Construa um Elegante Relógio Nixie em Gabinete de Madeira MDF Personalizado com Arduino

Componentes e Materiais

• 1x Arduino UNO
• 1x Módulo RTC DS3231
• 1x Módulo step-up DC 12VDC para 150VDC
• 6x Tubos Nixie
• 4x Chip isolador TLP627-4
• Resistores 10K
• Pinos header
• Cabos para protoboard
• 1x Módulo fonte 220VAC/12VDC
• 2x Botões
• MDF madeira 3mm (corte a laser)
• Cola branca (para MDF)
• Placa magnética permanente

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Sobre o Projeto

Tudo é colocado em um gabinete de madeira MDF. Após a conclusão, o relógio parece um produto: bonito e compacto.

Vamos começar

Passo 1: Lista de Peças

Para ficar claro, veja a lista de peças para fazer este projeto

1. Arduino UNO (1 set) Link
2. Módulo RTC DS3231 Link
3. Módulo step-up DC 12VDC para 150VDC (1 set) Link
4. Tubo Nixie (6 pcs) Link
5. Chip isolador TLP627-4 (4 pcs) Link
6. Resistor 10K Link
7. Pino header Link
8. Cabo protoboard Link
9. Módulo fonte 220VAC/12VDC (1 pc) Link
10. Botão (2 pcs) Link
11. MDF madeira 3mm (corte a laser) Link
12. Cola branca (para MDF) Link
13. Placa magnética permanente Link

Passo 2: Projeto do Circuito

O tubo Nixie precisa de alta tensão (cerca de 150VDC) para acender, mas usa baixa corrente (1-2mA). O módulo step-up DC 12VDC -> 150VDC é adequado para esta aplicação.

Este circuito usará Arduino UNO como controlador principal, controlará o tubo Nixie via chip isolador TLP-627.

60 lâmpadas (de 6 tubos Nixie) são conectadas como matriz, esta conexão ajuda a economizar pinos do Arduino -> usa apenas 16 pinos do Arduino (10 pinos para coluna, 6 pinos para linha).

Por conexão em matriz, só pode mostrar 1 tubo por vez. Para mostrar 6 tubos, 1 tubo é mostrado, depois desliga, depois o próximo tubo é mostrado, e assim por diante até o 6º tubo. Por alta frequência de exibição, o olho humano vê como visão permanente.

A sequência de exibição será feita pelo código Arduino.

Módulo RTC DS3231 é usado para manter a hora (mesmo desligado, usa bateria de célula para manter a hora).

E uso 2 botões para ajustar a hora.

Passo 3: Fazer PCB de Isolamento

Fiz PCB para isolamento para fácil conexão com Arduino. Com pinos header, podemos usar cabo protoboard para conectar da PCB ao Arduino facilmente.

Design da PCB pode ser baixado aqui, você pode fazer por conta própria.

Passo 4: Fazer Cabos para Tubo Nixie

Como o tubo Nixie consome baixa corrente, usei fio de cobre (retirado de transformador velho) para fiação do tubo Nixie. Este fio de cobre é fácil de trabalhar: fácil soldagem, alto isolamento, tamanho pequeno, fácil layout.

Então, seis tubos Nixie conectados juntos como coluna e linha conforme design do circuito. Depois, conectados à PCB de isolamento.

Passo 5: Cortar Gabinete MDF a Laser

Máquina CNC a laser ajudará a cortar madeira MDF (espessura 3mm) em dimensões exatas. Projetei cada peça encaixada, depois usarei cola para fixá-las.

Arquivo de design para corte a laser pode ser baixado aqui. Nota: use Corel Draw para ler arquivo de design.

Passo 6: Fazer Meia Caixa

Neste passo, faça meia caixa com cola, instale o tubo Nixie no quadro central, depois instale na caixa.

Passo 7: Instalar PCB/Botões e Fazer Fiação

Instale todas as PCBs no quadro MDF, instale botões também, depois faça fiação de todos conforme design do circuito. A fiação neste passo é um desafio, por favor preste atenção. Talvez você erre a ordem de conexão dos tubos Nixie, porém pode reconectar facilmente.

Passo 8: Baixar o Código

Baixe o código para Arduino. O código principal fará este trabalho: ler hora real do módulo DS3231, depois mostrar no tubo Nixie via PCB de isolamento. Também é capaz de ajustar a hora por dois botões: quando pressionar dois botões ao mesmo tempo, (2 números de) segundos piscarão, aguardando ajuste de hora pressionando botão esquerdo ou direito para aumentar ou diminuir número. Quando terminar ajuste do número em segundos (ou não ajustar), o número de minutos piscará (aguardando ajuste), depois o número de horas piscará. Após terminar, nenhum número piscará.

Código pode ser baixado aqui.

Passo 9: Fazer Tampa Traseira

Usei quatro placas magnéticas para segurar a placa traseira de MDF. Isso ajuda a segurar firmemente sem usar cola, para que possamos abrir a caixa facilmente em caso de solução de problemas.

Passo 10: Ajustar a Hora

Pressione dois botões ao mesmo tempo para iniciar o ajuste da hora dos 6 tubos Nixie.

Sequência de mudança de hora:

1. Pressione dois botões para iniciar mudança de número
2. Dois números de segundo piscam (aguardando ajuste)
3. Se ajustar, pressione botão esquerdo/direito para aumentar/diminuir número
4. Se não ajustar, não faça nada
5. Espere um pouco, dois números de minuto piscarão (aguardando ajuste)
6. Se ajustar, pressione botão esquerdo/direito para aumentar/diminuir número
7. Espere um pouco, dois números de hora piscarão (aguardando ajuste)
8. Se ajustar, pressione botão esquerdo/direito para aumentar/diminuir número
9. Todos os números param de piscar, volta ao modo relógio

Passo 11: Fazer a Máscara

Meu amigo disse que a superfície de MDF não fica tão bonita, então decidi usar madeira com superfície folheada para este relógio. Também fiz uma etiqueta com nome para o relógio. Final, o relógio fica perfeito :)