以防你们不知道什么是世界线变动仪,这是一个动画中的道具,动画中的效果,如下图 设计的讲解已经发布在bili,欢迎围观,本人空间:https://space.bilibili.com/39602674 原理图设计讲解:https://www.bilibili.com/video/av93978370 PCB设计讲解:https://www.bilibili.com/video/av93981813
在开始之前先和我大喊一声:
老实说,我做这个的目的是为了送给女孩子,以拜托单身,在此先行许愿,但愿我能够成功,将世界线变动为大于1的任意值,拯救嘟嘟噜和助手。
另外,为什么要送这个,一方面我买不起Tiffany的钻戒,一方面我勉强可以支撑起辉光钟的价格,如此如此。
不要为这个东西所迷惑,讲道理,它真的不如Tiffany的钻戒,但是如果我能随意支付的起这些奢侈品,我觉得,我也不可能花这么多时间和经历在这个世界线的变动仪上。
说说题外话,人生是无趣且无意义的,我的任务绝不是为了做什么事情使生活变得有意义,甚至于对我说,追求意义本身就是对我自己的一种侮辱,我要做的是追求快乐,这是某种本性。这也是我做这件事的目标,找乐子。
本设计中使用了ESP32模块,现成使用现成的高压模块,后者在闲鱼购得,价格35,还可以,就是太小了点。 我的总设计思路很简单,两张pcb,一张上面是74HC595芯片外加耐压三级管,用以驱动辉光钟,另外一个板子是电池管理,电源,升压模块以及ESP32,两张板子使用排针插接,信号,电源都通过排针和排座进行连接。
在此处科普下74HC595芯片,这款芯片是一个串转并的芯片,将串行数据并行输出,它最大的好处是,能剩下大量的IO,理论上,无数个595首尾相连,你能够用三个单片机引脚控制无数个管脚。辉光管作为老式电子管的一种,驱动有两大难度,一管脚多,以本人的IN-14为例,共13个引脚,一个共阳极,其余12个管脚,分别是0~9以及左右两个小数点。其次要求的电压高,170V。共阳极需串接一个20K电阻(部分电阻的耐压是有限的,例如0805封装的电阻有概率就不能挺过这个高压),我选用了1206封装的电阻,好焊,耐压也高。
595真值表 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
输入 | 输出 | 功能 | |||||
SHCP | STCP | OE | MR | DS | Q7’ | Qn | |
× | × | L | L | × | L | NC | MR为低电平时仅仅影响移位寄存器 |
× | ↑ | L | L | × | L | L | 清空移位寄存器到输出寄存器 |
× | × | H | L | × | L | Z | 清空移位寄存器,并行输出为高阻状态 |
↑ | × | L | H | H | Q6’ | NC | 逻辑高电平移入移位寄存器状态0,包含所有的移位寄存器状态 移入 |
× | ↑ | L | H | × | NC | Qn’ | 移位寄存器的内容到达保持寄存器并从并口输出 |
↑ | ↑ | L | H | × | Q6’ | Qn’ | 移位寄存器内容移入,先前的移位寄存器的内容到达保持寄存器并出 |
敲黑板,已知辉光管的驱动电压为170V,显示一个数字时电流为1~2mA,此过程中有一个电阻被串接在辉光管的共阳极,那辉光管的点亮电压是多少,辉光管的真实工作电压是多少?
我来给你们解这个题,辉光管的电流设为x,则电阻的电流亦为x,20k*xmA=20xV,换言之电阻的承压在20~40V之间,而辉光管的承压也就出来了,130V~150V,当然了,这是点亮的电压。这个电阻的意义一方面是限流,一方面是为了在点亮之后分压,为啥说是点亮之后呢,因为辉光管是有一个启辉电压的,这也就是需要170V的根本原因,所以说,辉光管的启辉电压在170V,工作电压130~150V。
但是,以上为理论推测,背地里辉光管穿了贫乳(品如)的衣服,IN-14在140V也可以正常启辉发光。
主控ESP32是个不错的选择,但是由于辉光钟本身的外壳是铝制的,无线信号并不能很好的传递,我的想法是使用外接天线,但是效果并不一定好,我在顶板上留了一个红外接收器,可以做控制之用,也还原了动画中世界线变动变动仪的造型。
说完了辉光管,来说下这个板子版本的问题,你们可以看到我还做了另外一版辉光钟[https://oshwhub.com/joebbs/nixietuberclock],大致相同的布局。但是那个版本已经弃用,请不要继续使用,或者打那个板子,原因简单,那是个4层板,造价贵,另外那个使用的是arduino nano,8位单片机,不够32位的ESP32带劲。
由于这个世界上并没有真正的世界线,或者我的技术力并不能做出一个能测量世界线变动的世界线变动仪,所以平时还是要显示时间,所以我加了时钟芯片以及温湿度传感器,前者是DS3231,后者是SHT20,两者都是IIC总线的器件,因为IIC的特性,可以占用更少的IO,也可以充分使用ESP32的IIC总线,空出更多IO。因为DS3231需要一个RTC电池,而我不想在板子上加一个很大的电池座,所以我留了两个焊盘,你们可以接一个电脑主板上的那种电池,就是下图这种。焊线就完事了,注意电池正负极,切记不要自己在裸的CR2032上接线,电池会炸,淘宝买现成的就好。 因为我想带着世界线变动仪出去装逼,所以我加了电源管理芯片CP4061,以及两个14500电池座,我认为这个是个败笔,我不应该使用14500这种电池,应该使用淘宝上的锂电池,推荐各位想做的话,自己去淘宝买个3.7V的锂电池。
我自己画的辉光管封装有一些奇怪,居然是方形的,我估计你们可能会吐槽,鄙人在此做一个解释。两方面原因,一方面因为辉光管脚比较长,而且有被换掉的可能性,我的想法是全部加上那种镀金管脚座,如果你们没有这个器件,可以去淘宝搜芯片IC座,一般的IC座上面的管脚都可以拆下使用,前提是你有斜口钳,可以拆管脚座;另外一方面,如果不做方形封装,那这层板子是不可能两列三极管加两列595芯片的,我只能换成方形,这样器件就可以容纳的下了。 本板子还有一些地方需要改进,比如器件布局,布线,最重要的铺铜还可以改下。如果你们有更好的器件可以选择,欢迎给我推荐,也欢迎诸位进行二次开发。
EL Psy Congroo!
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