Mjerač nivoa zvuka s recikliranog VFD -a: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

VFD - Vakuumski fluorescentni ekrani, svojevrsni dinosaurusi ekranske tehnologije, još uvijek prilično lijepi i cool, mogu se naći u mnogim zastarjelim i zanemarenim uređajima za kućnu elektroniku. Pa hoćemo li ih ostaviti? Ne, još ih možemo koristiti. Koštalo je malo truda, ali vrijedi.

Korak 1: Upoznajte ekran

VFD ima 3 glavna dijela

- vlakno (plavo)

- Vrata (zelena)

- Ploče (žute) obložene fosforom koje svijetle pri udaru elektrona.

Elektroni putuju od niti do ploča, prolazeći kroz kapije. Da bi se to dogodilo, ploča mora biti za oko 12 do 50 V pozitivnija od niti (negativni elektroni se povlače prema pozitivnoj strani). Kapije će dopustiti elektronima da prolete ako im je napon blizu napona ploča. Inače, kada kapije imaju nizak ili negativan napon, elektroni se odbijaju i ne dopiru do ploča, što rezultira svjetlošću.

Ako pomno pogledate zaslon, vidjet ćete da kapije (metalne ploče sa punktiranim točkama) pokrivaju više ploča (elementi zaslona iza), tako da jedna kapija prebacuje brojne elemente prikaza. Više ploča je također povezano zajedno na jedan pin. Ovo rezultira matricom, koju je potrebno pokrenuti na višestruki način. Uključujete jednu po jednu kapiju i uključujete ploče koje bi trebale svijetliti ispod ove kapije, zatim uključujete sljedeću kapiju i neke druge ploče.

Da biste testirali zaslon, možete potražiti iglice sa žarnom niti - obično najudaljenije - i na njih primijeniti oko 3 V, koristeći 2 AA baterije. Nemojte koristiti veći napon jer bi to moglo oštetiti žice s finim vlaknima. Tada žice postaju vidljive kao crvene užarene trake, navikli ste na veliki napon!

Zatim primijenite 9/12/18V (2x 9V baterije) na kapiju i ploču (samo pogledajte u zaslon gdje se nalaze igle za metalne kapije) to bi trebalo negdje osvijetliti jedan element prikaza.

Na slikama sam jednostavno spojio (skoro) sve kapije i anode na 12V, ovo uključuje sve.

Zabilježite koja iglica svijetli koji segment ekrana! To će biti potrebno za povezivanje i programiranje zaslona.

Korak 2: Izazov 1: Visoki napon

Kao što smo vidjeli u Teoriji, pločama/vratima je potreban napon od 12 do 50 volti da bi bili privlačni za elektrone i dobili lijepo osvjetljenje fosfora. U potrošačkim uređajima ovaj napon se obično uzima s dodatne kartice na glavnom transformatoru. Kao DIY momak nemate transformatore s dodatnim jezičcima i svejedno preferirate jednostavne 5V USB priključke:)

Zatim za izvođenje multipleksiranog matričnog zaslona potreban nam je veći napon kada je ~ 12V iz našeg testa, jer se segmenti zaslona osvjetljavaju samo jedan za drugim, što rezultira efektom zatamnjenja (PWM stil s omjerom 1: NumberOfGates). Zato bismo trebali ciljati na 50V.

Postoje brojni krugovi za povećanje napona od samo 5V do 30V..50V, ali većina isporučuje samo malu količinu energije, poput nekoliko mA@50V za upravljački program koji pokazujem u sljedećim koracima, a koji koristi pullup otpornike, ovo nije dovoljno. Završio sam s korištenjem jednog od jeftinih naponskih pojačivača koji možete pronaći na Amazonu ili eBayu (potražite "XL6009"), on pretvara 5V u ~ 35V sa velikom strujom, što je dovoljno dobro.

Ovi uređaji zasnovani na XL6009 mogu biti podvedeni na izlaz ~ 50V promjenom otpornika. Otpornik je na slikama označen crvenom strelicom. Također možete potražiti podatkovni list XL6009 koji sadrži potrebne podatke za izračunavanje izlaznog napona.

Korak 3: Izazov 2: Omogućite napajanje niti

Filament treba pokretati sa oko 3V (zavisi od prikaza). Po mogućnosti AC i nekako zalijepljen u sredini na GND. Puh, 3 želje u jednom redu.

Opet u originalnim uređajima, to bi se postiglo jezičkom na Transformatoru i nekom vrstom Z -diodne veze s GND -om ili negdje još čudnije (poput šine -24V)

Neki eksperimenti kasnije sam otkrio da je jednostavan izmjenični napon iznad GND -a dovoljan. Istosmjerni napon, poput 2 AA baterije, također radi, ali proizvodi gradijent svjetline s jedne strane VFD -a na drugu, neki su primjeri na youtubeu kada tražite "VFD".

Moje rešenje

Za dobivanje izmjeničnog napona, ovo je napon koji stalno mijenja polaritet, mogu koristiti krug H-mosta. Oni su vrlo česti u robotici za upravljanje istosmjernim motorima. H-most omogućuje promjenu smjera (polariteta), ali i brzine motora.

Moj omiljeni dobavljač elektronike "uradi sam" nudi mali modul "Pololu DRV8838" koji radi upravo ono što ja želim.

Jedini potrebni ulaz je napajanje i izvor takta, tako da stvar stalno mijenja polaritet. Sat? Ispostavilo se da jednostavan RC element između negativnog izlaza i ulaza PHASE može djelovati kao oscilator za ovu stvar.

Na slici je prikazano spajanje upravljačkog programa motora za generiranje izmjeničnog napona za VFD nit.

Korak 4: Povezivanje s 5V logikom

Sada možemo osvijetliti cijeli ekran, odlično. Kako možemo prikazati jednu tačku/cifru?

Moramo prebaciti svaku kapiju i anodu u određeno vrijeme. To se naziva multipleksiranje. Vidio sam neke druge tutorijale o ovome ovdje. Npr. (Https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

Naš VFD ima mnogo pinova, svi oni moraju biti pokretani različitim vrijednostima, pa bi svakom trebao pin na kontroleru. Većina malih kontrolera nema toliko pinova. Stoga koristimo registre pomaka kao proširivače portova. Oni se povezuju sa satom, podacima i linijom za odabir na čip kontrolera (samo 3 pina) i mogu se kaskadirati kako bi se osiguralo onoliko izlaznih pinova koliko je potrebno. Arduino može koristiti svoj SPI za efikasno serijsko prenošenje podataka na ove čipove.

Na strani ekrana nalazi se i čip za ovu svrhu. "TPIC6b595" je registar pomaka sa otvorenim izlazima za odvod, koji može rukovati do 50V. Otvoreni odvod znači da izlaz ostaje otvoren kada je postavljen na TRUE/1/HIGH, a unutarnji tranzistor se aktivno prebacuje na donju stranu FALSE/0/LOW. Prilikom dodavanja otpornika s izlaznog pina na V+ (50V) pin će se povući do ovog naponskog nivoa sve dok ga unutrašnji tranzistor ne povuče prema GND.

Krug prikazuje kaskade 3 ovih registara pomaka. Otpornički nizovi se koriste kao pull -up. Krug također sadrži prekidač za napajanje sa žarnom niti (H-most) i jednostavno pojačivač napona koji je kasnije odbijen i zamijenjen pločom XL6009.

Korak 5: Izrada mjerača nivoa

Za ovo koristim matrični ekran sa 20 cifara i 5x12 piksela po cifri. Ima 20 vrata, po jedan za svaku znamenku, a svaki piksel ima pločasti pin. Za kontrolu svakog piksela bilo bi potrebno 60+20 pojedinačnih kontrolnih pinova, npr. 10x čipova TPIC6b595.

Imam samo 24 kontrolna pina iz 3x TPIC6b595. Pa povežem gomilu piksela na jedan piksel indikatora veće razine. Zapravo mogu podijeliti svaku znamenku na 4 jer mogu kontrolirati 20+4 pinova. Koristim 2x5 piksela po koraku indikatora nivoa. Igle za ove piksele su lemljene zajedno, izgleda pomalo kaotično, ali radi:)

PS: Upravo sam pronašao ovaj projekt gdje se prikaz kontrolira po pikselima..

Korak 6: Programiranje Arduina

Kao što je spomenuto, registar pomaka bit će spojen na hardverski SPI. Na dijagramu iscrtavanja Leonarda (slika iz Arduina) igle se zovu "SCK" i "MOSI" i izgledaju ljubičasto. MOSI označava MasterOutSlaveIn, tu se datum serijski prikazuje.

Ako koristite drugi Arduino, pretražite dijagram iscrtavanja za SCK i MOSI i umjesto toga koristite ove pinove. RCK signal treba držati na pinu 2, ali to se može premjestiti ako se ovo promijeni i u kodu.

Skica pokreće AD pretvarač na pinu A0 kao uslugu prekida. Tako se AD vrijednosti stalno čitaju i dodaju globalnoj varijabli. Nakon nekih očitavanja postavlja se zastavica i glavna petlja preuzima vrijednost oglasa, pretvara je u pin koji radi i prebacuje je na SPI u TPIC6b. Ažuriranje ekrana mora se prebaciti preko svih znamenki/vrata i opet takvom brzinom da ljudsko oko neće vidjeti kako treperi.

Upravo takav posao za koji je Arduino napravljen:)

Evo koda za ekran za merenje nivoa…

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

Korak 7: PCB

Napravio sam nekoliko PCB -a za ovaj projekt, samo da bih imao lijepu i čistu gradnju. Ova PCB sadrži još jedno pojačalo napona koje nije davalo dovoljno energije, pa ga ovdje nisam koristio i umjesto toga ubrizgao 50V iz pojačala XL6009.

Škakljiv dio je dodavanje VFD -a, jer oni mogu imati sve oblike. Pokušao sam učiniti PCB pomalo generičkim u dijelu VFD konektora. Na kraju morate shvatiti ispis za vaš zaslon i nekako spojiti ožičenje te na kraju malo promijeniti programski kod kako bi se sve uklopilo.

PCB je dostupan ovdje: