Pajzs Arduino számára a régi orosz VFD csövekből: óra, hőmérő, feszültségmérő : 21 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Ez a projekt csaknem fél évig tartott. Nem tudom leírni, mennyi munka volt ebben a projektben. Ha egyedül csinálnám ezt a projektet, örökké tartana, így segítséget kaptam a barátaimtól. Itt láthatja munkánkat egy nagyon hosszú oktatható formában.

A projekt jellemzői:

• Csak az Arduino UNO táblákkal kompatibilis
• Négy IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD csövet hajt. Ezek a csövek nagyon energiatakarékosak, sőt hatékonyabbak, mint a Nixie, és nagyon jól néznek ki. Az energiahatékonyság majdnem megegyezik a LED mátrixéval. Szerintem jobban néznek ki, mint Nixie.
• Tápellátás 12V DC + 5V DC Arduino kártyán keresztül; stabilizált 12 V -os tápellátásra van szükség
• A ház kialakítása (CAD fájlok) opcionális
• lehetséges alkalmazások: óra, hőmérő, voltmérő, számláló, eredményjelző,…
• több Arduino példavázlat áll rendelkezésre

Tudom, hogy ebben az oktatóanyagban a szöveg nagyon hosszú, de próbáljon meg minden szöveget és fotót elolvasni és megnézni. Néhány fotó nem túl jó, de ez minden, amit tehetek. Tudom, hogy nem vagyok a legjobb fotós.

Ezt a projektet eredetileg az axirisben tették közzé, de sok apró dolgot módosítottam és elmagyaráztam nélkülük, és felteszed magadnak a kérdést, hogy mi történt rosszul.

Kellékek

Láthatja az egyes alkatrészek számát, de azt javaslom, hogy nyomtassa ki az alkatrészlistát. Mindent a helyi boltokból vásároltam, vagy nem működő eszközökről leszereltem, de ha nem tudja úgy csinálni, mint én, megrendelheti az alkatrészeket az Aliexpress-től vagy az Amazon-tól vagy egy másik boltból.

Szénfilm ellenállások 1/4W 5% Aliexpress link, amely tartalmazza az összes ellenállást, amire szüksége lesz ebben a listában

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

Kerámia/ MKT/ MKM kondenzátorok

• 1x 2,2 nF (222) Aliexpress link
• 2x 8,2 nF (822) Aliexpress link IV-3 / IV-3a vagy 2x 22nF (223) IV-6 Aliexpress linkhez
• 1x 100 nF (104) Aliexpress link

Elektrolitikus félvezetők

• 4x 22 μF 50V radiális Aliexpress link
• 2x 100 μF 25V radiális Aliexpress link

Diszkrét félvezetők

• 1x 1N400x egyenirányító dióda Aliexpress link
• 4x 1N5819 schottky dióda Aliexpress link
• 4x LED 3mm (szabadon válasszon színt) Aliexpress link
• 13x BC547B NPN tranzisztoros Aliexpress link
• 12x BC557B PNP tranzisztoros Aliexpress link
• 1x BC639 NPN „teljesítmény” tranzisztoros Aliexpress link
• 1x BC640 PNP „teljesítmény” tranzisztoros Aliexpress link

Integrált áramkörök

ICM7555 időzítő IC (CMOS verziónak kell lennie, ne használjon szabványos 555 -öt!) Aliexpress link

Csatlakozók és változatos alkatrészek

• 2x egymásra rakható fejléc - 2,54 mm /.1” - 8 pólusú Aliexpress link
• 1x egymásra rakható fejléc - 2,54 mm /.1” - 6 pólusú Aliexpress link
• 1x egymásra rakható fejléc - 2,54 mm /.1” - 10 pólusú Aliexpress link
• 4x IV-3 vagy IV-3a vagy IV-6 VFD cső Aliexpress link
• NYÁK PCBWay link

Ha órát szeretne készíteni, használhatja az opcionális, elemekkel támogatott RTC DS1307-et, de ha okosabbá szeretné tenni, akkor használjon egy esp8266-ot. Használhatja a nagy esp8266-ot vagy a kis esp8266-01-et, de azt javaslom, hogy a kicsiket használja az óra, hogy jobban nézzen ki. Ha még okosabbá akarja tenni, kombinálja az esp8266-at egy 1 vezetékes érzékelővel. A vázlat támogatja a DS1820, DS18B20, DS18S20 és DS1822 típusokat. A hőmérséklet percenként jelenik meg.

Ha bármilyen kérdése van ezzel a projekttel kapcsolatban, írjon nekem. Igyekszem a lehető leggyorsabban válaszolni kérdéseire

1. lépés: A projekt áttekintése

Ez az Arduino pajzs 4x orosz IV-3, IV-3a vagy IV-6 hétszegmenses VFD csövek meghajtására képes. A 4x 3 mm -es LED háttérvilágítást biztosít a csövekhez. A kialakítás teljes mértékben átmenő lyukakon alapul, SMD alkatrészeket nem használtak. Mint ilyen, a NYÁK -t bárki könnyen összeállíthatja, akinek van némi forrasztási tapasztalata. Ezenkívül a felhasznált alkatrészek olcsók és könnyen beszerezhetők. Tekintettel arra, hogy ezt a tanulságosabb, könnyen felépíthető projektet tervezték, technikai szempontból nem ez a legjobb megoldás a VFD csövek meghajtására. A BC547 és BC557 tranzisztorok helyett használhattunk volna A2982W forrású illesztőprogramokat, vagy helyettesíthettük volna a tranzisztorokat egy Supertex nagyfeszültségű forrás meghajtó IC -vel, belső váltóregiszterrel. Sajnos ezeket nehéz lehet beszerezni, és nagyon gyakran érkeznek SMD csomagokban.

2. lépés: Összeszerelési tanácsok

Ezt az oktatható PCB -t azoknak terveztük, akik jártasak az elektronika összeszerelésében. Ha úgy gondolja, hogy túl bonyolult a képességeihez, ne próbálja meg összeszerelni, vagy kérje meg egy barátját, hogy készítse el Önnek.

Szánjon rá időt - ez a készlet 2-3 órát vesz igénybe, ha megszakítás nélkül vagy tovább. Kevesebb, mint 2 órát készítek, de több mint 2 éves mindennapi tapasztalattal rendelkezem a forrasztásban.

Győződjön meg arról, hogy a munkaterülete jól megvilágított (lehetőleg nappali fény), tiszta és rendezett.

Szerelje össze a táblát az itt leírt utasításoknak megfelelő sorrendben - olvassa el és értse meg az egyes lépéseket, mielőtt minden műveletet elvégez. Mert egy hiba után szinte nincs visszaút.

Feltételezzük, hogy megérti, hogy a félvezetők (diódák, IC -k, tranzisztorok) vagy az elektrolit kondenzátorok polarizált alkatrészek. A megfelelő jelöléseket selyemszitával látják el a NYÁK-on, és a táblán láthatók.

A PCB összeszereléséhez a következő eszközökre és anyagokra lesz szükség:

• Jó minőségű forrasztópáka (25-40W), kis csúccsal (1-2 mm)
• Drótvágó és fogó
• Alapvető multiméter a feszültségvizsgálatokhoz és az ellenállások azonosításához.
• Gyakran hasznos lehet egy nagyító a kis eszközjelzések olvasásához.
• Forrasztás - előnyös az ólom/ón forrasztás. Az ólommentes forrasztópáka, amelyet most Európában a kereskedelmi termékekhez kell használni, sokkal magasabb olvadáspontú, és nagyon nehéz vele dolgozni. Ne használjon fluxust vagy zsírt.
• A forrasztó kanóc (fonat) hasznos lehet, ha véletlenül forrasztóhidakat hoz létre a szomszédos forrasztási kötések között.

Tápegység

Az IV-3/IV-3a/IV-6 VFD pajzs megfelelő működéséhez 12 V egyenáramú tápegységről kell táplálni az Arduino-t. Kizárólag szabályozott, 12 V DC / 300 mA tápellátásra képes kapcsoló hálózati adaptert használjon.

Ne használjon szabályozatlan "transzformátor stílusú" fali adaptert. Ezek kis terheléssel könnyen több mint 16 V feszültséget szolgáltatnak, és károsítják az IV-3 VFD pajzsot, mivel a 12 V-os tápfeszültség meglehetősen kritikus. Nagyon óvatosnak kell lennie, nehogy megfordítsa a tápegység polaritását, különben megkockáztatja az Arduino, a VFD pajzs, a tápegység megölését, esetleg tüzet vagy áramütést okozhat

Tegyen szigetelőszalagot az Arduino USB-csatlakozójának fémpajzsára, mielőtt csatlakoztatná az IV-3-as pajzsot, nehogy a forrasztócsatlakozások hozzáérjenek a fémhez, és ne legyenek rövidre zárva

3. lépés: PCB áttekintés és áramköri diagram

A PCBWay -ről megrendelheti a NYÁK -t. Ha Ön új felhasználó, HASZNÁLJA EZT A LINKET, hogy INGYENES 5 USD -t szerezzen a regisztráció után, miután az első 5 PCB ingyenes, és csak a szállításért kell fizetnie, amely körülbelül 6 USD körül van a kínai légi postával. Amint az utolsó képen látható, a pajzs akkora, mint a Revolut betéti kártyája. Az itt látható fotók egyesek számára úgy tűnhetnek, mintha kínaiul próbálnának olvasni.

4. lépés: Összeszerelés

Végül elérkeztünk az összeszerelés folyamatához … A következő 5-19 lépésben lépésről lépésre összeállítjuk a NYÁK-ot. Hasznos lehet, ha összeszerelés közben kéznél tartja a NYÁK -áttekintést és a kapcsolási rajzot, ha kinyomtatja, vagy forrasztás közben a számítógépen hagyja. Minden lépés után gondosan hasonlítsa össze a nyomtatott áramköri lapját az itt látható képekkel, és ellenőrizze a hibákat és a forrasztási hibákat.

5. lépés: Diódák és IC foglalat

Szerelje fel a következő diódákat:

• D1: 1N400x vagy azzal egyenértékű
• D2… D5: 1N5819 schottky dióda

Ügyeljen a polaritásra, és ügyeljen arra, hogy a megfelelő diódát a megfelelő helyre szerelje fel

D2 és D3 forrasztást végezzen az alkatrészek oldaláról, és vágja le a huzalokat a forrasztási oldalon a lehető legrövidebbre, mivel azok az Arduino fém USB csatlakozó árnyékolása felett vannak elhelyezve.

Szerelje fel a 8 pólusú IC aljzatot az IC1 számára. Ebben a szakaszban ne helyezze az IC1 -et a foglalatba.

6. lépés: Elektrolit kondenzátorok

Szerelje fel a következő elektrolit kondenzátorokat:

• C5… C8: 22µF 50V radiális elektrolit kondenzátor
• C9, C10: 100µF 25V radiális kondenzátor
• Hajlítsa meg a vezetékeket 90 fokban, és szerelje be a kondenzátorokat a nyomtatott áramkörhöz. Ügyeljen a polaritásra. Tudom, hogy már idegesítelek ezzel a Figyelje a polaritást, de ez nagyon fontos.

Ajánlott a C6, C7 és C8 forrasztása az alkatrészek oldaláról, és a vezetékek vágása a lehető legrövidebbre a forrasztási oldalon, mivel azok az Arduino USB csatlakozó fémburkolata felett helyezkednek el

7. lépés: Kerámia kondenzátorok

Nem probléma más formát használni, fontos, hogy azonos értékű és anyagú legyen ezekhez a kondenzátorokhoz.

Szerelje fel a következő kerámia kondenzátorokat:

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

Kérjük, vegye figyelembe, hogy a C1… C3 értékek némileg kritikusak, mivel C1 az R5 -tel együtt határozza meg a feszültséghármas működési frekvenciáját, és a C2, C3 határozza meg a VFD csövek izzóáramát.

(*) 8n2 rögzítőelem IV-3 és IV-3a csövekhez, 22nF tartó IV-6 csövekhez.

8. lépés: 10K ellenállások

Szerelje fel a 10 kilométeres ellenállásokat (barna-fekete-narancssárga-arany)

R6… R18

Szerelje fel őket függőlegesen, mint a képen.

9. lépés: 68K ellenállások

Szerelje fel a 68 kilométeres ellenállásokat (kék-szürke-narancs-arany)

R19… R30

Szerelje fel őket függőlegesen, mint a képen.

10. lépés: 220 000 ellenállás

Szerelje fel a 220 kilométeres ellenállásokat (piros-piros-sárga-arany)

R43… R54

Szerelje fel őket függőlegesen, mint a képen.

11. lépés: 100 000 ellenállás

Szerelje fel a 100 kilométeres ellenállásokat (barna-fekete-sárga-arany)

R31… R42

Szerelje fel őket függőlegesen, mint a képen.

