Эски орус VFD түтүктөрүнөн Arduino үчүн калкан: саат, термометр, вольт өлчөгүч : 21 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Бул долбоорду ишке ашыруу үчүн дээрлик жарым жыл убакыт кетти. Бул долбоорго канча эмгек жумшалганын айтып бере албайм. Бул долбоорду жалгыз аткаруу мага түбөлүккө керек болмок, ошондуктан досторумдан жардам алдым. Бул жерде сиз биздин эмгегибизди абдан узун көрсөтмөлүү түрдө көрүүгө болот.

Бул долбоордун өзгөчөлүктөрү:

• Arduino UNO такталары менен гана шайкеш келет
• Төрт IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD түтүктөрүн айдайт. Бул түтүктөр абдан үнөмдүү, ал тургай Nixieге караганда эффективдүү жана абдан сонун көрүнөт. Энергиянын натыйжалуулугу LED матрицасына дээрлик барабар. Менимче, алар никсиге караганда жакшы көрүнөт.
• Электр энергиясы 12V DC + 5V DC Arduino тактасы аркылуу; стабилдештирилген 12В камсыздоо талап кылынат
• Корпустун дизайны (CAD файлдары) милдеттүү эмес
• мүмкүн болгон колдонмолор: саат, термометр, вольтметр, эсептегич, табло,…
• бир нече Arduino мисалынын эскиздери бар

Мен бул нускамада текст абдан узун экенин билем, бирок бул жердеги ар бир текстти жана сүрөттү окуп, көрүүгө аракет кылыңыз. Кээ бир сүрөттөр сонун эмес, бирок бул менин колумдан келгендин баары. Мен мыкты фотограф эмес экенимди билем.

Бул долбоор адегенде axirisте жайгаштырылган, бирок мен анча -мынча нерселерди өзгөртүп, түшүндүрдүм, сен эмне ката кетти деп өзүңө суроо бересиң.

Жабдуулар

Сиз ар бир бөлүктүн санын көрө аласыз, бирок мен сизге Part List.pdf баскычын басып чыгарууну сунуштайм, аны соода тизмеси үчүн, кийинчерээк бөлүктөрдү ПХБда ширетүү үчүн колдонуу үчүн. Мен бардыгын жергиликтүү дүкөндөрдөн сатып алдым же иштебей турган түзмөктөрдөн өчүрдүм, бирок эгер сиз мага окшоп кыла албасаңыз, анда тетиктерди Aliexpress же Amazon же башка дүкөндөн заказ кылсаңыз болот.

Carbon Film Resistors 1/4W 5% Aliexpress шилтемеси, бул тизмеде сизге керек болгон ар бир резистор бар

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

Керамикалык/ MKT/ MKM конденсаторлору

• 1x 2.2 nF (222) Aliexpress шилтемеси
• 2x 8.2 nF (822) IV-3 / IV-3a үчүн Aliexpress шилтемеси же 2x 22nF (223) IV-6 Aliexpress шилтемеси
• 1x 100 nF (104) Aliexpress шилтемеси

Электролиттик жарым өткөргүчтөр

• 4x 22 μF 50V радиалдуу Aliexpress шилтемеси
• 2x 100 μF 25V радиалдуу Aliexpress шилтемеси

Дискреттүү жарым өткөргүчтөр

• 1x 1N400x түзөтүүчү диод Aliexpress шилтемеси
• 4x 1N5819 schottky диод Aliexpress шилтемеси
• 4x LED 3мм (түстү эркин тандаңыз) Aliexpress шилтемеси
• 13x BC547B NPN транзистору Aliexpress шилтемеси
• 12x BC557B PNP транзистору Aliexpress шилтемеси
• 1x BC639 NPN "күч" транзистору Aliexpress шилтемеси
• 1x BC640 PNP "күч" транзистору Aliexpress шилтемеси

Интегралдык микросхемалар

ICM7555 таймер IC (CMOS версиясы болушу керек, стандарт 555ти колдонбоңуз!) Aliexpress шилтемеси

Коннекторлор жана түрдүү бөлүктөр

• 2x штабелдүү баш - аралыгы 2,54 мм /.1” - 8 полюс Aliexpress шилтемеси
• 1x стекированный баш - аралык 2,54 мм /.1” - 6 полюс Aliexpress шилтемеси
• 1x стекированный баш - аралыгы 2,54 мм /.1” - 10 полюс Aliexpress шилтемеси
• 4x IV ‐ 3 же IV-3a же IV-6 VFD түтүк Aliexpress шилтемеси
• PCB PCBWay шилтемеси

Эгерде сиз саат жасоону кааласаңыз, батарейка колдогон кошумча RTC DS1307 колдонсоңуз болот, бирок аны акылдуу кылгыңыз келсе esp8266 колдонуңуз. Сиз чоң esp8266 же кичине esp8266-01ди колдонсоңуз болот, бирок мен кичинекейди сааттын жакшыраак көрүнүшү үчүн колдонууну сунуштайм. Эгер сиз андан да акылдуу кылгыңыз келсе, esp8266 менен 1-зымдуу сенсорду айкалыштырыңыз. Эскиз DS1820, DS18B20, DS18S20 жана DS1822ди колдойт. Температура мүнөт сайын көрсөтүлөт.

Эгерде сизде бул долбоор боюнча суроолор болсо, мага электрондук кат жазыңыз. Мен сиздин суроолоруңузга мүмкүн болушунча тезирээк жооп берүүгө аракет кылам

1 -кадам: Долбоорго сереп

Бул Arduino калканы 4x орус IV-3, IV-3a же IV-6 жети сегменттүү VFD түтүктөрүн айдай алат. 4х 3мм диоддор түтүктөр үчүн фондук жарыктандырууну камсыз кылат. Дизайн толугу менен тешик компоненттерине негизделген, SMD компоненттери колдонулган эмес. Ошентип, ПХБны оңой эле бир аз ширетүү тажрыйбасы бар адам чогултушу мүмкүн. Ошондой эле, колдонулган компоненттер арзан жана оңой жеткиликтүү. Бул билим берүүчү, курулушу оңой долбоор катары иштелип чыккандыктан, бул VFD түтүктөрүн техникалык жактан айдоонун эң жакшы чечими эмес. BC547 жана BC557 транзисторлорунун ордуна, биз A2982W булак драйверлерин колдонмокпуз же транзисторлорду ички вахталык регистр менен Supertex жогорку чыңалуудагы булагы драйвер IC менен алмаштырмакпыз. Тилекке каршы, буларды алуу жана SMD пакеттерине тез -тез келип туруу кыйын болушу мүмкүн.

2 -кадам: Ассамблея боюнча кеңештер

Бул көрсөтмө ПКБ электрониканы чогултуу боюнча алдыңкы тажрыйбага ээ болгон адам үчүн иштелип чыккан. Эгерде сиз өзүңүздүн чеберчилик деңгээлиңиз үчүн өтө татаал деп ойлосоңуз, анда аны чогултууга же досуңуздан сиз үчүн жасоону суранбаңыз.

Шашпаңыз - бул комплект үзгүлтүксүз же андан көп болсо, 2-3 саатта бүтүшү керек. Мен муну 2 саатка жетпей жасайм, бирок 2 жылдан ашык күнүмдүк ширетүү тажрыйбасы бар.

Иштеген жериңиздин жакшы жарыктандырылганын (күндүзгү жарык), таза жана тыкан болгула.

Тактайды бул жердеги көрсөтмөлөрдө көрсөтүлгөн тартипте чогулткула - ар бир операцияны аткаруудан мурун ар бир кадамды окуп, түшүнгүлө. Анткени катадан кийин артка кайрылуу дээрлик болбойт.

Жарым өткөргүчтөр (диоддор, ICлер, транзисторлор) же электролиттик конденсаторлор поляризацияланган компоненттер экенин түшүнөсүз деп болжолдонот. Тиешелүү белгилер PCBде жибек экрандаштырылган жана тактанын схемасында көрсөтүлгөн.

ПХБны чогултуу үчүн төмөнкү шаймандар жана материалдар талап кылынат:

• Кичине учу бар жакшы сапаттагы темир (25-40Вт) (1-2 мм)
• Вирратор жана кычкачтар
• Негизги мультиметр чыңалуу тесттери жана резисторлорду аныктоо үчүн.
• Чакан аппараттын белгилерин окуу үчүн лупа көбүнчө пайдалуу.
• Solder - коргошун/калай ширеси артыкчылык берилет. Коргошунсуз ширетүү, азыр Европада коммерциялык продукцияда колдонулушу керек болгондой, эрип кетүү температурасы бир топ жогору жана аны иштетүү өтө кыйын болот. Эч кандай флюс же майды колдонбоңуз.
• Эгерде кокусунан чектеш ширетүүчү бириктиргичтердин ортосунда ширетүүчү көпүрөлөрдү түзсөңүз, сойтуу чыпкасы (өрүм) пайдалуу болушу мүмкүн.

Электр камсыздоо

IV-3/IV-3a/IV-6 VFD калканчынын туура иштеши үчүн Arduino 12 В туруктуу токтун булагынан иштеши керек. 12 В DC / 300 мА жеткирүүгө жөндөмдүү жөнгө салынуучу коммутатордук адаптерди гана колдонуңуз.

Жөнгө салынбаган "трансформатор стили" дубал адаптерин колдонбоңуз. Булар жеңил жүктөө менен 16 Втан ашык жеткирет жана IV-3 VFD калканынын бузулушуна алып келет, анткени 12 В камсыздоо чыңалуусу өтө маанилүү. Электр менен камсыздоонун полярдуулугун артка кайтаруудан өтө этият болууңуз керек же сиз Arduino, VFD калканчын, электр менен камсыздоону өлтүрүү коркунучу бар, балким өзүңүз от жагып же электр тогуна урунуп каласыз

IV-3 калканчын туташтыруудан мурун Arduinoңуздун USB туташтыргычынын металл калканчына изоляциялоочу скотчту коюңуз

3 -кадам: ПХБга жалпы сереп жана схема

Сиз PCBWayден PCBге заказ берсеңиз болот. Эгерде сиз жаңы колдонуучу болсоңуз, бул шилтемени каттоодон кийин 5 $ бекер алуу үчүн колдонуңуз, андан кийин сиздин биринчи 5 ПКБңыз бекер жана сиз жеткирүү үчүн болгону 6 доллардын тегерегинде Кытай аба почтасы менен төлөшүңүз керек. Акыркы сүрөттө көрүнүп тургандай, калкан Revolutтун дебеттик картасы менен бирдей. Бул жерде көрсөтүлгөн сүрөттөр кээ бир адамдар үчүн кытайча окууга аракет кылып жаткандай көрүнүшү мүмкүн.

4 -кадам: Ассамблея

Акыр-аягы, биз жыйындын жүрүшүнө жетиштик … Кийинки 5-19 кадамдарда биз ПХБны этап-этабы менен чогултканы жатабыз. Пластикалык картаны карап чыгууну жана схеманы монтаждоо учурунда аны басып чыгаруу же компьютериңизде калтыруу менен кармап туруу пайдалуу болушу мүмкүн. Ар бир кадамдан кийин, бул жердеги сүрөттөр менен ПКБны кылдаттык менен салыштырып, каталарды жана ширетүү каталарын текшериңиз.

5 -кадам: Диоддор жана IC розеткасы

Төмөнкү диоддорду орнотуңуз:

• D1: 1N400x же эквиваленти
• D2… D5: 1N5819 schottky диод

Полярдыкты байкап, туура диодду керектүү жерге орнотуудан этият болуңуз

D2 жана D3 ширетүүчү компоненттери тараптан жана зымдарды мүмкүн болушунча кыска кыркыңыз, алар Arduino металл USB туташтыргычынын үстүндө жайгашкан.

IC1 үчүн 8 уюлдуу IC розеткасын орнотуңуз. Бул этапта розеткага IC1 койбоңуз.

6 -кадам: Электролиттик конденсаторлор

Төмөнкү электролиттик конденсаторлорду орнотуңуз:

• C5… C8: 22µF 50V радиалдуу электролиздик конденсатор
• C9, C10: 100µF 25V радиалдык конденсатор
• Өткөргүчтөрдү 90 градуска бүгүп, конденсаторлорду ПХБга төктү. Полярдыкты караңыз. Билем, сизди уктуруп жатканымды уктуңуз, бирок бул абдан маанилүү.

C6, C7 жана C8 компоненттерин ширетүү жана Arduino USB туташтыргычынын металл калканчынын үстүндө жайгашкандыктан, мүмкүн болушунча кыска коргошун кесүү сунушталат

7 -кадам: Керамикалык конденсаторлор

Башка форманы колдонуунун эч кандай көйгөйү жок, бул конденсаторлор үчүн бирдей мааниге жана материалга ээ болуу маанилүү.

Төмөнкү керамикалык конденсаторлорду орнотуңуз:

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

Сураныч, C1… C3 мааниси бир аз маанилүү, анткени C1 R5 менен бирге чыңалуу триплеринин иштөө жыштыгын аныктайт жана C2, C3 VFD түтүктөрүнүн жип токун аныктайт.

(*) IV-3 жана IV-3a түтүктөрү үчүн 8n2 тоосу, IV-6 түтүктөрү үчүн 22nF тоосу.

8 -кадам: 10K каршылыгы

10 килограммдык резисторлорду орнотуңуз (күрөң-кара-кызгылт сары-алтын)

R6… R18

Аларды вертикалдуу түрдө сүрөттөгүдөй орнотуңуз.

9 -кадам: 68K каршылыгы

68 кило-Омдук резисторлорду орнотуңуз (көк-боз-кызгылт-алтын)

R19… R30

Аларды вертикалдуу түрдө сүрөттөгүдөй орнотуңуз.

10 -кадам: 220K каршылыгы

220 кило-Омдук резисторлорду орнотуу (кызыл-кызыл-сары-алтын)

R43… R54

Аларды вертикалдуу түрдө сүрөттөгүдөй орнотуңуз.

11 -кадам: 100K каршылыгы

100 кило-Омдук резисторлорду орнотуңуз (күрөң-кара-сары-алтын)

R31… R42

Аларды вертикалдуу түрдө сүрөттөгүдөй орнотуңуз.

12 -кадам: Калган резисторлор

Калган резисторлорду орнотуңуз:

• R1: 510 ом (жашыл - күрөң - күрөң - алтын)
• R2, R3: 1 кило-ом (күрөң-кара-кызыл-алтын). Сиз колдонууну пландап жаткан түтүктүн арткы жарык диоддоруна жараша маанини тууралашыңыз керек болот.
• R4: 2.7 кило-ом (кызыл-кызгылт-кызыл-алтын)
• R5: 3.9 кило-Ом (кызгылт сары-ак-кызыл-алтын)

13 -кадам: Arduino Headers

Arduino топтолуучу аталыштарын орнотуңуз. Атлеттер башка Arduino калканчтарын бул калканчтын үстүнө коюу үчүн колдонулбайт, бирок алар бир нече компоненттердин жана VFD түтүктөрүнүн бийиктигин аныктоого жардам берет.

PCB аркылуу баштарды түртүп, аларды Arduinoңузга сайыңыз. Тескери буруп, ар бир туташтыргычка 1-2 төөнөгүчтү кошуңуз. Ошентип, туташтыргычтын аралыгы туура болот. Ардуинодон калканды алып салгыла жана калган казыктарды ширеткиле.

14 -кадам: Power Transistors

Төмөнкү транзисторлорду орнотуңуз:

• T26: BC639
• T27: BC640

Бул транзисторду стандарттуу типке алмаштырбаңыз. Аларды үйүнүн үстү Arduino баштарынан төмөн болгудай кылып орнотуңуз.

IC1 ICM7555 (*) розеткасына салыңыз жана калканды Arduino'го сайыңыз жана кубатты колдонуңуз. D5 катодунун жана Arduino жеринин ортосунда өлчөнүүчү чыңалуу 32… 34В тегерегинде болушу керек. Мен муну кылган жокмун, анткени мен ишенем, бирок сен муну кыл.

CMOS версиясын колдонуңуз (ICM7555, TLC555 LMC555,…), стандарттык 555 таймерди колдонбоңуз

15 -кадам: NPN транзисторлору

BC547B транзисторлорун орнотуңуз

T1… T13

Аларды үйлөрүнүн үстү Arduino аталыштарынын астында калуусу үчүн орнотуңуз.

16 -кадам: PNP транзисторлору

BC557B транзисторлорун орнотуңуз

T14… T25

Аларды үйлөрүнүн үстү Arduino аталыштарынын астында калуусу үчүн орнотуңуз.

17 -кадам: Tube Backlighting LEDs (милдеттүү эмес)

Сиз түтүктүн арткы жарыктандыруу максаттары үчүн каалаган түстөгү 3мм стандарттуу LEDди колдоно аласыз, ал тургай RGB түстүү өчүүчү LED диоддору.

Светодиоддорду VFD түтүктөрүнүн астындагы 3мм тешиктерге ылайыкташтырып, анан аларды ПХБга ээрчиңиз. Полярдуулукка көңүл буруңуз. Жарык диоддун кыска катмары (катод) LED аталышына жибек экрандын эң жакын жайгашкан аянтчасына (D6… D9) кошулган.

Ардуинодогу ISP туташтыргычына тийбөө үчүн D9 жетектерин жылуулоо керек болушу мүмкүн.

Светодиоддор Arduinoдогу PWM өндүрүшүнө туташкан жана программалык камсыздоону колдонуп өчүрүлүшү мүмкүн. Бул сиз RGB түстүү өчүүчү LEDди колдонгондо туура иштебейт.

Эгер бул сиз үчүн оңой болсо, анда VFD түтүктөрү ордуна ширетилгенден кийин LED ди орнотууга болот. Улам монтаждоо техникасына байланыштуу, эгер сиз башка жарыктандыруучу түскө ээ болууну чечсеңиз, кийинчерээк LED ди алмаштыруу оңой.

18 -кадам: VFD Tube орнотуу

Бул сиздин калканы куруунун эң маанилүү кадамдарынын бири

Түтүк зымдарын ПКБдагы тиешелүү тешиктери аркылуу акырын жетектеңиз. Түтүктөрдөгү кыска коргошун тешиктен өтүүчү аянтчасыз өтөөрүн текшериңиз.

Эми цифралар ПХБнын маңдайына каралышы керек.

Эгерде сиз түтүктөрдүн зымдарын тешиктерден өткөрүүдө кыйынчылыктарга туш болсоңуз, анда аларды "спираль" катары кесип, тешиктер аркылуу бир убакта 1 зымды жылдыра аласыз. Эң кыска зымды өтө кыска кылбоого көңүл буруңуз, анткени биз түтүктөрдү ПХБдан бир аз алыстыкта орнотобуз.

Түтүктөр орун алгандан кийин аларды аздыр -көптүр кол менен тегиздөө. Түтүктөрдүн түбү Arduino төшөлүүчү баштарынын үстүнөн болжол менен 1-2 мм төмөн болушу керек.

Эгерде сиз кошумча акрил корпусун колдонуп жатсаңыз, анда үстүнкү жана астыңкы плиталарды тегиздөө куралы катары колдоно аласыз.

ПХБга ар бир түтүктүн экиден коргошун. Бул бүткөндөн кийин, сиз дагы эле ширетүүчү муундарды кайра жылытуу менен түтүктүн тегизделишин тууралай аласыз.

Эгерде сиз түтүктүн тегизделишине канааттансаңыз, калган түтүктөрдүн зымдарын акырында ширетип, ашыкча зымдарды кичинекей зым кескич менен кыркып салсаңыз болот.

Түтүктүн ордуна коюлгандан кийин анын трассасын өзгөртүүгө аракет кылбаңыз, анткени бул механикалык стресске алып келиши мүмкүн жана түтүктүн бузулушуна алып келиши мүмкүн

19 -кадам: Акыркы тест

Акыры тест… Arduinoго демо эскизди жүктөп, Arduino -ны компьютердин USB портунан ажыратыңыз.

Даяр VFD калканчын Arduino чокусуна сайыңыз. Ардуинонун эч кандай металл бөлүгү VFD калканынын ширетүүчү түйүндөрүнө тийбесин текшериңиз.

12 V DC кубат адаптерин Arduino кубат туташтыргычына туташтырып, кубатты күйгүзүңүз.

Бир нече секунддан кийин VFD түтүктөрү чексиз циклда 0дөн 9га чейин санай башташы керек. VFD түтүктөрүнүн ондук бөлүүчү чекиттери экилик 4 биттик эсептегичти түзүшү керек.

Түтүктүн арткы жарыгы бир нече секундда өчүп, кайра күйүп турушу керек.

Түтүк жипчелеринин зымдарын кылдат текшериңиз. Алар кочкул кызыл түс менен өтө акырын жаркыраш керек. Эгерде алар өтө эле жаркырап жатса, C2 жана C3 маанилерин төмөндөтүңүз. Башка жагынан алганда, эгер жип эптеп жаркыраса жана сандар өтө күңүрт болсо, сиз C2 жана C3 баалуулуктарын жогорулатуу менен эксперимент жасай аласыз.

20 -кадам: Акрил каптоо (милдеттүү эмес)

Биринчи 2 файл CAD файлдары. Мен сизге "экранда viewing.pdf үчүн Shield User Manual үчүн Enclosure" ачууну сунуштайм жана ошол жерден акрил каптоо үчүн кадамдарды көрүүнү сунуштайм.

21 -кадам: Программалык камсыздоо

Сизге керек болгон ар бир китепкана эскиздин башында комментарийлерде.

Түз кирүү

Түтүктөргө жана Светодиоддорго түз жетүүнү камсыздайт. Сиз түтүктөрдөгү айрым сегменттерди жана чекиттерди күйгүзүп жана өчүрүп, LEDди жарыктандыруу үчүн PWM кызмат циклин башкара аласыз.

Кадимки саат

Жөн эле сериялык монитор аркылуу орнотулган саат жана эч нерсе кооз эмес, бирок болжол менен 1 күндөн кийин саат 1 мүнөттөн кийин кайтып келет

Акылдуу саат

• Кошумча батарейка колдогон DS1307 RTC үчүн кошумча колдоо.
• RX жана TX аркылуу esp8266 менен гана иштөө үчүн колдоо кошулду
• 1-зымдуу сенсор туташканда Цельсий градусунда температуранын көрсөтүлүшү кошулду. Эскиз DS18B20, DS18S20 жана DS1822 колдойт. Температура мүнөт сайын көрсөтүлөт.

Esp8266 сааты менен иштеши үчүн, сиз espти жарк этип, электр энергиясын үнөмдөө үчүн терең уйку режимине кантип коюу керектигин көрсөткөн атайын көпүрө жасашыңыз керек болот. Ошондой эле, esp кодундагы WIFI грамоталарын жана убакыт алкагын орнотушуңуз керек. Эгерде сизде esp8266 менен тажрыйбаңыз жок болсо, Arduino IDEдеги тактаны орнотуу жөнүндө көбүрөөк билүү үчүн бул жерден окуңуз.

Термометр

1-зымдуу температура сенсорлору менен иштейт. Программа DS1820 (ар кандай зымдарды, интернеттен текшерип көрүңүз), DS18B20, DS18S20 жана DS1822 колдойт.

Вольт метр

Бул программа A5 пининде өлчөнгөн чыңалууну көрсөтөт.

Демонстрация

Мисал түтүктөрдүн анимациясы, Светодиоддордун PWM анимациясы.