ESP32世界线变动仪

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1、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

  

设计的讲解已经发布在bili，欢迎围观

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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：

  

本设计中使用了ESP32模块，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。

  

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。

        

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。

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。

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!

2、文档

Sheet_1（点击进入立创EDA编辑器打开）

PCB（点击进入立创EDA编辑器打开）

3、BOM 主要器件(点击商品编号可查看产品详细信息)

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