Merilnik ravni zvoka iz recikliranega VFD: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

VFD - Vakuumski fluorescenčni zasloni, nekakšen dinozaver iz zaslonske tehnologije, še vedno precej lep in kul, najdemo v številnih zastarelih in zanemarjenih napravah za domačo elektroniko. Torej jih bomo odvrgli? Ne, še vedno jih lahko uporabljamo. Stalo je malo truda, vendar je vredno.

1. korak: Spoznajte zaslon

VFD ima 3 glavne dele

- nitka (modra)

- Vrata (zelena)

- Rumene plošče, prevlečene s fosforjem, ki zasvetijo, ko jih udarijo elektroni.

Elektroni potujejo od žarilne nitke do plošč, mimo vrat. Da bi se to zgodilo, mora biti plošča za približno 12 do 50 V pozitivnejša od nitke (negativni elektroni se potegnejo proti pozitivni strani). Vrata bodo omogočala letenje elektronov, ko je njihova napetost blizu napetosti plošč. V nasprotnem primeru, ko imajo vrata nizko ali negativno napetost, se elektroni odbijejo in ne dosežejo plošč, zaradi česar ni svetlobe.

Če natančno pogledate zaslon, boste videli, da vrata (ločene kovinske plošče) pokrivajo več plošč (elementi zaslona zadaj), zato ena vrata preklopijo številne prikazovalne elemente. Na enem zatiču so skupaj povezane tudi številne plošče. Posledica tega je matrika, ki jo je treba izvajati na več načinov. Preklopite na ena vrata naenkrat in vklopite tudi plošče, ki bi morale zasvetiti pod temi vrati, nato vklopite naslednja vrata in nekatere druge plošče.

Če želite preizkusiti zaslon, lahko poiščete zatiče z žarilno nitko - običajno najbolj zunanje - in nanj uporabite 2 V bateriji AA. Ne uporabljajte višje napetosti, saj lahko pride do prepiha žic s finimi nitkami. Potem postanejo žice vidne kot rdeče žareče črte, navajeni ste bili na veliko napetost!

Nato uporabite 9/12/18V (2x 9V baterije) na vrata in ploščo (samo poglejte v zaslon, kjer so zatiči za kovinska vrata), to bi moralo nekje osvetliti en element prikaza.

Na slikah sem preprosto priključil (skoraj) vsa vrata in anode na 12V, to vklopi vse.

Zapišite si, kateri zatič zasveti kateri segment zaslona! To bo potrebno za povezovanje in programiranje zaslona.

2. korak: 1. izziv: visoka napetost

Kot smo videli v teoriji, plošče/vrata potrebujejo napetost od 12 do 50 voltov, da so privlačne za elektrone in lepo osvetlijo fosfor. V potrošniških napravah je ta napetost običajno vzeta z dodatnega jezička na glavnem transformatorju. Kot moški, ki dela sam, nimate transformatorjev z dodatnimi zavihki in imate vseeno prednost do enostavnih 5V USB napajalnikov:)

Za zagon multipleksiranega matričnega zaslona potrebujemo več napetosti, ko je ~ 12 V iz našega testa, ker se segmenti zaslona prižgejo le kmalu drug za drugim, kar ima za posledico zatemnitev (slog PWM z razmerjem 1: NumberOfGates). Zato bi morali ciljati na 50V.

Obstajajo številna vezja za povečanje napetosti od 5V do 30V..50V, vendar večina oddaja le majhno količino energije, na primer nekaj mA@50V za gonilnik, ki ga pokažem v naslednjih korakih, ki uporablja vlečne upore, to ne zadostuje. Na koncu sem uporabil eno od nizkocenovnih ojačevalnih vezij, ki jih najdete na Amazonu ali eBayu (poiščite "XL6009"), pretvori 5V v ~ 35V z visokim tokom, kar je dovolj dobro.

Te naprave, ki temeljijo na XL6009, je mogoče spremeniti v izhod ~ 50V s spremembo upora. Upor je na slikah označen z rdečo puščico. Poiščete lahko tudi podatkovni list XL6009, ki vsebuje potrebne podatke za izračun izhodne napetosti.

3. korak: 2. izziv: Poganjajte nitko

Žico je treba poganjati s približno 3 V (odvisno od prikaza). Po možnosti AC in nekako pritrjen na sredini na GND. Puh, 3 želje v eni vrsti.

Spet v prvotnih napravah bi to dosegli z zavihkom na transformatorju in nekakšno povezavo Z -diode z GND ali kje bolj čudno (na primer tirnica -24V)

Kasneje sem ugotovil, da je preprosta izmenična napetost nad GND dovolj dobra. Enosmerna napetost, tako kot 2 bateriji AA, prav tako deluje, vendar ustvarja gradient svetlosti z ene strani VFD na drugo, to je nekaj primerov na youtubu, ko iščete "VFD".

Moja rešitev

Če želite dobiti izmenično napetost, je to napetost, ki stalno spreminja svojo polarnost, lahko uporabim vezje H-Bridge. Ti so zelo pogosti v robotiki za krmiljenje enosmernih motorjev. H-most omogoča spreminjanje smeri (polarnosti) in tudi hitrosti motorja.

