Štit za Arduino iz staroruskih VFD cijevi: Sat, termometar, voltmetar : 21 korak (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Ovaj projekat trajao je gotovo pola godine. Ne mogu opisati koliko je posla uloženo u ovaj projekat. Za sam rad na ovom projektu trebalo bi mi zauvijek pa sam imao pomoć svojih prijatelja. Ovdje možete vidjeti naš rad sastavljen u jednoj vrlo dugoj instrukciji.

Karakteristike ovog projekta:

• Kompatibilno samo s Arduino UNO pločama
• Pokreće četiri IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD cijevi. Ove cijevi su vrlo energetski efikasne, čak su efikasnije od Nixie i izgledaju prilično cool. Energetska efikasnost je skoro jednaka LED matrici. Mislim da izgledaju bolje od Nixie.
• Napajanje 12V DC + 5V DC putem Arduino ploče; potrebno je stabilizirano napajanje od 12V
• Dizajn kućišta (CAD datoteke) opcionalno
• moguće primjene: sat, termometar, voltmetar, brojač, semafor,…
• dostupno je više primjera Arduino skica

Znam da je tekst u ovom uputstvu vrlo dugačak, ali pokušajte pročitati i pogledati svaki tekst i fotografiju ovdje. Neke fotografije nisu sjajne, ali ovo je sve što mogu učiniti. Znam da nisam najbolji fotograf.

Ovaj projekt je izvorno objavljen u axiris -u, ali sam izmijenio i objasnio mnogo malih stvari bez njih ćete se zapitati šta je pošlo po zlu.

Supplies

Možete vidjeti broj svakog dijela, ali preporučujem vam da odštampate List List.pdf kako biste ga koristili za popis za kupovinu, a kasnije i za lemljenje dijelova na PCB -u. Sve sam kupio u lokalnim trgovinama ili sam ga odspojio s uređaja koji ne rade, ali ako ne možete učiniti isto kao ja, dijelove možete naručiti na Aliexpressu ili Amazonu ili u nekoj drugoj trgovini.

Otpornici od ugljičnog filma 1/4W 5% Aliexpress veza koja sadrži sve otpornike koji će vam trebati na ovoj listi

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

Keramički/ MKT/ MKM kondenzatori

• 1x 2.2 nF (222) Aliexpress veza
• 2x 8.2 nF (822) Aliexpress veza za IV-3 / IV-3a ili 2x 22nF (223) za IV-6 Aliexpress veza
• 1x 100 nF (104) Aliexpress veza

Elektrolitički poluvodiči

• 4x 22 μF 50V radijalna Aliexpress veza
• 2x 100 μF 25V radijalna Aliexpress veza

Diskretni poluvodiči

• 1x 1N400x ispravljačka dioda Aliexpress veza
• 4x 1N5819 schottky dioda Aliexpress veza
• 4x LED 3 mm (slobodno birajte boju) Aliexpress veza
• 13x BC547B NPN tranzistor Aliexpress veza
• 12x BC557B PNP tranzistor Aliexpress veza
• 1x BC639 NPN "snažni" tranzistor Aliexpress veza
• 1x BC640 PNP "snažni" tranzistor Aliexpress veza

Integrisana kola

ICM7555 tajmer IC (mora biti u CMOS verziji, nemojte koristiti standard 555!) Aliexpress veza

Priključci i različiti dijelovi

• 2x naslagana zaglavlja - razmak 2,54 mm /.1” - 8 polova Aliexpress veza
• 1x naslagano zaglavlje - razmak 2,54 mm /.1” - 6 polova Aliexpress veza
• 1x naslagano zaglavlje - razmak 2,54 mm /.1” - 10 polova Aliexpress veza
• 4x IV ‐ 3 ili IV-3a ili IV-6 VFD cijev Aliexpress veza
• PCB PCBWay veza

Ako želite napraviti sat, možete koristiti opcionalni RTC DS1307 sa baterijskom podrškom, ali ako želite da ga napravite pametnim, koristite esp8266. Možete koristiti veliki esp8266 ili mali esp8266-01, ali preporučujem da koristite mali za sat kako biste izgledali bolje. Ako želite biti još pametniji, kombinirajte esp8266 s 1-žičnim senzorom. Skica podržava DS1820, DS18B20, DS18S20 i DS1822. Temperatura se prikazuje svake minute.

Ako imate pitanja o ovom projektu, pošaljite mi poruku. Pokušat ću odgovoriti na vaša pitanja što je brže moguće

Korak 1: Pregled projekta

Ovaj Arduino štit je sposoban za pogon 4x ruskih sedmosegmentnih VFD cijevi IV-3, IV-3a ili IV-6. 4x 3 mm LED diode osiguravaju pozadinsko osvjetljenje cijevi. Dizajn se u potpunosti temelji na komponentama kroz rupe, nisu korištene komponente SMD-a. Kao takvu, PCB može lako sastaviti svako ko ima iskustva u lemljenju. Također, korištene komponente su jeftine i lako dostupne. Budući da je ovo zamišljen kao obrazovniji projekt koji se lako gradi, nije najbolje rješenje za pogon ovih VFD cijevi sa tehničkog gledišta. Umjesto tranzistora BC547 i BC557, mogli smo koristiti upravljačke programe izvora A2982W, ili smo mogli zamijeniti tranzistore visokonaponskim upravljačkim programom izvora visokog napona sa internim registrom pomaka. Nažalost, može ih biti teško nabaviti i vrlo često dolaze u SMD paketima.

Korak 2: Savjeti za montažu

Ovaj PCB sa instrukcijama je dizajniran za nekoga ko ima napredno iskustvo u sastavljanju elektronike. Ako mislite da je to previše komplicirano za vašu razinu vještine, nemojte ga pokušavati sastaviti ili zamolite prijatelja da vam to napravi.

Ne žurite - ovom kompletu bi trebalo biti potrebno 2-3 sata da se završi ako neprekidno ili više. Pravim ga manje od 2 sata, ali imam više od 2 godine svakodnevnog iskustva u lemljenju.

Pobrinite se da vaše radno područje bude dobro osvijetljeno (po mogućnosti pri dnevnom svjetlu), čisto i uredno.

Sastavite ploču redoslijedom kako je navedeno u uputama ovdje - pročitajte i razumite svaki korak prije izvođenja svake operacije. Jer nakon greške gotovo da nema povratka.

Pretpostavlja se da razumijete da su poluvodiči (diode, IC, tranzistori) ili elektrolitički kondenzatori polarizirane komponente. Odgovarajuće oznake su svilene boje na PCB-u i prikazane na shemi ploče.

Za sastavljanje PCB -a bit će potrebni sljedeći alati i materijali:

• Lemilo dobre kvalitete (25-40W) s malim vrhom (1-2 mm)
• Sjekač i kliješta
• Osnovni multimetar za ispitivanje napona i identifikaciju otpornika.
• Lupa za čitanje oznaka malih uređaja često je od pomoći.
• Lemljenje - preferirano je olovno/limeno lemljenje. Lem bez olova, koji se sada koristi za komercijalne proizvode u Evropi, ima mnogo višu tačku topljenja i sa njim je teško raditi. Nemojte koristiti fluks ili mast.
• Fitilj za lemljenje (pletenica) može biti koristan ako slučajno stvorite lemne mostove između susjednih lemnih spojeva.

Napajanje strujom

Za pravilno funkcioniranje IV-3/IV-3a/IV-6 VFD štitniku potrebno je da se Arduino napaja iz 12 V DC izvora napajanja. Koristite samo regulirani sklopni adapter koji može isporučiti 12 V DC / 300 mA.

Ne koristite neregulisani zidni adapter "u stilu transformatora". Oni lako isporučuju više od 16 V s malim opterećenjem i uzrokovat će oštećenje IV-3 VFD štita jer je napon napajanja od 12 V prilično kritičan. Morate biti vrlo oprezni da ne promijenite polaritet napajanja ili riskirate da ubijete Arduino, VFD štit, napajanje i eventualno sami pokrenete požar ili strujni udar

Stavite izolacijsku traku na metalni štit USB priključka vašeg Arduina prije spajanja IV-3 štita kako biste izbjegli da lemne veze dodiruju metal i budu kratke

Korak 3: Pregled PCB -a i dijagram kola

PCB možete naručiti sa PCBWay -a. Ako ste novi korisnik, KORISTITE OVAJ LINK ZA BESPLATNO DOBIJANJE 5 $ NAKON VAŠE REGISTRACIJE, nakon toga vaših prvih 5 PCB -a je besplatno i trebate platiti samo dostavu koja iznosi oko 6 USD poštom iz Kine. Kao što možete vidjeti na posljednjoj fotografiji, štit je iste veličine kao moja debitna kartica iz Revoluta. Ovdje prikazane fotografije za neke ljude mogu izgledati kao da pokušavaju čitati kineski.

Korak 4: Montaža

Konačno, došli smo do napretka montaže … U sljedećim koracima 5-19, sastavit ćemo PCB korak po korak. Možda će biti korisno držati pregled PCB -a i dijagram kola pri ruci tokom sastavljanja tako što ćete ga odštampati ili ostaviti na računaru tokom lemljenja. Nakon svakog koraka, pažljivo usporedite PCB sa slikama ovdje i provjerite ima li grešaka i grešaka u lemljenju.

Korak 5: Diode i IC utičnica

Montirajte sljedeće diode:

• D1: 1N400x ili ekvivalentno
• D2 … D5: 1N5819 Schottky dioda

Pazite na polaritet i pazite da postavite pravu diodu na pravo mjesto

Lemite D2 i D3 sa strane komponenti i obrežite žice na strani lemljenja što je moguće kraće koliko su smještene iznad metalnog USB priključka koji štiti Arduino.

Montirajte 8 -polnu IC utičnicu za IC1. Ne stavljajte IC1 u utičnicu u ovoj fazi.

Korak 6: Elektrolitički kondenzatori

Ugradite sljedeće elektrolitičke kondenzatore:

• C5… C8: 22 µF 50V radijalni elektrolitički kondenzator
• C9, C10: 100µF 25V radijalni kondenzator
• Savijte elektrode za 90 stupnjeva i postavite kondenzatore u ravninu s tiskanom pločom. Pazite na polaritet. Znam da vas nerviram ovim Gledajte već polaritet, ali to je jako važno.

Preporučuje se lemljenje C6, C7 i C8 sa strane komponenti i skraćivanje elektroda što je moguće kraće sa strane lemljenja jer su postavljene iznad metalnog oklopa Arduino USB konektora

Korak 7: Keramički kondenzatori

Nije problem koristiti drugi oblik, važno je imati istu vrijednost i materijal za ove kondenzatore.

Ugradite sljedeće keramičke kondenzatore:

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

Imajte na umu da su vrijednosti C1 … C3 donekle kritične jer C1 zajedno s R5 definira radnu frekvenciju trostrukog napona, a C2, C3 definiraju struju filamenta za VFD cijevi.

(*) montirajte 8n2 za cijevi IV-3 i IV-3a, montirajte 22nF za cijevi IV-6.

Korak 8: 10K otpornici

Postavite otpornike od 10 kilo-ohma (smeđe-crno-narančasto-zlato)

R6… R18

Montirajte ih okomito kao na slici.

Korak 9: 68K otpornici

Montirajte 68-ohmske otpornike (plavo-sivo-narančasto-zlatno)

R19… R30

Montirajte ih okomito kao na slici.

Korak 10: 220K otpornici

Montirajte otpornike od 220 kilo-ohma (crveno-crveno-žuto-zlato)

R43… R54

Montirajte ih okomito kao na slici.

Korak 11: 100K otpornici

Montirajte otpornike od 100 kilo-ohma (smeđe-crno-žuto-zlato)

R31… R42

Montirajte ih okomito kao na slici.

Korak 12: Preostali otpornici

Montirajte preostale otpornike:

• R1: 510 ohma (zelena - smeđa - smeđa - zlatna)
• R2, R3: 1 kilo-ohm (smeđa-crna-crvena-zlatna). Možda ćete morati prilagoditi vrijednost ovisno o LED diodama pozadinskog osvjetljenja koje namjeravate koristiti.
• R4: 2,7 kilo-ohma (crvena-ljubičasta-crvena-zlatna)
• R5: 3,9 kilo-ohma (narandžasta-bijela-crvena-zlatna)

Korak 13: Arduino zaglavlja

Montirajte Arduino naslove koji se mogu slagati. Zaglavlja se zapravo neće koristiti za slaganje drugih Arduino štitova na vrh ovog štita, ali pomažu u određivanju visine ugradnje nekoliko komponenti i VFD cijevi.

Gurnite zaglavlja kroz PCB i priključite ih u svoj Arduino. Okrenite naopako i lemite 1-2 pina za svaki konektor. Dakle, razmak između konektora će biti ispravan. Uklonite štit s Arduina i lemite preostale igle.

Korak 14: Snažni tranzistori

Montirajte sljedeće tranzistore:

• T26: BC639
• T27: BC640

Ne zamjenjujte ove tranzistore standardnim tipovima. Montirajte ih tako da im vrh kućišta bude niži od Arduino zaglavlja.

Umetnite IC1 ICM7555 (*) u utičnicu i priključite štit u Arduino i uključite napajanje. Izmjereni napon između katode D5 i Arduino mase trebao bi biti oko 32… 34V. Nisam to učinio jer sam siguran u sebe, ali bolje to učini.

Koristite CMOS verziju (ICM7555, TLC555 LMC555,…), ne koristite standardni 555 mjerač vremena

Korak 15: NPN tranzistori

Montirajte tranzistore BC547B

T1… T13

Montirajte ih tako da im vrh kućišta ostane ispod (ili u ravnini s) Arduino zaglavlja.

Korak 16: PNP tranzistori

Montirajte tranzistore BC557B

T14… T25

Montirajte ih tako da im vrh kućišta ostane ispod (ili u ravnini s) Arduino zaglavlja.

Korak 17: LED pozadinsko osvjetljenje cijevi (opcionalno)

Standardne LED diode od 3 mm u bilo kojoj boji možete koristiti za pozadinsko osvjetljenje cijevi, čak i LED svjetla u RGB boji.

Savijte vodove LED dioda tako da LED diode stanu u rupe od 3 mm ispod VFD cijevi, a zatim ih lemite na PCB. Obratite pažnju na polaritet. Kratki provodnik LED diode (katoda) lemljen je na jastučić najbliži oznaci LED ekrana (D6… D9).

Možda će biti potrebno izolirati vodiče D9 kako ne bi dodirnuli ISP konektor na Arduinu.

LED diode su spojene na PWM izlaz na Arduinu i mogu se prigušiti pomoću softvera. Ovo, međutim, neće raditi ispravno ako koristite RGB LED za blijeđenje boja.

Ako vam je lakše, moguće je i ugraditi LED diode nakon što su VFD cijevi lemljene na mjestu. Zbog tehnike montaže, takođe je lako kasnije zamijeniti LED diode ako odlučite da želite drugu boju pozadinskog osvjetljenja.

Korak 18: Montaža VFD cijevi

Ovo je jedan od najvažnijih koraka izgradnje vašeg štita

Lagano provucite žice cijevi kroz odgovarajuće rupe na PCB -u. Uvjerite se da kratki vod na cijevima prolazi kroz rupu bez lemilice.

Sada bi cifre trebale biti okrenute prema prednjoj strani PCB -a.

Ako imate poteškoća s provlačenjem žica cijevi kroz rupe, možete ih izrezati kao "spiralu" tako da možete provlačiti jednu žicu odjednom kroz rupe. Obratite pažnju da najkraća žica ne bude prekratka jer ćemo montirati cijevi na određenoj udaljenosti od PCB -a.

Kad cijevi postave na mjesto, poravnajte ih manje -više ručno. Dno cijevi treba biti približno 1-2 mm ispod vrha Arduino naslaga koji se mogu slagati.

Ako koristite opcionalno akrilno kućište, možete koristiti gornju i donju ploču kao alat za poravnanje.

Lemiti dva vodiča svake cijevi na PCB. Nakon što to učinite, još uvijek možete podesiti poravnanje cijevi podgrijavanjem lemnih spojeva.

Ako ste zadovoljni poravnanjem cijevi, konačno možete lemiti preostale žice cijevi na mjestu i odrezati višak kabela malim rezačem žice.

Ne pokušavajte promijeniti poravnanje cijevi nakon što je lemljena na mjestu jer to može uzrokovati mehaničko naprezanje i oštećenje cijevi

Korak 19: Završni test

Na kraju test … Prenesite demo skicu na Arduino i odspojite Arduino sa USB priključka računara.

Priključite gotov VFD štit na Arduino. Uvjerite se da niti jedan metalni dio Arduina ne dodiruje lemne spojeve VFD štita.

Priključite 12 V DC adapter za napajanje na Arduino konektor za napajanje i uključite napajanje.

Nakon nekoliko sekundi VFD cijevi bi trebale početi brojati od 0 do 9 u beskrajnoj petlji. Decimalne separacijske točke VFD cijevi trebale bi tvoriti binarni 4 -bitni brojač.

Pozadinsko osvjetljenje cijevi treba se zatamniti svakih nekoliko sekundi i ponovo uključiti.

Pažljivo provjerite žice cijevnih niti. Trebali bi vrlo slabo svijetliti tamnocrvenom bojom. Ako previše svijetle, smanjite vrijednosti C2 i C3. S druge strane, ako žarna nit jedva svijetli, a znamenke su previše tamne, možete eksperimentirati povećanjem vrijednosti za C2 i C3.

Korak 20: Akrilno kućište (opcionalno)

Prve 2 datoteke su CAD datoteke. Preporučujem vam da otvorite "Korisničko uputstvo za kućište za Shield za gledanje na ekranu.pdf" i odatle gledate korake za akrilno kućište.

Korak 21: Softver

Svaka biblioteka koja će vam trebati nalazi se u komentarima na početku svake skice.

Direktan pristup

Omogućava direktan pristup cijevima i LED diodama. Možete uključiti i isključiti pojedinačne segmente i točke u cijevima, te kontrolirati radni ciklus PWM za osvjetljavanje LED dioda.

Običan sat

Samo sat koji je podešen putem serijskog monitora i ništa previše otmjeno, ali nakon otprilike 1 dana sat se vratio sa otprilike 1 minutom

Smart Clock

• Dodana podrška za opcionalni DS1307 RTC sa baterijskom podrškom.
• Dodana podrška za rad samo s esp8266 preko RX -a i TX -a
• Dodatni prikaz temperature u Celzijevim stupnjevima kada je spojen 1-žični senzor. Skica podržava DS18B20, DS18S20 i DS1822. Temperatura se prikazuje svake minute.

Da bi esp8266 radio sa satom, morat ćete bljeskati esp i napraviti poseban most koji je ovdje prikazan kako preći u način dubokog spavanja radi uštede energije. Također će trebati postaviti WIFI vjerodajnice i vremensku zonu iz koda na esp -u. Ako nemate iskustva s esp8266, pročitajte ovdje kako biste saznali više o instaliranju ploče u Arduino IDE.

Termometar

Radi sa 1-žičnim temperaturnim senzorima. Program podržava DS1820 (različito ožičenje, provjerite ima li na internetu), DS18B20, DS18S20 i DS1822.

Volt Meter

Ovaj program prikazuje napon izmjeren na pinu A5.

Demonstracija

Primjer animacije cijevi, PWM animacija LED dioda.