Skærm til Arduino fra gamle russiske VFD -rør: Ur, termometer, voltmåler : 21 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Dette projekt tog næsten et halvt år at gennemføre. Jeg kan ikke beskrive, hvor meget arbejde der er lagt i dette projekt. At gøre dette projekt alene ville tage mig for evigt, så jeg havde lidt hjælp fra mine venner. Her kan du se vores arbejde samlet i en meget lang instruerbar.

Funktioner ved dette projekt:

• Kun kompatibel med Arduino UNO boards
• Kører fire IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD-rør. Disse rør er meget strømeffektive, endda mere effektive end Nixie, og ser temmelig seje ud. Energieffektivitet er næsten lig med en LED -matrix. Jeg synes, de ser bedre ud end nixie.
• Strømforsyning 12V DC + 5V DC via Arduino board; en stabiliseret 12V forsyning er påkrævet
• Kabinetdesign (CAD -filer) valgfri
• mulige applikationer: ur, termometer, voltmeter, tæller, resultattavle, …
• flere Arduino -eksempelskitser til rådighed

Jeg ved, at teksten i denne instruktive er meget lang, men prøv at læse og se hver tekst og foto her. Nogle fotos er ikke gode, men det er alt, hvad jeg kan gøre. Jeg ved, at jeg ikke er den bedste fotograf.

Dette projekt blev oprindeligt sendt i axiris, men jeg ændrede og forklarede mange små ting uden dem, du vil spørge dig selv, hvad der er gået galt.

Forbrugsvarer

Du kan se antallet af hver del, men jeg anbefaler dig at udskrive Part List.pdf for at bruge den til en indkøbsliste og senere til lodning af delene på PCB. Jeg har købt alt fra lokale butikker eller afloddet det fra ikke-fungerende enheder, men hvis du ikke kan gøre ligesom jeg gjorde, kan du bestille delene fra Aliexpress eller Amazon eller en anden butik.

Kulstoffilmmodstande 1/4W 5% Aliexpress -link, der har hver modstand, du har brug for på denne liste

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

Keramiske/ MKT/ MKM kondensatorer

• 1x 2,2 nF (222) Aliexpress -link
• 2x 8,2 nF (822) Aliexpress-link til IV-3 / IV-3a eller 2x 22nF (223) til IV-6 Aliexpress-link
• 1x 100 nF (104) Aliexpress -link

Elektrolytiske halvledere

• 4x 22 μF 50V radial Aliexpress -link
• 2x 100 μF 25V radial Aliexpress -link

Diskrete halvledere

• 1x 1N400x ensretter diode Aliexpress link
• 4x 1N5819 schottky diode Aliexpress link
• 4x LED 3 mm (vælg farve frit) Aliexpress link
• 13x BC547B NPN transistor Aliexpress link
• 12x BC557B PNP transistor Aliexpress link
• 1x BC639 NPN "strøm" transistor Aliexpress link
• 1x BC640 PNP "strøm" transistor Aliexpress link

Integrerede kredsløb

ICM7555 timer IC (skal være CMOS -version, brug ikke et standard 555!) Aliexpress -link

Stik og forskellige dele

• 2x stabelhoved - afstand 2,54 mm /.1” - 8 poler Aliexpress link
• 1x stabelhoved - afstand 2,54 mm /.1” - 6 poler Aliexpress link
• 1x stabelhoved - afstand 2,54 mm /.1” - 10 poler Aliexpress link
• 4x IV ‐ 3 eller IV-3a eller IV-6 VFD-rør Aliexpress-link
• PCB PCBWay link

Hvis du vil lave et ur, kan du bruge valgfri batteristøttet RTC DS1307, men hvis du vil gøre det smart, skal du bruge en esp8266. Du kan bruge den store esp8266 eller den lille esp8266-01, men jeg anbefaler at bruge den lille, så uret ser bedre ud. Hvis du vil gøre det endnu smartere, skal du kombinere esp8266 med en 1-tråds sensor. Skitsen understøtter DS1820, DS18B20, DS18S20 og DS1822. Temperaturen vises hvert minut.

Send mig en mail, hvis du har spørgsmål til dette projekt. Jeg vil forsøge at besvare dine spørgsmål så hurtigt som muligt

Trin 1: Oversigt over projektet

Dette Arduino-skjold er i stand til at køre 4x russiske IV-3, IV-3a eller IV-6 syv-segment VFD-rør. 4x 3 mm lysdioder giver baggrundsbelysning til rørene. Designet er fuldstændigt baseret på gennemgående huller, ingen SMD-komponenter blev brugt. Som sådan kan printkortet let samles af alle, der har nogen form for lodning. Også de anvendte komponenter er billige og let tilgængelige. Da dette var designet som et mere lærerigt, let at bygge projekt, er det ikke den bedst mulige løsning at drive disse VFD -rør fra et teknisk synspunkt. I stedet for BC547 og BC557 transistorer kunne vi have brugt A2982W kilde drivere, eller vi kunne have erstattet transistorer med en Supertex højspændingskilde driver IC med et internt skiftregister. Desværre kan disse være svære at få og kommer meget ofte i SMD -pakker.

Trin 2: Monteringstips

Denne instruerbare print er designet til nogen, der har avanceret erfaring med at samle elektronik. Hvis du mener, at det er for kompliceret til dit færdighedsniveau, skal du ikke prøve at samle det eller bede en ven om at lave det til dig.

Tag dig god tid - dette kit bør tage 2-3 timer at fuldføre, hvis det er uafbrudt eller mere. Jeg klarer det i mindre end 2 timer, men jeg har mere end 2 års daglig erfaring med lodning.

Sørg for, at dit arbejdsområde er godt oplyst (dagslys foretrækkes), rent og ryddeligt.

Saml tavlen i den rækkefølge, der er angivet i instruktionerne her - læs og forstå hvert trin, før du udfører hver operation. For efter en fejl er der næsten ingen vej tilbage.

Det antages, at du forstår, at halvledere (dioder, IC'er, transistorer) eller elektrolytiske kondensatorer er polariserede komponenter. Passende markeringer silkescreenes på printkortet og vises på skematisk skitse.

Følgende værktøjer og materialer er nødvendige for at samle printkortet:

• Et loddekolbe af god kvalitet (25-40W) med en lille spids (1-2 mm)
• Wirecutter og tang
• Grundlæggende multimeter til spændingstest og til identifikation af modstandene.
• Et forstørrelsesglas til at læse de små enhedsmærker er ofte nyttigt.
• Lodde - bly/tin lodde foretrækkes. Blyfrit loddemateriale, som nu kræves til brug i kommercielle produkter i Europa, har et meget højere smeltepunkt og kan være meget svært at arbejde med. Brug ikke flux eller fedt.
• Aflodning af væge (fletning) kan være nyttigt, hvis du ved et uheld opretter loddebroer mellem tilstødende loddeled.

Strømforsyning

IV-3/IV-3a/IV-6 VFD-skjoldet skal Arduino forsynes med en 12 V DC strømforsyning for at fungere korrekt. Brug kun en reguleret koblingsstrømadapter, der kan levere 12 V DC / 300 mA.

Brug ikke en ureguleret "transformerstil" vægadapter. Disse leverer let mere end 16 V med en let belastning og vil forårsage skade på IV-3 VFD-skærmen, da 12 V forsyningsspændingen er ganske kritisk. Du skal være meget forsigtig med ikke at vende strømforsyningens polaritet, eller du risikerer at dræbe Arduino, VFD -skjoldet, strømforsyningen og muligvis starte en brand eller elektrokutere dig selv

Læg noget isolerende tape på metalskærmen på USB-stikket på din Arduino, før du tilslutter IV-3-skjoldet for at undgå loddetilslutninger, der rører metallet og bliver kortsluttet

Trin 3: PCB -oversigt og kredsløbsdiagram

Du kan bestille printkortet fra PCBWay. Hvis du er en ny bruger, BRUG DETTE LINK TIL AT FÅ 5 $ GRATIS EFTER DIN REGISTRERING, efter at dine første 5 printkort er gratis, og du kun skal betale for leveringen, der er omkring 6 USD med luftpost i Kina. Som du kan se på det sidste foto, er skjoldet samme størrelse som mit betalingskort fra Revolut. Billeder vist her for nogle mennesker kan se ud som om de prøver at læse kinesisk.

Trin 4: Montering

Endelig nåede vi frem til monteringsfremgangen … I de følgende trin 5-19 skal vi samle printkortet trin for trin. Det kan være nyttigt at holde printkortoversigten og kredsløbsdiagrammet ved hånden under samlingen ved at udskrive det eller lade det ligge på din pc under lodning. Efter hvert trin skal du omhyggeligt sammenligne dit printkort med billederne her og kontrollere for fejl og loddefejl.

Trin 5: Dioder og IC -stik

Monter følgende dioder:

• D1: 1N400x eller tilsvarende
• D2… D5: 1N5819 schottky -diode

Se polariteten, og pas på med at montere den rigtige diode på det rigtige sted

Lodde D2 og D3 fra komponentsiden og trimme ledningerne på loddesiden så korte som muligt, da de er placeret over metal USB -stikafskærmningen på Arduino.

Monter det 8 -polede IC -stik til IC1. Placer ikke IC1 i stikkontakten på dette tidspunkt.

Trin 6: Elektrolytkondensatorer

Monter følgende elektrolytkondensatorer:

• C5… C8: 22µF 50V radial elektrolytisk kondensator
• C9, C10: 100µF 25V radial kondensator
• Bøj ledningerne 90 grader, og monter kondensatorerne skyllet til printkortet. Se polariteten. Jeg ved, at jeg allerede bliver irriteret over dette Se polariteten, men det er meget vigtigt.

Det anbefales at lodde C6, C7 og C8 fra komponentsiden og trimme ledningerne så korte som muligt på loddesiden, da de er placeret over metalskærmen på Arduino USB -stikket

Trin 7: Keramiske kondensatorer

Det er ikke noget problem at bruge en anden form, det er vigtigt at have samme værdi og materiale til disse kondensatorer.

Monter følgende keramiske kondensatorer:

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

Bemærk venligst, at værdierne for C1 … C3 er noget kritiske, da C1 sammen med R5 definerer driftsfrekvensen for spændingstripleren og C2, C3 definerer filamentstrømmen for VFD -rørene.

(*) montering 8n2 til IV-3 og IV-3a rør, montering 22nF til IV-6 rør.

Trin 8: 10K modstande

Monter de 10 kilo-ohm modstande (brun-sort-orange-guld)

R6… R18

Monter dem lodret som på billedet.

Trin 9: 68K modstande

Monter de 68 kilo-ohm modstande (blå-grå-orange-guld)

R19… R30

Monter dem lodret som på billedet.

Trin 10: 220K modstande

Monter de 220 kilo-ohm modstande (rød-rød-gul-guld)

R43… R54

Monter dem lodret som på billedet.

Trin 11: 100K modstande

Monter de 100 kilo-ohm modstande (brun-sort-gul-guld)

R31… R42

Monter dem lodret som på billedet.

Trin 12: Resterende modstande

Monter de resterende modstande:

• R1: 510 ohm (grøn - brun - brun - guld)
• R2, R3: 1 kilo-ohm (brun-sort-rød-guld). Du skal muligvis justere værdien afhængigt af lysdioderne for baggrundsbelysning, du planlægger at bruge.
• R4: 2,7 kilo-ohm (rød-violet-rød-guld)
• R5: 3,9 kilo-ohm (orange-hvid-rød-guld)

Trin 13: Arduino Headers

Monter Arduino -stabelhovederne. Overskrifterne vil ikke rigtig blive brugt til at stable andre Arduino -skjolde oven på dette skjold, men de hjælper med at bestemme monteringshøjden på flere komponenter og VFD -rørene.

Skub overskrifterne gennem printet, og sæt dem i din Arduino. Vend op og ned og lod 1-2 stifter til hvert stik. Så afstanden mellem stik vil være korrekt. Fjern skærmen fra Arduino og lod de resterende stifter.

Trin 14: Strømtransistorer

Monter følgende transistorer:

• T26: BC639
• T27: BC640

Disse transistorer må ikke udskiftes med standardtyper. Monter dem, så toppen af deres huse er lavere end Arduino -overskrifterne.

Sæt IC1 ICM7555 (*) i stikkontakten, og sæt skærmen i en Arduino, og tilfør strøm. Spændingen målt mellem katoden i D5 og Arduino -jorden skal være omkring 32… 34V. Jeg gjorde ikke dette, fordi jeg er sikker på mig, men du må hellere gøre det.

Brug en CMOS -version (ICM7555, TLC555 LMC555, …), brug ikke en standard 555 -timer

Trin 15: NPN -transistorer

Monter BC547B -transistorer

T1… T13

Monter dem, så toppen af deres huse forbliver under (eller flugter med) Arduino -overskrifterne.

Trin 16: PNP -transistorer

Monter BC557B -transistorer

T14… T25

Monter dem, så toppen af deres huse forbliver under (eller flugter med) Arduino -overskrifterne.

Trin 17: Lysdioder med baggrundsbelysning (valgfri)

Du kan bruge 3 mm standard -lysdioder i enhver farve til lys i baggrundsbelysning, selv RGB -farvede lysdioder.

Bøj LED'ernes ledninger, så lysdioderne passer ind i 3 mm -hullerne under VFD -rørene, og lod dem derefter til printkortet. Vær opmærksom på polaritet. LED'ens korte ledning (katode) er loddet til puden tættest på LED-navnet silketrykmarkering (D6 … D9).

Det kan være nødvendigt at isolere ledningerne på D9 for at undgå, at de rører ISP -stikket på Arduino.

Lysdioderne er forbundet til en PWM -udgang på Arduino og kan dæmpes ved hjælp af softwaren. Dette vil dog ikke fungere korrekt, når du bruger RGB -farvede lysdioder.

Hvis det er lettere for dig, er det også muligt at montere lysdioderne, efter at VFD -rørene er loddet på plads. På grund af monteringsteknikken er det også let at udskifte LED'erne senere, hvis du beslutter dig for at have en anden baggrundsbelysning.

Trin 18: VFD -rørmontering

Dette er et af de vigtigste trin i opbygningen af dit skjold

Før slangetrådene forsigtigt gennem deres respektive huller på printkortet. Sørg for, at den korte ledning på rørene går gennem hullet uden loddepude.

Nu skal cifrene vende foran på printkortet.

Hvis du har svært ved at få rørene fra rørene gennem hullerne, kan du skære dem som en "spiral", så du kan flytte 1 ledning ad gangen gennem hullerne. Vær opmærksom på at gøre den korteste ledning ikke for kort, da vi skal montere rørene med en vis afstand fra printkortet.

Når rørene er på plads, justeres de mere eller mindre i hånden. Bunden af rørene skal være cirka 1-2 mm under toppen af Arduino-stabelhovederne.

Hvis du bruger det valgfrie akrylhus, kan du bruge top- og bundpladerne som justeringsværktøj.

Lod to ledninger af hvert rør til printkortet. Når dette er gjort, kan du stadig justere rørjusteringen ved at opvarme loddeledene.

Hvis du er tilfreds med rørjusteringen, kan du endelig lodde de resterende rørledninger på plads og trimme de overskydende ledninger med en lille trådskærer.

Forsøg ikke at ændre justeringen af et rør, efter at det er loddet på plads, da dette kan forårsage mekanisk belastning og kan føre til et defekt rør

Trin 19: Afsluttende test

Endelig testen … Upload demoskissen til Arduino, og afbryd Arduino fra computerens USB -port.

Sæt det færdige VFD -skjold oven på Arduino. Sørg for, at ingen metaldel af Arduino rører ved loddeledene på VFD -skærmen.

Tilslut 12 V DC -strømadapteren til Arduino -strømstikket, og tænd for strømmen.

Efter et par sekunder skulle VFD -rørene begynde at tælle fra 0 til 9 i en endeløs sløjfe. Decimal -separatorpunkterne i VFD -rørene skal danne en binær 4 -bit -tæller.

Rørets baggrundsbelysning skal dæmpes hvert par sekunder og tændes igen.

Kontroller rørtrådstrådene omhyggeligt. De skal lyse meget svagt med en dyb rød farve. Hvis de lyser for meget, sænkes værdierne for C2 og C3. På den anden side, hvis filamentet næsten ikke lyser, og cifrene er for svage, kan du eksperimentere ved at øge værdierne for C2 og C3.

Trin 20: Akryl kabinet (valgfrit)

De første 2 filer er CAD -filer. Jeg anbefaler, at du åbner "Brugervejledning til kabinet til skjold til visning på skærmen.pdf" og ser trinene for kabinet i akryl derfra.

Trin 21: Software

Hvert bibliotek, du får brug for, er i kommentarerne i begyndelsen af hver skitse.

Direkte adgang

Giver direkte adgang til rør og lysdioder. Du kan tænde og slukke individuelle segmenter og prikker i rørene og styre en PWM -driftscyklus til belysning af LED'erne.

Almindeligt ur

Bare ur, der er sat op gennem seriel skærm og ikke noget for fancy, men efter omkring 1 dag er uret tilbage med omkring 1 minut

Smart ur

• Tilføjet understøttelse af valgfri batteridækket DS1307 RTC.
• Tilføjet support til kun at fungere med esp8266 gennem RX og TX
• Tilføjet visning af temperaturen i Celsius grader, når en 1-tråds sensor er tilsluttet. Skitsen understøtter DS18B20, DS18S20 og DS1822. Temperaturen vises hvert minut.

For at esp8266 kan fungere med uret, skal du blinke esp og lave en speciel bro, der her vises, hvordan du sætter i dyb dvaletilstand for at spare strøm. Du skal også konfigurere WIFI -legitimationsoplysninger og tidszonen fra koden på esp. Hvis du ikke har erfaring med esp8266, kan du læse her for at lære mere om installation af kortet i Arduino IDE.

Termometer

Fungerer med 1-tråds temperatursensorer. Programmet understøtter DS1820 (forskellige ledninger, tjek det på internettet), DS18B20, DS18S20 og DS1822.

Volt Meter

Dette program viser spænding målt på pin A5.

Demonstration

Eksempel animation af rør, PWM animation af lysdioder.