12. lépés: Maradék ellenállások

Szerelje fel a fennmaradó ellenállásokat:

• R1: 510 ohm (zöld - barna - barna - arany)
• R2, R3: 1 kilo-ohm (barna-fekete-piros-arany). Előfordulhat, hogy módosítani kell az értéket a használni kívánt cső háttérvilágítású LED -eitől függően.
• R4: 2,7 kilo-ohm (piros-lila-piros-arany)
• R5: 3,9 kilo-ohm (narancs-fehér-piros-arany)

13. lépés: Arduino fejlécek

Szerelje fel az Arduino egymásra rakható fejléceit. A fejléceket nem fogják használni más Arduino pajzsok halmozására a pajzs tetejére, de segítenek meghatározni több alkatrész és a VFD csövek szerelési magasságát.

Nyomja át a fejléceket a NYÁK -on, és csatlakoztassa az Arduino -hoz. Fordítsa fejjel lefelé, és forrasztjon 1-2 csatlakozót minden csatlakozóhoz. Tehát a csatlakozók távolsága helyes lesz. Távolítsa el a pajzsot az Arduino -ról, és forrasztja be a maradék csapokat.

14. lépés: Teljesítménytranzisztorok

Szerelje fel a következő tranzisztorokat:

• T26: BC639
• T27: BC640

Ne cserélje ezeket a tranzisztorokat szabványos típusokra. Szerelje fel őket úgy, hogy házuk teteje alacsonyabb legyen, mint az Arduino fejlécek.

Helyezze be az IC1 ICM7555 (*) aljzatba, és dugja be a pajzsot egy Arduino -ba, és kapcsolja be a tápellátást. A D5 katódja és az Arduino föld között mért feszültségnek 32… 34 V körül kell lennie. Ezt nem azért tettem, mert biztos vagyok bennem, de inkább tedd meg.

Használjon CMOS verziót (ICM7555, TLC555 LMC555,…), ne használjon szabványos 555 időzítőt

15. lépés: NPN tranzisztorok

Szerelje fel a BC547B tranzisztorokat

T1… T13

Szerelje fel őket úgy, hogy házuk teteje az Arduino fejlécek alatt maradjon (vagy egy síkban legyen).

16. lépés: PNP tranzisztorok

Szerelje fel a BC557B tranzisztorokat

T14… T25

Szerelje fel őket úgy, hogy házuk teteje az Arduino fejlécek alatt maradjon (vagy egy síkban legyen).

17. lépés: Cső háttérvilágítású LED -ek (opcionális)

3 mm -es szabványos LED -eket használhat bármilyen színben cső háttérvilágítás céljából, még az RGB színű halványító LED -eket is.

Hajlítsa meg a LED -ek vezetékeit úgy, hogy a LED -ek illeszkedjenek a VFD csövek alatti 3 mm -es lyukakba, majd forrasztja őket a NYÁK -ra. Ügyeljen a polaritásra. A LED rövid vezetékét (katódot) a selyemnyomás-jelzéshez (D6… D9) legközelebb eső betéthez forrasztják.

Szükség lehet a D9 vezetékeinek szigetelésére, hogy ne érjenek hozzá az Arduino ISP csatlakozójához.

A LED -ek az Arduino PWM kimenetéhez vannak csatlakoztatva, és a szoftver segítségével halványíthatók. Ez azonban nem fog megfelelően működni, ha RGB színhalványító LED -eket használ.

Ha Önnek könnyebb, a LED -eket a VFD csövek helyére forrasztása után is fel lehet szerelni. A szerelés technikája miatt a LED -ek cseréje később is könnyű, ha úgy dönt, hogy szeretne egy másik háttérvilágítási színt.

18. lépés: VFD csőszerelés

Ez a pajzs felépítésének egyik legfontosabb lépése

Óvatosan vezesse át a csővezetékeket a NYÁK -on található lyukakon. Győződjön meg arról, hogy a csövek rövid vezetéke forrasztópárna nélkül átmegy a lyukon.

Most a számjegyeknek a NYÁK elejére kell nézniük.

Ha nehézségei vannak a csövek vezetékeinek átvezetésével a lyukakon, akkor spirálként vághatja őket, így egyszerre 1 vezetéket mozgathat a lyukakon keresztül. Ügyeljen arra, hogy a legrövidebb vezeték ne legyen túl rövid, mivel a csöveket a PCB -től bizonyos távolságra fogjuk felszerelni.

Miután a csövek a helyükön vannak, többé -kevésbé kézzel igazítsa őket. A csövek aljának körülbelül 1-2 mm-rel az Arduino egymásra rakható fejlécei teteje alatt kell lennie.

Ha az opcionális akril burkolatot használja, a felső és az alsó lemezt igazító eszközként használhatja.

Forrasztjon minden csőből két vezetéket a NYÁK -hoz. Ha ez megtörtént, akkor is beállíthatja a csőbeállítást a forrasztási kötések újramelegítésével.

Ha elégedett a csőbeállítással, végre forraszthatja a maradék csővezetékeket a helyére, és vágja le a felesleges vezetékeket egy kis drótvágóval.

Ne próbálja megváltoztatni a cső beállítását, miután a helyére forrasztotta, mert ez mechanikai igénybevételt és a cső meghibásodását okozhatja

19. lépés: Végső teszt

Végül a teszt… Töltse fel a demo vázlatot az Arduino -ra, és válassza le az Arduino -t a számítógép USB -portjáról.

Csatlakoztassa a kész VFD pajzsot az Arduino tetejére. Győződjön meg arról, hogy az Arduino fém alkatrészei nem érintik a VFD pajzs forrasztási kötéseit.

Csatlakoztassa a 12 V -os egyenáramú hálózati adaptert az Arduino tápcsatlakozóhoz, majd kapcsolja be.

Néhány másodperc múlva a VFD csöveknek 0 -tól 9 -ig kell számolniuk egy végtelen ciklusban. A VFD csövek tizedes elválasztó pontjainak bináris 4 bites számlálót kell alkotniuk.

A cső háttérvilágításának néhány másodpercenként el kell halványulnia, majd újra be kell kapcsolnia.

Óvatosan ellenőrizze a csőszálak vezetékeit. Nagyon halványan kell világítaniuk, mélyvörös színnel. Ha túlságosan izzanak, csökkentse a C2 és C3 értékeket. Másrészt, ha az izzószál alig világít, és a számjegyek túl halványak, kísérletezhet a C2 és C3 értékek növelésével.

20. lépés: Akril burkolat (opcionális)

Az első 2 fájl CAD fájl. Azt javaslom, hogy nyissa meg a "Enclosure for Shield User Manual for the screen view.pdf" fájlt, és onnan nézze meg az akril burkolat lépéseit.

21. lépés: Szoftver

Minden könyvtár, amire szüksége lesz, a vázlat elején található megjegyzésekben található.

Közvetlen hozzáférés

Közvetlen hozzáférést biztosít a csövekhez és a LED -ekhez. Be- és kikapcsolhatja az egyes szegmenseket és pontokat a csövekben, és szabályozhatja a PWM működési ciklust a LED -ek megvilágítására.

Rendes óra

Csak az óra, amelyet soros monitoron keresztül állítottak be, és semmi túl divatos, de körülbelül 1 nap múlva az óra körülbelül 1 perc múlva visszatér

Intelligens óra

• Hozzáadott támogatás az opcionális akkumulátoros DS1307 RTC-hez.
• Hozzáadott támogatás csak az esp8266 és RX és TX közötti működéshez
• Hozzáadott hőmérséklet kijelzés Celsius fokban, ha 1 vezetékes érzékelő van csatlakoztatva. A vázlat támogatja a DS18B20, DS18S20 és DS1822 típusokat. A hőmérséklet percenként jelenik meg.

Ahhoz, hogy az esp8266 működjön együtt az órával, meg kell villannia az esp -t, és elkészítenie kell egy speciális hidat, amely itt látható, hogyan kell mélyen alvó üzemmódba kapcsolni az energiatakarékosság érdekében. Ezenkívül be kell állítania a WIFI hitelesítő adatokat és az időzónát az esp kódon. Ha nincs tapasztalata az esp8266 -al kapcsolatban, olvassa el itt, hogy többet megtudjon az alaplap Arduino IDE -ben történő telepítéséről.

Hőmérő

1 vezetékes hőmérséklet-érzékelőkkel működik. A program támogatja a DS1820 -at (különböző vezetékek, ellenőrizze az interneten), DS18B20, DS18S20 és DS1822.

Voltmérő

Ez a program az A5 érintkezőn mért feszültséget jeleníti meg.

Demonstráció

Példa a csövek animációjára, a LED -ek PWM animációja.