Recomendados
Mais conteúdo relacionado
Mais procurados
Mais procurados (18)
Destaque
Destaque (20)
Semelhante a 藍色小鋪, 數字管時鐘, 作品進化分享 (by 黃偉峻)
Semelhante a 藍色小鋪, 數字管時鐘, 作品進化分享 (by 黃偉峻) (20)
藍色小鋪, 數字管時鐘, 作品進化分享 (by 黃偉峻)
- 1. 數字管時鐘
- 2. 大綱 • 介紹兩種數字管-‐VFD&Nixie tube • Project Zero – IN-‐14 Arduino Clock • Project One – IV-‐18 Clock • Project Two – IN-‐17 Arduino Clock • Alpha Project One – IN-‐9 Temperature display
- 3. What is Nixie tube? • 比LED還早的時 代 • 大多顯示數字 符號 • 另外還有米字 hLp://www.oldcalculatormuseum.com/w-‐anita1011.html
- 4. 原理
- 6. Nixie種類-蘇聯管 • 市場量最大 • 相對便宜 • 種類多 • 有軍用版本可以選
- 7. • 正視: • IN-‐17 • IN-‐12A/B • IN-‐15/A(符號) • 側視: • IN-‐8 (IN-‐8-‐2) • IN-‐14 • IN-‐16 • IN-‐18 • IN-‐19(符號) • 條狀: • IN-‐9 • IN-‐13
- 8. Nixie 怎麼用? • 其實和LED差不多,只是電壓可能高達上百伏特 • 大致上分成兩種 1.直接驅動 a.撒一堆高壓電晶體 b.買有點貴的專用IC c.買沒有那麼貴的IC
- 9. • 2.掃描式 陽極: 1.高壓電晶體 2.高壓光耦合 陰極 a.一些些高壓電晶體 b.買有點貴的專用IC c.買沒有那麼貴的專用IC
- 12. 有點貴的專用IC • 74741-‐Nixie Driver IC BCD to DEC è只需要4個Pin就能控制 • Ti製:sn74141 • è掏寶有看過有賣 (~30元) • 蘇聯製:K155ID1 or KM155ID1 è電壓較高(100V V.S 60V) è市場量大(Ebay) (~30~60元)價錢其實有點亂..
- 14. 有點貴非常貴的專用IC • HV5522 • 貴(~上百元) • Shi_ Register • PLCC-‐44, PQFP-‐44 • 最高可達300V • 難買 http://www.webalice.it/giussdp/nixie2/ n2disp2_g.jpg
- 15. 沒那麼貴的IC • Nixie tube需要高壓電晶體的原因: • 關閉的時候會出現高壓 • 但是如果已經點亮了一個è電壓會降下來 è現在許多~50V左右的IC就足以使用 舉例: • ULN2003 ~50V https://web.jfet.org/nixie-1/ 最好再接 個大電阻 到高壓
- 16. 限流電阻 • 需要查看真空管的 電流以及激發電壓 https://threeneurons.files.wordpress.com/ 2011/08/nixie-basics.gif
- 18. VFD怎麼用? 由於封裝的方式 使用上大都是掃描式的方式 控制閘: 1.高壓電晶體 2.專用IC 燈絲: 1.直流電 2.交流電 https://web.jfet.org/inGrid/
- 19. 燈絲 • 交流電: • 直流電:
- 20. Project Zero – IN-14 Clock
- 22. 架構: Arduino UNO RTC Port Expender I2C 74141 X 4 16條Output IN-‐14 X 4 12V 180V step-‐up 5V Step-‐down
- 23. 軟體 抓RTC的時間 顯示時間 檢查Serial Main Program
- 24. 升壓模組 ⾼高壓⼩小⼼心 ㄟ • NE555電路-‐效果不錯,但是記得散熱 • MC34063-‐效率比較高一些 http://talkingelectronics.com/projects/50%20- %20555%20Circuits/images/170vSupply.gif https://threeneurons.files.wordpress.com/2011/08/ mc34063_mk15cm1.gif
- 25. • MAX1771 • Arduino PWM Step-‐up From PIC APP note
- 28. 現成模組 • NE555我的建議是自己做一個 • 但是如果有體積/電流的需求,去買個升壓模組就 好 • 台灣: hLp://nixietubeclock.blogspot.tw/2014/07/np10-‐ dc-‐dc-‐nixie-‐tube-‐part4.html
- 32. 問題 • 外殼悲劇 • PCB沒有派上非常大的用場 • 真空管難固定 • 沒必要使用I2C port expender • 各種悲劇的走線 • 連個電源接頭都沒固定…..
- 33. • DS3231真的粉棒 1.一年下來完全沒有校時只誤差不到5s 2.內建溫控震盪器超棒的
- 34. Project 2 – IN-17 Arduino
- 35. Display架構: Amny24 NPN-‐PNP Switch IN-‐17 X 4 180V 74141 X 1 I2C 5V
- 37. Main board架構: Ver 1 Arduino 5V 溫溼度感 應器 RTC 藍芽模組 3.3V FM+AMP 電平轉換 電平轉換 I2C 5V UART 鋰電池 180V升壓 5V升壓 3.3V LDO Amny 5V
- 38. 遇到的問題-電源 • 為了讀取電池電壓,把ADC接上電池 è關閉電池之後,電流從ADC倒灌到Arduino • 為了避免USB電源和5V升壓撞在一起 è加了開關選擇5V的來源è操作上複雜 • 必須要接上鋰電池才能運作
- 39. 遇到的問題-Layout • 180V升壓模組與5V升壓模組是從背後接上的 è增加非常多厚度 • 鋰電池的插座基本上沒辦法用 • Micro USB插座使用SMD版 è一扯就掉 • nRF24l01的大小Lay錯了 • 耳機孔好難看.. • 藍芽模組造成PCB板突出一塊 • 因為電流倒灌,鋰電池關不掉
- 45. 遇到的問題-電源 • 為了讀取電池電壓,把ADC接上電池 è取消這功能 • 為了避免USB電源和5V升壓撞在一起 è增加自動控制的電路
- 46. 遇到的問題-Layout • 180V升壓模組與5V升壓模組是從背後接上的 • è切一塊PCB空間出來用 • 鋰電池的插座基本上沒辦法用è改到邊邊去 • Micro USB插座使用SMD版è換掉 • nRF24l01的大小Lay錯了è沒空間了,拿掉 • 耳機孔好難看è沒空間了,拿掉 • 藍芽模組造成PCB板突出一塊è沒空間了,拿掉 • 因為電流倒灌,鋰電池關不掉è以解決
- 47. 改良 • 增加USB to UART IC • 把5V升壓電路做上去 • Charge pump • Step-‐up • 加震動馬達控制器 • 加另一個溫濕度計 • DS3231換成SSOP16
- 48. Main board架構: Ver 2 Arduino 3.3V 溫溼度感 應器 RTC 3.3V FM+AMP I2C Amny 電平轉換 5V
- 49. Power 鋰電池 180V升壓 3.3V LDO 5V升壓 USB Power Path Control 5V Power Path Control
- 53. FM出問題惹 • AMP大小太大,塞不太下 è自己做個小的版本 • 天線也太大,而且線全部擠在殼內容易出狀況 èSMD天線(First Try) • SMD天線接收度不佳 è加個LNA做放大
- 56. FM出問題惹 • 結果耗電量爆增60mA • 鋰電池:200mA • 其他裝置加起來:20mA è移除FM功能
- 58. 遇到的問題 • 鋰電池接頭以及震動馬達在一排1.27”的排插 • è靠的超近…..è熱熔膠固定,外加鋰電池保護板 • ISP很佔空間 • 溫度感應器被加熱惹 • 開關的塑膠一直被我弄斷 • 有些地方離螺絲孔太近,會擋到螺絲 • 2.54”排插高度和大小都太大了 • CR1220 有點占空間 • 沒有無線裝置…(è外掛模組)
- 62. 充電座 • 無線充電的問題:市面上的模組線圈大小太大(Qi 的模組),塞不下外殼 • 用接觸充電的方式,利用第一次Layout的PCB當作 彈簧針的底座
- 65. 軟體:Simple loop • Interupt route: • RTC觸發Interrupt打開Flag • Main Loop: • 檢查按鈕+Flag è進入不同的模式 • 1.計時 • 2.特效 • A.0~9 • B.波浪 • C.亂數 • 3.倒數計時 • 4.溫溼度計
- 66. Scanning Nixie Tube • Nixie Tube 必須先關掉陽極è切換陰極è再開陽 極 • Nixie Tube 的電容特性會讓他持續發亮一段時間 如果這時候切換陰極,會點亮另外一個數字 • 而且陽極關閉等Nixie Tube沒電,通常需要50us以 上,不然會出現Ghosgng
- 68. Attiny: • 專職掃描Nixie Tube • 讀I2C進來的訊號,四位數字+亮度
- 70. Nixie Tube Cathode Poisoning http://www.tube-tester.com/sites/nixie/different/ cathode%20poisoning/cathode-poisoning.htm
- 71. • 原因:長期沒使用導致陰極有沉澱物 • 解決辦法:拿大電流通電一段時間(兩到十倍最高 電流,數分鐘到小時) Nixie Clock因為用不到的數字有點多,長期使用下來 會造成沒再使用的數字形成Cathode Poisoning • 預防:定時把每個數字都跑過一輪 • Project Zero的做法是è30分跑亂數,整點跑循序.
