2018年10月27日 星期六

自幹世界線變動率探測儀(Nixie Tube Clock):後記

世界線變動率探測儀系列文終於接近尾聲了,能看到這邊想必大家也煩了,做一趟電路自己也學到很多,覺得非常值得;如果能讓看系列文的大家也學到東西,我想這前後加起來 8 篇快 14000 字的文章就有寫的價值。
是說自從我發了文之後,好像真的有不少人覺得世界線變動率探測儀是不是真的在探測什麼東西XDDD,其實它就只是個輝光管做的時鐘而已 (._.),真的很想知道它為什麼叫這個名字…就請去看 Steins;Gate

從8月左右開始動工,動工到現在連 Steins;Gate 0 都已經演完了,東西才做出來。

若說這次學到最大的教訓,就是:限流電阻很重要,限流電阻很重要,限流電阻很重要。說來漸愧,上路之前都沒好好看 spec 或是看人做的東西,有些地方一定要加限流電阻的都忘了加XDD。
例如 nixie tube 限流是 3 mA ,剛拿到高壓電路一時興起就給它直接打下去,當然 nixie tube 是沒壞啦(俄國管子真耐操www),但就高電流把管子內打出一堆電漿,還在疑惑怎麼拍起照來都是一團糊糊的,後來看看才發現要加 22K 限流電阻,小數點則是實驗後發現要 75 K 限流電阻。
然後 TLP521 也是,沒加 220 ohm 限流電阻 5V 直接灌下去,馬上就超過 arduino 的限流 40 mA,然後疑或為啥 arduino 電壓輸出到不了 5 V。
另外也不要偷懶,每個元件例如 LED, nixie tube ,限流電阻該加的每個元件都要加一個,共用電阻是絕對 NG,如同這裡說的:那是因為每個元件會有不同的特性,調小電阻的同時,就可能有元件吃到過大的電流導致燒毀,畫 layout 的時候一度把所有 nixie tube 的電阻用同一個,幸好有一天睡前躺在床上突然大徹大悟把它改掉了。

然後功率的部分也要認真對待,為了這個 project 久違的把我的工程計算機拿了出來,幾個元件電阻的功率都要算一下,不過 IN-14 相對來說,1.5 mA 的電流不算大,這上面所有的電阻都能用 0603 解決,比較危險的只有陽極驅動的 470k 電阻。
所有設計都在 github ,主要就是 code 跟電路板 gerber layout,高興的話拿去跟板廠說要洗板他就會幫你洗板子出來,買個元件插一插,就能做出自己的世界線變動率探測儀,或者其實我有多洗一些板子,要的話也可以跟我買(誤。
最終整體成本大概如下:電路板 4000 元,輝光管 2000 元,元件加一加約莫 800 元吧,當然跟外面賣的產品比還是便宜一半,花自己時間就是了。

其實這版 1.01 問題不少,包括先前提過的:
  • 腳太近:控制 180 V 的 MPSA42/92 選了 TO-92 的 footprint,它的腳位間距只有 0.25 mm,不及 180 V 建議需要的 0.4 mm,某種程度上可能會有危險。
  • 看錯輝光管的腳位,導致數字 1-9 全部反過來,該打屁股。
  • LED 關不掉又太亮了,這個可能是最輕微的啦,而且可以再買電阻修正。
  • Layout 不夠緻密,浪費面積
以上未來可能出一個 v1.02 來修正吧,但我說真的沒實際驗證過,出個 v1.02 做錯了害大家噴錢我又不能負責(yay,而且 easyEDA 改 layout 好麻煩,想到就不想做XDDD。

如果未來哪天我想不開,也許有可能會做個第二版,不過我是覺得不會這麼快啦,我目前給自己第二版的目標,包括至少要有:
  • 雙層板,下層控制上層放燈管,挑戰總面積最小,不然像這版寬度達到 10 幾公分,根本不能像動畫裡面那樣拿起來。
  • 使用 MC34063 以外,高頻一點的開關電路,做到更高頻、效率更好的升壓方式,例如網路上有人販售的高壓電路板,可以做到非常小,效率又高,用電池就能推得動一堆管子。
  • 嘗試使用 SMT 的晶片,元件能用平面的就用平面,縮小面積。
我猜至少要幾年以上吧,現下有第一版就非常滿意了,有機會的話想找人做個木盒跟壓克力盒把它裝在裡面www。

本作品的完成,有許多要感謝的人:
  • 強者我同學 小新大大 起了頭,讓我們有動力完成製作。
  • 強者我同學 強強林大大 在過程中給予幫助,出借工具、焊接空間。
  • 戀戀科技的 Marten 大大給予硬體電路板製作的指導。
  • 強者我學妹 昱廷大大 幫買淘寶高壓電路板。
  • JKL 代購幫助我買到 ebay nixie tube。
  • 在製作過程中大量參考 復古咖啡大大 的製作。
  • 工作狂人大大 的網站助我學到許多 PCB 相關的知識,有一次整個週末都在刷大大的網站。
還有瀏覽了許多網站,幫助我解除設計上疑惑,像是 Arduino 官網、論壇,都多少幫了點忙,在此不一一介紹。

回首開工的日子,果然能好好做好一件事,會需要時間,但回頭來看,也非常值得,我想就用一張藍光的 Steins;Gate 世界線來收個尾吧。

這張超明顯的顯示 LED 太亮的問題呀(yay

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