Ščit za Arduino iz starih ruskih cevi VFD: ura, termometer, merilec voltov : 21 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Ta projekt je trajal skoraj pol leta. Ne morem opisati, koliko dela je bilo vloženega v ta projekt. Izvajanje tega projekta bi mi vzelo večno, zato sem imel pomoč od prijateljev. Tukaj si lahko ogledate naše delo, zbrano v enem zelo dolgem navodilu.

Značilnosti tega projekta:

• Združljivo samo s ploščami Arduino UNO
• Poganja štiri cevi IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD. Te cevi so zelo energetsko učinkovite, celo učinkovitejše od Nixieja in izgledajo zelo kul. Energetska učinkovitost je skoraj enaka LED matriki. Mislim, da izgledajo bolje kot nixie.
• Napajanje 12V DC + 5V DC preko Arduino plošče; potrebno je stabilizirano napajanje 12V
• Oblikovanje ohišja (datoteke CAD) neobvezno
• možne aplikacije: ura, termometer, voltmeter, števec, semafor,…
• Na voljo je več vzorčnih skic Arduina

Vem, da je besedilo v tem navodilu zelo dolgo, vendar poskusite prebrati in si ogledati vsako besedilo in fotografijo tukaj. Nekatere fotografije niso odlične, vendar je to vse, kar lahko naredim. Vem, da nisem najboljši fotograf.

Ta projekt je bil prvotno objavljen v axirisu, vendar sem spremenil in razložil veliko majhnih stvari, brez njih se boste vprašali, kaj je šlo narobe.

Zaloge

Ogledate si lahko število posameznih delov, vendar vam priporočam, da natisnete Part List.pdf, da ga uporabite za nakupovalni seznam in kasneje za spajkanje delov na tiskanem vezju. Vse sem kupil v lokalnih trgovinah ali sem ga razpakiral iz nedelujočih naprav, če pa ne zmorete tako kot jaz, lahko dele naročite pri Aliexpressu ali Amazonu ali drugi trgovini.

Upori iz ogljikovega filma 1/4W 5% Aliexpress povezava, ki vsebuje vse upore, ki jih boste potrebovali na tem seznamu

• 1x 510 Ω
• 2x 1K Ω
• 1x 2K7 Ω
• 1x 3K9 Ω
• 13x 10K Ω
• 12x 68K Ω
• 12x 100K Ω
• 12x 220K Ω

Keramični/ MKT/ MKM kondenzatorji

• 1x 2.2 nF (222) Povezava Aliexpress
• 2x 8,2 nF (822) Povezava Aliexpress za IV-3 / IV-3a ali 2x 22 nF (223) za IV-6 Povezava Aliexpress
• 1x 100 nF (104) Povezava Aliexpress

Elektrolitični polprevodniki

• 4x 22 μF 50V radialna povezava Aliexpress
• 2x 100 μF 25V radialna povezava Aliexpress

Diskretni polprevodniki

• 1x 1N400x usmerniška dioda Aliexpress povezava
• 4x 1N5819 schottky dioda povezava Aliexpress
• 4x LED 3 mm (barvo izberite prosto) Povezava Aliexpress
• 13x BC547B NPN tranzistor Aliexpress link
• 12x BC557B PNP tranzistor Aliexpress link
• 1x BC639 NPN "napajalni" tranzistor Aliexpress povezava
• 1x povezava Aliexpress "tranzistor" BC640 PNP "power"

Integrirana vezja

ICM7555 timer IC (mora biti v različici CMOS, ne uporabljajte standardnih 555!) Povezava Aliexpress

Priključki in različni deli

• 2x zložljiva glava - razmik 2,54 mm /.1” - 8 polov Aliexpress povezava
• 1x zložljiva glava - razmik 2,54 mm /.1” - 6 polov Aliexpress povezava
• 1x zložljiva glava - razmik 2,54 mm /.1” - 10 polov Aliexpress povezava
• 4x IV ‐ 3 ali IV-3a ali IV-6 VFD cev Aliexpress link
• PCB PCBWay povezava

Če želite narediti uro, lahko uporabite izbirni RTC DS1307, ki podpira baterijo, če pa želite to narediti pametno, uporabite esp8266. Uporabite lahko velik esp8266 ali majhen esp8266-01, vendar priporočam, da uporabite majhno za uro, da bo videti bolje. Če želite biti še pametnejši, združite esp8266 z 1-žičnim senzorjem. Skica podpira DS1820, DS18B20, DS18S20 in DS1822. Temperatura se prikaže vsako minuto.

Če imate kakršna koli vprašanja o tem projektu, mi pišite. Na vaša vprašanja bom poskušal odgovoriti čim hitreje

1. korak: Pregled projekta

Ta Arduino ščit je sposoben poganjati 4x ruske sedemsegmentne cevi VFD IV-3, IV-3a ali IV-6. 4x 3 mm LED diode zagotavljajo osvetlitev ozadja cevi. Zasnova v celoti temelji na sestavnih delih skozi luknje, niso bile uporabljene komponente SMD. Tako lahko tiskano vezje enostavno sestavi vsak, ki ima nekaj izkušenj s spajkanjem. Uporabljene komponente so tudi poceni in lahko dostopne. Ker je bil zasnovan kot bolj poučen in enostaven projekt, ni najboljša možna rešitev za vožnjo teh VFD cevi s tehničnega vidika. Namesto tranzistorjev BC547 in BC557 bi lahko uporabili gonilnike vira A2982W ali pa bi tranzistorje zamenjali z visoko napetostnim gonilnikom vira napetosti Supertex z notranjim registrom premikov. Na žalost jih je težko dobiti in zelo pogosto prihajajo v paketih SMD.

2. korak: Namigi za montažo

Ta PCB, ki ga je mogoče naročiti, je zasnovan za nekoga, ki ima napredne izkušnje pri sestavljanju elektronike. Če menite, da je preveč zapleten za vašo raven znanja, ga ne poskušajte sestaviti ali prosite prijatelja, da vam ga naredi.

Vzemite si čas - če ta neprekinjen ali več traja, bo komplet trajal 2-3 ure. Delam manj kot 2 uri, vendar imam več kot 2 leti vsakodnevnih izkušenj s spajkanjem.

Poskrbite, da bo vaše delovno območje dobro osvetljeno (po možnosti pri dnevni svetlobi), čisto in urejeno.

Ploščo sestavite po vrstnem redu, kot je navedeno v navodilih tukaj - preberite in razumejte vsak korak, preden izvedete vsako operacijo. Ker po napaki skoraj ni vrnitve nazaj.

Predpostavlja se, da razumete, da so polprevodniki (diode, IC, tranzistorji) ali elektrolitski kondenzatorji polarizirane komponente. Ustrezne oznake so sito pregledane na tiskanem vezju in prikazane na shemi plošče.

Za montažo tiskanega vezja bodo potrebna naslednja orodja in materiali:

• Kakovosten spajkalnik (25-40W) z majhno konico (1-2 mm)
• Rezalnik in klešče
• Osnovni multimeter za preskuse napetosti in za identifikacijo uporov.
• Povečevalno steklo za branje oznak majhnih naprav je pogosto v pomoč.
• Spajkanje - prednost je svinčevo/kositrno spajkanje. Spajka brez svinca, kot jo je zdaj treba uporabljati v komercialnih izdelkih v Evropi, ima veliko višjo tališče in je z njo zelo težko delati. Ne uporabljajte fluksa ali masti.
• Odpajevalni stenj (pletenica) je lahko uporaben, če po pomoti ustvarite spajkalne mostove med sosednjimi spajkalnimi spoji.

Napajanje

Za pravilno delovanje ščitnika VFD IV-3/IV-3a/IV-6 potrebuje, da se Arduino napaja iz 12 V DC napajalnika. Uporabljajte samo reguliran preklopni napajalnik, ki lahko odda 12 V DC / 300 mA.

