allonger la temporisation.

Le générateur haute tension utilise un oscillateur 555 et un transistor MOSFET.

Étape 3: Notes de montage

1) Assemblez le circuit haute tension et réglez la tension à 170-180 Volts par le potentiomètre.

2) Testez les tubes Nixie et trouvez leur brochage. (+180 V avec une résistance de 22k en série à l'anode, mettre les autres broches à la terre par une)

3) Connectez les broches similaires des tubes ensemble (sauf les anodes) pour le multiplexage.

4) Testez le câblage en appliquant une haute tension à chaque anode et cathode.

5) Assemblage des transistors haute tension et du CI 74141.

6) Testez le circuit en appliquant des niveaux logiques haut ou bas (0 et +5v) aux entrées de 74141 et à la base des transistors MPSA42, chaque chiffre du tube correspondant doit briller.

7) Programmez l'Arduino pro mini.

Comme vous le savez peut-être, l'Arduino pro mini a besoin d'une interface spéciale pour être connecté à l'ordinateur. Vous pouvez trouver des instructions appropriées sur Internet.

8) Connectez l'Arduino. Lorsque les tubes se sont avérés fonctionner correctement, vous pouvez procéder à l'ajout du module RTC, du capteur de température LM35, du capteur PIR et des interrupteurs, boutons-poussoirs, etc.

J'ai installé les tubes nixie en trois groupes de deux (pendant des heures, des minutes et des secondes), il n'était donc pas nécessaire d'ajouter une lampe séparatrice.

Essayez d'aligner soigneusement les tubes à bord pour avoir une belle apparence. Vous pouvez incliner les tubes pour avoir un bon angle de vue.

Étape 4: Guide de l'utilisateur

1) Mode HEURE: En fonctionnement normal, l'heure est affichée. Si personne n'est présent (et ne bouge) devant l'horloge, les lampes s'éteindront au bout de 2 minutes environ, pour allonger la durée de vie des tubes.

En allumant l'interrupteur SW1, vous pouvez contourner le capteur PIR afin que les tubes restent allumés en permanence.

En mode HEURE, la date peut être affichée en appuyant sur le bouton "Date".

2) Mode MINUTERIE: Si le sélecteur est en mode MINUTERIE, vous devez d'abord appuyer sur le bouton « Date » pour réinitialiser la minuterie. Ce bouton agit également pour le démarrage/l'arrêt de la minuterie.

3) Mode THERMOMETRE: Le mode thermomètre peut être sélectionné par le sélecteur. Dans ce mode, la température ambiante est affichée en degrés Celsius. Les tubes du milieu montreront les degrés et le tube suivant sur la droite montre un dixième de degré. Comme les chiffres sont assemblés par groupes de deux, il n'y a pas besoin de point décimal. Les autres chiffres restent éteints en mode thermomètre.

(Si vous souhaitez que la température soit affichée en degrés Fahrenheit, vous devez modifier le programme d'Arduino en conséquence. Vous pouvez trouver le morceau de programme à cet effet sur Internet.)

4) Comment régler la date et l'heure:

En mode HEURE, appuyez et maintenez enfoncé le bouton « Régler l'heure ». L'heure avancera d'une par seconde. Le réglage des minutes se fait exactement comme les heures en appuyant sur le bouton "Set Min".

Pour régler les secondes, appuyez sur le bouton "Set Sec" et maintenez-le enfoncé; le compteur de secondes arrêtera de compter. Lorsque l'heure souhaitée est atteinte, relâchez ce bouton.

Pour régler la date, maintenez le bouton "Date" d'une main et appuyez sur les boutons "Set Hour", "Set Min" et "Set Sec" pour régler l'année, le mois et le jour comme vous le souhaitez.