Štit za Arduino iz staroruskih VFD cijevi: Sat, termometar, voltmetar : 21 korak (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Ovaj projekt trajao je gotovo pola godine. Ne mogu opisati koliko je posla uloženo u ovaj projekt. Za sam rad na ovom projektu trebalo bi mi zauvijek pa sam imao pomoć svojih prijatelja. Ovdje možete vidjeti naš rad sastavljen u jednom vrlo dugom uputstvu.

Značajke ovog projekta:

• Kompatibilno samo s Arduino UNO pločama
• Pogoni četiri IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD cijevi. Ove cijevi su vrlo energetski učinkovite, čak su učinkovitije od Nixie i izgledaju prilično cool. Energetska učinkovitost gotovo je jednaka LED matrici. Mislim da izgledaju bolje od nixie.
• Napajanje 12V DC + 5V DC putem Arduino ploče; potrebno je stabilizirano napajanje od 12V
• Dizajn kućišta (CAD datoteke) izborno
• moguće primjene: sat, termometar, voltmetar, brojač, semafor,…
• dostupno je više primjera Arduino skica

Znam da je tekst u ovom uputstvu vrlo dug, ali pokušajte pročitati i pogledati svaki tekst i fotografiju ovdje. Neke fotografije nisu sjajne, ali ovo je sve što mogu učiniti. Znam da nisam najbolji fotograf.

Ovaj je projekt izvorno objavljen u axirisu, ali sam izmijenio i objasnio mnogo malih stvari bez njih ćete se zapitati što je pošlo po zlu.

Pribor

Možete vidjeti broj svakog dijela, ali preporučujem da ispišete List List.pdf kako biste ga koristili za popis za kupnju, a kasnije i za lemljenje dijelova na PCB -u. Sve sam kupio u lokalnim trgovinama ili sam ga odspojio s uređaja koji ne rade, ali ako ne možete raditi baš kao ja, dijelove možete naručiti na Aliexpressu ili Amazonu ili u nekoj drugoj trgovini.

Otpornici od ugljičnog filma 1/4W 5% Aliexpress veza koja sadrži sve otpornike koji će vam trebati na ovom popisu

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

Keramički/ MKT/ MKM kondenzatori

• 1x 2.2 nF (222) Aliexpress veza
• 2x 8.2 nF (822) Aliexpress veza za IV-3 / IV-3a ili 2x 22nF (223) za IV-6 Aliexpress veza
• 1x 100 nF (104) Aliexpress veza

Elektrolitički poluvodiči

• 4x 22 μF 50V radijalna Aliexpress veza
• 2x 100 μF 25V radijalna Aliexpress veza

Diskretni poluvodiči

• 1x 1N400x ispravljačka dioda Aliexpress veza
• 4x 1N5819 schottky dioda Aliexpress veza
• 4x LED 3 mm (slobodno odaberite boju) Aliexpress veza
• 13x BC547B NPN tranzistor Aliexpress veza
• 12x BC557B PNP tranzistor Aliexpress veza
• 1x BC639 NPN "napajanje" tranzistora Aliexpress veza
• 1x BC640 PNP "power" tranzistor Aliexpress veza

Integrirani krugovi

ICM7555 timer IC (mora biti CMOS verzija, nemojte koristiti standard 555!) Aliexpress veza

Priključci i različiti dijelovi

• 2x naslagana zaglavlja - razmak 2,54 mm /.1” - 8 polova Aliexpress veza
• 1x zaglavlje za slaganje - razmak 2,54 mm /.1” - 6 polova Aliexpress veza
• 1x zaglavlje za slaganje - razmak 2,54 mm /.1” - 10 polova Aliexpress veza
• 4x IV ‐ 3 ili IV-3a ili IV-6 VFD cijev Aliexpress veza
• PCB PCBWay veza

Ako želite napraviti sat, možete koristiti opcijski RTC DS1307 s baterijskom podrškom, ali ako ga želite učiniti pametnim, koristite esp8266. Možete koristiti veliki esp8266 ili mali esp8266-01, ali preporučujem da koristite mali za sat kako biste bolje izgledali. Ako želite biti još pametniji, kombinirajte esp8266 s 1-žičnim senzorom. Skica podržava DS1820, DS18B20, DS18S20 i DS1822. Temperatura se prikazuje svake minute.

Ako imate bilo kakvih pitanja o ovom projektu, pošaljite mi poruku. Pokušat ću odgovoriti na vaša pitanja što je brže moguće

Korak 1: Pregled projekta

Ovaj Arduino štit je sposoban za pogon 4x ruskih sedmosegmentnih VFD cijevi IV-3, IV-3a ili IV-6. 4x 3 mm LED diode osiguravaju pozadinsko osvjetljenje cijevi. Dizajn se u potpunosti temelji na komponentama kroz rupe, nisu korištene komponente SMD-a. Kao takvu, PCB lako može sastaviti svatko tko ima malo iskustva u lemljenju. Također, korištene komponente su jeftine i lako dostupne. Budući da je ovo zamišljen kao obrazovniji projekt koji se lako izrađuje, nije najbolje rješenje za pogon ovih VFD cijevi s tehničkog gledišta. Umjesto tranzistora BC547 i BC557, mogli smo koristiti upravljačke programe izvora A2982W, ili smo mogli zamijeniti tranzistore visokonaponskim upravljačkim programom izvora visokog napona Supertex s unutarnjim registrom pomaka. Nažalost, može ih biti teško nabaviti i vrlo često dolaze u SMD paketima.

Korak 2: Savjeti za montažu

Ovaj PCB s instrukcijama je dizajniran za nekoga tko ima napredno iskustvo u sastavljanju elektronike. Ako mislite da je to previše komplicirano za vašu razinu vještine, nemojte ga pokušavati sastaviti ili zamolite prijatelja da vam to napravi.

Ne žurite - ovom kompletu bi trebalo biti potrebno 2-3 sata da se dovrši ako neprekidno ili više. Pravim ga manje od 2 sata, ali imam više od 2 godine svakodnevnog iskustva u lemljenju.

Pobrinite se da vaše radno područje bude dobro osvijetljeno (po mogućnosti pri dnevnom svjetlu), čisto i uredno.

Sastavite ploču redoslijedom kako je navedeno u uputama ovdje - pročitajte i razumite svaki korak prije izvođenja svake operacije. Jer nakon greške gotovo da nema povratka.

Pretpostavlja se da razumijete da su poluvodiči (diode, IC, tranzistori) ili elektrolitički kondenzatori polarizirane komponente. Odgovarajuće oznake su sitotiskane na PCB-u i prikazane na shemi ploče.

Za sastavljanje PCB -a bit će potrebni sljedeći alati i materijali:

• Kvalitetno lemilo (25-40W) s malim vrhom (1-2 mm)
• Rezač žice i kliješta
• Osnovni multimetar za ispitivanje napona i identifikaciju otpornika.
• Lupa za čitanje oznaka malih uređaja često je korisna.
• Lemljenje - poželjno je lemljenje olovom/kositrom. Lemljenje bez olova, kakvo se sada mora koristiti u komercijalnim proizvodima u Europi, ima mnogo višu točku taljenja i s njim je vrlo teško raditi. Nemojte koristiti nikakav fluks ili mast.
• Fitilj za otpakivanje (pletenica) može biti koristan ako slučajno stvorite lemne mostove između susjednih lemnih spojeva.

Napajanje strujom

Za pravilno funkcioniranje IV-3/IV-3a/IV-6 VFD štita potrebno je da se Arduino napaja iz 12 V DC izvora napajanja. Koristite samo regulirani sklopni adapter koji može isporučiti 12 V DC / 300 mA.

Nemojte koristiti neregulisani zidni adapter "u stilu transformatora". Oni lako isporučuju više od 16 V s malim opterećenjem i uzrokovat će oštećenje IV-3 VFD štita jer je 12 V opskrbni napon vrlo kritičan. Morate biti vrlo oprezni da ne promijenite polaritet napajanja ili riskirate da ubijete Arduino, VFD štit, napajanje i eventualno sami pokrenete požar ili strujni udar

Stavite izolacijsku traku na metalni štit USB priključka vašeg Arduina prije nego spojite štitnik IV-3 kako biste izbjegli da spojevi lemljenja dotaknu metal i budu kratki

Korak 3: Pregled PCB -a i dijagram kruga

PCB možete naručiti s PCBWay -a. Ako ste novi korisnik, KORISTITE OVAJ LINK ZA BESPLATNU USLUGU OD 5 USD NAKON VAŠE REGISTRACIJE, nakon toga vaših prvih 5 PCB -a je besplatno i morate platiti samo dostavu koja iznosi oko 6 USD poštom iz Kine. Kao što možete vidjeti na posljednjoj fotografiji, štit je iste veličine kao moja debitna kartica iz Revoluta. Ovdje prikazane fotografije za neke ljude mogu izgledati kao da pokušavaju čitati kineski.

Korak 4: Montaža

Konačno smo došli do napretka montaže … U sljedećim koracima 5-19, sastavljat ćemo PCB korak po korak. Može biti korisno držati pregled PCB -a i dijagram sklopa pri ruci tijekom montaže ispisujući ga ili ostavljajući na računalu tijekom lemljenja. Nakon svakog koraka, pažljivo usporedite PCB sa slikama ovdje i provjerite ima li pogrešaka i grešaka u lemljenju.

Korak 5: Diode i IC utičnica

Montirajte sljedeće diode:

• D1: 1N400x ili ekvivalent
• D2 … D5: 1N5819 schottky dioda

Pazite na polaritet i pazite da postavite pravu diodu na pravo mjesto

Lemite D2 i D3 sa strane komponente i obrežite žice na strani lemljenja što je moguće kraće koliko su smještene iznad metalnog USB priključka koji štiti Arduino.

Montirajte 8 -polnu IC utičnicu za IC1. U ovoj fazi nemojte stavljati IC1 u utičnicu.

Korak 6: Elektrolitički kondenzatori

Ugradite sljedeće elektrolitičke kondenzatore:

• C5 … C8: 22µF 50V radijalni elektrolitički kondenzator
• C9, C10: 100µF 25V radijalni kondenzator
• Savijte elektrode za 90 stupnjeva i postavite kondenzatore u ravninu s tiskanom pločom. Pazite na polaritet. Znam da vas živciram s ovim Gledajte već polaritet, ali to je jako važno.

Preporučuje se lemljenje C6, C7 i C8 sa strane komponenti i skraćivanje kabela što je moguće kraće sa strane lemljenja jer su postavljeni iznad metalnog oklopa Arduino USB priključka

Korak 7: Keramički kondenzatori

Nije problem koristiti drugi oblik, važno je da ima istu vrijednost i materijal za ove kondenzatore.

Ugradite sljedeće keramičke kondenzatore:

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

Imajte na umu da su vrijednosti C1 … C3 donekle kritične jer C1 zajedno s R5 definira radnu frekvenciju trostrukog napona, a C2, C3 definiraju struju žarne niti za VFD cijevi.

(*) montirajte 8n2 za cijevi IV-3 i IV-3a, montirajte 22nF za cijevi IV-6.

Korak 8: 10K otpornici

Montirajte 10 kilo ohmske otpornike (smeđa-crna-narančasta-zlatna)

R6… R18

Montirajte ih okomito kao na slici.

Korak 9: 68K otpornici

Montirajte 68-ohmske otpornike (plavo-sivo-narančasto-zlatno)

R19 … R30

Montirajte ih okomito kao na slici.

Korak 10: 220K otpornici

Montirajte otpornike od 220 kilo-ohma (crveno-crveno-žuto-zlato)

R43 … R54

Montirajte ih okomito kao na slici.

Korak 11: 100K otpornici

Montirajte otpornike od 100 kilo-ohma (smeđe-crno-žuto-zlato)

R31 … R42

Montirajte ih okomito kao na slici.

Korak 12: Preostali otpornici

Montirajte preostale otpornike:

• R1: 510 ohma (zelena - smeđa - smeđa - zlatna)
• R2, R3: 1 kilo-ohm (smeđa-crna-crvena-zlatna). Možda ćete morati prilagoditi vrijednost ovisno o LED diodama pozadinskog osvjetljenja koje namjeravate koristiti.
• R4: 2,7 kilo-ohma (crvena-ljubičasta-crvena-zlatna)
• R5: 3,9 kilo ohma (narančasta-bijela-crvena-zlatna)

Korak 13: Arduino zaglavlja

Montirajte Arduino naslove koji se mogu slagati. Zaglavlja se zapravo neće koristiti za slaganje drugih Arduino štitova na vrh ovog štita, ali pomažu u određivanju visine ugradnje nekoliko komponenti i VFD cijevi.

Gurnite zaglavlja kroz PCB i priključite ih u svoj Arduino. Okrenite naopako i lemite 1-2 pina za svaki priključak. Tako će razmak između priključaka biti ispravan. Uklonite štit s Arduina i lemite preostale igle.

Korak 14: Snažni tranzistori

Montirajte sljedeće tranzistore:

• T26: BC639
• T27: BC640

Ne zamjenjujte ove tranzistore standardnim tipovima. Montirajte ih tako da im vrh kućišta bude niži od Arduino zaglavlja.

Umetnite IC1 ICM7555 (*) u utičnicu i priključite štit u Arduino i uključite napajanje. Izmjereni napon između katode D5 i uzemljenja Arduino trebao bi biti oko 32 … 34V. Nisam to učinio jer sam siguran u sebe, ali bolje to učini.

Koristite CMOS verziju (ICM7555, TLC555 LMC555,…), nemojte koristiti standardni mjerač vremena 555

Korak 15: NPN tranzistori

Montirajte tranzistore BC547B

T1… T13

Montirajte ih tako da im vrh kućišta ostane ispod (ili u ravnini s) Arduino zaglavlja.

Korak 16: PNP tranzistori

Montirajte tranzistore BC557B

T14 … T25

Montirajte ih tako da im vrh kućišta ostane ispod (ili u ravnini s) Arduino zaglavlja.

Korak 17: LED pozadinsko osvjetljenje cijevi (izborno)

Za pozadinsko osvjetljenje cijevi možete koristiti standardne LED diode od 3 mm u bilo kojoj boji, čak i LED svjetlosti u RGB boji.

Savijte vodiče LED dioda tako da LED diode stanu u rupe od 3 mm ispod VFD cijevi, a zatim ih lemite na PCB. Obratite pažnju na polaritet. Kratki vodič LED diode (katoda) lemljen je na jastučić najbliži oznaci LED sitotiska (D6 … D9).

Možda će biti potrebno izolirati vodiče D9 kako ne bi dodirnuli ISP konektor na Arduinu.

LED diode su spojene na PWM izlaz na Arduinu i mogu se prigušiti pomoću softvera. To, međutim, neće raditi ispravno ako koristite RGB LED za blijeđenje boja.

Ako vam je lakše, također je moguće montirati LED diode nakon što su VFD cijevi lemljene na mjestu. Zbog tehnike montaže, također je lako kasnije zamijeniti LED diode ako odlučite da želite imati drugu boju pozadinskog osvjetljenja.

Korak 18: Montaža VFD cijevi

Ovo je jedan od najvažnijih koraka izgradnje vašeg štita

Lagano provucite žice cijevi kroz odgovarajuće rupe na PCB -u. Pazite da kratki vod na cijevima prolazi kroz rupu bez lemilice.

Sada bi znamenke trebale biti okrenute prema prednjoj strani PCB -a.

Ako imate poteškoća s provlačenjem žica cijevi kroz rupe, možete ih izrezati kao "spiralu", tako da možete provlačiti jednu žicu odjednom kroz rupe. Pazite da najkraća žica ne bude prekratka jer ćemo cijevi montirati na određenoj udaljenosti od PCB -a.