Ne uporabljajte nereguliranega stenskega adapterja v "transformatorskem slogu". Te z lahkoto oddajajo več kot 16 V z majhno obremenitvijo in bodo poškodovale ščitnik IV-3 VFD, saj je 12 V napajalna napetost zelo kritična. Bodite zelo previdni, da ne spremenite polarnosti napajalnika, sicer tvegate, da boste ubili Arduino, VFD ščit, napajalnik in morda sami sprožili požar ali električni udar

Pred priključitvijo ščita IV-3 na kovinski ščit priključka USB vašega Arduina položite nekaj izolacijskega traku, da se izognete stiku spajkanja s kovino in kratkemu stiku

3. korak: Pregled tiskanega vezja in vezje

PCB lahko naročite pri PCBWay. Če ste novi uporabnik, UPORABITE TO POVEZAVO, DA BREZPLAČNO NAROČITE 5 $ PO REGISTRACIJI, potem pa je prvih 5 PCB -jev brezplačnih in morate le za dostavo, ki znaša okoli 6 USD, plačati s pošto Kitajske. Kot lahko vidite na zadnji fotografiji, je ščit enake velikosti kot moja debetna kartica podjetja Revolut. Nekatere osebe lahko tukaj prikažejo fotografije, kot da poskušajo brati kitajsko.

4. korak: Montaža

Končno smo prišli do napredka montaže … V naslednjih korakih 5-19 bomo korak za korakom sestavljali tiskano vezje. Morda bi bilo koristno, da imate pri sestavljanju pri roki pregled tiskanega vezja in vezja, tako da ga natisnete ali pustite na svojem računalniku med spajkanjem. Po vsakem koraku natančno primerjajte tiskano vezje s slikami tukaj in preverite napake in napake spajkanja.

5. korak: Diode in vtičnica IC

Namestite naslednje diode:

• D1: 1N400x ali enakovredno
• D2 … D5: 1 -šotki dioda 1N5819

Pazite na polarnost in pazite, da pravo diodo namestite na pravo mesto

Spajkajte D2 in D3 s strani komponent in obrežite žice na strani spajkanja čim krajše, kolikor so nameščene nad kovinsko zaščito USB priključka Arduina.

Namestite 8 -polno IC vtičnico za IC1. Na tej stopnji ne vstavljajte IC1 v vtičnico.

6. korak: Elektrolitski kondenzatorji

Namestite naslednje elektrolitske kondenzatorje:

• C5… C8: radialni elektrolitski kondenzator z 22VF 50V
• C9, C10: 100µF 25V radialni kondenzator
• Upognite kable za 90 stopinj in kondenzatorje namestite poravnano na tiskano vezje. Pazi na polarnost. Vem, da vas že razjezim s tem Pazi na polarnost, vendar je zelo pomembno.

Priporočljivo je, da C6, C7 in C8 spajkate s strani komponent in da žice čim krajše obrežete na strani spajkanja, saj so nameščene nad kovinskim ščitnikom priključka USB Arduino

7. korak: Keramični kondenzatorji

Ni problema uporabiti drugo obliko, pomembno je, da je enaka vrednost in material za te kondenzatorje.

Namestite naslednje keramične kondenzatorje:

• C1: 2n2
• C2, C3: 8n2 ali 22nF (*)
• C4: 100n

Upoštevajte, da so vrednosti C1 … C3 nekoliko kritične, saj C1 skupaj z R5 določa delovno frekvenco napetostnega trojnika, C2, C3 pa določa tok žarilne nitke za cevi VFD.

(*) nosilec 8n2 za cevi IV-3 in IV-3a, nosilec 22nF za cevi IV-6.

8. korak: 10K upori

Namestite 10 kilo ohmske upornike (rjava-črna-oranžna-zlata)

R6… R18

Namestite jih navpično, kot je na sliki.

9. korak: 68K upori

Namestite 68 kilo ohmske upornike (modro-sivo-oranžno-zlato)

R19… R30

Namestite jih navpično, kot je na sliki.

Korak: 220K upori

Namestite 220 kilo ohmske upore (rdeča-rdeča-rumena-zlata)

R43… R54

Namestite jih navpično, kot je na sliki.

Korak: 100K upori

Namestite 100 kilo ohmske upornike (rjava-črna-rumena-zlata)

R31… R42

Namestite jih navpično, kot je na sliki.

12. korak: Preostali upori

Preostale upore namestite:

• R1: 510 ohm (zelena - rjava - rjava - zlata)
• R2, R3: 1 kilo ohm (rjava-črna-rdeča-zlata). Vrednost boste morda morali prilagoditi glede na LED diode za osvetlitev cevi, ki jih nameravate uporabiti.
• R4: 2,7 kilo ohma (rdeča-vijolična-rdeča-zlata)
• R5: 3,9 kilo ohmov (oranžno-belo-rdeče-zlato)

Korak: Arduino glave

Namestite zložljive glave Arduino. Glave v resnici ne bodo uporabljene za zlaganje drugih Arduino ščitov na vrh tega ščita, vendar pomagajo določiti višino vgradnje več komponent in cevi VFD.

Potisnite glave skozi tiskano vezje in jih priključite v svoj Arduino. Obrnite na glavo in spajkajte 1-2 zatiča za vsak priključek. Tako bo razmik med priključki pravilen. Odstranite ščit z Arduina in spajkajte preostale zatiče.

14. korak: Močni tranzistorji

Namestite naslednje tranzistorje:

• T26: BC639
• T27: BC640

Teh tranzistorjev ne zamenjajte s standardnimi tipi. Namestite jih tako, da bo vrh ohišij nižji od glav Arduino.

Vstavite IC1 ICM7555 (*) v vtičnico in priključite ščit v Arduino ter priključite napajanje. Napetost, izmerjena med katodo D5 in ozemljitvijo Arduino, mora biti okoli 32… 34V. Tega nisem naredil, ker sem prepričan vase, ampak bolje, da to storite.

Uporabite različico CMOS (ICM7555, TLC555 LMC555,…), ne uporabljajte standardnega časovnika 555

Korak: NPN tranzistorji

Namestite tranzistorje BC547B

T1… T13

Namestite jih tako, da zgornji del ohišja ostane pod glavami Arduino (ali pa je poravnan).

Korak 16: PNP tranzistorji

Namestite tranzistorje BC557B

T14… T25

Namestite jih tako, da zgornji del ohišij ostane pod glavami Arduino (ali pa je poravnan).

Korak 17: LED osvetlitev ozadja cevi (neobvezno)

Za osvetlitev ozadja lahko uporabite 3 -milimetrske standardne LED -diode v kateri koli barvi, tudi LED -diode z bledenjem barve RGB.

Upognite vodnike LED, tako da se LED prilegajo v 3 mm luknje pod cevmi VFD, nato jih spajkajte na tiskano vezje. Bodite pozorni na polarnost. Kratek vodnik LED (katoda) je spajkan na blazinico, ki je najbližje oznaki sitotiska z imenom LED (D6… D9).

Morda bo potrebno izolirati kable D9, da se ne dotaknejo priključka ISP na Arduinu.

LED diode so priključene na izhod PWM na Arduinu in jih lahko zatemnite s programsko opremo. Vendar pa to ne bo delovalo pravilno, če uporabljate RGB -bledeče LED -diode.

Če vam je lažje, lahko LED -diode namestite tudi po tem, ko so cevi VFD spajkane. Zaradi tehnike vgradnje je tudi pozneje enostavno zamenjati LED, če se odločite za drugo barvo osvetlitve ozadja.

Korak 18: Montaža cevi VFD

To je eden najpomembnejših korakov pri izgradnji vašega ščita

Nežno vodite žice cevi skozi ustrezne luknje na tiskanem vezju. Prepričajte se, da kratek kabel na ceveh gre skozi luknjo brez spajkalne blazinice.

Zdaj naj bodo številke obrnjene proti sprednji strani tiskanega vezja.

Če imate težave s prehajanjem žic cevi skozi luknje, jih lahko razrežete kot "spiralo", tako da lahko skozi luknje premikate 1 žico hkrati. Bodite pozorni, da najkrajša žica ne bo prekratka, saj bomo cevi namestili na določeni razdalji od tiskanega vezja.

Ko so cevi nameščene, jih bolj ali manj poravnajte ročno. Dno cevi mora biti približno 1-2 mm pod vrhom zložljivih glav Arduino.

Če uporabljate dodatno akrilno ohišje, lahko zgornjo in spodnjo ploščo uporabite kot orodje za poravnavo.

Spajamo dva vodi vsake cevi na tiskano vezje. Ko to storite, lahko še vedno prilagodite poravnavo cevi s ponovnim segrevanjem spajkalnih spojev.

Če ste zadovoljni s poravnavo cevi, lahko preostale cevne žice na koncu spajkate in presežete kable z majhnim rezalnikom žice.

Ne poskušajte spremeniti poravnave cevi, potem ko je spajkana, saj lahko to povzroči mehanske obremenitve in poškoduje cev

Korak 19: Končni test

Končno test … Prenesite demo skico v Arduino in odklopite Arduino iz vrat USB računalnika.

Končni VFD ščit priključite na Arduino. Prepričajte se, da se noben kovinski del Arduina ne dotika spajkalnih spojev ščita VFD.

Napajalnik 12 V DC priključite na napajalni priključek Arduino in vklopite napajanje.

Po nekaj sekundah naj bi cevi VFD začele šteti od 0 do 9 v neskončni zanki. Decimalne ločevalne pike cevi VFD morajo tvoriti binarni 4 -bitni števec.

Osvetlitev cevi se mora vsakih nekaj sekund zatemniti in znova vklopiti.

Previdno preglejte žice z žarilno nitko. Morali bi zelo rahlo zažareti z globoko rdečo barvo. Če svetijo preveč, znižajte vrednosti C2 in C3. Po drugi strani pa, če žarilna nitka komaj sveti in so številke pretemne, lahko eksperimentirate s povečanjem vrednosti za C2 in C3.

20. korak: Akrilno ohišje (neobvezno)

Prvi dve datoteki sta datoteki CAD. Priporočam, da odprete "Uporabniški priročnik ohišja za Shield za ogled na zaslonu.pdf" in od tam opazujete korake za akrilno ohišje.

21. korak: Programska oprema

Vsaka knjižnica, ki jo potrebujete, je v komentarjih na začetku vsake skice.

Neposreden dostop

Omogoča neposreden dostop do cevi in LED. V ceveh lahko vklopite in izklopite posamezne segmente in pike ter upravljate delovni cikel PWM za osvetljevanje LED.

Navadna ura

Samo ura, ki je nastavljena prek serijskega monitorja, in nič preveč modnega, vendar se po približno enem dnevu ura vrne s približno 1 minuto

Pametna ura

• Dodana podpora za izbirni DS1307 RTC, ki podpira baterijo.
• Dodana podpora za delo samo z esp8266 prek RX in TX
• Dodan prikaz temperature v stopinjah Celzija, ko je priključen 1-žični senzor. Skica podpira DS18B20, DS18S20 in DS1822. Temperatura se prikaže vsako minuto.

Če želite, da esp8266 deluje z uro, boste morali utripati esp in narediti tukaj poseben most, kako preklopiti v način globokega spanja, da prihranite energijo. Prav tako bo treba nastaviti kode za WIFI in časovni pas iz kode na esp. Če nimate izkušenj z esp8266, preberite tukaj, če želite izvedeti več o namestitvi plošče v Arduino IDE.

Termometer

Deluje z 1-žičnimi temperaturnimi senzorji. Program podpira DS1820 (različno ožičenje, preverite na internetu), DS18B20, DS18S20 in DS1822.

Volt meter

Ta program prikazuje napetost, izmerjeno na zatiču A5.

Demonstracija

Primer animacije cevi, PWM animacija LED.