Arduino kilp vanadest vene VFD -torudest: kell, termomeeter, voltmõõtur : 21 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Selle projekti lõpuleviimiseks kulus peaaegu pool aastat. Ma ei oska kirjeldada, kui palju tööd selle projektiga läks. Selle projekti üksi tegemine võtab mind igavesti, nii et mul oli abi oma sõpradelt. Siin näete meie tööd, mis on koondatud üheks väga pikaks juhiseks.

Selle projekti omadused:

• Ühildub ainult Arduino UNO plaatidega
• Juhib nelja IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD toru. Need torud on väga energiatõhusad, isegi tõhusamad kui Nixie ja näevad päris lahedad välja. Energiatõhusus on peaaegu võrdne LED -maatriksiga. Ma arvan, et nad näevad paremad välja kui nixie.
• Toide 12V DC + 5V DC Arduino plaadi kaudu; Vajalik on stabiliseeritud 12 V toide
• Korpuse kujundus (CAD -failid) valikuline
• võimalikud rakendused: kell, termomeeter, voltmeeter, loendur, tulemustabel,…
• saadaval on mitu Arduino näidisvisandit

Ma tean, et selle juhendi tekst on väga pikk, kuid proovige lugeda ja vaadata kõiki siinseid tekste ja fotosid. Mõned fotod ei ole suurepärased, kuid see on kõik, mida saan teha. Ma tean, et ma pole parim fotograaf.

See projekt postitati algselt aksirises, kuid muutsin ja selgitasin palju väikeseid asju ilma nendeta, siis küsite endalt, mis on valesti läinud.

Tarvikud

Näete iga osa arvu, kuid soovitan teil printida osade nimekirja.pdf, et seda kasutada ostunimekirjas ja hiljem osade jootmiseks trükkplaadile. Olen ostnud kõik kohalikest poodidest või lahustanud selle mittetöötavatest seadmetest, kuid kui te ei saa täpselt nii nagu mina, saate osi tellida Aliexpressist või Amazonist või mõnest muust poest.

Süsinikkile takistid 1/4W 5% Aliexpress link, millel on kõik selles nimekirjas vajalikud takistid

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

Keraamilised/ MKT/ MKM kondensaatorid

• 1x 2,2 nF (222) Aliexpressi link
• 2x 8,2 nF (822) Aliexpressi link IV-3 / IV-3a jaoks või 2x 22nF (223) IV-6 Aliexpressi lingi jaoks
• 1x 100 nF (104) Aliexpressi link

Elektrolüütilised pooljuhid

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

Diskreetsed pooljuhid

• 1x 1N400x alaldi diood Aliexpress link
• 4x 1N5819 schottky diood Aliexpress link
• 4x LED 3mm (värvi vabalt valida) Aliexpress link
• 13x BC547B NPN transistor Aliexpress link
• 12x BC557B PNP transistor Aliexpress link
• 1x BC639 NPN "toite" transistori Aliexpress link
• 1x BC640 PNP võimsustransistori Aliexpress link

Integraallülitused

ICM7555 taimer IC (peab olema CMOS versioon, ärge kasutage standardset 555!) Aliexpress link

Pistikud ja mitmekesised osad

• 2x virnastatav päis - vahekaugus 2,54 mm /.1” - 8 poolust Aliexpress link
• 1x virnastatav päis - vahekaugus 2,54 mm /.1” - 6 poolust Aliexpressi link
• 1x virnastatav päis - vahekaugus 2,54 mm /.1” - 10 poolust Aliexpressi link
• 4x IV-3 või IV-3a või IV-6 VFD toru Aliexpress link
• PCB PCBWay link

Kui soovite teha kella, võite kasutada valikulist patareidega tagatud RTC DS1307, kuid kui soovite selle nutikaks muuta, kasutage esp8266. Võite kasutada suurt esp8266 või väikest esp8266-01, kuid ma soovitan kasutada väikest, et kell näeks parem välja. Kui soovite seda veelgi nutikamaks muuta, ühendage esp8266 1-juhtmelise anduriga. Visand toetab mudeleid DS1820, DS18B20, DS18S20 ja DS1822. Temperatuur kuvatakse iga minuti järel.

Kui teil on selle projekti kohta küsimusi, saatke mulle e -kiri. Püüan vastata teie küsimustele nii kiiresti kui võimalik

Samm: projekti ülevaade

See Arduino kilp on võimeline juhtima 4x Vene IV-3, IV-3a või IV-6 seitsme segmendi VFD torusid. 4x 3mm LED -id tagavad torude taustvalgustuse. Disain põhineb täielikult aukude komponentidel, SMD komponente ei kasutatud. Sellisena saab trükkplaadi hõlpsasti kokku panna igaüks, kellel on jootmise kogemus. Lisaks on kasutatud komponendid odavad ja kergesti kättesaadavad. Kuna see oli kavandatud harivamaks ja hõlpsamini koostatavaks projektiks, ei ole see parim võimalik lahendus nende VFD -torude juhtimiseks tehnilisest seisukohast. Transistoride BC547 ja BC557 asemel oleksime võinud kasutada A2982W allika draivereid või asendada transistorid sisemise nihkeregistriga Supertexi kõrgepingeallika draiveriga. Kahjuks võib neid olla raske hankida ja neid tuleb väga sageli SMD -pakettides.

2. samm: näpunäited kokkupanekuks

See juhendatav trükkplaat on mõeldud inimesele, kellel on elektroonika kokkupanekul põhjalikud kogemused. Kui arvate, et see on teie oskuste taseme jaoks liiga keeruline, ärge proovige seda kokku panna ega paluge sõbral seda teie jaoks teha.

Võtke aega - selle komplekti valmimine peaks katkematult või kauem aega võtma 2-3 tundi. Ma teen seda vähem kui 2 tundi, kuid mul on rohkem kui 2 -aastane igapäevane jootmise kogemus.

Veenduge, et teie tööpiirkond oleks hästi valgustatud (eelistatud päevavalgus), puhas ja korras.

Pange plaat kokku selles juhendis toodud järjekorras - lugege ja mõistke iga sammu enne iga toimingu tegemist. Sest pärast viga pole peaaegu tagasiteed.

Eeldatakse, et saate aru, et pooljuhid (dioodid, IC -d, transistorid) või elektrolüütkondensaatorid on polariseeritud komponendid. Asjakohased märgised siiditrükitakse trükkplaadil ja on näidatud tahvli skemaatiliselt.

PCB kokkupanekuks on vaja järgmisi tööriistu ja materjale:

• Kvaliteetne jootekolb (25-40W) väikese otsaga (1-2 mm)
• Traatlõikur ja tangid
• Põhiline multimeeter pingetestide ja takistite tuvastamiseks.
• Sageli on abiks väikeste seadmete märgistuste lugemiseks kasutatav suurendusklaas.
• Jootmine - eelistatud on plii/tina jootmine. Pliivaba jootematerjal, nagu seda nüüd Euroopas kaubanduslikes toodetes tuleb kasutada, on sulamistemperatuuriga palju kõrgem ja sellega võib olla väga raske töötada. Ärge kasutage voogu ega rasva.
• Jootetakist (punutisest) võib kasu olla, kui loote kogemata jootmissillad külgnevate jootekohtade vahele.

Toiteallikas

VFD kilp IV-3/IV-3a/IV-6 vajab nõuetekohaseks toimimiseks, et Arduino saaks toite 12 V alalisvoolu toiteallikast. Kasutage ainult reguleeritud lülitustoiteadapterit, mis suudab toita 12 V alalisvoolu / 300 mA.

Ärge kasutage reguleerimata "trafo stiilis" seinaadapterit. Need annavad väikese koormusega kergesti üle 16 V ja kahjustavad IV-3 VFD varjestust, kuna 12 V toitepinge on üsna kriitiline. Peate olema väga ettevaatlik, et mitte muuta toiteploki polaarsust, vastasel juhul võite riskida Arduino, VFD kilbi, toiteallika tapmisega ning võib -olla ise tulekahju või elektrilöögiga

Enne IV-3 kilbi ühendamist pange oma Arduino USB-pistiku metallkilbile mõni isoleerlint, et vältida jooteühenduste puudutamist metalliga ja lühistamist

3. etapp: PCB ülevaade ja vooluahela skeem

PCB saate tellida saidilt PCBWay. Kui olete uus kasutaja, kasutage seda linki, et saada pärast registreerumist 5 dollarit tasuta, pärast seda on teie esimesed 5 trükkplaati tasuta ja peate maksma ainult kohaletoimetamise eest, mis on Hiina lennupostiga umbes 6 USD. Nagu näete viimasel fotol, on kilp sama suur kui minu Revoluti deebetkaart. Mõne inimese jaoks siin näidatud fotod võivad tunduda nagu nad prooviksid hiina keelt lugeda.

4. samm: kokkupanek

Lõpuks jõudsime kokkupaneku juurde … Järgmistes sammudes 5-19 kogume trükkplaati samm-sammult. Võib olla kasulik PCB ülevaade ja lülitusskeem montaaži ajal käepärast hoida, printides selle või jättes selle jootmise ajal arvutisse. Pärast igat sammu võrrelge oma trükkplaati hoolikalt siin olevate piltidega ning kontrollige vigu ja jootmisvigasid.

Samm: dioodid ja IC -pesa

Paigaldage järgmised dioodid:

• D1: 1N400x või samaväärne
• D2… D5: 1N5819 schottky diood

Jälgige polaarsust ja paigaldage õige diood õigesse kohta

Jootke D2 ja D3 komponendi poolelt ja lõigake jooteküljel olevad juhtmed võimalikult lühikeseks, kuna need asuvad Arduino metallist USB -pistiku varjestuse kohal.

Paigaldage 8 -pooluseline IC -pesa IC1 jaoks. Ärge asetage IC1 pesasse praegu.

6. samm: elektrolüütkondensaatorid

Paigaldage järgmised elektrolüütkondensaatorid:

• C5… C8: 22µF 50 V radiaalne elektrolüütkondensaator
• C9, C10: 100µF 25V radiaalkondensaator
• Painutage juhtmeid 90 kraadi ja paigaldage kondensaatorid PCB külge. Jälgige polaarsust. Ma tean, et ärritan teid juba selle Polaarsuse pärast, kuid see on väga oluline.

C6, C7 ja C8 on soovitatav joota komponendi poolelt ja kärpida juhtmed nii lühikeseks kui võimalik, kuna need on paigutatud Arduino USB -pistiku metallkilbi kohale

Samm: keraamilised kondensaatorid

Pole probleemi kasutada muud kuju, oluline on nende kondensaatorite jaoks sama väärtus ja materjal.

Paigaldage järgmised keraamilised kondensaatorid:

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

Pange tähele, et väärtused C1… C3 on mõnevõrra kriitilised, kuna C1 määrab koos R5 -ga pinge kolmekordistaja töösageduse ja C2, C3 määratleb VFD -torude hõõgniidi voolu.

(*) paigaldage 8n2 IV-3 ja IV-3a torude jaoks, 22nF IV-6 torude jaoks.

8. samm: 10K takistid

Paigaldage 10 kilo oomi takistid (pruun-must-oranž-kuldne)

R6… R18

Paigaldage need vertikaalselt nagu pildil.

9. samm: 68K takistid

Paigaldage 68 kilo oomi takistid (sinine-hall-oranž-kuldne)

R19… R30

Paigaldage need vertikaalselt nagu pildil.

Samm: 220K takistid

Paigaldage 220 kilo oomi takistid (punane-punane-kollane-kuldne)

R43… R54

Paigaldage need vertikaalselt nagu pildil.

Samm: 100 000 takisti

Paigaldage 100 kilo oomi takistid (pruun-must-kollane-kuldne)

R31… R42

Paigaldage need vertikaalselt nagu pildil.

12. samm: järelejäänud takistid

Paigaldage ülejäänud takistid:

• R1: 510 oomi (roheline - pruun - pruun - kuldne)
• R2, R3: 1 kilo-oom (pruun-must-punane-kuldne). Võimalik, et peate väärtust kohandama sõltuvalt toru taustvalgustuse LED -idest, mida kavatsete kasutada.
• R4: 2,7 kilo-oomi (punane-violetne-punane-kuldne)
• R5: 3,9 kilo-oomi (oranž-valge-punane-kuldne)

Samm 13: Arduino päised

Paigaldage virnastatavad Arduino päised. Päiseid ei kasutata tegelikult teiste Arduino kilpide virnastamiseks selle kilbi peale, kuid need aitavad määrata mitme komponendi ja VFD -torude paigalduskõrgust.

Lükake päised läbi PCB ja ühendage need Arduinoga. Pöörake tagurpidi ja jootke iga pistiku jaoks 1-2 tihvti. Seega on pistikute vahekaugused õiged. Eemaldage Arduino kilp ja jootke ülejäänud tihvtid.

14. samm: jõutransistorid

Paigaldage järgmised transistorid:

• T26: BC639
• T27: BC640

Ärge asendage neid transistore standardtüüpidega. Paigaldage need nii, et nende korpuste ülaosa oleks madalam kui Arduino päised.

Sisestage IC1 ICM7555 (*) oma pesasse ja ühendage kilp Arduinoga ning lülitage toide sisse. D5 katoodi ja Arduino maa vahel mõõdetud pinge peaks olema umbes 32… 34 V. Ma ei teinud seda, sest olen endas kindel, aga parem tee seda.

Kasutage CMOS -versiooni (ICM7555, TLC555 LMC555,…), ärge kasutage tavalist 555 taimerit

Samm: NPN -transistorid

Paigaldage transistorid BC547B

T1… T13

Paigaldage need nii, et nende korpuste ülaosa jääks Arduino päiste alla (või oleks nendega samal tasemel).

16. samm: PNP -transistorid

Paigaldage transistorid BC557B

T14… T25

Paigaldage need nii, et nende korpuste ülaosa jääks Arduino päiste alla (või oleks nendega samal tasemel).

17. samm: torude taustvalgustuse LED -id (valikuline)

Torude taustvalgustuse jaoks saate kasutada mis tahes värvi 3 mm standardseid LED -e, isegi RGB -värvi tuhmavaid LED -e.

Painutage valgusdioodide juhtmeid nii, et valgusdioodid mahuksid VFD -torude alla 3 mm aukudesse, seejärel jootke need trükkplaadile. Pöörake tähelepanu polaarsusele. LED-i lühike juhe (katood) on joodetud padjale, mis on kõige lähemal LED-i nimele siiditrükimärgis (D6… D9).

Võimalik, et D9 juhtmed tuleb isoleerida, et vältida nende puudutamist Arduino ISP -pistikuga.

LED -id on ühendatud Arduino PWM -väljundiga ja neid saab tarkvara abil hämardada. See ei tööta aga korralikult, kui kasutate RGB värvi tuhmuvat LED -i.

Kui teil on lihtsam, on LED -id võimalik paigaldada ka pärast VFD -torude paika jootmist. Paigaldamistehnika tõttu on LED -e lihtne hiljem ka vahetada, kui otsustate, et soovite teist taustvalgustust.

18. samm: VFD torude paigaldamine

See on teie kilbi ehitamise üks olulisemaid samme

Juhtige torujuhtmed õrnalt läbi nende PCB aukude. Veenduge, et torude lühike juhe läbib auku ilma jootmispadjata.

Nüüd peaksid numbrid olema trükkplaadi esikülje poole.

Kui teil on raskusi torude juhtmete avadest läbi viimisega, saate need lõigata "spiraalina", nii et saate aukude kaudu 1 traati korraga liigutada. Pöörake tähelepanu sellele, et lühim traat ei oleks liiga lühike, kuna paigaldame torusid mõnevõrra trükkplaadist.

Kui torud on paigas, joondage need enam -vähem käsitsi. Torude põhi peaks olema umbes 1-2 mm allpool Arduino virnastatavate päiste ülaosa.

Kui kasutate valikulist akrüülist korpust, saate joondustööriistana kasutada ülemist ja alumist plaati.

Jootke iga toru kaks juhtmest PCB -le. Kui see on tehtud, saate ikkagi torude joondamist reguleerida, jootmise vuuke uuesti kuumutades.

Kui olete torude joondamisega rahul, võite lõpuks ülejäänud torujuhtmed oma kohale jootma hakata ja üleliigsed juhtmed väikese traatlõikuriga kärpida.

Ärge proovige muuta toru joondust pärast selle jootmist, kuna see võib põhjustada mehaanilist pinget ja põhjustada defektse toru

19. samm: lõplik test

Lõpuks test… Laadige demovisand Arduinole üles ja ühendage Arduino arvuti USB -pordist lahti.

Ühendage valmis VFD kilp Arduino peale. Veenduge, et ükski Arduino metallosa ei puuduta VFD -kilbi jooteühendusi.

Ühendage 12 V alalisvoolu toiteadapter Arduino toitepistikuga ja lülitage toide sisse.

Mõne sekundi pärast peaksid VFD -torud lugema lõputu ahelaga vahemikus 0 kuni 9. VFD -torude kümnendkohtade eraldaja punktid peaksid moodustama binaarse 4 -bitise loenduri.

Torude taustvalgustus peaks iga paari sekundi järel hämarduma ja uuesti sisse lülituma.

Kontrollige toru hõõgniidi juhtmeid hoolikalt. Need peaksid hõõguma väga nõrgalt sügavpunase värviga. Kui need helendavad liiga palju, vähendage C2 ja C3 väärtusi. Teisest küljest, kui hõõgniit vaevu helendab ja numbrid on liiga hämarad, saate katsetada, suurendades C2 ja C3 väärtusi.

20. samm: akrüülist ümbris (valikuline)

Esimesed 2 faili on CAD -failid. Soovitan teil avada "Enclosure for Shieldi kasutusjuhend ekraanil vaatamiseks.pdf" ja vaadata sealt akrüülist ümbrise samme.

21. samm: tarkvara

Iga raamatukogu, mida vajate, on iga visandi alguses kommentaarides.

Otsene juurdepääs

Pakub otsest juurdepääsu torudele ja LED -idele. Saate torudes üksikuid segmente ja punkte sisse ja välja lülitada ning juhtida PWM -töötsüklit LED -ide valgustamiseks.

Tavaline kell

Lihtsalt kell, mis on seadistatud seeriamonitori kaudu ja ei midagi liiga uhket, kuid umbes 1 päeva pärast on kell tagasi umbes 1 minutiga

Nutikas kell

• Lisatud tugi valikulise patareidega DS1307 RTC-le.
• Lisatud tugi töötamiseks ainult esp8266 kaudu RX ja TX
• Lisatud temperatuuri näit Celsiuse kraadides, kui 1-juhtmeline andur on ühendatud. Visand toetab mudeleid DS18B20, DS18S20 ja DS1822. Temperatuur kuvatakse iga minuti järel.

Et esp8266 töötaks kellaga, peate esp vilgutama ja tegema siin näidatud spetsiaalse silla, kuidas energia säästmiseks sügava unerežiimi lülitada. Samuti tuleb esp -koodil seadistada WIFI mandaat ja ajavöönd. Kui teil pole esp8266 -ga kogemusi, lugege siit, et saada lisateavet tahvli paigaldamise kohta Arduino IDE -s.

Termomeeter

Töötab 1-juhtmeliste temperatuurianduritega. Programm toetab DS1820 (erinevad juhtmed, kontrollige seda Internetis), DS18B20, DS18S20 ja DS1822.

Voltmõõtur

See programm kuvab pingel A5 mõõdetud pinge.

Demonstratsioon

Torude animatsiooninäide, LED -ide PWM -animatsioon.