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日誌2012-06-16 04:47

[ Steins;Gate 命運石之門 ] 如何製作世界線變動率探測儀 DIY 小記!

作者:阿嬤乒乓丸



今年4月份才補完 Steins;Gate
拜倒在助手熱褲下....不對! 是拜倒在劇情精彩下!
神作清單再添一筆!


裡面出現過的世界線變動率探測儀(ダイバージェンスメーター)
想必大家記憶非常鮮明 我當初第一眼看到覺得太酷了!!! 超復古風!!!
後來不知為何的看到了真空數字管 也就是所謂的 nixie tube (以前不知道有這玩意兒)
查了一下 發現官方也有推出一個周邊商品!

恩.....神貴......1萬多台幣= = (沒有旁邊的小助手喔 XD)
被那價格嚇到後 才萌生起這次的DIY念頭!


俗話說 坐而想不如起而做 於是就開始了這次的DIY之旅
畢竟小弟雖然略懂電子電路自動控制 但也非本科系出身
初期遇到了不少瓶頸 也到處的尋求相助與查資料
(在此感謝 喬治查爾斯電子DIY的大大們不吝指教)

以下是電路與架構解說
沒興趣的人可以跳過這段直接看成品圖!


想必許多人對這個裝置如何製作很感興趣
而這裡提供我實作後整理的 information 給有相關概念想嘗試的人參考
所以裡面不會過於贅述太深的東西
像是詳細電路配置 或是 該料件的datasheet等
懂得人應該有辦法從我給的資料解決
真有疑惑可以私信我 不過我希望是有概念的人缺臨門一腳的來問
而不是幾乎不懂得人 這樣我們雙方都會很累 畢竟我不是你學校老師

簡單分析一下這個裝置的結構:
> 真空數字管 (工作電壓 : 170V)
> 170V 穩壓輸出電路 for 真空管
> 真空數字管驅動IC for 數字切換 (工作電壓 : 5V)
> BCD-to-decimal 解碼IC for 數字管切換 (工作電壓 : 5V)
> 微處理機 for 自動控制 (工作電壓 : 5V)
> RTC 時鐘IC電路 for 時鐘功能 (工作電壓 : 5V)
> 5V 穩壓輸出電路 for 上列5V工作項目

或許有點概念的人會對 "數字管驅動IC" 跟 "BCD解碼IC" 有點疑問
要先從數字管的驅動方式解釋

數字管的結構是 一個 ANODE 腳作170V輸入的
而 0~9 與 左右兩點 都各有自己的輸出作接地 共12針腳
"數字管驅動IC" 他也是一個 BCD-to-decimal IC
透過控制"數字管驅動IC"來切換讓數字管接地流通的針腳
藉此讓該腳對應的數字(或點)電流可以流通 而發亮!

因為仿造原作 所以要用上一排8支數字管 而國外許多玩家都是一根管配一個驅動IC
但這種做法非常占空間 而且會需要用上大量的微處理機pin來控制
所以這裡是用常用於多位數七段顯示器的方法 動態視覺掃描!
就是在肉眼無法察覺的速度下 快速的讓數字管一根一根發亮
這樣人眼看來就會是一整排同時發亮!
所以這裡又會用上另一個BCD-to-decimal IC
不過有別於數字管驅動IC是GND輸出 這裡是用正常5V輸出的IC
用該IC觸發高耐壓的光耦合器來選擇哪一支管要通電

接下來是料件選用 各自的應用電路應該很好Google到 :
>真空數字管 : IN-14 (蘇聯製) 選它因為較大且有左右點可使用
>170V輸出 : MC34063 使用 Step-Up 的方法升壓
> 真空數字管驅動IC : K155ID1 (蘇聯製, 高耐壓)
> BCD-to-decimal 解碼IC : HEF4028
> 光耦合器 : TLP521 (高耐壓)
> 微處理機 : Atmega328 (AVR架構)
> RTC 時鐘IC : DS1307
> 5V 穩壓輸出 : 7805相關

好吧 最後雖然上面提說不提供詳細電路的配置跟料件datasheet
還是本著分享的精神附上原理圖 控制板 數字管板
如果有了原理圖還是一臉茫然 那你真的不要來問我了........

艱澀的解說部分結束!

在軟體配置好元件 and 布線好後
接下來就是 layout Gerber 請人幫忙洗電路啦!
一般打樣最少十片...........囧


接下來把零件都焊接上去!


懂得人應該有發現怪怪的 沒錯! 我忘記鋪銅了!!!
搞得板子上那兩顆TO-220的IC十分灼熱....微處理機也滿燙的= =
雖然還不至於超過工作溫度 但那熱度熱到我考慮裝小散熱片了
而這電路其實有小錯誤 所以有用外力修正了一下

左邊有一個BLK~GRN的 FTDI 排針 用來燒程式進晶片
而最左邊的則是藍芽的預留位置 因為本人覺得傳統的用按鈕設定時間太麻煩
直接寫PC程式透過藍芽去校正時鐘跟控制顯示 方便且穩定多了
下面則是高壓輸出,5V輸出,接地 的針腳 用來測電壓檢查電路有無work
這裡講個小插曲 測壓的時候不小心測壓棒戳到讓HVCC跟5V相通
結果把微處理機燒掉了........錢就這樣在0.001毫秒內燒掉了阿!!!!
難道這是機關的陰謀?!
下一個版本絕對會隔離他們

接下來把真空數字管板的腳座都焊上去
這裡是把D型接頭暴力解體後將裡面的母針腳取出來用
8支數字管 * 每支13根針腳 = 104個腳 ..........焊超久= =
但接下來更痛苦的來了 要把每支管子的針腳吻合的插進去.........
光是把管子插上去弄了我一個多小時
因為太多腳了要一次全部對齊插進去 我用尖嘴鉗在那喬了好久

最後把寫好的程式碼燒進去之後 就準備啟動啦!
在插入膠蕉..不對...電源前 先邀請研究室成員No.004 助手克莉絲汀娜~




最後
成品在此!

看到這一刻 兩個多月的辛苦與荷包君的嘆息 都一掃而空
β世界線?! 看來這是Steins;Gate的選擇了


LED燈開啟後照片
LED與數字管底部的距離有點太遠了 感覺效果不好 下一個版本改進!


後記小碎念:
原本有要訂做壓克力外殼 不過預算已經榨乾了= =
前前後後噴了7K 光是洗板子就花了3K 但是卻只需要用一張阿!!!
因為是第一次 料件也多買了一些 作手工測試板也用掉了不少
最後最重要的真空數字管.......台灣沒人賣!
小弟怎麼入手的呢? 只能從ebay買啦 而且我還是買二手管
就是從儀器上拆下來的 價格是新管的2分之1
不然新管太貴了 買下去可能就沒有那支克莉絲汀娜了
真空數字管遠從俄羅斯寄來 前前後後花了1個月!
而且郵差還看不懂英文地址送錯家 讓我多等了一個禮拜才發現這個問題= =

補充:
很多人以為他數字是定型的 不是喔!
他數字跟點都是可以控制的 只是我手邊沒有錄影的工具(手機相機掛了)
所以只有拍張照上來~用程式可以隨意控制他要怎麼顯示!

感謝您花時間觀看冗長的DIY小記
希望有能力且有興趣的你 小弟我有推你下坑
有興趣沒能力的你.............................

最後的最後 暗號 :
El Psy Congroo

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