Moj najljubši dobavitelj elektronike DIY ponuja majhen modul "Pololu DRV8838", ki naredi točno to, kar želim.

Potreben je samo vhod in vir ure, tako da stvar nenehno spreminja polariteto. Ura? Izkazalo se je, da lahko preprost element RC med negativnim izhodom in vhodom FAZA deluje kot oscilator.

Slika prikazuje priključitev gonilnika motorja za ustvarjanje izmenične napetosti za žarilno nitko VFD.

4. korak: Vzpostavitev povezave s 5V logiko

Zdaj lahko osvetlimo celoten zaslon, super. Kako prikažemo eno piko/števko?

Vsaka vrata in anodo moramo preklopiti ob določenem času. To se imenuje multipleksiranje. Tu sem videl še nekaj drugih vaj o tem. Npr. (Https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

Naš VFD ima veliko zatičev, vse te je treba poganjati z različnimi vrednostmi, zato bi vsak potreboval pin na krmilniku. Večina majhnih krmilnikov nima toliko zatičev. Zato kot razširitve vrat uporabljamo registre premikov. Ti se povežejo z uro, podatki in izbrano vrstico na čip krmilnika (samo 3 zatiči) in jih lahko kaskadiramo, da zagotovimo toliko izhodnih zatičev, kot je potrebno. Arduino lahko uporabi svoj SPI za učinkovito priklapljanje podatkov na te čipe.

Na strani zaslona je tudi čip za ta namen. "TPIC6b595" je premični register z odprtimi izhodnimi izhodi, ki upravlja do 50V. Odprt odtok pomeni, da ostane izhod odprt, ko je nastavljen na TRUE/1/HIGH in notranji tranzistor aktivno preklopi na spodnjo stran FALSE/0/LOW. Ko dodate upor z izhodnega zatiča na V+ (50 V), bo pin potegnjen do te napetostne ravni, dokler ga notranji tranzistor ne potegne navzdol do GND.

Vezje je prikazalo kaskade 3 teh registrov premikov. Uporniški nizi se uporabljajo kot izvlečni. Vezje vsebuje tudi stikalo za napajanje z žarilno nitko (H-most) in preprost ojačevalnik napetosti, ki je bil pozneje zavrnjen in zamenjan s ploščo XL6009.

5. korak: Izdelava merilnika ravni

Za to uporabljam matrični zaslon z 20 števkami in 5 x 12 slikovnimi pikami na števko. Ima 20 vrat, po eno za vsako številko, vsak piksel pa ima ploščico. Za nadzor vsake slikovne pike bi bilo potrebno 60+20 posameznih krmilnih zatičev, npr. 10x čipi TPIC6b595.

Imam samo 24 krmilnih zatičev iz 3x TPIC6b595. Tako povežem kup pikslov na eno slikovno piko večje ravni. Pravzaprav lahko vsako številko razdelim na 4, ker lahko nadzorujem 20+4 nožice. Uporabljam 2x5 slikovnih pik na korak indikatorja ravni. Zatiči za te slikovne pike so spajani skupaj, izgleda nekoliko kaotično, vendar deluje:)

PS: Pravkar sem našel ta projekt, kjer se ta zaslon upravlja po pikslih..

6. korak: Programiranje Arduina

Kot že omenjeno, bo premični register povezan s strojno opremo SPI. V diagramu izstopa Leonarda (slika iz Arduina) se zatiči imenujejo "SCK" in "MOSI" in izgledajo vijolično. MOSI pomeni MasterOutSlaveIn, tam je datum serijsko izpisan.

Če uporabljate drug Arduino, poiščite shemo izklopa za SCK in MOSI in namesto tega uporabite te zatiče. Signal RCK je treba hraniti na zatiču 2, vendar ga je mogoče premakniti, tudi če to spremenite v kodi.

Skica vodi pretvornik AD na pin A0 kot storitev prekinitve. Tako se vrednosti AD nenehno berejo in dodajajo globalni spremenljivki. Po nekaj odčitkih je zastava nastavljena in glavna zanka pobere vrednost oglasa, jo spremeni v kateri pin, kaj naredi in jo premakne v SPI v TPIC6b. in spet s takšno hitrostjo, da človeško oko ne bo videlo utripanja.

Ravno takšno delo, za katerega je bil Arduino narejen:)

Tukaj je koda za zaslon merilnika nivoja…

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

7. korak: PCB

Za ta projekt sem naredil nekaj PCB -jev, samo da imam lepo in čisto zgradbo. To tiskano vezje vsebuje še en ojačevalnik napetosti, ki ni prinesel dovolj energije, zato ga tukaj nisem uporabil in namesto tega vbrizgal 50V iz ojačevalnika XL6009.

Zapleten del je dodajanje VFD -ja, saj imajo lahko vse vrste oblik, zato sem poskušal narediti tiskano vezje nekoliko generično v delu priključka VFD. Na koncu morate ugotoviti pinout za vaš zaslon in nekako priključiti ožičenje ter sčasoma nekoliko spremeniti programsko kodo, da bo vse skupaj.

PCB je na voljo tukaj: