Máy đo mức âm thanh từ VFD được nâng cấp: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

VFD - Màn hình huỳnh quang chân không, một loại Khủng long của Công nghệ hiển thị, vẫn khá đẹp và tuyệt, có thể được tìm thấy trong nhiều thiết bị điện tử gia đình lỗi thời và bị bỏ quên. Vì vậy, chúng tôi sẽ đổ chúng? Không, chúng ta vẫn có thể sử dụng chúng. Nó tốn một chút công sức nhưng đó là giá trị nó.

Bước 1: Tìm hiểu về màn hình

Một VFD có 3 phần chính

- Filament (xanh lam)

- Cổng (màu xanh lá cây)

- Các tấm (màu vàng) được phủ một lớp phosphor sẽ sáng lên khi bị các electron đập vào.

Các electron đi từ dây tóc đến các tấm, đi qua các cổng. Để xảy ra hiện tượng này, bản cực phải có giá trị dương hơn khoảng 12 đến 50V khi đó dây tóc (các êlectron âm bị kéo về phía dương). Các cổng sẽ cho phép các electron bay qua khi điện áp của chúng gần bằng điện áp của các tấm. Nếu không, khi các cổng có điện áp thấp hoặc âm, các điện tử bị bật ra và không đến được các tấm, dẫn đến không có ánh sáng.

Khi nhìn kỹ vào màn hình, bạn sẽ thấy rằng các cánh cổng (các tấm kim loại có dấu chấm câu) bao phủ nhiều tấm (các phần tử hiển thị phía sau), vì vậy một cổng sẽ chuyển đổi một số phần tử hiển thị. Một số tấm cũng được kết nối với nhau trên một chốt. Điều này dẫn đến một ma trận, ma trận cần được chạy theo cách ghép. Bạn bật tắt từng cánh cổng một và bật các bảng sẽ sáng bên dưới cổng này, sau đó bật cổng tiếp theo và một số bảng khác.

Để kiểm tra Màn hình, bạn có thể tìm các chân dây tóc - thường là chân ngoài cùng - và áp vào nó khoảng 3V, sử dụng 2 pin AA. Không sử dụng điện áp cao hơn, điều này có thể thổi các dây tóc mảnh. Sau đó, các dây trở nên có thể nhìn thấy như những vạch đỏ phát sáng, bạn đã sử dụng nhiều điện áp!

Sau đó, áp dụng 9/12 / 18V (2x pin 9V) vào cổng và tấm (chỉ cần nhìn vào màn hình nơi có các chân cho cổng kim loại), điều này sẽ làm sáng một phần tử hiển thị ở đâu đó.

Trong các hình ảnh, tôi chỉ cần kết nối (gần như) tất cả các cổng và cực dương với 12V, điều này sẽ bật tất cả mọi thứ.

Ghi một số ghi chú về việc ghim nào sáng lên phân đoạn hiển thị nào! Điều này sẽ cần thiết để kết nối và lập trình màn hình.

Bước 2: Thử thách 1: Điện áp cao

Như chúng ta đã thấy trong Lý thuyết, Tấm / Cổng cần có Điện áp từ 12 đến 50 Volt để hấp dẫn các Electron và có được sự chiếu sáng đẹp của phốt pho. Trong các thiết bị tiêu dùng, điện áp này thường được lấy từ một tab phụ trên máy biến áp chính. Là một chàng trai DIY, bạn không có máy biến áp với các tab phụ và dù sao thì bạn cũng thích các nguồn cung cấp USB 5V đơn giản:)

Sau đó, chạy màn hình ma trận ghép kênh, chúng tôi cần thêm điện áp khi ~ 12V từ thử nghiệm của chúng tôi, bởi vì các phân đoạn hiển thị chỉ sáng lên ngay sau đó, dẫn đến hiệu ứng mờ (kiểu PWM với tỷ lệ 1: NumberOfGates). Vì vậy, chúng ta nên nhắm đến 50V.

Có một số mạch để tăng điện áp từ thấp như 5V lên 30V..50V, nhưng hầu hết chỉ cung cấp một lượng điện năng nhỏ, chẳng hạn như một vài mA @ 50V cho trình điều khiển mà tôi trình bày trong các bước tiếp theo, sử dụng điện trở pullup, điều này là không đủ. Tôi đã kết thúc bằng cách sử dụng một trong những mạch tăng áp điện áp mà bạn có thể tìm thấy trên Amazon hoặc eBay (tìm kiếm "XL6009"), nó chuyển đổi 5V thành ~ 35V với dòng điện cao, đủ tốt.

Thiết bị dựa trên XL6009 này có thể được nối với đầu ra ~ 50V bằng cách thay đổi một điện trở. Điện trở được đánh dấu trong các hình ảnh bằng mũi tên màu đỏ. Bạn cũng có thể tìm kiếm biểu dữ liệu của XL6009, trong đó có thông tin cần thiết để tính toán điện áp đầu ra.

Bước 3: Thử thách 2: Lấy dây tóc được cung cấp năng lượng

Dây tóc phải được điều khiển với khoảng 3V (tùy thuộc vào màn hình). Tốt hơn là AC và bằng cách nào đó được dán vào giữa để GND. Puh, 3 điều ước trong một hàng.

Một lần nữa trong các Thiết bị ban đầu, điều này sẽ đạt được với một tab trên Máy biến áp và một số loại kết nối Z-diode với GND hoặc một nơi nào đó thậm chí còn lạ hơn (như đường sắt -24V)

Một số thí nghiệm sau đó tôi thấy rằng một điện áp xoay chiều đơn giản trên GND là đủ tốt. Điện áp DC, giống như 2 pin AA, cũng hoạt động, nhưng nó tạo ra độ sáng gradient từ mặt này sang mặt kia của VFD, chúng là một số ví dụ trên youtube khi bạn tìm kiếm "VFD".

Giải pháp của tôi

Để có điện áp xoay chiều, đây là điện áp liên tục thay đổi cực của nó, tôi có thể sử dụng mạch H-Bridge. Những điều này rất phổ biến trong robot để điều khiển động cơ DC. Cầu H cho phép thay đổi hướng (cực) và cả tốc độ của động cơ.

Nhà cung cấp thiết bị điện tử DIY yêu thích của tôi cung cấp một mô-đun nhỏ "Pololu DRV8838" thực hiện chính xác những gì tôi muốn.

Đầu vào duy nhất cần thiết là Nguồn và nguồn đồng hồ để nó chuyển đổi cực liên tục. Cái đồng hồ? Hóa ra một phần tử RC đơn giản giữa đầu ra âm và đầu vào PHASE có thể hoạt động giống như một bộ dao động cho điều này.

Hình ảnh cho thấy sự kết nối của Trình điều khiển động cơ để tạo ra điện áp AC cho dây tóc VFD.

Bước 4: Giao diện với 5V Logic

Bây giờ chúng ta có thể thắp sáng toàn bộ màn hình, thật tuyệt. Làm thế nào để chúng tôi hiển thị một dấu chấm / chữ số duy nhất?

Chúng ta cần bật tắt từng cổng và cực dương tại một thời điểm nhất định. Đây được gọi là ghép kênh. Tôi đã xem một số hướng dẫn khác về điều này ở đây. Ví dụ: (https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

VFD của chúng tôi có rất nhiều chân, tất cả những chân này phải được điều khiển với các giá trị khác nhau, vì vậy mỗi chân sẽ cần một chân trên bộ điều khiển. Hầu hết các Bộ điều khiển nhỏ không có nhiều chân như vậy. Vì vậy, chúng tôi sử dụng thanh ghi dịch chuyển làm bộ mở rộng cổng. Chúng kết nối với đồng hồ, dữ liệu và đường chọn tới chip điều khiển (chỉ có 3 chân) và có thể được xếp tầng để cung cấp nhiều chân đầu ra nếu cần. Arduino có thể sử dụng SPI của nó để tuần tự hóa dữ liệu ra các chip này một cách hiệu quả.

Ở mặt hiển thị, cũng có một con chip cho mục đích này. "TPIC6b595" là một thanh ghi dịch chuyển với đầu ra cống mở, xử lý lên đến 50V. Mở cống có nghĩa là đầu ra được để mở khi được đặt thành TRUE / 1 / HIGH và một bóng bán dẫn bên trong chủ động chuyển sang phía thấp FALSE / 0 / LOW. Khi thêm một điện trở từ chân ra V + (50V) chân sẽ được kéo lên mức điện áp này miễn là bóng bán dẫn bên trong không kéo nó xuống GND.

Mạch hiển thị xếp tầng 3 trong số các thanh ghi dịch chuyển này. Mảng điện trở được sử dụng như kéo lên. Mạch cũng chứa bộ chuyển đổi nguồn dây tóc (cầu H) và một bộ tăng điện áp đơn giản, sau đó đã bị từ chối và được thay thế bằng bảng XL6009.

Bước 5: Chế tạo máy đo độ

Đối với điều này, tôi sử dụng màn hình ma trận điểm với 20 chữ số và 5x12 pixel mỗi chữ số. Nó có 20 cổng, một cổng cho mỗi chữ số và mỗi pixel có một chốt tấm. Việc kiểm soát mọi pixel sẽ yêu cầu 60 + 20 chân có thể điều khiển riêng lẻ, ví dụ: 10x TPIC6b595 chip.

Tôi chỉ có 24 chân có thể điều khiển từ 3x TPIC6b595's. Vì vậy, tôi kết nối một loạt pixel với một pixel chỉ báo mức lớn hơn. Trên thực tế tôi có thể chia mỗi chữ số thành 4 vì tôi có thể điều khiển 20 + 4 chân. Tôi sử dụng 2x5 pixel cho mỗi bước chỉ báo mức. Các chân cho các pixel này được hàn lại với nhau, trông hơi hỗn loạn nhưng nó hoạt động:)

Tái bút: Vừa tìm thấy dự án này, nơi màn hình này được điều khiển theo pixelwise..

Bước 6: Lập trình Arduino

Như đã đề cập, thanh ghi dịch chuyển sẽ được kết nối với SPI phần cứng. Trong sơ đồ sơ đồ chân của Leonardo (Hình ảnh từ Arduino), các chân được gọi là "SCK" và "MOSI" và có màu tím. MOSI là viết tắt của MasterOutSlaveIn, có nghĩa là ngày được tuần tự hóa.

Nếu bạn sử dụng Arduino khác, hãy tìm kiếm sơ đồ sơ đồ chân cho SCK và MOSI và sử dụng các chân này thay thế. Tín hiệu RCK được giữ ở chân 2, nhưng điều này có thể được thay đổi vị trí khi cũng thay đổi điều này trong mã.

Bản phác thảo chạy bộ chuyển đổi AD tại chân A0 như một dịch vụ ngắt. Vì vậy, các giá trị AD liên tục được đọc và thêm vào một biến toàn cục. Sau khi một số lần đọc, một cờ được đặt và vòng lặp chính nhận giá trị quảng cáo, chuyển nó thành chân nào thực hiện những gì và chuyển nó sang SPI thành TPIC6b.. Bản cập nhật Hiển thị cần được lặp lại trên tất cả các chữ số / cổng và lặp đi lặp lại với tốc độ sao cho mắt người không nhìn thấy nó nhấp nháy.

Chính xác là loại công việc mà Arduino được tạo ra cho:)

Đây là mã cho màn hình đồng hồ đo mức của tôi…

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

Bước 7: PCB

Tôi đã thực hiện một vài PCB cho dự án này, chỉ để có một công trình đẹp và sạch sẽ. PCB này chứa một bộ tăng điện áp khác không cung cấp đủ năng lượng, vì vậy tôi đã không sử dụng nó ở đây và thay vào đó đã tiêm 50V từ bộ tăng áp XL6009.

Phần khó khăn là thêm VFD, vì chúng có thể có đủ loại hình dạng mà tôi đã cố gắng làm cho PCB hơi chung chung trong phần đầu nối VFD. Cuối cùng, bạn phải tìm ra sơ đồ chân cho Màn hình của mình và nối dây bằng cách nào đó và cuối cùng thay đổi mã chương trình một chút để làm cho mọi thứ khớp với nhau.

PCB có sẵn tại đây: