复古桌面辉光管时钟

<h1 style="font-size: 20px;">项目说明</h1> <p><strong><span style="color: #e03e2d; font-size: 16px;">2024.8.6更新： 删除4层板版本、事实证明、白嫖不了，大家还是老老实实付费打样吧，或者加群上车，车上还有少量库存。</span></strong></p> <p><strong><span style="color: #e03e2d; font-size: 16px;">2024.5.9更新： 应小伙伴要求，方便免费打样，增加4层板版本。</span></strong></p> <p><strong><span style="color: #34495e;">辉光管历史：</span></strong></p> <p>辉光管(英文名: Nixie Tube)，又名&ldquo;阴冷极辉光放电指示管&rdquo;，"辉光数码管&rdquo;，属于电子管家族的成员之一。它诞生于上个世纪50年代，最早由海顿兄弟实验室(Haydu Brothers Laboratories) 创造，而后在1955年海顿兄弟实验室被美国宝来公司(Burroughs Corporation)收购，并将这种&ldquo;阴冷极辉光放电指示管&rdquo;正式命名为 Nixie注册了Nixie商标使Nixie Tube成为大家称谓这一类器件的名称。在1950-1990年间，宝来公司和世界上其他的电子管制造商开始大量生产各种各样形状和尺寸的Nixie Tube并得到了广泛的应用。</p> <p>现如今，已经没有任何厂家在大规模制造辉光管，我见过的最年轻的辉光管是1991年前苏联生产的IN-14型号辉光管，也就是说辉光管在全世界范围内停产已经将近30年时间，如果幸运的话，我们仍然可以在一些老旧的测量设备上见到它们。<br />当然，辉光管停产的原因是因为它被更先进更廉价的技术所取代了，比如在上世纪70年代诞生的VFD技术(真空荧光显示技术)和LED技术。这些新技术和新应用进入市场以后，辉光管的应用在逐步的减少。</p> <p>然而，有很多电子爱好者被辉光管特殊的光芒和复古的优美字形所吸引，进而热衷于使用这些辉光管来制作钟表或者其他的电子设备，让这些古董重新焕发光芒。</p> <p>&nbsp;</p> <p>辉光管的作用其实很简单，就是用来显示数字和常用的符号。在那个年代，<span style="color: #e67e23;"><strong>Nixie Tube</strong></span>是<strong>唯一</strong>能显示数字和符号的电子器件，所以我们能在很多1950-1990年代的电子仪器设备上见到它们。比如早期的电梯用它来显示楼层，早期的计算器用它来显示数字，早期的电子实验仪器以如频率计、电压表、电流表等等。而且它还经常出现在一些电影镜头里，极具代表性的说明了故事发生的年代。</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/mN6UI37avO4zyaH5Kdo1krdvfKNdk5OfnfE0SpFX.png" /></p> <p><strong>计时器&nbsp;</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/wqi1ZKv8pGkmacW5U1SYQlFmsZxZe6OV8o3A6yXr.png" /></p> <p><strong>计数器&nbsp; &nbsp;</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/4q1qRwCH4X0XyvyI7zDWoNH4Gg7owJKtNhqaJDR8.png" /></p> <p><strong>&nbsp; 计算器</strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>从上图的一些照片可以看出，只要是需要显示数字的地方，几乎都可以看到辉光管的身影，而且根据应用的需要，辉光的尺寸和形状也是各种各样，而且它们还出现于一些研究机构及军事机构的设备中，甚至于后来还出现了十四段位显示的辉光管，用于机场起飞/到达的信息显示，以及股票行情显示。</p> <p>&nbsp;</p> <p>辉光管作为当时主流的显示器件在各个领域的应用非常广泛，从显示方式上来分主要分为两类:侧显(Side view)和顶显(Top view/End view)。侧显辉光管顾名思义是将管子树立起来以后，数字是从管子的圆柱面也就是侧面来读取识别，而顶显辉光管则是从管子顶部的平面读取和识别。</p> <p>下图是两个典型的侧显和顶显辉光管:</p> <p><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/ZaonH0TSYAf7hG8vYsrOjHfceXelaosHrXChbWNA.png" /></strong></p> <p><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/mEBo82bJ1xFdIYvfE2pgvpafKc4QatVm21uJGi9V.png" /></strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>首先我想告诉大家的是，辉光内部并不是真空的，而是充满了氖气 (Ne)和氩气 (Ar)，并且有一些型号的光内部还有水银蒸汽（Hg) 。最常见的辉光管是用来显示0-9-共10个阿拉伯数字，还有一些辉光管不仅能显示数字，还能显示小数点，另外也有一些辉光管专门用来显示符号等等，但他们的结构和组成部分都是一样的，那么我们拿显示阿拉伯数字的辉光管来说明一下内部的结构和组成部分:<br />大多数辉光管有若干个阴极，每一个极都做成了一个独立的特定形状，如果是一个显示0-9阿拉伯数字的辉光管，那他就有10个极，每个阴极是一片独立数字形状的金属片。大多数辉光管只有一个阳极，阳极在管内将所有阴极包赛起来，侧显辉光管会在侧面前部将阳极做成网状，顶显辉光管会在项部将阳极做成网状，网状部则是为了能够通过网孔看阴极数字所发出的亮光。<br />下图中，我们拆解了一颗前苏联产的-14型号的辉光管，大家可以清浙的看到由10个数字形状的金属片极，和一个前面是网孔形状的阳极网，还有一些紫色的陶瓷环，并且，辉光管有一个非常有意思的特点，就是他的数字5非常特别，仔纽看它其实就是颠假过来的数字2，我认为这并不是搞错了，而是制造过程中出节省成本的考虑，直接使用了教字2来颠倒过来当做数字5来用。<br />除了主要的数字形状的阳极金属片和网状的阳极金属以外，辉光管内还有用于支撑整体结构用的云母片，云母片的特性是半透明，且高温，所以在电子管加工过程中不会发生特性的变化，这些阳极和阴极金属片基本上都是固定在质端和底部的云母片上，另外光内部还有一些环形的像金属垫图一样的物质，一般是由陶瓷做成的瓷环，由于陶瓷也是耐高温的一种物质，且绝缘，所以这些陶瓷环是用来隔离并固定管内的这些阴极金属片。</p> <p><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/oapardDAeG9kXPbPmeQUcCjI16mO9t48RbJnNPRm.png" width="1071" height="486" /></strong></p> <p><strong>以上资料来自于NIXIE/VFD博物馆。</strong></p> <p>&nbsp;</p> <h1 style="font-size: 20px;"><strong>项目属性</strong></h1> <p><strong><span style="font-size: 18px;"><span class="colour" style="color: #34495e;">本项目使用的是IN-12A型辉光管。</span></span></strong></p> <p><strong><span class="colour" style="color: #ced4d9;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Pq7Rgo14fe4inpJYGjeMjlFt7m8PJINtXzIULlt3.png" width="1064" height="533" /></span></strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <h1 style="font-size: 20px;"><strong>设计原理</strong></h1> <p>&nbsp;</p> <p><strong>这里主控使用ESP32-C3FH4裸芯片，PCB天线，辉光管驱动使用ULN2003A。</strong></p> <p><strong><span style="color: #34495e;">简单介绍一下核心的辉光管驱动及升压电路。</span></strong></p> <p><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/WP8Onur6P7TLoUASZXlKZJcFfFh5UuTk5vKxV18h.png" /></strong></p> <p><strong>辉光管驱动电路说明：</strong></p> <p><strong>由于辉光管的每个数字都需要单独控制，直接用MCU的IO控制肯定是不够的，于是使用串行转并行的思路，利用74HC595和ULN2003A组合来驱动辉光管，74HC595将串行数据转换为并行数据，再由ULN2003A来控制辉光管的通断。</strong></p> <p><strong>辉光管的驱动电压一般需要170V左右，也可以用A42等高耐压的三极管替代。</strong></p> <p><strong>辉光管升压电路说明：</strong></p> <p><strong>升压电路采用了比较常规的反激升压电路，芯片使用MAX668，简单来说先由MAX668将5V升至17V，然后由变压器从17V升至170V。</strong></p> <p><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/87Xd1Gdwbl1AcqKPrewZHAYcT6ImmBrxKXBOIwZ7.png" /></strong></p> <p><strong>时钟RTC芯片说明：</strong></p> <p><strong>既然是桌面时钟，那必须要安排RTC，考虑到复刻和SMT成本，本项目中都尽量使用嘉立创基础库的元件，这里使用的RTC芯片为PCF8563T，并且用一个70000uF的贴片超级电容作为RTC备电。</strong></p> <p><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/AKXlr8NmEsxgJh8mecvJHKxenstLICfJNJn6wXi1.png" /></strong></p> <h1 style="font-size: 20px;"><strong>软件说明</strong></h1> <p><strong>项目的固件使用ESP-IDF 5.1.2开发。已经编译为bin文件放在附件中，直接<span style="color: #ba372a;">使用flash_download_tool烧录</span>即可，<span style="color: #ba372a;">烧录地址0x0</span>。</strong></p> <p><strong>简单介绍一下几个主要功能点：</strong></p> <p><strong>1.利用smartConfig配网（微信小程序中各种smartConfig配网小程序都可用），联网后实现NTP自动校时。</strong></p> <p><strong>2.辉光管防中毒程序，每30秒会有一个显示动效，将每位数字都点亮一下。（本人手上的辉光管已经使用3年了，目前一切正常，无任何辉光管中毒现象）</strong></p> <p><strong>3.人体存在探测器，使用海凌科的人体存在雷达，当探测到无人时关闭辉光显示，有人自动打开显示。</strong></p> <p>&nbsp;</p> <h1 style="font-size: 20px;"><strong>实物展示</strong></h1> <p><strong><span style="color: #e03e2d;">废话不再啰嗦了，上图！ <span style="color: #000000;">这里用的是<span style="color: #e67e23;">黑胡桃木</span>的外壳，实物质感是相当的哇塞！有需要的友友们，进群交流哈！交流Q群：708391774</span></span></strong></p> <p><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/zfGUkoxw0zhQh1zsdgTgZVyNSwBOSQgJ4fnbBxaQ.jpeg" alt="" width="800" height="600" /></strong></p> <p><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/D3S6x94fgV0tHY4YbvKx48Hhp7bojveBjrmwB76q.jpeg" alt="" width="800" height="600" /></strong></p> <p><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/PgXt4i75baSD2eai31LSFXFPdCE1lD3WaYZypOtQ.jpeg" alt="" width="800" height="600" /></strong></p> <p><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/ij7m4TUyIq8cyPVDkufmkQzkEOISr1I8uhp2UIye.jpeg" alt="" width="800" height="600" /></strong></p> <p><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/eVVrGbxvD22k4ZTnjnwfIMxM2M7YcKszR9kmdFad.png" alt="" width="800" height="510" /></strong></p> <p>&nbsp;</p> <p><span style="font-size: 16px;"><strong>最后的最后！猫主子镇楼！大家说他是对<span style="color: #ba372a;">辉光钟</span>和鱼缸谁更感兴趣？？！</strong></span></p> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/UHStmUIoVKItm8mXddHpNmHrMnqcU5bSnpVaOGHe.jpeg" alt="" width="800" height="600" /></p> <p>&nbsp;</p>