Eski Rus VFD Tüplerinden Arduino İçin Kalkan: Saat, Termometre, Volt Metre: 21 Adım (Resimli)

2025 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2025-01-23 15:13

Bu projenin tamamlanması neredeyse yarım yıl sürdü. Bu projede ne kadar emek harcandığını anlatamam. Bu projeyi tek başıma yapmak beni sonsuza kadar götürürdü, bu yüzden arkadaşlarımdan biraz yardım aldım. Burada, çok uzun bir talimatta derlenmiş çalışmamızı görebilirsiniz.

Bu projenin özellikleri:

• Yalnızca Arduino UNO kartlarıyla uyumludur
• Dört IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD tüpünü çalıştırır. Bu tüpler güç açısından çok verimli, hatta Nixie'den daha verimli ve oldukça havalı görünüyorlar. Enerji verimliliği neredeyse bir LED matrisine eşittir. Bence nixie'den daha iyi görünüyorlar.
• Arduino kartı üzerinden güç kaynağı 12V DC + 5V DC; stabilize bir 12V besleme gereklidir
• Muhafaza tasarımı (CAD dosyaları) isteğe bağlı
• olası uygulamalar: saat, termometre, voltmetre, sayaç, çetele, …
• çoklu Arduino örnek çizimleri mevcut

Bu talimattaki metnin çok uzun olduğunu biliyorum ama lütfen buradaki her metni ve fotoğrafı okumaya ve izlemeye çalışın. Bazı fotoğraflar harika değil ama yapabileceğim tek şey bu. En iyi fotoğrafçı olmadığımı biliyorum.

Bu proje aslen axiris'te yayınlandı, ancak onlar olmadan birçok küçük şeyi değiştirdim ve açıkladım, kendinize neyin yanlış gittiğini soracaksınız.

Gereçler

Her parçanın sayısını görebilirsiniz, ancak bir alışveriş listesi için kullanmak ve daha sonra parçaları PCB'ye lehimlemek için Part List.pdf yazdırmanızı tavsiye ederim. Her şeyi yerel mağazalardan satın aldım veya çalışmayan cihazlardan söktüm, ancak benim yaptığım gibi yapamıyorsanız, parçaları Aliexpress veya Amazon veya başka bir mağazadan sipariş edebilirsiniz.

Karbon Film Dirençleri 1/4W %5 Aliexpress linki bu listede ihtiyacınız olacak her dirence sahip

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

Seramik/ MKT/ MKM Kondansatörler

• 1x2.2 nF (222) Aliexpress bağlantısı
• IV-3 / IV-3a için 2x 8.2 nF (822) Aliexpress bağlantısı veya IV-6 için 2x 22nF (223) Aliexpress bağlantısı
• 1x 100 nF (104) Aliexpress bağlantısı

Elektrolitik Yarı İletkenler

• 4x 22 μF 50V radyal Aliexpress bağlantısı
• 2x 100 μF 25V radyal Aliexpress bağlantısı

Ayrık Yarı İletkenler

• 1x 1N400x doğrultucu diyot Aliexpress bağlantısı
• 4x 1N5819 schottky diyot Aliexpress bağlantısı
• 4x LED 3mm (serbestçe renk seçin) Aliexpress bağlantısı
• 13x BC547B NPN transistör Aliexpress bağlantısı
• 12x BC557B PNP transistör Aliexpress bağlantısı
• 1x BC639 NPN "güç" transistörü Aliexpress bağlantısı
• 1x BC640 PNP "güç" transistörü Aliexpress bağlantısı

Entegre devreler

ICM7555 zamanlayıcı IC (CMOS sürümü olmalıdır, standart bir 555 kullanmayın!) Aliexpress bağlantısı

Konektörler ve Çeşitli Parçalar

• 2x istiflenebilir başlık - aralık 2,54 mm / 0,1" - 8 kutuplu Aliexpress bağlantısı
• 1x istiflenebilir başlık - aralık 2,54 mm / 0,1" - 6 kutuplu Aliexpress bağlantısı
• 1x istiflenebilir başlık - aralık 2,54 mm / 0,1" - 10 kutuplu Aliexpress bağlantısı
• 4x IV-3 veya IV-3a veya IV-6 VFD tüpü Aliexpress bağlantısı
• PCB PCBYol bağlantısı

Bir saat yapmak istiyorsanız isteğe bağlı pil destekli RTC DS1307'yi kullanabilirsiniz, ancak akıllı hale getirmek istiyorsanız bir esp8266 kullanın. Büyük esp8266'yı veya küçük esp8266-01'i kullanabilirsiniz, ancak saatin daha iyi görünmesi için küçük olanı kullanmanızı öneririm. Daha da akıllı hale getirmek istiyorsanız esp8266'yı 1 Kablolu sensörle birleştirin. Çizim DS1820, DS18B20, DS18S20 ve DS1822'yi destekler. Sıcaklık her dakika görüntülenir.

Bu proje hakkında herhangi bir sorunuz varsa bana e-posta gönderin. Sorularınızı mümkün olduğunca çabuk cevaplamaya çalışacağım

Adım 1: Projeye Genel Bakış

Bu Arduino kalkanı, 4x Rus IV-3, IV-3a veya IV-6 yedi segmentli VFD tüplerini çalıştırabilir. 4x 3mm LED'ler tüpler için arka plan aydınlatması sağlar. Tasarım tamamen delikli bileşenlere dayanmaktadır, hiçbir SMD bileşeni kullanılmamıştır. Bu nedenle, PCB, lehimleme deneyimi olan herkes tarafından kolayca monte edilebilir. Ayrıca, kullanılan bileşenler ucuz ve kolay temin edilebilir. Bu, daha eğitici, inşa edilmesi kolay bir proje olarak tasarlandığından, bu VFD tüplerini teknik açıdan sürmek mümkün olan en iyi çözüm değildir. BC547 ve BC557 transistörleri yerine A2982W kaynak sürücülerini kullanabilirdik ya da transistörleri dahili kaydırma yazmacına sahip bir Supertex yüksek voltajlı kaynak sürücü IC'si ile değiştirebilirdik. Ne yazık ki, bunları SMD paketlerinde almak ve çok sık gelmek zor olabilir.

2. Adım: Montaj İpuçları

Bu eğitilebilir PCB, elektronik montajı konusunda ileri deneyime sahip biri için tasarlanmıştır. Beceri seviyeniz için çok karmaşık olduğunu düşünüyorsanız, lütfen bir araya getirmeye çalışmayın veya bir arkadaşınızdan sizin için yapmasını istemeyin.

Acele etmeyin - bu kitin tamamlanması, kesintisiz veya daha fazlaysa 2-3 saat sürmelidir. 2 saatten daha az bir süre için yapıyorum, ancak lehimlemede 2 yıldan fazla günlük deneyime sahibim.

Çalışma alanınızın iyi aydınlatıldığından (gün ışığı tercih edilir), temiz ve düzenli olduğundan emin olun.

Kartı buradaki talimatlarda belirtilen sırayla monte edin - her işlemi gerçekleştirmeden önce her adımı okuyun ve anlayın. Çünkü bir hatadan sonra geri dönüş neredeyse yoktur.

Yarı iletkenlerin (diyotlar, IC'ler, transistörler) veya elektrolitik kapasitörlerin polarize bileşenler olduğunu anladığınız varsayılmaktadır. Uygun işaretler, PCB üzerinde serigrafi ile kaplanmıştır ve pano şemasında gösterilmiştir.

PCB'yi monte etmek için aşağıdaki araçlar ve malzemeler gerekli olacaktır:

• Küçük uçlu (1-2 mm) kaliteli bir havya (25-40W)
• Tel kesici ve pense
• Voltaj testleri ve dirençlerin tanımlanması için temel multimetre.
• Küçük cihaz işaretlerini okumak için bir büyüteç genellikle yardımcı olur.
• Lehim – kurşun/kalay lehim tercih edilir. Artık Avrupa'da ticari ürünlerde kullanılması gerektiği gibi kurşunsuz lehim çok daha yüksek bir erime noktasına sahiptir ve işlenmesi çok zor olabilir. Akı veya gres kullanmayın.
• Bitişik lehim bağlantıları arasında yanlışlıkla lehim köprüleri oluşturursanız, lehim sökme fitili (örgü) yararlı olabilir.

Güç kaynağı

IV-3/IV-3a/IV-6 VFD kalkanının düzgün çalışması için Arduino'nun 12 V DC güç kaynağından güç alması gerekir. Yalnızca 12 V DC / 300 mA iletebilen düzenlenmiş bir anahtarlamalı güç adaptörü kullanın.

Düzenlenmemiş "transformatör tarzı" bir duvar adaptörü kullanmayın. Bunlar, hafif bir yükle 16 V'tan daha fazlasını kolayca sağlar ve 12 V besleme voltajı oldukça kritik olduğundan IV-3 VFD kalkanına zarar verir. Güç kaynağının polaritesini tersine çevirmemeye çok dikkat etmelisiniz veya Arduino, VFD kalkanı, güç kaynağını öldürme ve muhtemelen bir yangın başlatma veya kendinize elektrik verme riskiyle karşı karşıyasınız

Lehim bağlantılarının metale temas etmesini ve kısa devre yapmasını önlemek için IV-3 kalkanını bağlamadan önce Arduino'nuzun USB konektörünün metal kalkanına bir miktar yalıtım bandı koyun

Adım 3: PCB'ye Genel Bakış ve Devre Şeması

PCB'yi PCBWay'den sipariş edebilirsiniz. Yeni bir kullanıcıysanız, KAYDINIZDAN SONRA ÜCRETSİZ 5$ ALMAK İÇİN BU BAĞLANTIYI KULLANIN. Bundan sonra ilk 5 PCB'niz ücretsizdir ve Çin hava postası ile yaklaşık 6 USD'lik teslimat için ödeme yapmanız yeterlidir. Son fotoğrafta görebileceğiniz gibi, kalkan Revolut'tan gelen banka kartımla aynı boyutta. Burada gösterilen fotoğraflar bazı kişiler için Çince okumaya çalışıyormuş gibi görünebilir.

Adım 4: Montaj

Son olarak montaj aşamasına geldik… Aşağıdaki 5-19 adımlarında PCB'yi adım adım monte edeceğiz. Montaj sırasında PCB'ye genel bakışı ve devre şemasını yazdırarak veya lehimleme sırasında PC'nizde bırakarak elinizin altında tutmanız yararlı olabilir. Her adımdan sonra PCB'nizi buradaki resimlerle dikkatlice karşılaştırın ve hata ve lehim hatalarını kontrol edin.

Adım 5: Diyotlar ve IC Soketi

Aşağıdaki diyotları monte edin:

• D1: 1N400x veya eşdeğeri
• D2…D5: 1N5819 schottky diyot

Polariteyi izleyin ve doğru diyotu doğru yere monte etmeye dikkat edin

Bileşen tarafından D2 ve D3'ü lehimleyin ve lehim tarafındaki kabloları Arduino'nun metal USB konektör koruyucusunun üzerine yerleştirildikleri için mümkün olduğunca kısa kesin.

IC1 için 8 kutuplu IC soketini monte edin. IC1'i bu aşamada sokete yerleştirmeyin.

Adım 6: Elektrolitik Kondansatörler

Aşağıdaki elektrolitik kapasitörleri monte edin:

• C5…C8: 22µF 50V radyal elektrolitik kapasitör
• C9, C10: 100µF 25V radyal kapasitör
• Kabloları 90 derece bükün ve kapasitörleri PCB ile aynı hizada monte edin. Polariteyi izleyin. Seni bu durumdan rahatsız ettiğimi biliyorum. Kutupluluğa dikkat et, ama bu çok önemli.

Bileşen tarafından C6, C7 ve C8'in lehimlenmesi ve kabloların Arduino USB konektörünün metal kalkanının üzerinde konumlandığı için lehim tarafında mümkün olduğunca kısa kesilmesi önerilir

Adım 7: Seramik Kondansatörler

Bu kapasitörler için aynı değerde ve malzemede olması önemli olan başka bir şekil kullanmak sorun değil.

Aşağıdaki seramik kapasitörleri monte edin:

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

Lütfen C1…C3 değerlerinin biraz kritik olduğunu unutmayın, çünkü C1, R5 ile birlikte voltaj triplerinin çalışma frekansını tanımlar ve C2, C3 VFD tüpleri için filament akımını tanımlar.

(*) IV-3 ve IV-3a tüpleri için 8n2'yi monte edin, IV-6 tüpleri için 22nF'yi monte edin.

Adım 8: 10K Dirençler

10 kilo ohm dirençleri (kahverengi – siyah – turuncu – altın) monte edin

R6…R18

Resimdeki gibi dikey olarak monte edin.

Adım 9: 68K Dirençler

68 kilo-ohm dirençleri monte edin (mavi-gri – turuncu-altın)

R19…R30

Resimdeki gibi dikey olarak monte edin.

Adım 10: 220K Dirençler

220 kilo-ohm dirençleri monte edin (kırmızı – kırmızı – sarı – altın)

R43…R54

Resimdeki gibi dikey olarak monte edin.

Adım 11: 100K Dirençler

100 kilo ohm dirençleri monte edin (kahverengi – siyah – sarı – altın)

R31…R42

Resimdeki gibi dikey olarak monte edin.

Adım 12: Kalan Dirençler

Kalan dirençleri monte edin:

• R1: 510 ohm (yeşil – kahverengi – kahverengi – altın)
• R2, R3: 1 kilo-ohm (kahverengi – siyah – kırmızı – altın). Kullanmayı planladığınız tüp arka ışık LED'lerine bağlı olarak değeri ayarlamanız gerekebilir.
• R4: 2,7 kilo-ohm (kırmızı – mor – kırmızı – altın)
• R5: 3,9 kilo-ohm (turuncu – beyaz – kırmızı – altın)

Adım 13: Arduino Başlıkları

Arduino istiflenebilir başlıklarını monte edin. Başlıklar, diğer Arduino kalkanlarını bu kalkanın üzerine yerleştirmek için gerçekten kullanılmayacak, ancak birkaç bileşenin ve VFD tüplerinin montaj yüksekliğini belirlemeye yardımcı oluyorlar.

Başlıkları PCB'den geçirin ve Arduino'nuza takın. Ters çevirin ve her konektör için 1-2 pim lehimleyin. Böylece konektör aralığı doğru olacaktır. Kalkanı Arduino'dan çıkarın ve kalan pimleri lehimleyin.

Adım 14: Güç Transistörleri

Aşağıdaki transistörleri monte edin:

• T26: BC639
• T27: BC640

Bu transistörleri standart tiplerle değiştirmeyin. Bunları, yuvalarının üst kısmı Arduino başlıklarından daha aşağıda olacak şekilde monte edin.

IC1 ICM7555'i (*) soketine takın ve blendajı bir Arduino'ya takın ve güç verin. D5'in katodu ile Arduino toprağı arasında ölçülen voltaj 32…34V civarında olmalıdır. Bunu kendimden emin olduğum için yapmadım ama yapsan iyi olur.

Bir CMOS sürümü kullanın (ICM7555, TLC555 LMC555, …), standart bir 555 zamanlayıcı kullanmayın

Adım 15: NPN Transistörleri

BC547B transistörlerini monte edin

Ö1 … Ö13

Bunları, muhafazalarının üst kısmı Arduino başlıklarının altında kalacak (veya aynı hizada olacak) şekilde monte edin.

Adım 16: PNP Transistörleri

BC557B transistörlerini monte edin

Ö14 … Ö25

Bunları, muhafazalarının üst kısmı Arduino başlıklarının altında kalacak (veya aynı hizada olacak) şekilde monte edin.

Adım 17: Tüp Arka Aydınlatma LED'leri (isteğe bağlı)

Tüp arka aydınlatma amacıyla herhangi bir renkte 3mm standart LED'leri, hatta RGB renk solması LED'leri bile kullanabilirsiniz.

LED'lerin uçlarını, LED'ler VFD tüplerinin altındaki 3 mm'lik deliklere oturacak şekilde bükün, ardından bunları PCB'ye lehimleyin. Polariteye dikkat edin. LED'in (katot) kısa ucu, LED adı serigrafi işaretine (D6 … D9) en yakın pede lehimlenmiştir.

Arduino'daki ISP konektörüne dokunmalarını önlemek için D9'un uçlarını yalıtmak gerekebilir.

LED'ler Arduino'daki bir PWM çıkışına bağlanır ve yazılım kullanılarak kısılabilir. Ancak bu, RGB renk solması LED'leri kullandığınızda düzgün çalışmayacaktır.

Sizin için daha kolaysa, LED'leri VFD tüpleri yerine lehimlendikten sonra da monte etmek mümkündür. Montaj tekniği nedeniyle, başka bir arka aydınlatma rengine sahip olmak istediğinize karar verirseniz, LED'leri daha sonra değiştirmek de kolaydır.

Adım 18: VFD Tüp Montajı

Bu, kalkanınızı oluşturmanın en önemli adımlarından biridir

Tüp kablolarını PCB üzerindeki ilgili deliklerden nazikçe geçirin. Tüplerdeki kısa ucun lehim pedi olmadan delikten geçtiğinden emin olun.

Şimdi rakamlar PCB'nin önüne bakmalıdır.

Tüplerin tellerini deliklerden geçirmekte zorlanıyorsanız, onları "spiral" olarak kesebilir, böylece deliklerden her seferinde 1 teli hareket ettirebilirsiniz. Tüpleri PCB'den biraz uzakta monte edeceğimiz için en kısa kablonun çok kısa olmamasına dikkat edin.

Tüpler yerlerine yerleştirildikten sonra, onları az ya da çok elle hizalayın. Tüplerin alt kısmı, Arduino istiflenebilir başlıklarının üst kısmının yaklaşık 1-2 mm altında olmalıdır.

İsteğe bağlı akrilik muhafaza kullanıyorsanız, üst ve alt plakaları hizalama aracı olarak kullanabilirsiniz.

Her tüpün iki ucunu PCB'ye lehimleyin. Bu yapıldıktan sonra, lehim bağlantılarını yeniden ısıtarak boru hizalamasını ayarlayabilirsiniz.

Tüp hizalamasından memnunsanız, kalan tüp tellerini sonunda lehimleyebilir ve fazla uçları küçük bir tel kesici ile kesebilirsiniz.

Yerine lehimlendikten sonra borunun hizasını değiştirmeye çalışmayın, çünkü bu mekanik strese neden olabilir ve borunun arızalanmasına neden olabilir

Adım 19: Son Test

Sonunda test… Demo taslağını Arduino'ya yükleyin ve Arduino'yu bilgisayarın USB bağlantı noktasından çıkarın.

Bitmiş VFD kalkanını Arduino'nun üstüne takın. Arduino'nun hiçbir metal parçasının VFD kalkanının lehim bağlantılarına dokunmadığından emin olun.

12 V DC güç adaptörünü Arduino güç konektörüne bağlayın ve gücü açın.

Birkaç saniye sonra VFD tüpleri sonsuz bir döngüde 0'dan 9'a kadar saymaya başlamalıdır. VFD tüplerinin ondalık ayırıcı noktaları, ikili 4 bitlik bir sayaç oluşturmalıdır.

Tüp arka aydınlatması birkaç saniyede bir kararmalı ve tekrar açılmalıdır.

Tüp filaman tellerini dikkatlice kontrol edin. Koyu kırmızı bir renkle çok hafif parlamalıdırlar. Çok fazla parlıyorlarsa, C2 ve C3 değerlerini düşürün. Öte yandan, filaman zar zor parlıyorsa ve rakamlar çok soluksa, C2 ve C3 değerlerini artırarak deneme yapabilirsiniz.

Adım 20: Akrilik Muhafaza (isteğe bağlı)

İlk 2 dosya CAD dosyalarıdır. "Enclosure for Shield Kullanım Kılavuzu for on-screen view.pdf" dosyasını açmanızı ve Akrilik muhafaza adımlarını oradan izlemenizi tavsiye ederim.

Adım 21: Yazılım

İhtiyaç duyacağınız her kitaplık her eskizin başındaki yorumlarda.

Doğrudan Erişim

Tüplere ve LED'lere doğrudan erişim sağlar. Tüplerdeki tek tek segmentleri ve noktaları açıp kapatabilir ve LED'leri aydınlatmak için bir PWM görev döngüsünü kontrol edebilirsiniz.

Sıradan saat

Sadece seri monitör aracılığıyla ayarlanan ve çok süslü bir şey olmayan saat, ancak yaklaşık 1 gün sonra saat yaklaşık 1 dakika geri döndü

Akıllı saat

• İsteğe bağlı pil destekli DS1307 RTC desteği eklendi.
• Yalnızca esp8266 ile RX ve TX ile çalışmak için destek eklendi
• 1-Wire sensör bağlandığında sıcaklığın Celsius derece cinsinden gösterilmesi eklendi. Çizim DS18B20, DS18S20 ve DS1822'yi destekler. Sıcaklık her dakika görüntülenir.

esp8266'nın saatle çalışması için esp'yi flaş etmeniz ve güç tasarrufu için derin uyku moduna nasıl geçeceğiniz burada gösterilen özel bir köprü yapmanız gerekir. Ayrıca esp üzerindeki koddan WIFI kimlik bilgilerini ve saat dilimini ayarlamanız gerekecektir. esp8266 ile deneyiminiz yoksa kartı Arduino IDE'ye kurmak hakkında daha fazla bilgi edinmek için burayı okuyun.

Termometre

1-Wire sıcaklık sensörleri ile çalışır. Program DS1820'yi (farklı kablolama, internette kontrol edin), DS18B20, DS18S20 ve DS1822'yi destekler.

Voltmetre

Bu program, A5 pininde ölçülen voltajı görüntüler.

Gösteri

Tüplerin örnek animasyonu, LED'lerin PWM animasyonu.