Garso lygio matuoklis iš atnaujinto VFD: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

VFD - vakuuminius fluorescencinius ekranus, savotišką vaizdo technologijos dinozaurą, vis dar gana gražų ir šaunų, galima rasti daugelyje pasenusių ir apleistų namų elektronikos prietaisų. Taigi ar mes juos išmesime? Ne, mes vis dar galime juos naudoti. Tai kainavo šiek tiek pastangų, bet tai verta.

1 žingsnis: susipažinkite su ekranu

VFD turi 3 pagrindines dalis

- siūlai (mėlyni)

- Vartai (žali)

- Plokštelės (geltonos), padengtos fosforu, kurios užsidega, kai jas pataiko elektronai.

Elektronai keliauja nuo gijų iki plokščių, praeina pro vartus. Kad tai įvyktų, plokštė turi būti apie 12–50 V teigiamesnė nei kaitinamoji gija (neigiami elektronai traukiami link teigiamos pusės). Vartai leis elektronams skristi, kai jų įtampa yra artima plokščių įtampai. Priešingu atveju, kai vartai turi žemą arba neigiamą įtampą, elektronai atmušami ir nepasiekia plokščių, todėl šviesos nebūna.

Atidžiai pažvelgę į ekraną pamatysite, kad vartai (metalinės skyrybos plokštės) dengia kelias plokštes (už jų esančius ekrano elementus), todėl vieni vartai perjungia daugybę ekrano elementų. Prie vieno kaiščio taip pat sujungta daugybė plokščių. Taip gaunama matrica, kurią reikia paleisti multipleksuotu būdu. Jūs perjungiate vieną vartą vienu metu, taip pat įjungiate plokštes, kurios turėtų užsidegti po šiais vartais, tada įjunkite kitus vartus ir kai kurias kitas plokštes.

Norėdami išbandyti ekraną, galite ieškoti kaitinamųjų gnybtų (dažniausiai išorinių) ir naudoti 2 V baterijas, naudodami 2 AA baterijas. Nenaudokite aukštesnės įtampos, nes tai gali išpūsti smulkių gijų laidus. Tada laidai tampa matomi kaip raudonai švytintys stribai, jūs įpratote prie didelės įtampos!

Tada uždėkite 9/12/18V (2x 9V baterijas) prie vartų ir plokštelės (tiesiog pažiūrėkite į ekraną, kur yra metalinių vartų kaiščiai), tai turėtų kažkur uždegti vieną ekrano elementą.

Nuotraukose aš tiesiog prijungiau (beveik) visus vartus ir anodus prie 12 V, tai įjungia viską.

Paimkite keletą pastabų apie tai, kuris smeigtukas užsidega kuriame ekrano segmente! Tai bus reikalinga prijungiant ir programuojant ekraną.

2 žingsnis: 1 iššūkis: „HighVoltage“

Kaip matėme teorijoje, plokštėms/vartams reikia 12–50 voltų įtampos, kad jie būtų patrauklūs elektronams ir gerai apšviestų fosforą. Vartotojų prietaisuose ši įtampa paprastai paimama iš papildomo pagrindinio transformatoriaus skirtuko. Kaip „pasidaryk pats“vaikinas, neturite transformatorių su papildomais skirtukais ir vis tiek mėgstate paprastus 5 V USB tiekimus:)

Tada, veikiant multipleksuotam matricos ekranui, mums reikia daugiau įtampos, kai mūsų bandymo ~ 12V, nes ekrano segmentai užsidega tik netrukus vienas po kito, todėl gaunamas pritemdomas efektas (PWM stilius su santykiu 1: NumberOfGates). Taigi turėtume siekti 50 V.

Yra keletas grandinių, kurios padidina įtampą nuo 5 V iki 30 V … 50 V, tačiau dauguma jų tiekia tik nedidelę galią, pvz., Kelis mA@50 V vairuotojui, kurį aš parodysiu kituose žingsniuose, kuris naudoja traukimo rezistorius, to nepakanka. Aš galiausiai naudojau vieną iš „Cheep Voltage Booster“grandinių, kurias galite rasti „Amazon“ar „eBay“(ieškokite „XL6009“), ji 5V konvertuoja į ~ 35V su didele srove, o tai yra pakankamai gerai.

Šį XL6009 pagrindu pagamintą įrenginį galima pakeisti ~ 50V, keičiant rezistorių. Rezistorius nuotraukose pažymėtas raudona rodykle. Taip pat galite ieškoti XL6009 duomenų lapo, kuriame yra reikiama informacija išėjimo įtampai apskaičiuoti.

3 žingsnis: 2 iššūkis: gaukite gijų maitinimą

Pluoštas turi būti varomas maždaug 3 V įtampa (priklauso nuo ekrano). Pageidautina kintamosios srovės ir kažkaip perklijuoti viduryje iki GND. Puh, 3 linkėjimai vienoje eilėje.

Vėlgi originaliuose įrenginiuose tai būtų pasiekta naudojant „Transformatoriaus“skirtuką ir tam tikrą Z -diodų jungtį prie GND arba dar keistesnėje vietoje (pvz., -24 V bėgį)

Kai kurie eksperimentai vėliau nustatė, kad paprasta kintamosios srovės įtampa virš GND yra pakankamai gera. DC įtampa, kaip ir 2 AA baterijos, taip pat veikia, tačiau ji sukuria ryškumo gradientą iš vienos VFD pusės į kitą, tai yra keletas pavyzdžių „YouTube“, kai ieškote „VFD“.

Mano sprendimas

Norėdami gauti kintamosios srovės įtampą, tai yra įtampa, kuri nuolat keičia poliškumą, galiu naudoti „H-Bridge“grandinę. Tai labai paplitusi robotika, valdanti nuolatinės srovės variklius. H-tiltas leidžia keisti variklio kryptį (poliškumą) ir greitį.

Mano mėgstamiausias „pasidaryk pats“elektronikos tiekėjas siūlo nedidelį modulį „Pololu DRV8838“, kuris daro būtent tai, ko noriu.

Vienintelis reikalingas įėjimas yra maitinimas ir laikrodžio šaltinis, todėl dalykas nuolat keičia poliškumą. Laikrodis? Pasirodo, paprastas RC elementas tarp neigiamos išvesties ir PHASE įvesties gali veikti kaip osciliatorius.

Paveikslėlyje parodyta variklio tvarkyklės jungtis, kad būtų sukurta kintamosios srovės įtampa VFD gijai.

4 žingsnis: sąsaja su 5V logika

Dabar galime apšviesti visą ekraną, puiku. Kaip parodyti vieną tašką/skaitmenį?

Turime perjungti kiekvieną vartą ir anodą tam tikru laiku. Tai vadinama multipleksavimu. Aš mačiau keletą kitų pamokų apie tai čia. Pvz. (Https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

Mūsų VFD turi daug kaiščių, visi jie turi būti valdomi skirtingomis vertėmis, todėl kiekvienam reikia kaiščio ant valdiklio. Dauguma mažų valdiklių neturi tiek daug kaiščių. Taigi mes naudojame pamainų registrus kaip prievadų plėtiklius. Jie jungiami su laikrodžiu, duomenimis ir pasirinkimo linija prie valdiklio lusto (tik 3 kaiščiai) ir gali būti pakopuoti, kad būtų tiek išvesties kaiščių, kiek reikia. „Arduino“gali naudoti savo SPI, kad efektyviai serijuotų duomenis į šias mikroschemas.

Ekrano pusėje šiam tikslui taip pat yra lustas. „TPIC6b595“yra poslinkių registras su atvirais nutekėjimo išėjimais, galintis valdyti iki 50 V. Atidarytas nutekėjimas reiškia, kad išėjimas paliekamas atviras, kai nustatytas į TRUE/1/HIGH, o vidinis tranzistorius aktyviai persijungia į žemąją pusę FALSE/0/LOW. Pridedant rezistorių iš išvesties kaiščio prie V+ (50 V), kaištis bus ištrauktas iki šio įtampos lygio tol, kol vidinis tranzistorius nenusitrauks iki GND.

Schemoje parodytos 3 šių pamainų registrų kaskados. Rezistorių masyvai naudojami kaip pakeliami. Grandinėje taip pat yra gijų maitinimo jungiklis (H tiltas) ir paprastas įtampos stiprintuvas, kuris vėliau buvo atmestas ir pakeistas XL6009 plokšte.

5 žingsnis: sukurkite lygio matuoklį

Tam naudoju „Dot“matricos ekraną su 20 skaitmenų ir 5x12 pikselių viename skaitmenyje. Jame yra 20 vartų, po vieną kiekvienam skaitmeniui, o kiekvienas pikselis turi plokštelės kaištį. Norint valdyti kiekvieną pikselį, reikėtų 60+20 individualiai valdomų kaiščių, pvz. 10x TPIC6b595 lustų.

Turiu tik 24 valdomus kaiščius iš 3x TPIC6b595. Taigi aš prijungiu krūvą pikselių prie vieno didesnio lygio indikatoriaus pikselio. Tiesą sakant, kiekvieną skaitmenį galiu padalyti į 4, nes galiu valdyti 20+4 kaiščius. Kiekvieno lygio indikatoriaus žingsnyje naudoju 2x5 pikselių. Šių pikselių smeigtukai yra sulituoti, atrodo šiek tiek chaotiškai, bet veikia:)

PS: Ką tik radau šį projektą, kuriame šis ekranas valdomas pikselių kryptimi.

6 žingsnis: „Arduino“programavimas

Kaip minėta, pamainų registras bus prijungtas prie aparatinės įrangos SPI. „Leonardo“kištuko diagramoje (vaizdas iš Arduino) smeigtukai vadinami „SCK“ir „MOSI“ir atrodo violetiniai. „MOSI“reiškia „MasterOutSlaveIn“, ten data yra serijinė.

Jei naudojate kitą „Arduino“, ieškokite SCK ir MOSI pinout diagramoje ir naudokite šiuos kaiščius. RCK signalas turi būti laikomas ant 2 kaiščio, tačiau jį galima perkelti, kai taip pat pakeičiate kodą.

Eskizas paleidžia AD keitiklį kaiščiu A0 kaip pertraukimo paslaugą. Taigi AD vertės nuolat skaitomos ir pridedamos prie visuotinio kintamojo. Po tam tikrų rodmenų nustatoma vėliava, o pagrindinė kilpa paima skelbimo vertę, paverčia ją į tai, kuris kaištis daro ką nors, ir perkelia ją į SPI į TPIC6b. ir vėl tokiu greičiu, kad žmogaus akis nematytų jo mirgėjimo.

Būtent tokiam darbui buvo sukurtas „Arduino“:)

Čia yra mano lygio matuoklio ekrano kodas …

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

7 žingsnis: PCB

Šiam projektui padariau keletą PCB, kad būtų gražiai ir švariai pastatyta. Šioje PCB yra dar vienas įtampos stiprintuvas, kuris nepateikė pakankamai energijos, todėl aš jo nenaudojau ir vietoj to įpurškiau 50 V iš XL6009 stiprintuvo.

Sudėtingiausia dalis yra VFD pridėjimas, nes jie gali būti visų formų, todėl bandžiau padaryti PCB šiek tiek bendro VFD jungties dalyje. Galų gale turite išsiaiškinti, kaip rodomas jūsų ekranas, ir kaip nors prijungti laidus ir galiausiai šiek tiek pakeisti programos kodą, kad viskas derėtų.

PCB rasite čia: