Ескі ресейлік VFD түтіктерінен Arduino үшін қалқан: Сағат, термометр, вольт өлшегіш : 21 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Бұл жобаны аяқтауға жарты жылға жуық уақыт кетті. Мен бұл жобада қанша жұмыс атқарылғанын сипаттай алмаймын. Бұл жобаны жалғыз орындау мені мәңгілікке алып кетеді, сондықтан маған достарымның көмегі тиді. Мұнда сіз біздің жұмысты өте ұзақ нұсқаулықта жинақталғанын көре аласыз.

Бұл жобаның ерекшеліктері:

• Тек Arduino UNO тақталарымен үйлесімді
• Төрт IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD түтіктерін жүргізеді. Бұл түтіктер өте қуатты, тіпті Nixie -ге қарағанда тиімдірек және өте керемет көрінеді. Энергия тиімділігі жарық диодты матрицамен тең. Менің ойымша, олар Никсиге қарағанда жақсы көрінеді.
• Arduino тақтасы арқылы 12В тұрақты ток + 5В тұрақты ток көзі; тұрақтандырылған 12В кернеуі қажет
• Қоршау дизайны (CAD файлдары) міндетті емес
• мүмкін болатын қосымшалар: сағат, термометр, вольтметр, есептегіш, табло,…
• бірнеше Arduino мысал эскиздері бар

Мен бұл нұсқаулықтағы мәтін өте ұзақ екенін білемін, бірақ мұнда әрбір мәтін мен суретті оқып, көруге тырысыңыз. Кейбір фотосуреттер керемет емес, бірақ мен мұны істей аламын. Мен ең жақсы фотограф емес екенімді білемін.

Бұл жоба бастапқыда axiris -те жарияланған, бірақ мен көптеген ұсақ -түйектерді өзгертіп, түсіндірдім, сіз өзіңізден не болғанын сұрайсыз.

Жабдықтар

Сіз әр бөліктің санын көре аласыз, бірақ мен бөлшектер тізімін.pdf файлын сатып алу тізіміне, кейіннен бөлшектерді ПХД -ге дәнекерлеу үшін пайдалану үшін басып шығаруды ұсынамын. Мен бәрін жергілікті дүкендерден сатып алдым немесе оны жұмыс істемейтін құрылғылардан алып тастадым, бірақ егер сіз мен сияқты жасай алмасаңыз, онда сіз бөлшектерді Aliexpress немесе Amazon немесе басқа дүкеннен тапсырыс бере аласыз.

Carbon Film Resistors 1/4W 5% Aliexpress сілтемесі, бұл тізімде сізге қажет барлық резистор бар

• 1x 510 дюйм
• 2x 1K
• 1x 2K7
• 1x 3K9
• 13x 10K
• 12x68K
• 12x 100K
• 12x 220K

Керамикалық/ MKT/ MKM конденсаторлары

• 1x 2.2 nF (222) Aliexpress сілтемесі
• 2x 8.2 nF (822) IV-3 / IV-3a үшін Aliexpress сілтемесі немесе IV-6 Aliexpress сілтемесі үшін 2x 22nF (223)
• 1x 100 nF (104) Aliexpress сілтемесі

Электролиттік жартылай өткізгіштер

• 4x 22 мкФ 50В радиалды Aliexpress сілтемесі
• 2x 100 мкФ 25В радиалды Aliexpress сілтемесі

Дискретті жартылай өткізгіштер

• 1x 1N400x түзеткіш диод Aliexpress сілтемесі
• 4x 1N5819 schottky diod Aliexpress сілтемесі
• 4х жарықдиодты 3мм (түсті еркін таңдаңыз) Aliexpress сілтемесі
• 13x BC547B NPN транзисторы Aliexpress сілтемесі
• 12x BC557B PNP транзисторы Aliexpress сілтемесі
• 1x BC639 NPN «күш» транзисторы Aliexpress сілтемесі
• 1x BC640 PNP «күші» транзисторы Aliexpress сілтемесі

Интегралды схемалар

ICM7555 таймері IC (CMOS нұсқасы болуы керек, 555 стандартты пайдаланбаңыз!) Aliexpress сілтемесі

Қосқыштар мен әр түрлі бөлшектер

• 2x жиналмалы тақырып - аралығы 2,54 мм /.1” - 8 полюс Aliexpress сілтемесі
• 1x жиналмалы тақырып - аралығы 2,54 мм /.1” - 6 полюс Aliexpress сілтемесі
• 1x жиналмалы тақырып - аралығы 2,54 мм /.1” - Aliexpress сілтемесінің 10 полюсі
• 4x IV ‐ 3 немесе IV-3a немесе IV-6 VFD түтігі Aliexpress сілтемесі
• PCB PCBWay сілтемесі

Егер сіз сағат жасағыңыз келсе, батареямен қамтамасыз етілетін қосымша RTC DS1307 пайдалануға болады, бірақ егер оны ақылды еткіңіз келсе, esp8266 пайдаланыңыз. Үлкен esp8266 немесе кіші esp8266-01 қолдануға болады, бірақ мен сағаттың жақсы көрінуі үшін кішісін пайдалануды ұсынамын. Егер сіз одан да ақылды болғыңыз келсе, esp8266-ді 1 сымды сенсормен біріктіріңіз. Эскиз DS1820, DS18B20, DS18S20 және DS1822 қолдайды. Температура минут сайын көрсетіледі.

Егер сізде осы жоба бойынша сұрақтарыңыз болса, маған хат жазыңыз. Мен сіздің сұрақтарыңызға мүмкіндігінше тез жауап беруге тырысамын

1 -қадам: Жобаға шолу

Бұл Arduino қалқаны 4x ресейлік IV-3, IV-3a немесе IV-6 жеті сегментті VFD түтіктерін жүргізуге қабілетті. 4х 3 мм жарықдиодты түтіктер үшін фондық жарықтандыруды қамтамасыз етеді. Дизайн толығымен тесік компоненттеріне негізделген, SMD компоненттері қолданылмаған. Осылайша, ПХД дәнекерлеу тәжірибесі бар кез келген адам оңай жинай алады. Сонымен қатар, қолданылатын компоненттер арзан және оңай қол жетімді. Бұл неғұрлым білімді, құрастыруға оңай жоба ретінде жасалғандықтан, бұл VFD түтіктерін техникалық тұрғыдан басқарудың ең жақсы шешімі емес. BC547 және BC557 транзисторларының орнына біз A2982W көзі драйверлерін қолдана алар едік немесе ішкі транзисторы бар Supertex жоғары кернеулі IC драйверімен транзисторларды алмастыра алар едік. Өкінішке орай, оларды SMD пакеттерінде алу қиын болуы мүмкін.

2 -қадам: құрастыру бойынша кеңестер

Бұл нұсқаулық ПХД электрониканы құрастыруда алдыңғы қатарлы тәжірибесі бар адамға арналған. Егер сіз өзіңіздің шеберлік деңгейіңіз үшін бұл өте күрделі деп ойласаңыз, оны жинауға тырыспаңыз немесе досыңыздан оны сізге дайындауды сұрамаңыз.

Асықпаңыз - бұл жиынтық 2-3 сағатқа созылуы керек, егер үзіліссіз немесе одан да көп болса. Мен оны 2 сағаттан аз уақыт ішінде жасаймын, бірақ менде дәнекерлеу бойынша күнделікті 2 жылдан астам тәжірибем бар.

Жұмыс аймағыңыз жақсы жарықтандырылғанына көз жеткізіңіз (күндізгі жарық), таза және ұқыпты.

Тақтаны осындағы нұсқаулықта көрсетілген ретпен жинаңыз - әр операцияны орындамас бұрын әр қадамды оқып, түсініңіз. Өйткені қатеден кейін артқа шегіну болмайды.

Сіз жартылай өткізгіштер (диодтар, IC, транзисторлар) немесе электролиттік конденсаторлар поляризацияланған компоненттер екенін түсінесіз деп ойлайсыз. Сәйкес таңбалар ПХД-да жібектен жасалған және тақтада көрсетілген.

ПХД құрастыру үшін келесі құралдар мен материалдар қажет болады:

• Кішкене ұшы бар (25-40 Вт) жақсы сапалы дәнекерлеу үтігі (1-2 мм)
• Тартқыштар мен қысқыштар
• Кернеуді тексеруге және резисторларды анықтауға арналған негізгі мультиметр.
• Кішкене құрылғы белгілерін оқу үшін үлкейткіш әйнек жиі көмектеседі.
• Дәнекерлеу - қорғасын/қалайы дәнекеріне артықшылық беріледі. Қорғасынсыз дәнекерлеу, қазір Еуропадағы коммерциялық өнімдерде қолдану үшін қажет, балқу температурасы әлдеқайда жоғары және онымен жұмыс істеу өте қиын болуы мүмкін. Ешқандай ағынды немесе майды қолданбаңыз.
• Егер сіз байқаусызда дәнекерленген қосылыстар арасында дәнекерлеу көпірлерін жасасаңыз, тазартқыш білік пайдалы болады.

Нәр беруші

IV-3/IV-3a/IV-6 VFD қалқаны дұрыс жұмыс істеу үшін Arduino-ны 12 В тұрақты ток көзінен қуаттандыруды қажет етеді. 12 В тұрақты ток / 300 мА жеткізуге қабілетті реттелетін коммутациялық қуат адаптерін ғана қолданыңыз.

Реттелмеген «трансформатор стиліндегі» қабырға адаптерін қолданбаңыз. Олар жеңіл жүктеме кезінде 16 В-тан оңай жеткізеді және IV-3 VFD қалқанына зақым келтіреді, себебі 12 В кернеуі өте маңызды. Сіз қоректендіру көзінің полярлығын өзгертпеу үшін өте сақ болуыңыз керек, немесе сіз Arduino, VFD қалқанын, қуат көзін өлтіру қаупі бар, мүмкін отты немесе электр тогын өз қолыңызбен өртеуіңіз мүмкін

IV-3 қалқаны қосар алдында дәнекерлеу қосылыстары металға тиіп кетпеуі үшін және қысқа тұйықталмас үшін Arduino USB коннекторының металл қалқанына оқшаулағыш таспаны салыңыз

3 -қадам: ПХД шолу және схемасы

Сіз PCBWay -ден ПХД -ге тапсырыс бере аласыз. Егер сіз жаңа пайдаланушы болсаңыз, осы сілтемені тіркеуден кейін 5 долларға тегін алу үшін пайдаланыңыз, содан кейін сіздің алғашқы 5 ПХБ ақысыз болады және сізге жеткізу үшін ақы төлеу қажет, ол Қытай әуе поштасымен шамамен 6 доллар. Соңғы фотода көріп тұрғандай, қалқан менің Revolut дебеттік картамен бірдей. Кейбір адамдар үшін мұнда көрсетілген суреттер қытай тілін оқуға тырысқандай көрінуі мүмкін.

4 -қадам: құрастыру

Ақырында, біз құрастыру барысына жеттік … Келесі 5-19 қадамдарда біз ПХД-ны кезең-кезеңмен жинаймыз. Дәнекерлеу кезінде PCB -ге басып шығару немесе компьютерде қалдыру арқылы жинақтау кезінде ПХД шолуы мен схемасын қолда ұстау пайдалы болуы мүмкін. Әр қадамнан кейін ПХД -ны мына суреттермен мұқият салыстырып, қателер мен дәнекерлеу ақауларын тексеріңіз.

5 -қадам: диодтар мен IC розеткасы

Келесі диодтарды орнатыңыз:

• D1: 1N400x немесе эквиваленті
• D2… D5: 1N5819 шоттикалық диод

Полярлықты қадағалаңыз және дұрыс диодты дұрыс жерге орнатыңыз

D2 және D3 дәнекерлеуші компоненттер жағынан және дәнекерлеу жағындағы сымдарды мүмкіндігінше қысқа етіп кесіңіз, себебі олар Arduino металл USB коннекторының экраны үстінде орналасқан.

IC1 үшін 8 полюсті IC ұяшығын орнатыңыз. Бұл кезеңде IC1 ұясына салмаңыз.

6 -қадам: электролиттік конденсаторлар

Келесі электролиттік конденсаторларды орнатыңыз:

• C5… C8: 22µF 50В радиалды электролиттік конденсатор
• C9, C10: 100µF 25В радиалды конденсатор
• Өткізгіштерді 90 градусқа бүгіңіз және конденсаторларды ПХД -ге бекітіңіз. Полярлықты қадағалаңыз. Мен сізді бұл полярлықты көруге ренжіткенімді білемін, бірақ бұл өте маңызды.

C6, C7 және C8 компоненттерін дәнекерлеу және сымдарды Arduino USB коннекторының металл қалқанының үстінде орналасқандықтан, оларды қысқа мерзімде кесу ұсынылады

7 -қадам: керамикалық конденсаторлар

Басқа пішінді қолданудың еш қиындығы жоқ, бұл конденсаторлардың мәні мен материалы бірдей болуы маңызды.

Келесі керамикалық конденсаторларды орнатыңыз:

• C1: 2n2
• C2, C3: 8n2 немесе 22nF (*)
• С4: 100н

Назар аударыңыз, C1… C3 мәндері біршама маңызды, себебі C1 R5 -пен бірге кернеу триплерінің жұмыс жиілігін анықтайды, ал C2, C3 VFD түтіктерінің жіп токтарын анықтайды.

(*) IV-3 және IV-3a түтіктері үшін 8n2 тірегі, IV-6 құбырлар үшін 22nF тірегі.

8 -қадам: 10K резисторлары

10 кило-Ом резисторларын орнатыңыз (қоңыр-қара-қызғылт сары-алтын)

R6… R18

Оларды суреттегідей тігінен орнатыңыз.

9 -қадам: 68K резисторлары

68 кило-Ом резисторларын орнатыңыз (көк-сұр-қызғылт-алтын)

R19… R30

Оларды суреттегідей тігінен орнатыңыз.

10 -қадам: 220K резисторлар

220 кило-Ом резисторларын орнатыңыз (қызыл-қызыл-сары-алтын)

R43… R54

Оларды суреттегідей тігінен орнатыңыз.

11 -қадам: 100K резисторлары

100 кило-Ом резисторларды орнатыңыз (қоңыр-қара-сары-алтын)

R31… R42

Оларды суреттегідей тігінен орнатыңыз.

12 -қадам: Қалған резисторлар

Қалған резисторларды орнатыңыз:

• R1: 510 ом (жасыл - қоңыр - қоңыр - алтын)
• R2, R3: 1 кило-ом (қоңыр-қара-қызыл-алтын). Сіз пайдалануды жоспарлаған түтіктің артқы жарық диодтарына байланысты мәнді реттеуіңіз қажет болуы мүмкін.
• R4: 2,7 кило-ом (қызыл-күлгін-қызыл-алтын)
• R5: 3,9 кило-ом (қызғылт сары-ақ-қызыл-алтын)

13 -қадам: Arduino тақырыптары

Arduino жиналмалы тақырыптарын орнатыңыз. Тақырыптар осы қалқанның үстіне басқа Arduino қалқандарын жинау үшін қолданылмайды, бірақ олар бірнеше компоненттер мен VFD түтіктерінің бекіту биіктігін анықтауға көмектеседі.

Тақырыптарды ПХД арқылы итеріп, оларды Arduino -ға қосыңыз. Төңкеріп, әр коннекторға 1-2 түйреуішті дәнекерлеңіз. Сондықтан коннектордың аралығы дұрыс болады. Arduino қалқанын алып тастап, қалған түйреуіштерді дәнекерлеңіз.

14 -қадам: Қуатты транзисторлар

Келесі транзисторларды орнатыңыз:

• T26: BC639
• T27: BC640

Бұл транзисторларды стандартты типтермен алмастырмаңыз. Оларды корпустарының жоғарғы жағы Arduino тақырыптарынан төмен болатындай етіп орнатыңыз.

IC1 ICM7555 (*) ұясына салыңыз және қалқанды Arduino -ге қосыңыз және қуат қосыңыз. D5 катодының және Arduino жерінің арасындағы өлшенетін кернеу шамамен 32… 34В болуы керек. Мен мұны істемедім, себебі мен сенімдімін, бірақ сен мұны істегенің жөн.

CMOS нұсқасын қолданыңыз (ICM7555, TLC555 LMC555,…), стандартты 555 таймерді пайдаланбаңыз

15 -қадам: NPN транзисторлары

BC547B транзисторларын орнатыңыз

T1… T13

Оларды корпустарының жоғарғы жағы Arduino тақырыптарының астында қалатындай етіп орнатыңыз.

16 -қадам: PNP транзисторлары

BC557B транзисторларын орнатыңыз

T14… T25

Оларды корпустарының жоғарғы жағы Arduino тақырыптарының астында қалатындай етіп орнатыңыз.

17 -қадам: Түтіктің артқы жарық диодтары (міндетті емес)

Түтікшенің артқы жарығы үшін 3мм стандартты жарықдиодты кез келген түсте қолдануға болады, тіпті RGB түсі өшетін светодиодтар.

Светодиодтардың сымдарын светодиодтар VFD түтіктерінің астындағы 3 мм саңылауларға сәйкес келетін етіп бүгіңіз, содан кейін оларды ПХД -ге дәнекерлеңіз. Полярлыққа назар аударыңыз. Жарық диодының қысқа сымы (катод) жарық диодты атауының жібек экраны таңбасына (D6… D9) жақын орналасқан төсенішке дәнекерленген.

D9 сымдарын Arduino провайдерінің қосқышына тигізбеу үшін оларды оқшаулау қажет болуы мүмкін.

Жарық диодтары Arduino құрылғысындағы PWM шығысына қосылады және бағдарламалық жасақтаманың көмегімен күңгірт болады. Бұл RGB түсі өшетін жарықдиодты қолданғанда дұрыс жұмыс істемейді.

Егер сізге жеңілірек болса, жарықдиодты VFD түтіктері орнына дәнекерленгеннен кейін орнатуға болады. Монтаждау техникасының арқасында, егер сіз басқа жарықтандырғыш түске ие болғыңыз келсе, жарық диодты ауыстыру оңай болады.

18 -қадам: VFD түтікті монтаждау

Бұл сіздің қалқаны құрудың маңызды қадамдарының бірі

Құбыр сымдарын ПХД -дағы тиісті тесіктерден ақырын өткізіңіз. Құбырлардағы қысқа сымның дәнекерленген жастықсыз тесіктен өтетініне көз жеткізіңіз.

Енді сандар ПХД -ның алдыңғы жағына қарауы керек.

Егер сіз құбырлардың сымдарын тесіктерден өткізуде қиындықтар туындаса, оларды «спираль» ретінде кесуге болады, осылайша тесіктерден бір уақытта 1 сымды жылжытуға болады. Ең қысқа сымның тым қысқа болмауына назар аударыңыз, өйткені біз түтіктерді ПХД -дан біраз қашықтықта орнатамыз.

Құбырлар орнында болғаннан кейін оларды азды -көпті қолмен туралаңыз. Түтіктердің төменгі жағы Arduino жиналмалы тақырыптарының жоғарғы жағынан шамамен 1-2 мм төмен болуы керек.

Егер сіз қосымша акрил қоршауын қолдансаңыз, жоғарғы және төменгі тақталарды туралау құралы ретінде пайдалануға болады.

ПТД -ге әр түтіктің екі ұшын дәнекерлеңіз. Бұл аяқталғаннан кейін, сіз дәнекерлеу қосылыстарын қайта қыздыру арқылы түтіктің туралануын реттей аласыз.

Егер сіз түтікті туралауға қанағаттансаңыз, қалған құбыр сымдарын дәнекерлеуге және артық сымдарды кішкене сым кескішпен кесуге болады.

Дәнекерленгеннен кейін түтіктің туралауын өзгертуге тырыспаңыз, себебі бұл механикалық кернеуді тудыруы мүмкін және ақаулы түтікке әкелуі мүмкін

19 -қадам: Қорытынды тест

Соңында тест… Arduino -ға демо -эскизді жүктеп, Arduino -ны компьютердің USB портынан ажыратыңыз.

Аяқталған VFD қалқанын Arduino үстіне қосыңыз. Arduino -ның металл бөлігі VFD қалқанының дәнекерлеу қосылыстарына тимейтініне көз жеткізіңіз.

12 В тұрақты кернеу адаптерін Arduino қуат қосқышына жалғап, қуатты қосыңыз.

Бірнеше секундтан кейін VFD түтіктері 0 -ден 9 -ға дейін шексіз циклде санай бастайды. VFD түтіктерінің ондық бөлгіш нүктелері екілік 4 биттік есептегішті құрауы керек.

Құбырдың артқы жарығы бірнеше секунд сайын өшіп, қайта қосылуы керек.

Түтік жіптерінің сымдарын мұқият тексеріңіз. Олар қою қызыл түспен өте әлсіз жарқырауы керек. Егер олар тым көп жарқыраса, C2 және C3 мәндерін төмендетіңіз. Екінші жағынан, егер жіп әрең жанып тұрса және сандар тым күңгірт болса, сіз C2 және C3 мәндерін көбейту арқылы тәжірибе жасай аласыз.

20 -қадам: акрил қаптамасы (міндетті емес)

Алғашқы 2 файл CAD файлдары болып табылады. Мен сізге «экранда viewing.pdf үшін Shield пайдаланушы нұсқаулығының қоршауын» ашуды және сол жерден акрилмен қаптаудың қадамдарын қарауды ұсынамын.

21 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз ету

Сізге қажет әрбір кітапхана әр эскиздің басында түсініктемелерде.

Тікелей қатынас

Түтіктер мен светодиодтарға тікелей кіруді қамтамасыз етеді. Сіз түтіктердегі жекелеген сегменттер мен нүктелерді қосуға және өшіруге, светодиодтарды жарықтандыруға арналған PWM жұмыс циклін басқаруға болады.

Кәдімгі сағат

Тек сериялық монитор арқылы орнатылған сағаттар өте қызықты, бірақ шамамен 1 күннен кейін сағат шамамен 1 минутқа оралады

Ақылды сағат

• Қосымша аккумуляторлы DS1307 RTC қолдау.
• Тек esp8266 арқылы RX және TX арқылы жұмыс істеу үшін қолдау қосылды
• 1 сымды сенсор қосылған кезде температураны Цельсий градусымен көрсету қосылды. Эскиз DS18B20, DS18S20 және DS1822 қолдайды. Температура минут сайын көрсетіледі.

Esp8266 сағатпен жұмыс істеуі үшін сізге esp жарқылдап, қуатты үнемдеу үшін терең ұйқы режиміне қалай қою керектігін көрсететін арнайы көпір жасау қажет. Сондай -ақ, esp кодындағы WIFI тіркелгі деректерін және уақыт белдеуін орнату қажет болады. Егер сізде esp8266 тәжірибесі болмаса, тақтаны Arduino IDE -ге орнату туралы қосымша ақпаратты мына жерден оқыңыз.

Термометр

1-сымды температура сенсорларымен жұмыс істейді. Бағдарлама DS1820 (әр түрлі сымдар, интернетте тексеріңіз), DS18B20, DS18S20 және DS1822 қолдайды.

Вольт өлшегіш

Бұл бағдарлама A5 түйреуішінде өлшенген кернеуді көрсетеді.

Демонстрация

Түтіктердің анимациясының мысалы, светодиодтардың PWM анимациясы.