Audio līmeņa mērītājs no atjaunota VFD: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

VFD - vakuuma fluorescējošie displeji, sava veida displeja tehnoloģijas dinozaurs, kas joprojām ir diezgan jauks un foršs, ir atrodami daudzās novecojušās un novārtā atstātās mājas elektronikas ierīcēs. Tātad, vai mēs tos izmetīsim? Nē, mēs joprojām varam tos izmantot. Tas maksāja nedaudz pūļu, bet tas ir tā vērts.

1. darbība. Iepazīstiet displeju

VFD ir 3 galvenās daļas

- pavedieni (zili)

- vārti (zaļi)

- plāksnes (dzeltenas), pārklātas ar fosforu, kas iedegas, kad tās skar elektroni.

Elektroni pārvietojas no kvēldiega uz plāksnēm, ejot garām vārtiem. Lai tas notiktu, plāksnei jābūt aptuveni 12 līdz 50 V pozitīvākai nekā kvēldiegam (negatīvie elektroni tiek pavelkti uz pozitīvo pusi). Vārti ļaus elektroniem lidot cauri, kad to spriegums ir tuvu plākšņu spriegumam. Pretējā gadījumā, ja vārtiem ir zems vai negatīvs spriegums, elektroni tiek atlēkti un nesasniedz plāksnes, kā rezultātā gaisma netiek izgaismota.

Rūpīgi aplūkojot displeju, jūs redzēsit, ka vārti (punktētās metāla plāksnes) aptver vairākas plāksnes (displeja elementi aiz muguras), tāpēc vieni vārti pārslēdz vairākus displeja elementus. Vairākas plāksnes ir savienotas arī vienā tapā. Tā rezultātā tiek izveidota matrica, kas jāizpilda multipleksētā veidā. Jūs pārslēdzaties pa vieniem vārtiem un ieslēdzat arī plāksnes, kurām vajadzētu iedegties zem šiem vārtiem, pēc tam ieslēdziet nākamos vārtus un dažas citas plāksnes.

Lai pārbaudītu displeju, varat sameklēt kvēldiega tapas - parasti visattālākās - un pielietot tam 3 V, izmantojot 2 AA baterijas. Nelietojiet augstāku spriegumu, tas var izpūst smalko kvēldiegu vadus. Tad vadi kļūst redzami kā sarkani kvēlojoši stendi, jūs izmantojāt lielu spriegumu!

Pēc tam uz vārtiem un plāksnes uzklājiet 9/12/18V (2x 9V baterijas) (vienkārši ieskatieties displejā, kur atrodas metāla vārtu tapas), tam vajadzētu kaut kur iedegties vienam displeja elementam.

Attēlos es vienkārši pievienoju (gandrīz) visus vārtus un anodus 12V, tas ieslēdz visu.

Veiciet dažas piezīmes par to, kura tapa iedegas, kurš displeja segments! Tas būs nepieciešams displeja pievienošanai un programmēšanai.

2. darbība: 1. uzdevums: augstspriegums

Kā mēs redzējām teorijā, plāksnēm/vārtiem ir nepieciešams spriegums no 12 līdz 50 voltiem, lai tie būtu pievilcīgi elektroniem un iegūtu jauku fosfora apgaismojumu. Patērētāju ierīcēs šo spriegumu parasti ņem no galvenā transformatora papildu cilnes. Kā DIY puisis jums nav transformatoru ar papildu cilnēm, un jūs jebkurā gadījumā dodat priekšroku vienkāršiem 5 V USB avotiem:)

Tad, darbinot multipleksētu matricas displeju, mums ir nepieciešams lielāks spriegums, kad mūsu testa ~ 12V, jo displeja segmenti tiek izgaismoti tikai neilgi pēc kārtas, kā rezultātā tiek iegūts aptumšošanas efekts (PWM stils ar attiecību 1: NumberOfGates). Tāpēc mums jātiecas uz 50 V.

Ir vairākas ķēdes, lai palielinātu spriegumu no 5 V līdz 30 V … 50 V, taču lielākā daļa nodrošina tikai nelielu jaudu, piemēram, dažus mA@50 V vadītājam, kuru parādīšu turpmākajos soļos, kas izmanto pullup rezistorus, ar to nepietiek. Es beidzot izmantoju vienu no cheep Voltage Booster ķēdēm, kuras varat atrast Amazon vai eBay (meklējiet "XL6009"), tas pārveido 5V uz ~ 35V ar lielu strāvu, kas ir pietiekami labs.

Šīs ierīces, kuru pamatā ir XL6009, var nomainīt līdz 50 V, mainot rezistoru. Rezistors attēlos ir atzīmēts ar sarkanu bultiņu. Varat arī meklēt XL6009 datu lapu, kurā ir informācija, kas nepieciešama izejas sprieguma aprēķināšanai.

3. solis: 2. uzdevums: iegūstiet kvēldiegu

Kvēldiegam jādarbojas ar aptuveni 3 V spriegumu (atkarīgs no displeja). Vēlams maiņstrāva un kaut kā lentē pa vidu uz GND. Puh, 3 vēlējumi vienā rindā.

Atkal sākotnējās ierīcēs tas tiktu panākts ar transformatora cilni un kādu Z -diodes savienojumu ar GND vai kaut kur vēl dīvaināku (piemēram, -24V sliede)

Pēc dažiem eksperimentiem es atklāju, ka vienkāršs maiņstrāvas spriegums virs GND ir pietiekami labs. Līdzstrāvas spriegums, tāpat kā 2 AA baterijas, arī darbojas, taču tas rada spilgtuma gradientu no vienas VFD puses uz otru, tie ir daži piemēri vietnē YouTube, kad meklējat "VFD".

Mans risinājums

Lai iegūtu maiņstrāvas spriegumu, tas ir spriegums, kas pastāvīgi maina polaritāti, es varu izmantot H-tilta ķēdi. Tie ir ļoti izplatīti robotikā, lai kontrolētu līdzstrāvas motorus. H-tilts ļauj mainīt motora virzienu (polaritāti) un arī ātrumu.

Mans mīļākais DIY elektronikas piegādātājs piedāvā nelielu moduli "Pololu DRV8838", kas dara tieši to, ko es vēlos.

Vienīgā nepieciešamā ievade ir jauda un pulksteņa avots, tāpēc lieta nepārtraukti maina polaritāti. Pulkstenis? Izrādās, vienkāršs RC elements starp negatīvo izvadi un PHASE ieeju šai lietai var darboties kā oscilators.

Attēlā parādīts motora draivera savienojums, lai ģenerētu maiņstrāvas spriegumu VFD kvēldiegam.

4. solis: saskarne ar 5V loģiku

Tagad mēs varam iedegt visu displeju, lieliski. Kā parādīt vienu punktu/ciparu?

Mums ir jāpārslēdz katrs vārts un anods noteiktā laikā. To sauc par multipleksēšanu. Šeit es esmu redzējis dažas citas apmācības par to. Piemēram (https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

Mūsu VFD ir daudz tapas, tām visām jābūt vadītām ar dažādām vērtībām, tāpēc katrai no tām ir nepieciešama tapa uz kontroliera. Lielākajai daļai mazo kontrolieru nav tik daudz tapu. Tātad mēs izmantojam maiņu reģistrus kā ostu paplašinātājus. Tie savienojas ar pulksteni, datiem un atlases līniju ar kontroliera mikroshēmu (tikai 3 tapas), un tos var kaskādēt, lai nodrošinātu tik daudz izvades tapu, cik nepieciešams. Arduino var izmantot savu SPI, lai efektīvi sērijveidotu datus uz šīm mikroshēmām.

Displeja pusē šim nolūkam ir arī mikroshēma. "TPIC6b595" ir maiņu reģistrs ar atvērtām kanalizācijas izejām, kas apstrādā līdz 50 V. Atvērta iztukšošana nozīmē, ka izeja paliek atvērta, ja tā ir iestatīta uz TRUE/1/HIGH, un iekšējais tranzistors aktīvi pārslēdzas uz zemo pusi FALSE/0/LOW. Pievienojot rezistoru no izejas tapas pie V+ (50V), tapa tiks izvilkta līdz šim sprieguma līmenim, kamēr iekšējais tranzistors to nenolauks līdz GND.

Shēma parādīja šo maiņu reģistru 3 kaskādes. Rezistoru masīvi tiek izmantoti kā uzvilkumi. Ķēde satur arī kvēldiega barošanas slēdzi (H-tiltu) un vienkāršu sprieguma pastiprinātāju, kas vēlāk tika noraidīts un aizstāts ar XL6009 plati.

5. darbība. Izveidojiet līmeņa mērītāju

Šim nolūkam es izmantoju Dot matricas displeju ar 20 cipariem un 5x12 pikseļiem uz vienu ciparu. Tam ir 20 vārti, viens katram ciparam, un katram pikselim ir plāksnes tapa. Lai kontrolētu katru pikseļu, būtu nepieciešami 60+20 atsevišķi vadāmi tapas, piem. 10x TPIC6b595 mikroshēmas.

Man ir tikai 24 vadāmas tapas no 3x TPIC6b595. Tāpēc es pievienoju virkni pikseļu vienam lielāka līmeņa indikatora pikselim. Patiesībā es varu sadalīt katru ciparu 4, jo es varu kontrolēt 20+4 tapas. Es izmantoju 2x5 pikseļus katrā līmeņa indikatora solī. Šo pikseļu tapas ir pielodētas kopā, izskatās mazliet haotiski, bet darbojas:)

PS: tikko atradu šo projektu, kur šis displejs tiek kontrolēts pikseļu virzienā.

6. solis: Arduino programmēšana

Kā minēts, maiņu reģistrs tiks savienots ar aparatūras SPI. Leonardo pinout diagrammā (attēls no Arduino) tapas sauc par "SCK" un "MOSI" un izskatās purpursarkanas. MOSI apzīmē MasterOutSlaveIn, tas ir datums, kad tiek sērijveidā.

Ja izmantojat citu Arduino, meklējiet SCK un MOSI pinout diagrammā un izmantojiet šīs tapas. RCK signāls jāuztur 2. tapā, bet to var pārvietot, mainot to arī kodā.

Skice vada AD pārveidotāju pin A0 kā pārtraukuma pakalpojumu. Tātad AD vērtības tiek pastāvīgi lasītas un pievienotas globālajam mainīgajam. Pēc dažiem nolasījumiem tiek iestatīts karodziņš un galvenā cilpa uztver reklāmas vērtību, pārveido to par to, kura tapa to dara, un pārceļ to uz SPI uz TPIC6b. Displeja atjauninājums ir jāapvieno pa visiem cipariem/vārtiem un atkal ar tādu ātrumu, lai cilvēka acs neredzētu, ka tas mirgo.

Tieši tādam darbam, kādam tika radīts Arduino:)

Šeit ir mana līmeņa mērītāja displeja kods …

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

7. solis: PCB

Šim projektam es izveidoju dažas PCB, lai tā būtu jauka un tīra. Šajā PCB ir vēl viens sprieguma pastiprinātājs, kas nesniedza pietiekami daudz enerģijas, tāpēc es to šeit neizmantoju un tā vietā injicēju 50 V no XL6009 pastiprinātāja.

Sarežģītā daļa ir VFD pievienošana, jo tiem var būt visu veidu formas, tāpēc es mēģināju padarīt PCB nedaudz vispārīgu VFD savienotāja daļā. Galu galā jums ir jāizdomā displeja kontaktligzda un kaut kā jāpievieno vadi un galu galā nedaudz jāmaina programmas kods, lai viss būtu kopā.

PCB ir pieejams šeit: