Contor de nivel audio dintr-un VFD reciclat: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

VFD - Afișaje fluorescente sub vid, un fel de dinozaur al tehnologiei de afișare, încă destul de frumos și răcoros, pot fi găsite în multe dispozitive electronice de uz casnic învechite și neglijate. Deci, le vom arunca? Nu, încă le putem folosi. A costat puțin efort, dar merită.

Pasul 1: cunoașteți ecranul

Un VFD are 3 părți majore

- Filament (albastru)

- Porți (verzi)

- Plăci (galbene) acoperite cu fosfor care se aprind când sunt lovite de electroni.

Electronii călătoresc de la filament la plăci, trecând porțile. Pentru ca acest lucru să se întâmple, placa trebuie să fie cu aproximativ 12 până la 50V mai pozitivă decât filamentul (electronii negativi sunt atrași spre partea pozitivă). Porțile vor permite electronilor să zboare atunci când tensiunea lor este apropiată de cea a plăcilor. În caz contrar, atunci când porțile au o tensiune scăzută sau negativă, electronii sunt respinși și nu ajung la plăci, rezultând nicio lumină.

Când priviți atent ecranul, veți vedea că porțile (plăcile metalice punctate) acoperă mai multe plăci (elementele afișajului din spate), astfel încât o poartă comută un număr de elemente de afișare. Un număr de plăci este, de asemenea, conectat împreună pe un singur pin. Acest lucru are ca rezultat o matrice, care trebuie rulată într-un mod multiplexat. Comutați pe o poartă pe rând și, de asemenea, porniți plăcile care ar trebui să se aprindă sub această poartă, apoi porniți poarta următoare și alte plăci.

Pentru a testa afișajul, puteți căuta știfturile cu filament - de obicei cele mai exterioare - și aplicați aproximativ 3V pe el, folosind 2 baterii AA. Nu utilizați o tensiune mai mare, acest lucru ar putea arunca firele cu filament fin. Apoi firele devin vizibile ca niște stribițe roșii strălucitoare, obișnuiați cu multă tensiune!

Apoi aplicați 9/12 / 18V (2x baterii de 9V) pe o poartă și pe o placă (trebuie doar să vă uitați în afișaj unde sunt știfturile porților metalice) aceasta ar trebui să lumineze un element de afișare undeva.

În imagini am conectat pur și simplu (aproape) toate porțile și anodii la 12V, asta pornește totul.

Luați câteva note despre care pin luminează ce segment de afișaj! Acest lucru va fi necesar pentru conectarea și programarea afișajului.

Pasul 2: Provocarea 1: HighVoltage

După cum am văzut în teorie, plăcile / porțile au nevoie de o tensiune de 12 până la 50 de volți pentru a fi atrăgătoare pentru electroni și pentru a obține o iluminare frumoasă a fosforului. În dispozitivele de consum, această tensiune este preluată de obicei dintr-o filă suplimentară de pe transformatorul principal. Ca tip de bricolaj, nu aveți transformatoare cu file suplimentare și oricum favorizați consumabilele USB 5V simple:)

Apoi, pentru a rula un afișaj cu matrice multiplexată, avem nevoie de mai multă tensiune la ~ 12V de la testul nostru, deoarece segmentele de afișare sunt aprinse doar la scurt timp unul după altul, rezultând un efect de estompare (stil PWM cu un raport 1: NumberOfGates). Deci ar trebui să vizăm 50V.

Există o serie de circuite pentru a crește tensiunile de la 5V la 30V..50V, dar majoritatea furnizează doar o cantitate mică de energie, cum ar fi câțiva mA @ 50V pentru driverul pe care îl prezint în pașii următori, care utilizează rezistențe pullup, acest lucru nu este suficient. Am ajuns să folosesc unul dintre circuitele de amplificare a tensiunii cheep pe care le puteți găsi pe Amazon sau eBay (căutați „XL6009”), convertește 5V la ~ 35V cu curent mare, ceea ce este suficient de bun.

Aceste dispozitive bazate pe XL6009 pot fi proxenetate pentru a ieși ~ 50V prin schimbarea unui rezistor. Rezistorul este marcat în imagini cu o săgeată roșie. De asemenea, puteți căuta o foaie de date a XL6009, care conține informațiile necesare pentru calcularea tensiunii de ieșire.

Pasul 3: Provocarea 2: Obțineți alimentarea cu filament

Filamentul trebuie acționat cu aproximativ 3V (depinde de afișaj). De preferință AC și cumva înregistrat în mijloc pe GND. Puh, 3 urări pe un rând.

Din nou în dispozitivele originale, acest lucru s-ar realiza cu o filă de pe transformator și un fel de conexiune cu diodă Z la GND sau undeva chiar mai ciudat (cum ar fi o șină de -24V)

Unele experimente ulterior am constatat că o tensiune alternativă simplă peste GND este suficient de bună. Tensiunea continuă, ca și 2 baterii AA, funcționează și ele, dar produce un gradient de luminozitate de la o parte a VFD la cealaltă, acestea sunt câteva exemple pe YouTube când căutați „VFD”.

Soluția mea

Pentru a obține o tensiune de curent alternativ, aceasta este o tensiune care își schimbă constant polaritatea, pot folosi un circuit H-Bridge. Acestea sunt foarte frecvente în robotică pentru a controla motoarele de curent continuu. Podul H permite schimbarea direcției (polarității) și a vitezei unui motor.

Furnizorul meu preferat de electronice DIY oferă un mic modul „Pololu DRV8838” care face exact ceea ce îmi doresc.

Singura intrare necesară este puterea și o sursă de ceas, astfel încât chestiunea comută polaritatea constant. Ceas? Se dovedește că un element RC simplu între ieșirea negativă și intrarea PHASE poate acționa ca un oscilator pentru acest lucru.

Imaginea arată conectarea driverului motorului pentru a genera tensiune alternativă pentru filamentul VFD.

Pasul 4: interfațarea cu logica de 5V

Acum putem lumina întregul ecran, minunat. Cum afișăm un singur punct / cifră?

Trebuie să comutăm fiecare poartă și anod la un anumit moment. Aceasta se numește multiplexare. Am văzut câteva alte tutoriale despre acest lucru aici. De ex. (Https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

VFD-ul nostru are o mulțime de pini, toate acestea trebuie să fie conduse cu valori diferite, astfel încât fiecare ar avea nevoie de un pini pe controler. Majoritatea controlerelor mici nu au atât de mulți pini. Deci, folosim registre de schimbare ca extensoare de porturi. Acestea se conectează cu un ceas, o dată și o linie selectată la cipul controlerului (doar 3 pini) și pot fi conectate în cascadă pentru a furniza cât mai mulți pini de ieșire, după cum este necesar. Un Arduino poate utiliza SPI pentru a serializa în mod eficient datele pe aceste cipuri.

Pe partea de afișaj, există și un cip în acest scop. „TPIC6b595” este un registru de schimbare cu ieșiri de golire deschise, care gestionează până la 50V. Open drain înseamnă că ieșirea este lăsată deschisă când este setată la TRUE / 1 / HIGH și un tranzistor intern comută activ pe partea de jos FALSE / 0 / LOW. Când adăugați un rezistor de la pinul de ieșire la V + (50V) pinul va fi tras la acest nivel de tensiune atâta timp cât tranzistorul intern nu îl trage în jos la GND.

Circuitul prezentat în cascadă 3 dintre aceste registre de schimbare. Tablourile de rezistențe sunt utilizate ca pull up-uri. Circuitul conține, de asemenea, comutatorul de alimentare cu filament (H-bridge) și un amplificator de tensiune simplu care a fost ulterior respins și înlocuit cu placa XL6009.

Pasul 5: Realizarea unui contor de nivel

Pentru aceasta folosesc un afișaj cu matrice de puncte cu 20 de cifre și 5x12 pixeli pe cifră. Are 20 de porți, una pentru fiecare cifră și fiecare pixel are un știft de placă. Controlul fiecărui pixel ar necesita 60 + 20 de pini controlabili individuali, de ex. 10 cipuri TPIC6b595.

Am doar 24 de pini controlabili de la 3x TPIC6b595. Așadar, conectez o grămadă de pixeli la un pixel indicator mai mare. De fapt, pot împărți fiecare cifră în 4, deoarece pot controla 20 + 4 pini. Folosesc 2x5 pixeli pe fiecare indicator de nivel. Pinii pentru acești pixeli sunt lipiți împreună, arată un pic haotic, dar funcționează:)

PS: Tocmai am găsit acest proiect în care acest ecran este controlat în pixeli..

Pasul 6: Programarea Arduino

După cum sa menționat, registrul de schimbare va fi conectat la un SPI hardware. În diagrama pinout a Leonardo (Imagine din Arduino) pinii sunt numiți „SCK” și „MOSI” și arată purpuriu. MOSI înseamnă MasterOutSlaveIn, acolo este data în care este serializată.

Dacă utilizați un alt Arduino, căutați în diagrama pinout pentru SCK și MOSI și utilizați acești ace. Semnalul RCK trebuie păstrat la pinul 2, dar acesta poate fi mutat atunci când se schimbă și acest cod.

Schița rulează convertorul AD la pinul A0 ca serviciu de întrerupere. Deci valorile AD sunt citite constant și adăugate la o variabilă globală. După câteva citiri, un steag este setat și bucla principală preia valoarea anunțului, o transformă în care pin face ce și o mută în SPI în TPIC6b.. Actualizarea afișajului trebuie să fie în buclă peste toate cifrele / porțile peste și încă o dată, cu o rată astfel încât ochiul uman să nu-l vadă pâlpâind.

Exact genul de job pentru care s-a făcut un Arduino:)

Aici vine codul pentru afișajul contorului meu de nivel …

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

Pasul 7: PCB

Am făcut câteva PCB-uri pentru acest proiect, doar pentru a avea o construcție frumoasă și curată. Acest PCB conține un alt amplificator de tensiune care nu a furnizat suficientă putere, așa că nu l-am folosit aici și am injectat 50V de la amplificatorul XL6009.

Partea dificilă este adăugarea VFD, deoarece acestea pot avea tot felul de forme Am încercat să fac PCB oarecum generic în partea conectorului VFD. La final, trebuie să vă dați seama de pinout-ul afișajului și să conectați cumva cablajul și, în cele din urmă, să schimbați puțin codul programului pentru a face totul să se potrivească.

PCB-ul este disponibil aici: