Äänitasomittari kierrätetystä VFD: stä: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

VFD - Vacuum Fluorescent Displays, eräänlainen näyttötekniikan dinosaurus, joka on silti melko mukava ja viileä, löytyy monista vanhentuneista ja laiminlyötyistä kodin elektroniikkalaitteista. Heitetäänkö heidät siis? Ei, voimme silti käyttää niitä. Se maksoi vähän vaivaa, mutta se on sen arvoista.

Vaihe 1: Tutustu näyttöön

VFD sisältää 3 pääosaa

Filamentti (sininen)

- Portit (vihreä)

- Levyt (keltaiset), jotka on päällystetty fosforilla ja jotka syttyvät elektronien osuessa.

Elektronit kulkevat filamentista levyihin ohittaen portit. Jotta tämä tapahtuisi, levyn on oltava noin 12-50 V positiivisempi kuin hehkulanka (negatiiviset elektronit vedetään kohti positiivista puolta). Portit antavat elektronien lentää läpi, kun niiden jännite on lähellä levyjen jännitettä. Muussa tapauksessa, kun porteilla on matala tai negatiivinen jännite, elektronit pomppaavat pois eivätkä pääse levyihin, jolloin ei tule valoa.

Kun tarkastelet näyttöä, huomaat, että portit (välimerkit metallilevyt) peittävät useita levyjä (näyttöelementit takana), joten yksi portti vaihtaa useita näyttöelementtejä. Useita levyjä on myös kytketty yhteen yhteen tappiin. Tämä johtaa matriisiin, joka on ajettava multipleksoidulla tavalla. Vaihdat porttia kerrallaan ja kytket myös päälle levyt, joiden pitäisi syttyä tämän portin alla, ja kytket sitten seuraavan portin päälle ja joitakin muita levyjä.

Voit testata näyttöä etsimällä hehkulangat - yleensä uloimmat - ja kytkemällä siihen noin 3 V. 2 AA -paristolla. Älä käytä korkeampaa jännitettä, sillä se voi puhaltaa hienoja lankoja. Sitten johdot tulevat näkyviin punaisina hehkuvina stribeina, käytit paljon jännitettä!

Kiinnitä sitten 9/12/18V (2x 9V paristot) porttiin ja levyyn (katso vain näyttöön, jossa metalliporttien nastat ovat), tämän pitäisi syttyä yksi näyttöelementti jossain.

Kuvissa liitin yksinkertaisesti (lähes) kaikki portit ja anodit 12 V: een, tämä kytkee kaiken päälle.

Tee muistiinpanoja siitä, mikä nasta syttyy ja mikä näyttöosa! Tätä tarvitaan näytön kytkemiseen ja ohjelmointiin.

Vaihe 2: Haaste 1: Korkeajännite

Kuten olemme nähneet teoriassa, levyt/portit tarvitsevat 12-50 voltin jännitteen, jotta ne ovat houkuttelevia elektroneille ja saavat hyvän valaistuksen fosforista. Kuluttajalaitteissa tämä jännite otetaan yleensä päämuuntajan lisäkielekkeestä. DIY -kaverina sinulla ei ole muuntajia, joissa on ylimääräisiä välilehtiä, ja suositte yksinkertaisia 5 V: n USB -tarvikkeita:)

Sitten multipleksoidun matriisinäytön käyttäminen vaatii enemmän jännitettä testin ~ 12 V: n takia, koska näyttösegmentit syttyvät vain pian peräkkäin, mikä johtaa himmennykseen (PWM -tyyli, suhde 1: NumberOfGates). Meidän pitäisi siis tavoitella 50V.

On olemassa useita piirejä jännitteiden nostamiseksi jopa 5 V: sta 30 V … 50 V: iin, mutta useimmat tuottavat vain pienen määrän virtaa, kuten muutama mA@50 V kuljettajalle, jonka näytän seuraavissa vaiheissa ja joka käyttää vetovoimia, tämä ei riitä. Päädyin käyttämään yhtä Amazonin tai eBayn löytämistä cheep Voltage Booster -piireistä (etsi "XL6009"), se muuntaa 5 V: sta ~ 35 V: ksi suurella virralla, mikä on tarpeeksi hyvä.

Nämä XL6009 -pohjaiset laitteet voidaan tuoda ~ 50 V: n lähtöön vaihtamalla vastus. Vastus on merkitty kuviin punaisella nuolella. Voit myös etsiä XL6009: n tietolomaketta, joka sisältää tarvittavat tiedot lähtöjännitteen laskemiseksi.

Vaihe 3: Haaste 2: Hanki hehkulanka

Filamenttia tulee käyttää noin 3 V: n jännitteellä (riippuu näytöstä). Mieluiten AC ja jotenkin teipattu keskelle GND: hen. Puh, 3 toivomusta samassa rivissä.

Jälleen alkuperäisissä laitteissa tämä saavutettaisiin muuntajan välilehdellä ja jonkinlaisella Z -diodiliitännällä GND: hen tai jonnekin vielä outompaan paikkaan (kuten -24V -kisko)

Jotkut kokeet myöhemmin huomasin, että yksinkertainen vaihtojännite GND: n yläpuolella on tarpeeksi hyvä. Tasavirtajännite, kuten 2 AA -paristoa, toimii myös, mutta se tuottaa kirkkausgradientin VFD: n toiselta puolelta toiselle, ne ovat esimerkkejä YouTubesta, kun etsit "VFD".

Minun ratkaisuni

Vaihtojännitteen saamiseksi tämä on jännite, joka muuttaa jatkuvasti sen napaisuutta, voin käyttää H-Bridge-piiriä. Nämä ovat hyvin yleisiä robotiikassa DC -moottoreiden ohjaamiseen. H-silta mahdollistaa moottorin suunnan (napaisuuden) ja nopeuden muuttamisen.

Suosikki DIY -elektroniikkatoimittajani tarjoaa pienen moduulin "Pololu DRV8838", joka tekee juuri sitä mitä haluan.

Ainoa tarvittava tulo on virta ja kellolähde, joten asia vaihtaa napaisuutta jatkuvasti. Kello? Osoittautuu, että yksinkertainen RC -elementti negatiivisen lähdön ja PHASE -tulon välillä voi toimia kuin oskillaattori tässä asiassa.

Kuvassa näkyy moottorin ohjaimen kytkentä, joka muodostaa VFD -filamentille vaihtojännitteen.

Vaihe 4: Liitäntä 5 V: n logiikalla

Nyt voimme valaista koko näytön, hienoa. Miten näytämme yhden pisteen/numeron?

Meidän on vaihdettava jokainen portti ja anodi tiettyyn aikaan. Tätä kutsutaan multipleksoimiseksi. Olen nähnyt muita opetusohjelmia tästä. Esim. (Https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

VFD -laitteessamme on paljon nastoja, ja niitä kaikkia on käytettävä eri arvoilla, joten jokainen tarvitsee tapin ohjaimessa. Useimmilla pienillä ohjaimilla ei ole niin monta nastaa. Käytämme siis vuororekistereitä portinlaajennuksina. Nämä yhdistävät kellon, datan ja valintalinjan ohjainpiiriin (vain 3 nastaa), ja ne voidaan porrastaa niin, että saadaan niin monta lähtöä kuin tarvitaan. Arduino voi käyttää SPI: tä tehokkaasti sarjoittaakseen tiedot näille siruille.

Näytön puolella on myös siru tätä tarkoitusta varten. "TPIC6b595" on siirtorekisteri, jossa on avoimet tyhjennyslähdöt ja joka käsittelee jopa 50 V. Avoin tyhjennys tarkoittaa, että lähtö jätetään auki, kun asetuksena on TRUE/1/HIGH, ja sisäinen transistori vaihtaa aktiivisesti matalalle puolelle FALSE/0/LOW. Kun lisätään vastus ulostulonapista V+ (50 V) -tapaan, nasta vedetään tähän jännitetasoon niin kauan kuin sisäinen transistori ei vedä sitä alas GND: hen.

Piiri esittää näiden siirtorekisterien kaskadeja 3. Vastusjoukkoja käytetään vetäjinä. Piiri sisältää myös filamenttikytkimen (H-sillan) ja yksinkertaisen jännitteenvahvistimen, joka myöhemmin hylättiin ja korvattiin XL6009-levyllä.

Vaihe 5: Tasomittarin tekeminen

Käytän tätä varten Dot -matriisinäyttöä, jossa on 20 numeroa ja 5x12 pikseliä numeroa kohden. Siinä on 20 porttia, yksi kullekin numerolle ja jokaisella pikselillä on levytappi. Jokaisen pikselin ohjaus vaatii 60+20 yksittäistä ohjattavaa nastaa, esim. 10x TPIC6b595 sirua.

Minulla on vain 24 ohjattavaa nastaa 3x TPIC6b595: stä. Joten yhdistän joukon pikseliä yhteen suuremman tason ilmaisinpikseliin. Itse asiassa voin jakaa jokaisen numeron neljään, koska voin hallita 20+4 nastaa. Käytän 2x5 pikseliä tason ilmaisinvaihetta kohden. Näiden pikselien nastat on juotettu yhteen, näyttää hieman kaoottiselta, mutta se toimii:)

PS: Löysin juuri tämän projektin, jossa tätä näyttöä ohjataan kuvapisteittäin..

Vaihe 6: Arduinon ohjelmointi

Kuten mainittiin, siirtorekisteri liitetään laitteiston SPI: hen. Leonardon pinout -kaaviossa (Arduinon kuva) nastat ovat nimeltään "SCK" ja "MOSI" ja näyttävät violetilta. MOSI on lyhenne sanoista MasterOutSlaveIn, siellä päivämäärä on sarjoitettu.

Jos käytät toista Arduinoa, etsi SCK ja MOSI pinout -kaaviosta ja käytä näitä nastoja. RCK -signaali on pidettävä nastassa 2, mutta tämä voidaan siirtää, kun myös muutetaan tätä koodissa.

Luonnos käyttää AD -muunninta nastassa A0 keskeytyspalveluna. Joten AD -arvot luetaan jatkuvasti ja lisätään globaaliin muuttujaan. Joidenkin lukemien jälkeen lippu on asetettu ja pääsilmukka kerää mainoksen arvon, muuntaa sen, mikä nasta tekee mitä ja siirtää sen SPI: ksi TPIC6b: ksi. ja jälleen sellaisella nopeudella, että ihmissilmä ei näe sitä välkkyvän.

Juuri sellaista työtä varten, johon Arduino tehtiin:)

Tässä tulee tasomittarini näytön koodi…

github.com/mariosgit/VFD/tree/master/VFD_T…

Vaihe 7: PCB

Tein muutamia piirilevyjä tätä projektia varten, jotta rakentaminen olisi mukava ja puhdas. Tämä piirilevy sisältää toisen jännitteenvahvistimen, joka ei toimittanut tarpeeksi virtaa, joten en käyttänyt sitä täällä ja pistin sen sijaan 50 V: n XL6009 -tehostimesta.

Hankala osa on VFD: n lisääminen, koska näillä voi olla kaikenlaisia muotoja. Lopulta sinun on selvitettävä näytön pistoke ja kytkettävä johdotus jotenkin ja lopulta muutettava ohjelmakoodia hieman, jotta kaikki sopivat yhteen.

Piirilevy on saatavana täältä: