Arduino Shield NCS314 NIXIE Tubes Clock IN-14

แคโทด 170V สุดอันตราย: นาฬิกา Arduino Nixie Tube

นาฬิกาทั่วไปใช้ LED 5V แต่ Nixie Tubes Clock นี้ใช้เทคโนโลยีของสหภาพโซเวียตในยุคสงครามเย็นช่วงปี 1960 ที่อันตรายถึงชีวิต! หลอด Nixie (เช่น IN-14 อันโด่งดัง) บรรจุก๊าซนีออนที่เรืองแสงและโครงลวดโลหะที่สร้างเป็นรูปตัวเลข 0 ถึง 9 อย่างแม่นยำ ในการทำให้ตัวเลขเรืองแสงเป็นสีส้มเพลิง, Arduino ไม่สามารถส่งสัญญาณลอจิก 5V ได้; แต่จะต้องทำการจุดระเบิดด้วยแรงดันไฟฟ้าสูง 170V DC โดยใช้ชิป BCD-to-Decimal High-Voltage decoder ที่ซับซ้อนอย่าง K155ID1 / 74141!

การทำงานของแรงดัน DC สูง (ตัวแปลง Boost Converter)

คุณเสียบอะแดปเตอร์แปลงไฟ 12V DC มาตรฐานเข้ากับ Arduino Shield ขนาดใหญ่

1. 12V จะจ่ายไฟให้โปรเซสเซอร์ Uno ได้อย่างปลอดภัยตามปกติ
2. Shield นี้มีวงจร High-Voltage Step-Up Boost Switcher ที่น่าหวาดเสียวติดตั้งอยู่! มันจะเร่งแรงดันไฟฟ้าขึ้นไปถึง 170 Volts DC อย่างรวดเร็ว
3. กับดักแคโทด: คุณต่อ 170V Anode ขนาดใหญ่เข้ากับหลอดแก้วโดยตรง!
4. แต่เดี๋ยวก่อน หากคุณส่ง 170V กลับเข้าไปยังขา D5 ของ Arduino ตัวชิปจะระเบิดเป็นไฟทันที!
5. Arduino ใช้ K155ID1 Decoder Chips แบบแยกส่วนโดยสมบูรณ์ ชิปขนาดเล็กเหล่านี้สามารถทนแรงดัน 170 โวลต์ที่เอาต์พุตได้! Arduino จะส่งเพียงลำดับไบนารี 4 บิต 5V (0b0101 สำหรับตัวเลข '5') อย่างปลอดภัย และ K155ID1 จะเชื่อมต่อ Cathode 5 กับ Ground จริงๆ เพื่อปิดวงจรนีออน 170V ขนาดใหญ่นี้ให้สมบูรณ์!

การดึงเวลา Epoch แบบซิงโครนัส (DS3231 + การป้องกัน Cathode Poisoning)

ฮาร์ดแวร์ Nixie ไม่รู้ว่าตอนนี้เป็นเวลาเท่าไหร่ ลอจิกจะทำงานโดยใช้ DS3231 RCT I2C Chip ตัวที่สองสำหรับติดตาม UNIX Time โดยเฉพาะ

• ซอฟต์แวร์ C++ จะต้องดึงเวลาที่แน่นอน เช่น 14:38:05
• มันจะแบ่งตัวเลข (integers) ออกเป็น 6 หลอด Nixie แยกกันทางคณิตศาสตร์แบบไดนามิก!
• ข้อผิดพลาดร้ายแรงของฮาร์ดแวร์: Cathode Poisoning!
• หากหลอด Nixie ตัวแรกแสดง 1 (สำหรับ 14:00) เป็นเวลาต่อเนื่องยี่สิบชั่วโมง โลหะภายในหลอดจะเสื่อมสภาพทางเคมี ("เป็นพิษ") และตัวเลขที่ไม่ถูกใช้งานจะเสียถาวร!
• การแก้ไขด้วยซอฟต์แวร์ C++ (โค้ด Slot Machine):

// Every 10 minutes, execute a massive Anti-Poisoning cycle!
if (minute % 10 == 0 && second == 0) {
  for (int i=0; i < 50; i++) {
    // Spin ALL tubes violently through 0, 1, 2, 3.. 9 instantly!
    // This physically burns the rust off all 10 internal wire numbers!
    fireNixieSlotMachineSweep();
    delay(50);
  }
}

อุปกรณ์แรงดันไฟฟ้าแบบดั้งเดิม

• Arduino Uno/Nano (ความเร็วในการประมวลผลมาตรฐานก็เพียงพอแล้ว)
• Physical IN-14 or IN-12 Nixie Tubes (ฮาร์ดแวร์วินเทจที่จัดหามาจากยุโรปตะวันออกโดยเฉพาะ)
• NCS314 Nixie Shield or standard K155ID1 Decoder Matrices
• DS3231 I2C Real Time Clock Module
• (อันตราย: แรงดัน 170 Volts DC จะทำให้คุณถูกไฟฟ้าช็อตอย่างรุนแรง หากคุณสัมผัสลายวงจรเปลือยบน PCB ขณะพยายามเสียบสาย USB! ต้องใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่ง).