Klankvlakmeter van 'n opgeboude VFD: 7 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

VFD - Vakuum -fluoresserende vertonings, 'n soort dinosourus van vertoningstegnologie, nog steeds baie lekker en koel, kan gevind word in baie verouderde en verwaarloosde huishoudelike elektroniese toestelle. Sal ons hulle dan weggooi? Nee, ons kan dit nog steeds gebruik. Dit het 'n bietjie moeite gekos, maar dit is die moeite werd.

Stap 1: Maak kennis met die skerm

'N VFD bestaan uit drie hoofdele

- Filament (blou)

- Hekke (groen)

- Plate (geel) bedek met fosfor wat brand wanneer dit deur elektrone getref word.

Elektrone beweeg van filament na die plate en gaan by die hekke verby. Om dit te kan doen, moet die plaat ongeveer 12 tot 50V meer positief wees as die filament (die negatiewe elektrone word na die positiewe kant getrek). Die poorte laat die elektrone toe om deur te vlieg as hul spanning naby die van die plate is. Andersins, as die hekke 'n lae of negatiewe spanning het, word die elektrone afgestamp en bereik dit nie die plate nie, wat geen lig veroorsaak nie.

As u die skerm noukeurig bekyk, sal u sien dat die hekke (die geskeurde metaalplate) verskeie plate bedek (die vertoonelemente agter), sodat een hek 'n aantal vertoonelemente wissel. 'N Aantal plate word ook op een pen verbind. Dit lei tot 'n matriks wat op 'n veelvoudige manier uitgevoer moet word. U skakel een hek op 'n slag aan en skakel ook die borde aan wat onder hierdie hek moet brand, draai dan die volgende hek aan en 'n paar ander borde.

Om die skerm te toets, kan u na die filamentpenne soek - gewoonlik die buitenste - en ongeveer 3V daarop toepas met 2 AA -batterye. Moenie hoër spanning gebruik nie, dit kan die fyn draaddrade waai. Dan word die drade sigbaar as rooi gloeiende stamme, u het baie spanning gebruik!

Pas dan 9/12/18V (2x 9V batterye) op 'n hek en 'n bord (kyk net na die skerm waar die penne vir die metaalhekke is).

Op die foto's verbind ek (byna) alle hekke en anodes met 12V, dit skakel alles aan.

Neem 'n paar aantekeninge oor watter speld die vertoningsegment aansteek! Dit is nodig vir die aansluiting en programmering van die skerm.

Stap 2: Uitdaging 1: HighVoltage

Soos ons in die teorie gesien het, benodig die plate/gate 'n spanning van 12 tot 50 volt om aantreklik vir elektrone te wees en 'n goeie verligting van die fosfor te kry. In verbruikerstoestelle word hierdie spanning gewoonlik geneem van 'n ekstra oortjie op die hooftransformator. As 'n selfdoener het u nie transformators met ekstra oortjies nie en verkies u in elk geval eenvoudige 5V USB -voorrade:)

As ons 'n multiplex -matriksskerm gebruik, benodig ons meer spanning wanneer die ~ 12V van ons toets af kom, omdat die vertoningsegmente kort na mekaar verlig word, wat 'n dowwe effek tot gevolg het (PWM -styl met 'n verhouding 1: NumberOfGates). Ons moet dus streef na 50V.

Daar is 'n aantal kringe om die spanning van so laag as 5V tot 30V..50V te verhoog, maar die meeste lewer slegs 'n klein hoeveelheid krag, soos 'n paar mA@50V vir die bestuurder wat ek in die volgende stappe wys, wat pullup -weerstande gebruik, dit is nie voldoende nie. Uiteindelik gebruik ek een van die goedkoop spanningsversterkerbane wat u op Amazon of eBay kan vind (soek "XL6009"), dit skakel 5V om na ~ 35V met hoë stroom, wat goed genoeg is.

Hierdie XL6009 -gebaseerde toestelle kan tot 50V uitgevoer word deur 'n weerstand te verander. Die weerstand is op die beelde gemerk met 'n rooi pyltjie. U kan ook 'n datablad van die XL6009 soek, wat die nodige inligting bevat vir die berekening van die uitsetspanning.

Stap 3: Uitdaging 2: Kry die filament aan die gang

Die gloeidraad moet met ongeveer 3V aangedryf word (hang af van die skerm). Verkieslik AC en in die middel op GND vasgemaak. Puh, 3 wense in een ry.

In die oorspronklike toestelle kan dit weer bereik word met 'n oortjie op die transformator en 'n soort Z -diode -verbinding met GND of selfs nog vreemder (soos 'n -24V -spoor)

'N Paar eksperimente later het ek gevind dat 'n eenvoudige wisselspanning bo GND goed genoeg is. Gelykstroom, soos 2 AA -batterye, werk ook, maar dit lewer 'n helderheidsgradiënt van die een kant van die VFD na die ander; dit is 'n paar voorbeelde op YouTube as u na 'VFD' soek.

My oplossing

Om 'n wisselspanning te kry, is dit 'n spanning wat die polariteit konstant verander; ek kan 'n H-brug-kring gebruik. Dit is baie algemeen in robotika om GS -motors te beheer. Met die H-brug kan u die rigting (polariteit) en ook die snelheid van 'n motor verander.

My gunsteling verskaffer van self -elektronika bied 'n klein module "Pololu DRV8838" wat presies doen wat ek wil.

Die enigste ingang wat nodig is, is krag en 'n klokbron, sodat die ding voortdurend polariteit verander. Klok? Dit blyk dat 'n eenvoudige RC -element tussen die negatiewe uitset en die FASE -invoer soos 'n ossillator vir hierdie ding kan optree.

Die beeld toon die aansluiting van die motorbestuurder om wisselspanning vir die VFD -filament te genereer.

Stap 4: Koppelvlak met 5V -logika

Nou kan ons die hele skerm verlig, wonderlik. Hoe wys ons 'n enkele punt/syfer?

Ons moet elke hek en anode op 'n sekere tyd wissel. Dit word multiplexing genoem. Ek het hier 'n paar ander tutoriale hieroor gesien. Byvoorbeeld (https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

Ons VFD het baie penne, al hierdie moet met verskillende waardes aangedryf word, sodat elkeen 'n pen op die beheerder benodig. Die meeste klein beheerders het nie soveel penne nie. Ons gebruik dus skofregisters as poortuitbreiders. Hierdie verbind met 'n horlosie, 'n data en 'n geselekteerde lyn na die kontroleerderskyfie (slegs 3 penne) en kan met 'n kaskade geplaas word om soveel as moontlik uitsetpenne te verskaf. 'N Arduino kan sy SPI gebruik om data doeltreffend na hierdie skyfies te serialiseer.

Op die skerm is daar ook 'n chip vir hierdie doel. Die "TPIC6b595" is 'n skofregister met oop afvoeruitsette wat tot 50V kan hanteer. Oop drein beteken dat die uitset oopgelaat word as dit op WAAR/1/HOOG gestel is en 'n interne transistor aktief na die lae kant VALS/0/LAAG skakel. As 'n weerstand van die uitgangspen by V+ (50V) gevoeg word, word die pen tot by hierdie spanningsvlak getrek, solank die interne transistor dit nie na GND aftrek nie.

Die stroombaan wat getoon word, struikel 3 van hierdie skofregisters. Weerstandskikkings word gebruik as uittrekkings. Die kring bevat ook die gloeidraadskakelaar (H-brug) en 'n eenvoudige spanningsversterker wat later verwerp en vervang is met die XL6009-bord.

Stap 5: Maak 'n vlakmeter

Hiervoor gebruik ek 'n Dot -matriksskerm met 20 syfers en 5x12 pixels per syfer. Dit het 20 hekke, een vir elke syfer en elke pixel het 'n bordpen. Om elke pixel te beheer, benodig 60+20 individuele beheerbare penne, bv. 10x TPIC6b595 skyfies.

Ek het slegs 24 beheerbare penne van 3x TPIC6b595's. Dus koppel ek 'n klomp pixel aan 'n groter aanwyserpiksel. Eintlik kan ek elke syfer in 4 verdeel omdat ek 20+4 penne kan beheer. Ek gebruik 2x5 pixels per vlak aanwyser stap. Die penne vir hierdie pixels is aanmekaar gesoldeer, lyk 'n bietjie chaoties, maar dit werk:)

PS: Net hierdie projek gevind waar hierdie skerm pixelgewys beheer word.

Stap 6: Programmering van die Arduino

Soos genoem, word die skofregister gekoppel aan 'n hardeware SPI. In die pinout -diagram van die Leonardo (Beeld van Arduino) word die penne "SCK" en "MOSI" genoem en lyk dit pers. MOSI staan vir MasterOutSlaveIn, dit is daar dat die datum in reekse is.

As u 'n ander Arduino gebruik, soek die pinout -diagram na SCK en MOSI en gebruik eerder hierdie penne. Die RCK -sein moet op pen 2 gehou word, maar dit kan verskuif word as dit ook in die kode verander word.

Die skets loop die AD -omskakelaar by pen A0 as 'n onderbrekingsdiens. Die AD -waardes word dus voortdurend gelees en by 'n globale veranderlike gevoeg. Na 'n paar uitlees word 'n vlag gestel en die hooflus tel die advertensiewaarde op, omskep dit in watter pen wat doen en skuif dit uit na die SPI in die TPIC6b. en weer met so 'n tempo dat die menslike oog dit nie sal sien flikker nie.

Presies die soort werk waarvoor 'n Arduino gemaak is:)

Hier kom die kode vir my vlakmetervertoning …

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

Stap 7: PCB

Ek het 'n paar PCB's vir hierdie projek gemaak, net om 'n mooi en skoon bou te hê. Hierdie PCB bevat nog 'n spanningsversterker wat nie genoeg krag lewer nie, so ek het dit nie hier gebruik nie en eerder die 50V van die XL6009 -booster ingespuit.

Die moeilike deel is om die VFD by te voeg, aangesien dit allerhande vorms kan hê. Uiteindelik moet u die pinout vir u skerm uitvind en op een of ander manier die bedrading aansluit en uiteindelik die programkode 'n bietjie verander sodat alles bymekaar pas.

Die PCB is hier beskikbaar: