世界线变动仪

4个月前

简介:这是一个开源的世界线变动仪,完全还原动画《命运石之门》中的造型,目前仍然在焊接中,最总出了成品也会和诸位分享。

开源协议: GPL 3.0

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描述

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 {0O_MYDF27A3}14J{NPMO@I.png 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: 微信图片_20200330224312.png

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。 IMG_20200328_090054.jpg 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。 IMG_20200328_090328.jpg 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。 TIM截图20200328091426.png 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!

文档

PCB_2020-02-15 20:33:32

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BOM

ID Name Designator Footprint Quantity
1 0.02 R15 R0805 1
2 100Ω L1 L1206 1
3 K2-1109DE-D4SW-01 RESET1,DOWNLOAD1,BOOT1,KEY1,KEY2,KEY3 KEY-TH_K2-1109DE-CXXW-XX 6
4 470 R7,R8,R22,R21,R25 R0805 5
5 22K R9,R10,R11,R12,R4,R3,R2,R1 R1206 8
6 SS-12D16L5R MAIN_SW1 SW-TH_SS-12D16L5R 1
7 27K R18 R0805 1
8 100uF C8,C9,C6 CAP-SMD_L7.3-W4.3 3
9 10uF C14 CAP-SMD_L3.2-W1.6 1
10 74HC595 LT6,LT5,LT4,LT3,LT2,LT1,RT1,RT2,RT3,RT4,RT5,RT6 SOIC-16_L9.9-W3.9-P1.27-LS6.0-BL 12
11 2.2uH L2 IND-SMD_L4.0-W4.0 1
12 100nF C7 CAP-TH_L4.8-W3.2-P5.08-D1.2 1
13 220uF C5 CAP-SMD_L7.3-W4.3-R-RD 1
14 螺丝孔 TP5,TP6,TP7,TP8,TP9,TP10,TP11,TP12 螺丝孔 8
15 2920L150DR FUSE1 F2920 1
16 5019 TP_CHG1,TP_GND1,TP_1.3V,TP_1V CONN-SMD_5019 4
17 DC-470-2.5GP DC1 DC-IN-TH_DC-470-2.5GP 1
18 HVOutput HV1 HVOUTPUT 1
19 100uF C10 CAP-SMD_L3.5-W2.8 1
20 TEST-POINTTP_15TH_THRU TP4,TP1,TP2 TP_15TH 3
21 Header-Male-2.54_1x5 H1,H2 DIP-1X5P-2.54MM-M 2
22 Header-Male-2.54_2x3 J1,J2 HDR-TH_6PIN-V-ROW2-COL3-MALE-PITCH2.54 2
23 SN74LS245NSR U2 SOIC-20_L13.3-W5.5-P1.27-LS7.8-BL 1
24 TSSP58038 LED1 SENSOR-TH_TSSP58038 1
25 1N4728A_C140852 D1 DO-41_BD2.4-L4.7-P8.70-D0.9-RD 1
26 4.7K R27,R28,R29,R30 R0805 4
27 Bat-14500_JX B3,B2 BAT-14500_JX 2
28 10uF C11 C1206 1
29 100nF C2,C1,C4,C3 C1210 4
30 ИН-14 NTH1,NTG1,NTF1,NTE1,NTD1,NTC1,NTB1,NTA1 IN-14 8
31 Micro USB MICRO_USB1 MICRO-USB_MICRO-USB-30 1
32 390nF C12 C0805 1
33 510 R19,R13,R14,R17 R0805 4
34 MMBTA44 Q12,Q11,Q10,Q9,Q8,Q7,Q6,Q5,Q4,Q3,Q2,Q1,Q13,Q14,Q15,Q16,Q17,Q18,Q19,Q20,Q21,Q22,Q23,Q24,Q25,Q26,Q27,Q28,Q29,Q30,Q31,Q32,Q33,Q34,Q35,Q36,Q37,Q38,Q39,Q40,Q41,Q42,Q43,Q44,Q45,Q46,Q47,Q48,Q49,Q50,Q51,Q52,Q53,Q54,Q55,Q56,Q57,Q58,Q59,Q60,Q61,Q62,Q63,Q64,Q65,Q66,Q67,Q68,Q69,Q70,Q71,Q72,Q73,Q74,Q75,Q76,Q77,Q78,Q79,Q80,Q81,Q82,Q83,Q84,Q85,Q86,Q87,Q88,Q89,Q90,Q91,Q92,Q93,Q94,Q95,Q96 SOT-23-3_L2.9-W1.6-P1.90-LS2.8-BR 96
35 Header-Male-2.54_1x2 CR2032 HDR-2X1/2.54 1
36 10nF C13 C0805 1
37 AMS1117-3.3 3.3V SOT-223_L6.5-W3.5-P2.30-LS7.0-BR 1
38 12K R5,R6,R23,R20,R24 R0805 5
39 ESP32-S MCU1 WIRELM-SMD_ESP32-S 1
40 10K R26 R0805 1
41 CP4061QN32-A1 BTC1 QFN-32_L5.0-W5.0-P0.50-BL-EP3.4 1
42 SHT20 TP3 DFN-6-EP 1
43 CH340E U1 MSOP-10_L3.0-W3.0-P0.50-LS5.0-BL 1
44 24K R16 R0805 1
45 DS3231M+TRL TIMER1 SOIC-16_L10.3-W7.5-P1.27-LS10.3-BL 1

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z1223450858

所以\~\~\~\~\~姑娘呢?

2020-05-07 16:11:45
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