Kad cijevi postave na mjesto, poravnajte ih manje -više ručno. Dno cijevi treba biti približno 1-2 mm ispod vrha Arduino naslaga koji se mogu slagati.

Ako koristite opcionalno akrilno kućište, možete koristiti gornju i donju ploču kao alat za poravnavanje.

Lemiti dva vodiča svake cijevi na PCB. Nakon što to učinite, još uvijek možete podesiti poravnanje cijevi podgrijavanjem lemnih spojeva.

Ako ste zadovoljni poravnavanjem cijevi, konačno možete lemiti preostale žice cijevi na mjestu i odrezati višak kabela malim rezačem žice.

Ne pokušavajte promijeniti poravnanje cijevi nakon što je lemljena na mjestu jer to može uzrokovati mehaničko naprezanje i oštećenje cijevi

Korak 19: Završni test

Na kraju test … Prenesite demo skicu na Arduino i odspojite Arduino s USB priključka računala.

Priključite gotov VFD štit na Arduino. Pazite da niti jedan metalni dio Arduina ne dotakne lemne spojeve VFD štita.

Spojite 12 V DC adapter za napajanje na Arduino konektor za napajanje i uključite napajanje.

Nakon nekoliko sekundi VFD cijevi bi trebale početi brojati od 0 do 9 u beskrajnoj petlji. Decimalne separacijske točke VFD cijevi trebale bi tvoriti binarni 4 -bitni brojač.

Pozadinsko osvjetljenje cijevi treba se zatamniti svakih nekoliko sekundi i ponovno uključiti.

Pažljivo provjerite žice cijevnih niti. Trebali bi vrlo slabo svijetliti tamnocrvenom bojom. Ako previše svijetle, smanjite vrijednosti C2 i C3. S druge strane, ako žarna nit jedva svijetli, a znamenke su previše tamne, možete eksperimentirati povećanjem vrijednosti za C2 i C3.

Korak 20: Akrilno kućište (izborno)

Prve dvije datoteke su CAD datoteke. Preporučujem vam da otvorite "Korisnički priručnik za kućište za Shield za prikaz na zaslonu.pdf" i odatle promatrate korake za akrilno kućište.

Korak 21: Softver

Svaka biblioteka koja će vam trebati nalazi se u komentarima na početku svake skice.

Direktni pristup

Omogućuje izravan pristup cijevima i LED diodama. Možete uključiti i isključiti pojedinačne segmente i točke u cijevima te kontrolirati radni ciklus PWM za osvjetljavanje LED dioda.

Običan sat

Samo sat koji je postavljen putem serijskog monitora i ništa previše neobično, ali nakon otprilike 1 dana sat se vratio s otprilike 1 minutom

Pametni sat

• Dodana podrška za dodatni DS1307 RTC s baterijskom podrškom.
• Dodana podrška za rad samo s esp8266 preko RX -a i TX -a
• Dodatni prikaz temperature u Celzijevim stupnjevima kada je spojen 1-žični senzor. Skica podržava DS18B20, DS18S20 i DS1822. Temperatura se prikazuje svake minute.

Da bi esp8266 radio sa satom, trebat ćete bljeskati esp i napraviti poseban most koji je ovdje prikazan kako preći u način dubokog mirovanja radi uštede energije. Također će trebati postaviti WIFI vjerodajnice i vremensku zonu iz koda na esp -u. Ako nemate iskustva s esp8266, pročitajte ovdje kako biste saznali više o instaliranju ploče u Arduino IDE.

Termometar

Radi s 1-žičnim temperaturnim senzorima. Program podržava DS1820 (različito ožičenje, provjerite ga na internetu), DS18B20, DS18S20 i DS1822.

Voltmetar

Ovaj program prikazuje napon izmjeren na pinu A5.

Demonstracija

Primjer animacije cijevi, PWM animacija LED dioda.