Mburoja për Arduino Nga Tubat VFD të Vjetër Ruse: Orë, Termometër, Metër Volt : 21 Hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:12

Ky projekt zgjati gati gjysmë viti për tu përfunduar. Unë nuk mund të përshkruaj sa shumë punë ka shkuar në këtë projekt. Bërja e këtij projekti vetëm do të më merrte përgjithmonë kështu që kisha një ndihmë nga miqtë e mi. Këtu mund të shihni punën tonë të përpiluar në një udhëzues shumë të gjatë.

Karakteristikat e këtij projekti:

• E pajtueshme vetëm me bordet Arduino UNO
• Drejton katër tuba IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD. Ato tuba janë shumë efikas në fuqi, madje janë më efikase se Nixie, dhe duken mjaft të lezetshme. Efikasiteti i energjisë është pothuajse i barabartë me një matricë LED. Unë mendoj se ata duken më mirë se nixie.
• Furnizimi me energji 12V DC + 5V DC përmes bordit Arduino; kërkohet një furnizim i stabilizuar 12V
• Dizajni i rrethimit (skedarët CAD) opsional
• aplikimet e mundshme: ora, termometri, voltmetri, numëruesi, tabela e rezultateve,…
• skica të shumta shembull Arduino në dispozicion

Unë e di që teksti në këtë udhëzues është shumë i gjatë, por ju lutemi përpiquni të lexoni dhe shikoni çdo tekst dhe foto këtu. Disa fotografi nuk janë të shkëlqyera, por kjo është gjithçka që mund të bëj. E di që nuk jam fotografja më e mirë.

Ky projekt u postua fillimisht në axiris, por unë modifikova dhe shpjegova shumë gjëra të vogla pa to ju do të pyesni veten se çfarë ka shkuar keq.

Furnizimet

Ju mund të shihni numërimin e çdo pjese, por unë ju rekomandoj që të printoni Part List.pdf për ta përdorur atë për një listë blerjesh dhe më vonë për bashkimin e pjesëve në PCB. Unë kam blerë gjithçka nga dyqanet lokale ose e kam shkrirë atë nga pajisjet që nuk punojnë, por nëse nuk mund të bëni ashtu siç bëra unë, mund t'i porosisni pjesët nga Aliexpress ose Amazon ose një dyqan tjetër.

Rezistentët e Filmit të Karbonit 1/4W 5% Lidhja Aliexpress që ka çdo rezistencë që ju nevojitet në këtë listë

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

Kondensatorë qeramikë/ MKT/ MKM

• 1x 2.2 nF (222) Lidhja Aliexpress
• 2x 8.2 nF (822) Lidhja Aliexpress për IV-3 / IV-3a ose 2x 22nF (223) për lidhjen Aliexpress IV-6
• 1x 100 nF (104) Lidhja Aliexpress

Gjysmëpërçuesit elektrolitikë

• Lidhje 4x 22 μF 50V radiale Aliexpress
• 2x 100 μF Lidhje radiale Aliexpress

Gjysmëpërçues diskret

• 1x diodë ndreqëse 1N400x Lidhja Aliexpress
• 4x 1N5819 diodë schottky Lidhja Aliexpress
• 4x LED 3mm (zgjidhni ngjyrën lirshëm) Lidhja Aliexpress
• 13x BC547B NPN tranzistor Lidhja Aliexpress
• 12x BC557B tranzistor PNP lidhja Aliexpress
• 1x BC639 NPN transistor "fuqi" lidhja Aliexpress
• 1x BC640 PNP tranzistor "fuqi" lidhje Aliexpress

Qarqe të integruara

IC i kohëmatësit ICM7555 (duhet të jetë versioni CMOS, mos përdorni një standard 555!) Lidhja Aliexpress

Lidhëset dhe pjesët e ndryshme

• Koka 2 herë e grumbullueshme - hapësira 2.54 mm /.1” - 8 pole Lidhje Aliexpress
• 1x kokë e grumbulluar - hapësira 2.54 mm /.1” - 6 pole Lidhje Aliexpress
• 1x kokë e grumbulluar - hapësira 2.54 mm /.1” - 10 pole Lidhje Aliexpress
• 4x IV ‐ 3 ose IV-3a ose IV-6 tub VFD Lidhje Aliexpress
• Lidhje PCB PCBWay

Nëse dëshironi të bëni një orë mund të përdorni opsionale RTC DS1307 të mbështetur nga bateria, por nëse doni ta bëni të zgjuar përdorni një esp8266. Ju mund të përdorni esp8266 të madh ose esp8266-01 të vogël, por unë rekomandoj që të përdorni të voglin që ora të duket më mirë. Nëse doni ta bëni atë edhe më të zgjuar, kombinoni esp8266 me një sensor 1-Wire. Skica mbështet DS1820, DS18B20, DS18S20 dhe DS1822. Temperatura shfaqet çdo minutë.

Nëse keni ndonjë pyetje në lidhje me këtë projekt më dërgoni me email. Do të përpiqem t'u përgjigjem pyetjeve tuaja sa më shpejt të jetë e mundur

Hapi 1: Pasqyrë e Projektit

Kjo mburojë Arduino është e aftë të drejtojë 4 herë tuba VFD me shtatë segmente ruse IV-3, IV-3a ose IV-6. LED 4x 3mm sigurojnë ndriçim në sfond për tubat. Dizajni bazohet plotësisht në komponentët përmes vrimës, asnjë përbërës SMD nuk është përdorur. Si e tillë, PCB mund të mblidhet lehtësisht nga kushdo që ka një përvojë saldimi. Gjithashtu, përbërësit e përdorur janë të lirë dhe lehtësisht të disponueshëm. Meqenëse ky ishte projektuar si një projekt më edukativ, i lehtë për t'u ndërtuar, nuk është zgjidhja më e mirë e mundshme për të drejtuar këto tuba VFD nga një pikëpamje teknike. Në vend të transistorëve BC547 dhe BC557, ne mund të kishim përdorur drejtuesit e burimit A2982W, ose mund të kishim zëvendësuar transistorët me një IC të drejtuesit të tensionit të lartë Supertex me një regjistër ndërrimi të brendshëm. Fatkeqësisht, këto mund të jenë të vështira për t'u marrë dhe të vijnë shumë shpesh në paketat SMD.

Hapi 2: Këshilla për Asamblenë

Ky PCB udhëzues është krijuar për dikë që ka përvojë të përparuar me montimin e pajisjeve elektronike. Nëse besoni se është shumë e komplikuar për nivelin tuaj të aftësive, mos u përpiqni ta mblidhni ose kërkoni nga një mik që ta bëjë atë për ju.

Merrni kohën tuaj - ky komplet duhet të marrë 2-3 orë për të përfunduar nëse është i pandërprerë ose më shumë. E bëj për më pak se 2 orë, por jam me më shumë se 2 vjet përvojë të përditshme në saldim.

Sigurohuni që zona juaj e punës është e ndriçuar mirë (preferohet drita e ditës), e pastër dhe e rregullt.

Mblidhni tabelën sipas rendit siç thuhet në udhëzimet këtu - lexoni dhe kuptoni çdo hap para se të kryeni çdo operacion. Sepse pas një gabimi pothuajse nuk ka kthim mbrapa.

Supozohet se e kuptoni që gjysmëpërçuesit (diodat, IC -të, transistorët) ose kondensatorët elektrolitikë janë përbërës të polarizuar. Shenjat e duhura janë të ekranit të mëndafshit në PCB dhe tregohen në tabelën skematike.

Mjetet dhe materialet e mëposhtme do të kërkohen për të montuar PCB:

• Një hekur bashkues me cilësi të mirë (25-40W) me një majë të vogël (1-2 mm)
• Prerës i telave dhe pincë
• Multimetri bazë për testet e tensionit dhe për identifikimin e rezistorëve.
• Një xham zmadhues për të lexuar shenjat e pajisjes së vogël është shpesh i dobishëm.
• Saldator - preferohet saldimi i plumbit/kallajit. Lidhësi pa plumb, siç kërkohet tani për t'u përdorur në produktet komerciale në Evropë, ka një pikë shkrirjeje shumë më të lartë dhe mund të jetë shumë e vështirë për të punuar me të. Mos përdorni asnjë fluks ose yndyrë.
• Fitili i shkrirjes (bishtalec) mund të jetë i dobishëm nëse krijoni aksidentalisht ura lidhëse midis nyjeve ngjitëse ngjitur.

Furnizimi me energji elektrike

Mburoja IV-3/IV-3a/IV-6 VFD ka nevojë që Arduino të mundësohet nga një furnizim me energji 12 V DC për të funksionuar siç duhet. Përdorni vetëm një përshtatës të rregulluar të energjisë të aftë për të dhënë 12 V DC / 300 mA.

Mos përdorni një përshtatës muri të parregulluar "stil transformatori". Këto japin lehtësisht më shumë se 16 V me një ngarkesë të lehtë dhe do të shkaktojnë dëme në mburojën IV-3 VFD pasi tensioni i furnizimit 12 V është mjaft kritik. Duhet të jeni shumë të kujdesshëm që të mos e ndryshoni polaritetin e furnizimit me energji elektrike ose jeni duke rrezikuar të vrisni Arduino, mburojën VFD, furnizimin me energji elektrike dhe ndoshta të filloni një zjarr ose të godisni veten me energji elektrike

Vendosni një shirit izolues në mburojën metalike të lidhësit USB të Arduino-s tuaj para se të lidhni mburojën IV-3 për të shmangur lidhjet e lidhjes që prekin metalin dhe të shkurtohen

Hapi 3: Vështrim PCB dhe Diagrami i Qarkut

Ju mund të porosisni PCB nga PCBWay. Nëse jeni një përdorues i ri, PERDORNI KIST LIDHJE P TOR TET PETRFITUAR 5 $ PAS REGJISTRIMIT TUAJ pasi që 5 PCB -të tuaj të parë janë falas dhe ju duhet vetëm të paguani për dërgesën e cila është rreth 6 dollarë me postën ajrore të Kinës. Siç mund ta shihni në foton e fundit, mburoja ka të njëjtën madhësi me kartën time të debitit nga Revolut. Fotografitë e paraqitura këtu për disa njerëz mund të duken sikur po përpiqen të lexojnë gjuhën kineze.

Hapi 4: Asambleja

Më në fund, arritëm në përparimin e montimit … Në hapat e mëposhtëm 5-19, ne do të mbledhim PCB hap pas hapi. Mund të jetë e dobishme të mbani përmbledhjen e PCB -së dhe diagramin e qarkut në dispozicion gjatë montimit, duke e printuar ose lënë atë në PC tuaj gjatë bashkimit. Pas çdo hapi, krahasoni me kujdes PCB -në tuaj me fotografitë këtu dhe kontrolloni për gabime dhe defekte të lidhjes.

Hapi 5: Diodat dhe priza IC

Montoni diodat e mëposhtme:

• D1: 1N400x ose ekuivalent
• D2… D5: 1N5819 diodë schottky

Shikoni polaritetin dhe kini kujdes të montoni diodën e duhur në vendin e duhur

Ngjitni D2 dhe D3 nga ana e komponentit dhe shkurtoni telat në anën e saldimit sa më të shkurtër të jetë e mundur pasi ato janë të pozicionuara mbi mbrojtësin e lidhësit metalik USB të Arduino.

Montoni prizën IC me 8 pole për IC1. Mos e vendosni IC1 në prizë në këtë fazë.

Hapi 6: Kondensatorët elektrolitikë

Montoni kondensatorët elektrolitikë të mëposhtëm:

• C5… C8: 22μF Kondensator elektrolitik radial 50V
• C9, C10: 100µF 25V kondensator radial
• Përkulni drejtuesit 90 gradë dhe montoni kondensatorët në PCB. Shikoni polaritetin. E di që po ju acaroj me këtë Polaritet Shikoni tashmë, por është shumë e rëndësishme.

Rekomandohet të bashkoni C6, C7 dhe C8 nga ana e komponentit dhe të shkurtoni kordonët sa më të shkurtër në anën e saldimit pasi ato janë të pozicionuara mbi mburojën metalike të lidhësit Arduino USB

Hapi 7: Kondensatorët qeramikë

Nuk ka problem të përdorësh një formë tjetër, e rëndësishme është të ketë të njëjtën vlerë dhe material për këta kondensatorë.

Montoni kondensatorët qeramikë të mëposhtëm:

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

Ju lutemi vini re se vlerat e C1… C3 janë disi kritike pasi C1 përcakton së bashku me R5 frekuencën e funksionimit të trefishuesit të tensionit dhe C2, C3 përcaktojnë rrymën e filamentit për tubat VFD.

(*) montoni 8n2 për tubat IV-3 dhe IV-3a, montoni 22nF për tubat IV-6.

Hapi 8: Rezistencat 10K

Montoni rezistencat 10 kilo-ohm (ngjyrë kafe-e zezë-portokalli-ari)

R6… R18

Montojini ato vertikalisht si në foto.

Hapi 9: Rezistencat 68K

Montoni rezistencat 68 kilo-ohm (blu-gri-portokalli-ari)

R19… R30

Montojini ato vertikalisht si në foto.

Hapi 10: Rezistencat 220K

Montoni rezistencat 220 kilo-ohm (e kuqe-e kuqe-e verdhë-ari)

R43… R54

Montojini ato vertikalisht si në foto.

Hapi 11: Rezistencat 100K

Montoni rezistencat 100 kilo-ohm (kafe-e zezë-e verdhë-ari)

R31… R42

Montojini ato vertikalisht si në foto.

Hapi 12: Rezistentët e mbetur

Montoni rezistorët e mbetur:

• R1: 510 Ohm (jeshile - kafe - kafe - ari)
• R2, R3: 1 kilogramë (kafe-e zezë-e kuqe-ari). Ju mund të keni nevojë të rregulloni vlerën në varësi të LED -ve të ndriçimit të tubit që planifikoni të përdorni.
• R4: 2.7 kilo-ohm (e kuqe-vjollce-e kuqe-ari)
• R5: 3.9 kilo-ohm (portokalli-e bardhë-e kuqe-ari)

Hapi 13: Kokat e Arduino

Montoni titujt e grumbulluar të Arduino. Kokat nuk do të përdoren me të vërtetë për të grumbulluar mburoja të tjera Arduino mbi këtë mburojë, por ato ndihmojnë në përcaktimin e lartësisë së montimit të disa përbërësve dhe tubave VFD.

Shtypni titujt përmes PCB dhe futini ato në Arduino tuaj. Kthejeni përmbys dhe ngjitni 1-2 kunja për secilin lidhës. Pra, ndarja e lidhësit do të jetë e saktë. Hiqeni mburojën nga Arduino dhe lidhni kunjat e mbetura.

Hapi 14: Transistorët e fuqisë

Montoni transistorët e mëposhtëm:

• T26: BC639
• T27: BC640

Mos i zëvendësoni këto transistorë me lloje standarde. Montojini ato në mënyrë që pjesa e sipërme e strehimit të tyre të jetë më e ulët se titujt Arduino.

Fut IC1 ICM7555 (*) në prizën e tij dhe futeni mburojën në një Arduino dhe aplikoni energji. Tensioni i matur midis katodës së D5 dhe tokës Arduino duhet të jetë rreth 32… 34V. Unë nuk e bëra këtë sepse jam i sigurt në mua, por më mirë bëje atë.

Përdorni një version CMOS (ICM7555, TLC555 LMC555,…), mos përdorni një kohëmatës standard 555

Hapi 15: Transistorët NPN

Montoni transistorët BC547B

T1… T13

Montojini ato në mënyrë që pjesa e sipërme e strehimit të tyre të qëndrojë poshtë (ose të jetë e barabartë) me titujt Arduino.

Hapi 16: Transistorët PNP

Montoni transistorët BC557B

T14… T25

Montojini ato në mënyrë që pjesa e sipërme e strehimit të tyre të qëndrojë poshtë (ose të jetë e barabartë) me titujt Arduino.

Hapi 17: LED i ndriçimit të tubit (opsional)

Ju mund të përdorni LED standarde 3 mm në çdo ngjyrë për qëllime të ndriçimit të tubit, madje edhe LED të zbehur me ngjyra RGB.

Përkulni prizat e LED -ve në mënyrë që LED -të të futen në vrimat 3mm nën tubat VFD, pastaj t'i lidhni ato në PCB. Kushtojini vëmendje polaritetit. Plumbi i shkurtër i ZHEL-it (katodës) ngjitet në jastëkun më të afërt me shënimin e ekranit të mëndafshit me emrin LED (D6… D9).

Mund të jetë e nevojshme të izoloni prizat e D9 për të shmangur prekjen e lidhësit ISP në Arduino.

LED -të janë të lidhur me një dalje PWM në Arduino dhe mund të zbehen duke përdorur softuerin. Sidoqoftë, kjo nuk do të funksionojë siç duhet kur përdorni LED të zbehur të ngjyrave RGB.

Nëse është më e lehtë për ju, është gjithashtu e mundur të montoni LED -të pasi tubat VFD të jenë bashkuar në vend. Për shkak të teknikës së montimit, është gjithashtu e lehtë të zëvendësoni LED -të më vonë nëse vendosni që dëshironi të keni një ngjyrë tjetër të ndriçimit të pasmë.

Hapi 18: Montimi i tubave VFD

Ky është një nga hapat më të rëndësishëm të ndërtimit të mburojës tuaj

Drejtojini butësisht telat e tubit nëpër vrimat e tyre përkatëse në PCB. Sigurohuni që plumbi i shkurtër në tuba të kalojë nëpër vrimë pa jastëk lidhës.

Tani shifrat duhet të përballen me pjesën e përparme të PCB.

Nëse keni vështirësi në marrjen e telave të tubave përmes vrimave, mund t'i prisni ato si një "spirale", kështu që mund të lëvizni 1 tel në të njëjtën kohë përmes vrimave. Kushtojini vëmendje që teli më i shkurtër të mos jetë shumë i shkurtër pasi do të montojmë tubat me një distancë nga PCB.

Pasi tubat të jenë vendosur, rreshtojini ato pak a shumë me dorë. Fundi i tubave duhet të jetë afërsisht 1-2 mm nën pjesën e sipërme të titujve të grumbulluar Arduino.

Nëse jeni duke përdorur rrethimin akrilik opsional, mund të përdorni pllakat e sipërme dhe të poshtme si një mjet shtrirjeje.

Ngjitni dy pllaka të secilit tub në PCB. Pasi të bëhet kjo, ju ende mund të rregulloni shtrirjen e tubit duke ngrohur nyjet e saldimit.

Nëse jeni të kënaqur me shtrirjen e tubit, më në fund mund të lidhni telat e mbetur të tubit në vend dhe të shkurtoni telat e tepërt me një prestar të vogël teli.

Mos u përpiqni të ndryshoni shtrirjen e një tubi pasi është ngjitur në vend pasi kjo mund të shkaktojë stres mekanik dhe mund të çojë në një tub të dëmtuar

Hapi 19: Testi Përfundimtar

Së fundi testi … Ngarko skicën demo në Arduino dhe shkëputeni Arduino nga porta USB e kompjuterit.

Lidheni mburojën e përfunduar VFD në krye të Arduino. Sigurohuni që asnjë pjesë metalike e Arduino të mos prekë nyjet e saldimit të mburojës VFD.

Lidhni përshtatësin e rrymës 12 V DC në lidhësin e energjisë Arduino dhe ndizni energjinë.

Pas disa sekondash tubat VFD duhet të fillojnë të numërojnë nga 0 në 9 në një lak të pafund. Pikat dhjetore ndarëse të tubave VFD duhet të formojnë një numërues binar 4 bitësh.

Ndriçimi i tubit duhet të zbehet çdo disa sekonda dhe të ndizet përsëri.

Kontrolloni me kujdes telat e filamentit të tubit. Ata duhet të shkëlqejnë shumë dobët me një ngjyrë të kuqe të thellë. Nëse ato shkëlqejnë shumë, ulni vlerat e C2 dhe C3. Nga ana tjetër, nëse filamenti mezi shkëlqen dhe shifrat janë shumë të zbehta, mund të eksperimentoni duke rritur vlerat për C2 dhe C3.

Hapi 20: Shtojca akrilike (opsionale)

2 skedarët e parë janë skedarë CAD. Unë ju rekomandoj të hapni "Doracakun e Përdoruesit për Mbulesën për shikimin në ekran.pdf" dhe të shikoni hapat për rrethimin Akrilik nga atje.

Hapi 21: Softuer

Çdo bibliotekë që ju nevojitet është në komentet në fillim të çdo skice.

Qasje e drejtpërdrejtë

Siguron qasje të drejtpërdrejtë në tuba dhe LED. Ju mund të ndizni dhe fikni segmente dhe pika individuale në tuba dhe të kontrolloni një cikël pune PWM për ndriçimin e LED -ve.

Ora e zakonshme

Vetëm ora e ngritur përmes monitorit serik dhe asgjë shumë e zbukuruar, por pas rreth 1 dite ora kthehet me rreth 1 minutë

Orë e zgjuar

• Mbështetje e shtuar për opsionale DS1307 RTC të mbështetur nga bateria.
• Mbështetje e shtuar për të punuar vetëm me esp8266 përmes RX dhe TX
• Shtimi i shfaqjes së temperaturës në gradë Celsius kur është lidhur një sensor 1-Wire. Skica mbështet DS18B20, DS18S20 dhe DS1822. Temperatura shfaqet çdo minutë.

Që esp8266 të funksionojë me orën do t'ju duhet të ndizni esp dhe të bëni një urë të veçantë të treguar këtu si të vendosni në modalitetin e gjumit të thellë për të kursyer energji. Gjithashtu do të duhet të vendosni kredencialet WIFI dhe zonën kohore nga kodi në esp. Nëse nuk keni përvojë me esp8266 lexoni këtu për të mësuar më shumë rreth instalimit të bordit në Arduino IDE.

Termometër

Punon me sensorë të temperaturës me 1 tela. Programi mbështet DS1820 (instalime elektrike të ndryshme, kontrolloni për atë në internet), DS18B20, DS18S20 dhe DS1822.

Matës i tensionit

Ky program shfaq tensionin e matur në pin A5.

Demonstrim

Shembull animacioni i tubave, animacion PWM i LEDs.