Yükseltilmiş VFD'den Ses Seviyesi Ölçer: 7 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

VFD - Vakum Floresan Ekranlar, bir çeşit Ekran Teknolojisi Dinozoru, hala oldukça güzel ve havalı, birçok eski ve ihmal edilmiş ev elektroniği cihazında bulunabilir. Öyleyse onları atalım mı? Hayır, onları hala kullanabiliriz. Biraz çabaya mal oldu ama buna değer.

Adım 1: Ekranı Tanıyın

Bir VFD'nin 3 ana parçası vardır

- Filament (mavi)

- Kapılar (yeşil)

- Elektronlar tarafından vurulduğunda yanan fosfor kaplı plakalar (sarı).

Elektronlar filamandan plakalara geçerek geçitlerden geçer. Bunun olması için plakanın filamandan yaklaşık 12 ila 50V daha pozitif olması gerekir (negatif elektronlar pozitif tarafa doğru çekilir). Kapılar, voltajları plakalarınkine yakın olduğunda elektronların uçmasına izin verecektir. Aksi takdirde, kapılar düşük veya negatif voltaja sahip olduğunda, elektronlar geri döner ve plakalara ulaşmaz, bu da ışık olmamasına neden olur.

Ekrana yakından baktığınızda, kapıların (noktalı metal plakalar) birden fazla plakayı (arkadaki ekran öğeleri) kapladığını göreceksiniz, böylece bir kapı bir dizi ekran öğesini değiştiriyor. Bir pim üzerinde birkaç plaka da birbirine bağlanmıştır. Bu, çoklanmış bir şekilde çalıştırılması gereken bir matris ile sonuçlanır. Bir seferde bir kapıya geçiş yaparsınız ve ayrıca bu kapının altında yanması gereken plakaları açarsınız, ardından bir sonraki kapıyı ve diğer bazı plakaları açarsınız.

Ekranı test etmek için, genellikle en dıştaki filament pimlerini arayabilir ve 2 AA pil kullanarak yaklaşık 3V uygulayabilirsiniz. Daha yüksek voltaj kullanmayın, bu ince filaman tellerini patlatabilir. Daha sonra teller kırmızı parlayan şeritler olarak görünür hale gelir, eskiden çok fazla voltaj kullanırdınız!

Ardından bir kapıya ve bir plakaya 9/12/18V (2x 9V pil) uygulayın (sadece metal kapıların pimlerinin bulunduğu ekrana bakın) bu, bir yerde bir ekran elemanını aydınlatmalıdır.

Resimlerde (neredeyse) tüm kapıları ve anotları 12V'a bağladım, bu her şeyi açar.

Hangi pinin hangi ekran segmentini yaktığını not edin! Bu, ekranı bağlamak ve programlamak için gerekli olacaktır.

Adım 2: Zorluk 1: Yüksek Voltaj

Teoride gördüğümüz gibi, Plakaların/Kapıların Elektronlar için çekici olması ve fosforun güzel bir şekilde aydınlatılması için 12 ila 50 Volt Voltaja ihtiyacı vardır. Tüketici cihazlarında bu voltaj genellikle ana transformatördeki ekstra bir sekmeden alınır. Bir DIY çalışanı olarak, ekstra sekmeli transformatörlere sahip değilsiniz ve yine de basit 5V USB kaynaklarını tercih ediyorsunuz:)

Ardından, testimizden ~12V olduğunda çoklamalı bir matris ekranı çalıştırırken daha fazla voltaja ihtiyacımız var, çünkü ekran segmentleri birbiri ardına sadece kısa bir süre sonra aydınlanıyor, bu da bir karartma efektine neden oluyor (1:NumberOfGates oranına sahip PWM stili). Bu yüzden 50V'yi hedeflemeliyiz.

5V'dan 30V..50V'a kadar düşük voltajları yükseltmek için bir dizi devre vardır, ancak çoğu, sonraki adımlarda gösterdiğim sürücü için çekme dirençleri kullanan birkaç mA@50V gibi, yalnızca küçük bir miktar güç sağlar., bu yeterli değil. Amazon veya eBay'de bulabileceğiniz ucuz Voltaj yükseltme devrelerinden birini kullandım ("XL6009" için arama yapın), yüksek akımla 5V'u ~ 35V'a dönüştürür, bu yeterince iyidir.

Bu XL6009 tabanlı cihazlar, bir direnç değiştirilerek ~50V çıkış verecek şekilde ayarlanabilir. Direnç resimlerde kırmızı okla işaretlenmiştir. Çıkış voltajını hesaplamak için gerekli bilgileri içeren XL6009 veri sayfasını da arayabilirsiniz.

Adım 3: 2. Zorluk: Filamenti Güçlendirin

Filament yaklaşık 3V ile sürülmelidir (ekrana bağlıdır). Tercihen AC ve bir şekilde ortada GND'ye bantlanmış. Puh, bir satırda 3 dilek.

Yine orijinal Cihazlarda bu, Transformatör üzerindeki bir sekme ve GND'ye bir tür Z-diyot bağlantısı veya daha da garip bir yere (-24V ray gibi) ulaşılırdı.

Daha sonra bazı deneyler, GND'nin üzerindeki basit bir AC voltajının yeterince iyi olduğunu buldum. 2 AA pil gibi DC voltajı da çalışır, ancak VFD'nin bir tarafından diğerine parlaklık gradyanı üretir, "VFD" aradığınızda youtube'da bazı örnekler.

Çözümüm

Bir AC voltajı elde etmek için, bu sürekli olarak polaritesini değiştiren bir voltajdır, bir H-Bridge devresi kullanabilirim. Bunlar, robotikte DC motorları kontrol etmek için çok yaygındır. H-Bridge, bir motorun yönünü (polaritesini) ve ayrıca hızını değiştirmeye izin verir.

En sevdiğim DIY elektronik tedarikçisi, tam olarak istediğimi yapan küçük bir "Pololu DRV8838" modülü sunuyor.

Gerekli olan tek giriş Güç ve bir saat kaynağıdır, bu nedenle şey sürekli olarak polariteyi değiştirir. Saat? Negatif çıktı ile FAZ girişi arasındaki basit bir RC elemanının bu şey için bir osilatör gibi davranabileceği ortaya çıktı.

Resim, VFD filamanı için AC voltajı üretmek üzere Motor sürücüsünün bağlantısını göstermektedir.

Adım 4: 5V Mantık ile Arayüz Oluşturma

Şimdi tüm ekranı aydınlatabiliriz, harika. Tek bir nokta/haneyi nasıl gösteririz?

Her kapıyı ve anodu belirli bir zamanda değiştirmemiz gerekiyor. Buna çoğullama denir. Bununla ilgili başka öğreticiler gördüm burada. Ör. (https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

VFD'miz çok sayıda pime sahiptir, bunların tümü farklı değerlerle çalıştırılmalıdır, bu nedenle her birinin denetleyicide bir pime ihtiyacı olacaktır. Çoğu küçük Denetleyicide bu kadar çok pin yoktur. Bu yüzden port genişletici olarak kaydırma yazmaçlarını kullanıyoruz. Bunlar bir saat, bir veri ve denetleyici çipine (sadece 3 pin) bir seçim hattı ile bağlanır ve gerektiği kadar çok çıkış pini sağlamak için kademeli olarak kullanılabilir. Bir Arduino, verileri bu yongalara verimli bir şekilde seri hale getirmek için SPI'sini kullanabilir.

Ekran tarafında da bu amaca yönelik bir çip bulunuyor. "TPIC6b595", 50V'a kadar işleyen açık tahliye çıkışlarına sahip bir kaydırma yazmacıdır. Açık tahliye, DOĞRU/1/YÜKSEK olarak ayarlandığında çıkışın açık bırakılması ve dahili bir transistörün aktif olarak alt tarafa YANLIŞ/0/DÜŞÜK olarak geçmesi anlamına gelir. Çıkış pininden V+'ya (50V) bir direnç eklenirken, dahili transistör onu GND'ye çekmediği sürece pin bu voltaj seviyesine kadar çekilecektir.

Gösterilen devre, bu kaydırma yazmaçlarının 3'ünü kademelendirir. Direnç Dizileri pull up olarak kullanılır. Devre ayrıca filaman güç anahtarlayıcıyı (H-köprü) ve daha sonra reddedilen ve XL6009 kartı ile değiştirilen basit bir voltaj yükselticiyi içerir.

Adım 5: Bir Seviye Ölçer Yapmak

Bunun için 20 basamaklı ve basamak başına 5x12 pikselli bir Nokta vuruşlu ekran kullanıyorum. Her basamak için bir tane olmak üzere 20 kapısı vardır ve her pikselin bir plaka pimi vardır. Her pikseli kontrol etmek için 60+20 ayrı kontrol edilebilir pin gerekir, örn. 10x TPIC6b595 yongaları.

3x TPIC6b595'lerden sadece 24 adet kontrol edilebilir pinim var. Bu yüzden bir grup pikseli daha büyük bir seviye gösterge pikseline bağlarım. Aslında her rakamı 4'e bölebiliyorum çünkü 20+4 pini kontrol edebiliyorum. Seviye göstergesi adımı başına 2x5 piksel kullanıyorum. Bu piksellerin pimleri birbirine lehimlenmiştir, biraz kaotik görünüyor ama işe yarıyor:)

Not: Bu ekranın piksel bazında kontrol edildiği bu projeyi yeni buldum..

Adım 6: Arduino'yu Programlama

Belirtildiği gibi, vardiya kaydı bir donanım SPI'sine bağlanacaktır. Leonardo'nun pinout şemasında (Arduino'dan Resim) pinler "SCK" ve "MOSI" olarak adlandırılır ve mor görünür. MOSI, MasterOutSlaveIn'in kısaltmasıdır, işte tarih orada serileştirilir.

Başka bir Arduino kullanıyorsanız, SCK ve MOSI için pinout şemasını arayın ve bunun yerine bu pinleri kullanın. RCK sinyali pim 2'de tutulmalıdır, ancak bu, kodda değiştirildiğinde de yeniden yerleştirilebilir.

Çizim, AD dönüştürücüyü A0 piminde bir kesme hizmeti olarak çalıştırır. Böylece AD değerleri sürekli olarak okunur ve global bir değişkene eklenir. Bazı okumalardan sonra bir bayrak ayarlanır ve ana döngü reklam değerini alır, bunu hangi pinin ne yaptığını dönüştürür ve SPI'den TPIC6b'ye kaydırır. Ekran güncellemesinin tüm basamaklar/kapılar üzerinden döngülenmesi gerekir. ve insan gözünün titrediğini göremeyeceği bir hızla tekrar tekrar.

Tam olarak bir Arduino'nun yapıldığı türden bir iş:)

İşte Seviye ölçer ekranım için kod geliyor…

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

Adım 7: PCB

Bu proje için sadece güzel ve temiz bir yapıya sahip olmak için birkaç PCB yaptım. Bu PCB, yeterli güç sağlamayan başka bir voltaj yükseltici içeriyor, bu yüzden burada kullanmadım ve bunun yerine 50V'yi XL6009 güçlendiriciden enjekte ettim.

Zor kısım VFD'yi eklemektir, çünkü bunlar her türlü şekle sahip olabilir, PCB'yi VFD konektör kısmında biraz genel yapmaya çalıştım. Sonunda, Ekranınızın pin çıkışını bulmanız ve kabloları bir şekilde bağlamanız ve sonunda her şeyin birbirine uyması için program kodunu biraz değiştirmeniz gerekir.

PCB burada mevcuttur: