Mjerač razine zvuka s recikliranog VFD -a: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

VFD - Vakuumski fluorescentni displeji, svojevrsni dinosauri zaslonske tehnologije, još uvijek prilično lijepi i cool, mogu se pronaći u mnogim zastarjelim i zanemarenim uređajima za kućnu elektroniku. Pa hoćemo li ih ostaviti? Neooo, još ih možemo koristiti. Koštalo je malo truda, ali isplati se.

Korak 1: Upoznajte zaslon

VFD ima 3 glavna dijela

- vlakno (plavo)

- Vrata (zelena)

- Ploče (žute) obložene fosforom koje svijetle pri udaru elektrona.

Elektroni putuju od niti do ploča, prolazeći kroz kapije. Da bi se to dogodilo, ploča mora biti za 12 do 50 V pozitivnija od niti (negativni elektroni se povlače prema pozitivnoj strani). Vrata će omogućiti elektronima da prolete kad im je napon blizu napona ploča. Inače, kada vrata imaju nizak ili negativan napon, elektroni se odbijaju i ne dopiru do ploča, što rezultira svjetlošću.

Kad pomno pogledate zaslon, vidjet ćete da vrata (metalne ploče sa punktiranim točkama) prekrivaju više ploča (elementi zaslona iza), pa jedna kapija prebacuje brojne elemente prikaza. Više ploča također je spojeno na jedan klin. To rezultira matricom koju je potrebno pokrenuti na višestruki način. Uključujete jedna po jedna vrata i također uključujete ploče koje bi trebale svijetliti ispod ovih vrata, zatim uključujete sljedeća vrata i neke druge ploče.

Da biste testirali zaslon, možete potražiti iglice sa žarnom niti - obično najudaljenije - i na njih primijeniti oko 3 V, koristeći 2 AA baterije. Nemojte koristiti veći napon jer bi to moglo oštetiti žice s finim vlaknima. Tada žice postaju vidljive kao crvene užarene trake, navikli ste na veliki napon!

Zatim primijenite 9/12/18V (2x 9V baterije) na vrata i ploču (samo pogledajte u zaslon gdje se nalaze igle za metalne kapije), to bi trebalo negdje osvijetliti jedan element prikaza.

Na slikama sam jednostavno spojio (skoro) sve kapije i anode na 12V ovo uključuje sve.

Zabilježite koja iglica svijetli koji segment zaslona! To će biti potrebno za povezivanje i programiranje zaslona.

Korak 2: Izazov 1: Visoki napon

Kao što smo vidjeli u Teoriji, pločama/vratima je potreban napon od 12 do 50 volti da bi bili privlačni za elektrone i dobili lijepo osvjetljenje fosfora. U potrošačkim uređajima ovaj napon se obično uzima s dodatne kartice na glavnom transformatoru. Kao DIY momak nemate transformatore s dodatnim jezičcima i svejedno preferirate jednostavne 5V USB priključke:)

Zatim za izvođenje multipleksiranog matričnog zaslona potreban nam je veći napon pri ~ 12V iz našeg testa, jer se segmenti zaslona osvjetljavaju samo jedan za drugim, što rezultira efektom zatamnjenja (PWM stil s omjerom 1: NumberOfGates). Dakle, trebali bismo ciljati na 50V.

Postoje brojni krugovi za povećanje napona sa samo 5V na 30V..50V, ali većina isporučuje samo malu količinu energije, poput nekoliko mA@50V za upravljački program koji pokazujem u sljedećim koracima, a koji koristi pullup otpornike, ovo nije dovoljno. Završio sam s korištenjem jednog od jeftinih krugova pojačivača napona koje možete pronaći na Amazonu ili eBayu (potražite "XL6009"), on pretvara 5V u ~ 35V s velikom strujom, što je dovoljno dobro.

Ovi uređaji temeljeni na XL6009 mogu se izmjenjivanjem otpornika povećati na izlaz ~ 50V. Otpornik je na slikama označen crvenom strelicom. Također možete potražiti podatkovni list XL6009 koji sadrži potrebne podatke za izračun izlaznog napona.

Korak 3: Izazov 2: Omogućite napajanje niti

Filament treba pokretati s približno 3V (ovisno o zaslonu). Po mogućnosti AC i nekako zalijepljen u sredini na GND. Puh, 3 želje u jednom redu.

Opet u originalnim uređajima, to bi se postiglo pomoću kartice na Transformatoru i neke vrste veze Z -diode s GND -om ili negdje još čudnije (poput -24V tračnice)

Neki eksperimenti kasnije sam otkrio da je jednostavan izmjenični napon iznad GND -a dovoljno dobar. Istosmjerni napon, poput 2 AA baterije, također radi, ali proizvodi gradijent svjetline s jedne strane VFD -a na drugu, neki su primjeri na youtubeu kada tražite "VFD".

Moje rješenje

Za dobivanje izmjeničnog napona, ovo je napon koji stalno mijenja svoj polaritet, mogu koristiti krug H-mosta. Oni su vrlo česti u robotici za upravljanje istosmjernim motorima. H-most omogućuje promjenu smjera (polariteta), ali i brzine motora.

Moj omiljeni dobavljač elektronike za DIY nudi mali modul "Pololu DRV8838" koji radi točno ono što ja želim.

Jedini potrebni ulaz je napajanje i izvor takta pa stvar neprestano mijenja polaritet. Sat? Ispostavilo se da jednostavan RC element između negativnog izlaza i ulaza PHASE može djelovati kao oscilator za ovu stvar.

Na slici je prikazano spajanje upravljačkog programa motora za generiranje izmjeničnog napona za VFD nit.

Korak 4: Povezivanje s 5V logikom

Sada možemo osvijetliti cijeli zaslon, sjajno. Kako možemo prikazati jednu točku/znamenku?

Moramo promijeniti vrata i anodu u određeno vrijeme. To se naziva multipleksiranje. Vidio sam neke druge tutorijale o ovome ovdje. Npr. (Https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

Naš VFD ima puno pinova, svi oni moraju se pokretati s različitim vrijednostima, pa bi svaki trebao pin na kontroleru. Većina malih kontrolera nema toliko pinova. Stoga koristimo registre pomaka kao proširivače portova. Oni se povezuju sa satom, podacima i linijom za odabir na čip kontrolera (samo 3 pina) i mogu se kaskadirati kako bi se osiguralo onoliko izlaznih pinova koliko je potrebno. Arduino može koristiti svoj SPI za učinkovito serijsko prenošenje podataka na ove čipove.

Sa strane zaslona nalazi se čip i u tu svrhu. "TPIC6b595" je registar pomaka s otvorenim izlazima za odvod, koji rukuje do 50V. Otvoreni odvod znači da izlaz ostaje otvoren kada je postavljen na TRUE/1/HIGH, a unutarnji tranzistor se aktivno prebacuje na donju stranu FALSE/0/LOW. Prilikom dodavanja otpornika s izlaznog pina na V+ (50V) pin će se povući do ove razine napona sve dok ga unutarnji tranzistor ne povuče prema dolje.

Krug prikazuje kaskade 3 ovih registara pomaka. Otpornički nizovi koriste se kao pull -up. Krug također sadrži prekidač za napajanje sa žarnom niti (H-most) i jednostavno pojačivač napona koji je kasnije odbijen i zamijenjen pločom XL6009.

Korak 5: Izrada mjerača razine

Za to koristim matrični zaslon s 20 znamenki i 5x12 piksela po znamenki. Ima 20 vrata, po jedan za svaku znamenku, a svaki piksel ima pločicu. Za kontrolu svakog piksela bilo bi potrebno 60+20 pojedinačnih kontrolnih pinova, npr. 10x čipovi TPIC6b595.

Imam samo 24 kontrolna pina iz 3x TPIC6b595. Pa povežem hrpu piksela na jedan piksel indikatora veće razine. Zapravo mogu podijeliti svaku znamenku na 4 jer mogu kontrolirati 20+4 igle. Koristim 2x5 piksela po koraku indikatora razine. Igle za ove piksele su lemljene zajedno, izgleda pomalo kaotično, ali radi:)

PS: Upravo sam pronašao ovaj projekt u kojem se ovim zaslonom upravlja pikselno..

Korak 6: Programiranje Arduina

Kao što je spomenuto, registar pomaka bit će spojen na hardverski SPI. U dijagramu iscrtavanja Leonarda (slika iz Arduina) igle se zovu "SCK" i "MOSI" i izgledaju ljubičasto. MOSI označava MasterOutSlaveIn, tu se datum serijski prikazuje.

Ako koristite drugi Arduino, pretražite dijagram iscrtavanja za SCK i MOSI i umjesto toga upotrijebite ove pinove. RCK signal treba držati na pinu 2, ali to se može premjestiti ako se i to promijeni u kodu.

Skica izvodi AD pretvarač na pin A0 kao uslugu prekida. Tako se vrijednosti AD stalno čitaju i dodaju globalnoj varijabli. Nakon nekih očitanja postavlja se zastavica, a glavna petlja preuzima vrijednost oglasa, pretvara je u pin koji radi i prebacuje je na SPI u TPIC6b. Ažuriranje zaslona mora se prebaciti preko svih znamenki/vrata i opet takvom brzinom da ljudsko oko neće vidjeti kako treperi.

Upravo takav posao za koji je Arduino napravljen:)

Evo koda za moj zaslon mjerača razine …

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

Korak 7: PCB

Napravio sam nekoliko PCB -a za ovaj projekt, samo da bih imao lijepu i čistu gradnju. Ovaj PCB sadrži još jedno pojačalo napona koje nije isporučilo dovoljno snage, pa ga ovdje nisam koristio i umjesto toga ubrizgao 50V iz pojačala XL6009.

Škakljiv dio je dodavanje VFD -a, budući da oni mogu imati sve oblike. Pokušao sam učiniti PCB donekle generičkim u dijelu VFD konektora. Na kraju morate shvatiti ispis za vaš zaslon i nekako spojiti ožičenje te na kraju malo promijeniti programski kôd kako bi se sve uklopilo.

PCB je dostupan ovdje: