单管尼克西时钟

这款Nixie管时钟的诞生源于Facebook“Nixie时钟爱好者”群组中关于单管时钟的一次讨论。

单管时钟并不受部分Nixie管爱好者青睐——他们更倾向于4位或6位数码管时钟，因其更易读数。单管时钟以H,H,M,M（时、时、分、分）的顺序循环显示时间，但用户很快便能适应这种显示格式。此类时钟还可编程为时间功能的每个数字分配不同RGB颜色，并支持温湿度显示。

多数单管时钟采用亚克力、木质或金属外壳的基础设计，数码管从顶部伸出。我希望打造一款独特设计，于是萌生了用鸵鸟蛋壳制作“法贝热风格”时钟的创意。

项目初期便遭遇诸多挑战，核心问题在于寻找能嵌入蛋壳内部且留有足够空间安装数码管的套件或电路板。PV Electronics公司的SN18时钟套件完美契合需求，既支持IN-18数码管，也可兼容Dalibor Farny的R|Z568M数码管。

下一步是选择数码管型号。我在时钟制作中曾使用过多种Nixie管，从微型IN-17到30毫米字高的ZM1040，涵盖侧视、顶视及倒置显示等多种类型。此次时钟需要一款标志性数码管，最终我选定了IN-18——其数字高度达40毫米，管体直径30毫米，整体高度近70毫米。

以上便是这款时钟的设计基础，接下来进入制作环节！

若觉内容冗长还望见谅，我旨在为爱好者提供可复现的详细步骤参考。

法贝热彩蛋闻名世界且价值连城，其中一枚在2007年拍出了1850万美元的天价。而我所用的不过是一枚经过简单装饰的鸵鸟蛋壳，远不及那些珍品昂贵！

鸵鸟蛋尺寸约为150毫米×110毫米（6英寸×4.3英寸），内部空间足以容纳我选用的IN-18型Nixie数码管。

那么如何处理蛋壳呢？我见过许多精雕细琢的蛋壳作品，Instructables网站上也有不少相关教程。我决心在保持功能性的同时，让设计尽量简洁。最初设想是制作可开合舱门以便查看数码管，并配备开关在关门时切断电源，舱门和主蛋壳部分还可添加装饰。但铰接舱门实现难度过高，且会破坏无舱门设计的简洁美感。

在设计蛋壳造型时，我参考了许多他人的作品，对其展现的复杂工艺叹为观止。但受限于自身浅薄的雕刻技艺，我最终选择对外壳进行外部装饰。

观察蛋壳雕刻过程时，我发现从业者多使用专用夹具固定蛋壳，并在雕刻时旋转蛋壳。我决定自制一个简易木架，用吸盘固定蛋壳两端，其中一端加装弹簧以施加压力固定蛋壳。我购买了混合尺寸的吸盘套装，选用30毫米和40毫米规格的吸盘。木架结构简单，由底板、两根立柱和两个木盘组成。固定盘中心设有平底孔，用木螺钉固定在立柱上，吸盘也嵌入此孔。活动盘则连接在一段圆木棍上，木棍穿过另一根立柱的孔洞，弹簧套在木棍上提供压力，较大吸盘安装在此端。使用时需克服弹簧拉力插入蛋壳，但蛋壳旋转时容易打滑，于是我开始构思第二版方案！

第二版夹具设计简陋得令人难以置信——我竟未在一开始想到如此简单的方案！

它仅由底板和单根立柱组成，立柱中心线位置伸出一根20毫米的圆木棍，蛋壳直接套在木棍上。下方垫块高度略低于蛋壳中点，便于用铅笔沿蛋壳表面划线。我测得蛋壳周长为444.00毫米，据此计算出圆心位置（C=2πr → r=C/(2π)，没错，数学课没白上！），旋转蛋壳用铅笔标注出圆周线。沿此线量取74毫米确定等分起点，重复相同操作在圆周上标记6个等距点。接着将铅笔沿垫块从标记点移动至蛋壳顶部描画线段，其余标记点依此类推。过程看似复杂，但参照操作图解便会发现其实异常简单，只需在标记时保持蛋壳稳定即可。

后来我发现了这个正在开发中的工具，不过可能超出我的预算范围了！

下一步是切割蛋壳以分离各部件。我选用Dremel牌超薄切割片和金刚石切割轮进行测试，这两种配件我都有储备。切割时必须佩戴防尘口罩，并在切割区域附近设置吸尘装置——我用硬纸板制作了一个宽口吸尘罩连接至车间吸尘器。我在备用蛋壳上测试了两种切割片，发现超薄切割片效果最佳，虽然磨损较快但切割效率更高。

蛋壳切割完成后，即可进行下一步安装。蛋壳顶部原有20毫米吹孔，恰好可用于连接底座。我先用泡沫胶圈垫底，再用锁紧螺母固定，注意不要过度拧紧以免损坏蛋壳，需保留轻微活动空间。

蛋壳内壁附着一层薄膜，需小心清除可见区域的薄膜，以便喷涂透明亚克力漆增强内壁反光效果。底部半壳因不可见而未做处理（眼不见为净！）。我用粗钢丝棉配合光源照射来清除薄膜，操作时也需佩戴防尘口罩。照片中底座上的主蛋壳可见残留的薄膜痕迹。

我积攒了大量硬木边角料（或称余料？），这些木料原本用于制作其他时钟底座。我将这些木料刨方后，用两层交替叠放的方式胶合成棋盘格方块，使方块端面呈现棋盘格效果。我在方块上画出尽可能大的圆，用曲线锯大致切割出圆形轮廓，标记圆心后，用一段螺丝杆和法兰螺母（普通螺母加垫片也可实现）将其固定在车床卡盘上，钻出10毫米的安装孔。过程中我忽略了一个关键细节——车床工作台的间隙，所幸最终勉强通过，最宽处仅以1毫米之差避开了工作台！

我将车刀伸出刀架较长距离，开始车削圆形毛坯。由于余量较大，我只能进行极浅切削，逐步接近圆形轮廓后，再车削至目标直径。

接下来，我用铣床搭配圆角铣刀对边缘进行倒圆处理。由于没有铣床工作台，我将铣床倒装在斜切锯工作台下，开孔使铣刀能伸出台面。我固定了一根与圆形底座半径等长的废料木条作为导引，小心翼翼地将底座沿木条推向铣刀，使其与圆角铣刀接触，然后逆时针旋转底座进行铣削。完成一侧后，翻面进行另一侧的铣削，确保对称。随后，我将底座重新装夹到车床上，对表面和边缘进行砂光处理，为后续喷涂透明亚克力漆做好准备。

我在底座上标记出按钮和LED灯罩的安装孔位并钻孔。通常，对于实木底座，我会制作一个容纳电路板的腔体，但在这款时钟中，我只做了一个较小的腔体，并为每个功能模块开凿了通道。我在底座底部切割了一个凹槽，用于安装覆盖所有部件的底盖，保持外观整洁。底盖采用1毫米厚的透明PET板材制作，一侧喷涂黑色亚克力漆，无需开孔，通过三颗固定在底座上的球形支脚即可固定。

另一个任务是制作电源线出口和GPS插座开口。我使用自制工具在时钟底座背面边缘铣削出一个简单的凹槽，并将一块异形黄铜板固定在平坦表面上，同时安装了我通常用于时钟出口板的防护罩。我在凹槽上钻孔，使线路能通向腔体内部。

为了在蛋壳内安装时钟电路板，我需要制作一个能紧密贴合蛋壳内部的圆盘，且无需额外固定件。由于手头没有合适的胶合板，我选用3毫米厚的航空层压板，切割出四个圆盘，钻孔后叠放胶合，以便后续加工。航空层压板质地轻便且柔韧，非常适合模型飞机制作。胶合时，我交替调整层压板纹理方向，以增强强度。将圆盘车削至所需直径后，我发现鸵鸟蛋壳并非完美圆形，于是对部分区域进行微调，使其与蛋壳内部完美贴合。同时，我还制作了轻微锥度，以适应蛋壳内部的弧度。车削至正确直径后，我切割出中心孔以安装数码管底板，并标记出固定电路板的螺丝孔位。

我使用改装后的筒式割刀在圆盘两侧加工出两个大直径孔位，然后将其装夹在车床上，去除多余部分，使圆盘与中心部分分离。我将电路板放置在底座孔位中，标记出将其固定在圆盘底部的螺丝孔。

从我之前的Instructables教程中不难发现，我热衷于在Nixie时钟制作中融入黄铜与木质元素。这款时钟便运用了诸多黄铜部件，包括蛋壳支撑柱、锅炉捆扎带“腰封”、垂直肋条、按钮以及时钟背面的插座面板。

我在时钟制作中常使用黄铜水管配件和库存黄铜，将其改造为兼具装饰性与功能性的部件。相较于购买大型黄铜圆棒并进行大量切削加工，这种方法更为经济实惠。

支撑柱由一段水管修补管制成，一端固定在木质底座上，另一端则与蛋壳底部相连。

我采用了黄铜法兰水箱连接件和螺母，并将其焊接在黄铜水管修补段上。蛋壳底部的连接件略微凹陷，以贴合蛋壳的弧度。法兰螺母与蛋壳之间垫有泡沫片，既可适应尺寸差异，又能施加适当压力，在确保蛋壳稳固的同时避免直接接触造成损坏。由于在尝试对管道与顶部连接件的过渡区域进行平滑处理时，锁紧螺母和水箱连接件的螺纹意外断裂，我不得不调整轮廓设计，改用直线凹槽进行修补，并用砂纸将其打磨光滑。黄铜管的另一端则通过两个小型法兰水箱螺母夹紧固定一块40毫米的黄铜圆盘。圆盘底部设有三个3毫米的螺纹孔，用于穿过木质部件的螺丝，实现稳固固定。为弱化顶部法兰螺母的工业感，我对其进行了倒角处理，使六角形边缘与端面之间形成圆弧过渡。

此外，我还从蛋壳下方的“蛋杯”延伸至蛋壳周身的“腰封”，添加了较窄的锅炉捆扎带（3/16英寸）。为确保孔位一致，我制作了一个简易夹具，将捆扎带固定后，在两端钻出3毫米的孔。接着，我将捆扎带两端固定在铣床上，通过旋转铣刀进行倒角处理。我在“蛋杯”上以60度间隔钻出2.4毫米的孔，并攻丝至3毫米，将较窄的捆扎带拧入其中。实际操作难度高于预期，由于需要倾斜钻孔，我不慎折断了两根钻头。在将垂直捆扎带固定到腰封上时，我先将部件调整至垂直状态，再在腰封上标记肋条的位置。随后，我在两者上钻出2.4毫米的通孔，并攻丝至3毫米，最后用圆头螺丝固定连接处，并焊接加固，同时将内部接缝打磨光滑。我还在腰封两端焊接了两小块黄铜，一块带有3毫米的通孔，另一块则攻有3毫米的螺纹孔，用于拧紧黄铜螺丝，将腰封固定在蛋壳上。

由于时钟的控制部件与电路板分离，我需要为其制作专用按钮。设计图展示了按钮的制作方式。按钮嵌入底座的孔洞中，并用环氧树脂固定，导线则通过支撑柱引回电路板。同样地，夏令时（DST）和GPS同步功能的指示灯LED也采用了类似设计，即使用带有LED孔的10毫米黄铜棒段。LED的“透镜”由掺有微小气泡的环氧树脂填充而成，这些气泡可散射LED发出的光线。我曾发布过一篇Instructables教程，详细介绍了这种透镜的制作方法。

底座支脚由管接头、山毛榉木销钉和T型螺母制成，与Tantalus时钟的设计相似，但尺寸更小。与将管接头粘在木销钉上不同，我用锤子将管接头敲入木销钉，并在管接头上钻出小孔，将截短的面板钉锤入孔中，直至与表面平齐。安装支脚时，这些钉子会被隐藏在背面，因此不可见。

3毫米的T型螺母可在大多数遥控模型店和模具店购得。

在将时钟电路板固定到支撑圆盘上时，我发现数码管底板与电路板之间存在缝隙。为此，我用1/4英寸的捆扎带制作了一个圆环，将其覆盖在缝隙上。由于WD40罐的直径与数码管底板完全一致，我将其作为模具，将捆扎带弯曲至相应尺寸。我在捆扎带上缠绕铜线，通过扭转铜线将其收紧，随后对接口进行焊接处理。该接口位于数码管底板的背面，因此不可见。

我用3毫米的黄铜管弯曲成特定形状，遮盖蛋壳的切割边缘，并将黄铜管的背面锉平，使其形成槽型截面。我用2毫米的金刚石切割刀对其进行修饰，使其能紧密贴合蛋壳边缘。

我降低了木质数码管底板的高度，并在蛋壳内部添加了一圈由1/4英寸锅炉捆扎带制成的黄铜环，使蛋壳内部看起来更加美观。接口被隐藏在蛋壳顶部的3毫米RGB LED黄铜管后方。

蛋壳顶部的RGB LED装饰灯与为Victorian Tantalus时钟制作的温度传感器罩采用了相似工艺。我制作了一个小型转接件，将其安装在蛋壳上，并在蛋壳内部的存根上钻了一个3毫米的孔，用于穿引RGB LED的导线。导线穿过一根弯曲的3毫米黄铜管，该黄铜管的形状与蛋壳内部相匹配，一端插入RGB LED外壳的存根中，另一端则用环氧树脂固定在蛋壳上。

后置面板由15毫米的黄铜扁条制成，我为其添加了一个防护罩，以便电源线穿入电路板插头。GPS插座嵌入面板表面，其导线焊接在背面。

这款时钟采用了PV Electronics公司的SN系列套件，使用单枚IN-18型Nixie数码管以“时十位、时个位、分十位、分个位”的格式循环显示时间。具体来说，它先显示小时的十位数字，再显示个位数字，分钟部分亦采用相同显示逻辑。一旦您熟悉了这种显示方式，读取时间将变得直观而自然。

关于该套件的详细信息，您可通过上方链接自行查阅，此处不再赘述。

那么，如何将控制元件安装到蛋壳内部呢？

简而言之：您无需（也无法）将其安装在蛋壳内部！

为避免损坏，您需将这些控制元件远程安装至时钟底座。即便对于这款全新的时钟套件，我也根据需求进行了改装：将按钮置于底座的黄铜外壳中，导线沿支撑柱引至电路板的原始位置；LED指示灯、电源插座和GPS插座也以相同方式布置，并从底座背面引出。

此外，我还在电路板上增设了第二个RGB LED，并将其安装至蛋壳顶部，设计与我的SARA时钟和Tantalus时钟一脉相承。我增加了三个270欧姆的电阻，并从PIC芯片的现有RGB LED电阻输入端引线，通过一根弯曲的3毫米外径黄铜管，将四根导线引至蛋壳顶部的外壳。

虽然在此设计中，若能添加一个脉冲式秒针LED将颇为有趣，但现有电路并不支持这一功能。我希望未来的套件版本能增加这一功能。（刚刚得知，通过额外付费，该套件可编程实现此功能。）

这是已组装完成的“法贝热”时钟，正欢快地“滴答”运转着。

最后一张照片拍摄于添加RGB LED外壳、后置面板以及抛光黄铜部件之前，展示了时钟的测试过程。

这款时钟的整体外观相当出色，新增的RGB LED更增添了一抹亮色。

我正考虑制作双管版本，具备时间、温湿度显示功能。由于我电子技术有限，需寻求其他爱好者的协助来完成电路部分。设计风格将与这款时钟一脉相承，希望我能收集到足够的边角料来制作另一个底座！

在制作过程中，我将所有照片和草图保存在名为“Humpty Dumpty”（矮胖子）的文件夹中，祈祷蛋壳能坚持到我完工的那一刻。

我将这篇Instructables教程投稿至“大小对比创意赛”，毕竟这可能是你能见到的最大号“蛋形”作品了！

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