- 72. Time Sync – Python • 電腦端把時間組成CSV格式的字串用Serial送出 • Arduino端用ParseInt從秒數讀到年 • 另外再將資料回傳確認
- 75. Project 3 – IV-18 Clock Ver 1 買到的套件 為Lunchpad設計的Shield
- 77. 缺點 • 因為用的是MSP430外掛32.768kHz震盪器計時 è沒有斷電計時 • Lunchpad沒有5V輸出,需要另外從板子上焊接出 來 • 按鈕好難用
- 78. Ver 2 移動到Arduino
- 82. 軟體 抓RTC的時間 顯示時間 檢查Serial Main Program
- 83. 遇到的問題 • 其實沒啥問題,就是板子Lay出來的有點難看 (回頭看的感覺) • CR2032占的空間太大 • 功能有點少 • 太亮
- 84. 遇到的問題-軟體 • 真空管必須要用掃描式的方式顯示 è只要Code當中有任何一個Delay或時間較長的程 序,都會造成亮度的下降(因為掃描速度變慢) • 舉例: • 校正時間 • DS18B20讀取 • Serial.print
- 85. 改裝: • 添加一個光敏電阻,去控制時鐘的開關 • 把DS1307的震盪器換成DS32KHZ的TXCO
- 88. Ver 3 • 原本想Layout一個新的Shield • 但是,Arduino Shield大小會超過5cm*5cm • PCB廠商會收另外一個級距的費用 • 而且Shield的零件通通換成SMD之後覺得有點空 虛 è乾脆全部都自己來,控制在5x5以內
- 89. 原本改良的Shield
- 90. Ver 3
- 91. Main Board 架構: Arduino Leonardo RTC I2C Buzzer USB 3.3V LDO To Display board Linkit Connect module UART 光敏 電阻 SD卡/ Flash SPI
- 93. 軟體 • RTC Interrupt èUpdate Time & Check Alarm • Timer Interrupt èUpdate Lux • Pinchange Interrupt èClose Buzzer • Main Loop èSync with Internet
- 94. 軟體 啟動Interrupt 連網路 抓RTC的時間 (轉Unix gme) 網路校時 抓時區 Mediatek Cloud Sandbox Sync 讀光敏電阻 調整PWM Unix gme ++ 計算年月日,時 分秒 把資料傳到 Display Board 顯示年月日,時 分秒,與動畫 Main Program Timer Interrupt (10Hz) RTC Interrupt (1Hz) 關Buzzer Pinchange Interrupt
- 95. Wifi: Linkit Connect module
- 97. AT cmd firmeware • hLps://github.com/will127534/7681-‐ATcmd
- 98. Software: Arduino Library • LC7681Wifi wifi(&Serial1); • Serial1.begin(115200); • wifi.connectAP(ssid, key); • IPAddress serverIp = wifi.nslookup(server); • wifi.connect(serverIp, port); • wifi.print(buf,sizeof(buf)); • wifi.process(callback);
- 99. Callback • 會回傳發生的事件,以及收到的資料+長度 • void callback(int event, const uint8_t* data, int dataLen) EVENT_NONE EVENT_DATA_RECEIVED EVENT_SOCKET_DISCONNECT EVENT_MAX
- 100. Hardware: UART & 3.3V
- 101. NTP time sync • 準備好一個48byte的矩陣,開頭是0x1b,其他都是0 • 用UDP連線到Time Server之後丟出去 • 收到的資料也是48byte,其中第41~44是 Timestamp 的4byte 資料
- 102. • 0x1b=0001 1011 • LI = 00 èno warning • VN=011 èVersion 3 • Mode = 011 èClient
- 103. • Timestamp :從1900年1月1日0點開始計算的秒數 • Unix gme:從1970年1月1日0點開始計算的秒數
- 104. • From Unix gme to Dategme 計算方式:用扣除的 From Adafruit è
- 106. Cloud • 畢竟都加了Wifi 模組了,還用按鈕有點累 • 利用MCS顯示環境亮度 • 利用MCS去控制時鐘的各個設定 • 亮度 • 鬧鐘 • 顯示Style
- 107. MCS Code • wifi.print("GET /mcs/v2/devices/{deviceID}/datachannels/"); • wifi.print({channelID}); • wifi.println("/datapoints.csv HTTP/1.1"); • wifi.println("Host: api.mediatek.com"); • wifi.println("deviceKey: {deviceKey}"); • wifi.println("Connecgon: closen");
- 108. MCS Code • wifi.println("POST /mcs/v2/devices/{deviceID}/ datapoints.csv HTTP/1.1"); • wifi.println("Host: api.mediatek.com"); • wifi.println("deviceKey: {deviceKey}"); • wifi.print("Content-‐Length: "); • wifi.println({data Length}); • wifi.println("Content-‐Type: text/csv"); • wifi.println("Connecgon: closen"); • int _status = wifi.println(data); • return _status;
- 109. Time zone • ip-‐api.com • 使用方式:Get hLp://ip-‐api.com/csv/ • success,Taiwan,TW,,Taipei,Taipei,, 25.0392,121.525,Asia/Taipei,"Chunghwa Telecom Co.","Chunghwa Telecom","AS17421 Long Distance & Mobile Business Group",223.136.78.146 • 經度/15 = 時區
- 110. 遇到的問題-軟體(1) • Arduino 內建的I2C library有兩件事情會發生 • 1.會當掉 • 2.不能在Interrupt內跑
- 111. 解決方法:換Library • hLp://www.dsscircuits.com/argcles/arduino-‐i2c-‐ master-‐library • Removed the use of interrupts from the library so all TWI state changes are polled • 然後順便把原本的I2C lib 加了個Timeout
- 113. 遇到的問題-軟體(2) • RTC跑久了會卡死,用邏輯分析儀看的話,會發現 Arduino端是正常的,但是RTC沒有回應Address è時間的來源改成Arduino自己算,利用RTC Interrupt累加秒數 算是一種鋤草不除根的解決方式,目前這問題依然 存在
- 114. 遇到的問題-軟體(3) • Code Size大爆炸 • SD卡/Flash的Code放不下è移除功能
- 115. IV-18 Display Board Ver1 Simple Breakout
- 116. IV-18 Display Board Ver2
- 117. • 增加兩種MAX6921 以及 Amny做控制 • 但是電源需要外接 • 另外嘗試MC34063以外的Step-‐up • LMR64010 • UP to 40V
- 118. IV-18 Display Board Ver3 • TSSOP的MAX6921 以及 Amny做控制 • 升壓電路整併 • 增加了RTC的空位 • (Opgonal)使用MOS Dirver 做到偽AC燈絲
- 119. IV-18 Display Board Ver3
- 120. IV-18 Display Board Ver3
- 122. IV-18 Display Board Ver4 • TSSOP封裝的MAX6291又貴又難買 è換成HV5812,但是因為體積變大,移除RTC與Mos Dirver
- 123. IV-18 Display Board Ver4
- 124. IV-18 Display Board Ver4
- 125. IV-18 Display Board Ver5 - alpha • Charge pump! • 因為這可以順便供應AC給燈絲 • 還沒送洗
- 126. Alpha Project One
- 128. IN-9 Bargraph Nixie Tube • 利用電流量控制長度 • 使用方式:OPA+NPN做恆流源
- 129. 硬體: • LM34 è1度C = 10mV • 放大十一倍之後送給恆流源控制
- 132. IN-9 音量顯示器 • 一樣是放大電壓後送 給恆流源控制