Измервател на нивото на звука от рециклиран VFD: 7 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

VFD - Вакуумни флуоресцентни дисплеи, нещо като Динозавър на дисплейната технология, все още доста хубави и готини, могат да бъдат намерени в много остарели и пренебрегвани устройства за домашна електроника. Така че ще ги изхвърлим ли? Не, все още можем да ги използваме. Това струваше малко усилия, но си заслужава.

Стъпка 1: Запознайте се с дисплея

VFD има 3 основни части

- нишка (синя)

- Порти (зелени)

- Плаки (жълти), покрити с фосфор, които светват при удар от електрони.

Електроните пътуват от нажежаема жичка до плочите, преминавайки покрай портите. За да се случи това, плочата трябва да бъде с около 12 до 50V по -положителна от нишката (отрицателните електрони се изтеглят към положителната страна). Портите ще позволят на електроните да летят, когато напрежението им е близо до това на плочите. В противен случай, когато портите имат ниско или отрицателно напрежение, електроните се отскачат и не достигат до плочите, което води до липса на светлина.

Когато се вгледате внимателно в дисплея, ще видите, че портите (прекъснатите метални плочи) покриват множество плочи (елементите на дисплея отзад), така че една врата превключва редица елементи на дисплея. Редица плочи също са свързани заедно на един щифт. Това води до матрица, която трябва да се изпълнява по мултиплексиран начин. Включвате една по една врата и включвате плочите, които трябва да светят под тази порта, след това включвате следващата врата и някои други плочи.

За да тествате дисплея, можете да потърсите щифтовете с нажежаема жичка - обикновено най -външните - и да приложите около 3V към него, като използвате 2 батерии AA. Не използвайте по -високо напрежение, това може да спука фините нишки. Тогава проводниците стават видими като червени светещи ивици, свикнали сте с много напрежение!

След това приложете 9/12/18V (2x 9V батерии) към порта и плоча (просто погледнете в дисплея, където са щифтовете за металните порти), това трябва да освети някъде един елемент на дисплея.

На снимките просто свързах (почти) всички порти и аноди към 12V, това включва всичко.

Направете бележки за това кой щифт светва кой сегмент на дисплея! Това ще е необходимо за свързване и програмиране на дисплея.

Стъпка 2: Предизвикателство 1: Високо напрежение

Както видяхме в теорията, плочите/портите се нуждаят от напрежение от 12 до 50 волта, за да бъдат привлекателни за електроните и да получат хубаво осветление на фосфора. В потребителските устройства това напрежение обикновено се взема от допълнителен раздел на основния трансформатор. Като човек „направи си сам“нямате трансформатори с допълнителни раздели и така или иначе предпочитате прости 5V USB захранвания:)

След това при пускане на мултиплексиран матричен дисплей се нуждаем от повече напрежение, когато ~ 12V от нашия тест, тъй като сегментите на дисплея се осветяват само малко един след друг, което води до ефект на затъмняване (PWM стил със съотношение 1: NumberOfGates). Така че трябва да се стремим към 50V.

Има редица схеми за повишаване на напрежението от 5V до 30V..50V, но повечето доставят само малко количество енергия, като например няколко mA@50V за драйвера, който показвам в следващите стъпки, който използва издърпващи резистори, това не е достатъчно. В крайна сметка използвах една от евтините схеми за усилване на напрежение, които можете да намерите на Amazon или eBay (потърсете „XL6009“), той преобразува 5V в ~ 35V с висок ток, което е достатъчно добро.

Тези устройства, базирани на XL6009, могат да бъдат изведени на изход ~ 50V чрез смяна на резистор. Резисторът е маркиран в изображенията с червена стрелка. Можете също така да потърсите лист с данни за XL6009, който съдържа необходимата информация за изчисляване на изходното напрежение.

Стъпка 3: Предизвикателство 2: Включете нишката

Нишката трябва да се задвижва с около 3V (зависи от дисплея). За предпочитане AC и по някакъв начин залепен в средата към GND. Пух, 3 желания в един ред.

Отново в оригиналните устройства това би било постигнато с раздел на трансформатора и някаква връзка с Z -диод към GND или някъде още по -странно (като релса -24V)

Някои експерименти по -късно установих, че обикновено променливо напрежение над GND е достатъчно добро. Постоянното напрежение, подобно на 2 батерии AA, също работи, но създава градиент на яркост от едната страна на VFD към другата, това са някои примери в youtube, когато търсите „VFD“.

Моето решение

За да получите променливо напрежение, това е напрежение, което постоянно променя полярността си, мога да използвам верига H-Bridge. Те са много често срещани в роботиката за управление на DC двигатели. H-Bridge позволява промяна на посоката (полярността), а също и на скоростта на двигателя.

Любимият ми доставчик на електроника „направи си сам“предлага малък модул „Pololu DRV8838“, който прави точно това, което искам.

Единственият необходим вход е захранване и източник на часовник, така че нещо постоянно превключва полярността. Часовник? Оказва се, че прост RC елемент между отрицателния изход и входа PHASE може да действа като осцилатор за това нещо.

Изображението показва свързването на драйвера на двигателя за генериране на променливо напрежение за нишката на VFD.

Стъпка 4: Свързване с 5V логика

Сега можем да осветим целия дисплей, страхотно. Как да покажем една точка/цифра?

Трябва да превключваме всяка порта и анод в определено време. Това се нарича мултиплексиране. Виждал съм някои други уроци по този въпрос тук. Например (https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

Нашият VFD има много пинове, всички те трябва да се управляват с различни стойности, така че всеки ще се нуждае от щифт на контролера. Повечето малки контролери нямат толкова много щифтове. Затова използваме регистрите за смяна като разширители на портове. Те се свързват с часовник, данни и линия за избор към чипа на контролера (само 3 пина) и могат да бъдат каскадирани, за да осигурят колкото се може повече изходни пинове. Arduino може да използва своя SPI за ефективно сериализиране на данни към тези чипове.

От страна на дисплея има и чип за тази цел. "TPIC6b595" е регистър на смяна с отворени изходи за източване, който обработва до 50V. Отворен източник означава, че изходът е оставен отворен, когато е зададен на TRUE/1/HIGH и вътрешен транзистор преминава активно към долната страна FALSE/0/LOW. При добавяне на резистор от изходния щифт към V+ (50V) щифтът ще бъде изтеглен до това ниво на напрежение, стига вътрешният транзистор да не го издърпа до GND.

Веригата показва каскади 3 от тези регистри на смяна. Резисторните масиви се използват като издърпващи. Веригата съдържа също превключвател на захранването с нажежаема жичка (H-мост) и прост усилвател на напрежение, който по-късно беше отхвърлен и заменен с платката XL6009.

Стъпка 5: Изработка на нивомер

За това използвам Dot матричен дисплей с 20 цифри и 5x12 пиксела на цифра. Той има 20 порта, по един за всяка цифра и всеки пиксел има щифт. Контролирането на всеки пиксел би изисквало 60+20 отделни контролируеми пина, напр. 10x чипове TPIC6b595.

Имам само 24 управляеми щифта от 3x TPIC6b595. Така че свързвам куп пиксели към един пиксел с по -голямо ниво на индикатор. Всъщност мога да разделя всяка цифра на 4, защото мога да контролирам 20+4 пина. Използвам 2x5 пиксела на стъпка с индикатор за ниво. Щифтовете за тези пиксели са запоени заедно, изглежда малко хаотично, но работи:)

PS: Току -що намерих този проект, където този дисплей се управлява по пиксели..

Стъпка 6: Програмиране на Arduino

Както бе споменато регистърът на смяна ще бъде свързан към хардуерен SPI. В схемата за извеждане на Leonardo (Изображение от Arduino) щифтовете се наричат "SCK" и "MOSI" и изглеждат лилави. MOSI означава MasterOutSlaveIn, там датата е сериализирана.

Ако използвате друг Arduino, потърсете схемата на разпределение за SCK и MOSI и вместо това използвайте тези щифтове. Сигналът RCK трябва да се държи на пин 2, но това може да бъде преместено при промяна на това в кода.

Скицата изпълнява AD конвертора на пин А0 като услуга за прекъсване. Така стойностите на AD постоянно се четат и добавят към глобална променлива. След някои отчитания се задава флаг и основният цикъл улавя стойността на рекламата, трансформира я в кой щифт прави каквото и я премества към SPI в TPIC6b.. Актуализацията на дисплея трябва да бъде преместена през всички цифри/порти над и отново с такава скорост, че човешкото око няма да види трептенето му.

Точно за тази работа, за която е създаден Arduino:)

Тук идва кодът за моя дисплей на нивомера …

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

Стъпка 7: ПХБ

Направих няколко печатни платки за този проект, само за да имам хубава и чиста конструкция. Тази платка съдържа друг усилвател на напрежение, който не доставя достатъчно мощност, така че не го използвах тук и вместо това инжектирах 50V от усилвателя XL6009.

Сложната част е добавянето на VFD, тъй като те могат да имат всякакви форми. Опитах се да направя печатната платка донякъде обща в частта на VFD конектора. В крайна сметка трябва да разберете извода за вашия дисплей и да свържете по някакъв начин окабеляването и в крайна сметка да промените малко програмния код, за да се съчетае всичко.

Печатната платка е достъпна тук: