Merač úrovne zvuku z upcyklovaného VFD: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

VFD - Vákuové žiarivkové displeje, druh dinosaura zobrazovacej technológie, stále veľmi pekný a cool, nájdete v mnohých zastaraných a zanedbaných domácich spotrebičoch. Vyhodíme ich teda? Noooo, stále ich môžeme používať. Stálo to trochu námahy, ale stojí to za to.

Krok 1: Zoznámte sa s displejom

VFD má 3 hlavné časti

- Vlákno (modré)

- Brány (zelené)

- Platne (žlté) potiahnuté fosforom, ktoré sa rozsvietia pri dopade elektrónov.

Elektróny prechádzajú z vlákna na dosky a míňajú brány. Aby sa to stalo, platňa musí byť o 12 až 50 V pozitívnejšia ako vlákno (negatívne elektróny sú ťahané smerom k pozitívnej strane). Brány umožnia elektrónom preletieť, keď sa ich napätie blíži napätiu na doskách. V opačnom prípade, keď majú brány nízke alebo záporné napätie, elektróny sa odrazia a nedostanú sa na platne, v dôsledku čoho nie je svetlo.

Pri bližšom pohľade na displej uvidíte, že brány (prerušované kovové platne) pokrývajú viacero platní (zobrazovacie prvky za sebou), takže jedna brána prepína niekoľko zobrazovacích prvkov. Na jednom kolíku je tiež spojených niekoľko dosiek. Výsledkom je matica, ktorú je potrebné spustiť multiplexne. Prepínate vždy jednu bránu a taktiež zapínate taniere, ktoré by sa mali pod touto bránou rozsvietiť, potom zapnete ďalšiu bránu a niekoľko ďalších platní.

Na otestovanie displeja môžete vyhľadať vláknové kolíky - zvyčajne najvzdialenejšie - a pomocou 2 batérií AA na ne použiť napätie 3 V. Nepoužívajte vyššie napätie, mohlo by dôjsť k roztrhnutiu drôtov s jemným vláknom. Potom sa drôty stanú viditeľnými ako červené žiariace pruhy, zvykli ste si na veľké napätie!

Potom na bránu a dosku naneste 9/12/18V (2x 9V batérie) (stačí sa pozrieť do displeja, kde sú kolíky na kovových bránach) toto by malo niekde rozsvietiť jeden zobrazovací prvok.

Na obrázkoch som jednoducho pripojil (takmer) všetky brány a anódy na 12 V, čím sa všetko zapne.

Urobte si poznámky o tom, ktorý kolík rozsvieti ktorý segment displeja! Toto bude potrebné na pripojenie a programovanie displeja.

Krok 2: Výzva 1: Vysoké napätie

Ako sme videli v teórii, dosky/brány potrebujú napätie 12 až 50 voltov, aby boli atraktívne pre elektróny a získali pekné osvetlenie fosforu. V spotrebiteľských zariadeniach sa toto napätie zvyčajne odoberá z prídavnej záložky na hlavnom transformátore. Ako kutil nemáte transformátory s extra záložkami a napriek tomu uprednostňujete jednoduché napájanie 5V USB:)

Potom, čo spustíme multiplexovaný maticový displej, potrebujeme viac napätia pri ~ 12V z nášho testu, pretože segmenty displeja sa rozsvietia len krátko po sebe, čo má za následok efekt stmievania (štýl PWM s pomerom 1: NumberOfGates). Mali by sme teda zamieriť na 50V.

Existuje niekoľko obvodov na zvýšenie napätia od 5 V do 30 V..50 V, ale väčšina dodáva iba malé množstvo energie, napríklad niekoľko mA pri 50 V pre ovládač, ktorý zobrazujem v ďalších krokoch a ktorý používa výsuvné odpory., to nestačí. Nakoniec som použil jeden z pomalých obvodov zosilňovača napätia, ktoré nájdete na Amazone alebo eBay (vyhľadajte „XL6009“), prevádza 5 V na ~ 35 V s vysokým prúdom, čo je dosť dobré.

Tieto zariadenia založené na XL6009 je možné napájaním ~ 50 V prispôsobiť zmene odporu. Rezistor je na obrázkoch označený červenou šípkou. Môžete tiež vyhľadať technický list XL6009, ktorý obsahuje potrebné informácie na výpočet výstupného napätia.

Krok 3: Výzva 2: Získajte vlákno napájané

Filament by mal byť napájaný asi 3 V (závisí od displeja). Prednostne AC a nejakým spôsobom v strede prilepené k GND. Fuu, 3 priania v jednom rade.

Opäť v pôvodných zariadeniach to bolo možné dosiahnuť záložkou na transformátore a nejakým spôsobom spojenia Z -diódy s GND alebo niekde ešte zvláštnejším (napríklad lišta -24V)

O niekoľko experimentov neskôr som zistil, že jednoduché striedavé napätie nad GND je dosť dobré. DC napätie, ako 2 batérie AA, tiež funguje, ale vytvára gradient jasu z jednej strany VFD na druhú, to je niekoľko príkladov na youtube, keď hľadáte „VFD“.

Moje riešenie

Na získanie striedavého napätia je to napätie, ktoré neustále mení polaritu. Môžem použiť obvod H-Bridge. V robotike sú veľmi bežné na ovládanie jednosmerných motorov. H-Bridge umožňuje zmeniť smer (polaritu) a tiež rýchlosť motora.

Môj obľúbený dodávateľ elektroniky pre domácich majstrov ponúka malý modul „Pololu DRV8838“, ktorý robí presne to, čo chcem.

Jediný potrebný vstup je Napájanie a zdroj hodín, takže vec neustále prepína polaritu. Hodiny? Ukazuje sa, že jednoduchý RC prvok medzi záporným výstupom a vstupom PHASE môže v tejto veci fungovať ako oscilátor.

Na obrázku je zapojenie ovládača motora na generovanie striedavého napätia pre vlákno VFD.

Krok 4: Rozhranie s logikou 5V

Teraz môžeme rozsvietiť celý displej, skvelé. Ako ukážeme jednu bodku/číslicu?

Musíme prepnúť každú bránu a anódu v určitom čase. Toto sa nazýva multiplexovanie. Videl som tu ďalšie návody na túto tému. Napríklad (https://www.instructables.com/id/Seven-Segment-Di…

Náš VFD má veľa kolíkov, všetky musia byť poháňané rôznymi hodnotami, takže každý bude potrebovať kolík na ovládači. Väčšina malých ovládačov nemá toľko pinov. Ako expandéry portov teda používame posuvné registre. Tieto sa pripájajú hodinami, údajmi a výberovou linkou k čipu radiča (iba 3 piny) a je možné ich kaskádovať tak, aby poskytovali toľko výstupných pinov, koľko je potrebné. Arduino môže využiť svoje SPI na efektívnu serializáciu údajov z týchto čipov.

Na strane displeja je aj na tento účel čip. „TPIC6b595“je posuvný register s výstupmi s otvoreným odtokom, ktorý zvláda napätie až 50 V. Otvorený odtok znamená, že výstup zostane otvorený, keď je nastavený na hodnotu TRUE/1/HIGH a interný tranzistor sa aktívne prepne na spodnú stranu FALSE/0/LOW. Pri pridávaní rezistora z výstupného kolíka na V+ (50 V) bude kolík vytiahnutý až na túto úroveň napätia, pokiaľ ho vnútorný tranzistor nestiahne nadol na GND.

Obvod zobrazil kaskády 3 týchto posuvných registrov. Ako výsuvy sa používajú odporové sústavy. Obvod obsahuje aj prepínač napájania vlákna (mostík H) a jednoduchý zosilňovač napätia, ktorý bol neskôr odmietnutý a nahradený doskou XL6009.

Krok 5: Výroba hladinomera

Na to používam ihličkový displej s 20 číslicami a 5 x 12 pixelov na číslicu. Má 20 brán, jednu pre každú číslicu a každý pixel má kolík platne. Ovládanie každého pixelu by vyžadovalo 60+20 jednotlivých ovládateľných kolíkov, napr. 10x čipy TPIC6b595.

Mám iba 24 ovládateľných kolíkov z 3x TPIC6b595's. Pripojil som veľa pixelov k jednému indikátorovému pixelu väčšej úrovne. V skutočnosti môžem každú číslicu rozdeliť na 4, pretože môžem ovládať 20+4 kolíky. Na jeden krok indikátora úrovne používam 2x5 pixelov. Kolíky pre tieto pixely sú spájkované, vyzerajú trochu chaoticky, ale fungujú:)

PS: Práve som našiel tento projekt, kde je tento displej ovládaný pixelovo..

Krok 6: Programovanie Arduina

Ako bolo uvedené, posuvný register bude pripojený k hardvérovému SPI. V diagrame vývodov Leonarda (obrázok od Arduina) sa kolíky nazývajú „SCK“a „MOSI“a vyzerajú purpurovo. MOSI je skratka pre MasterOutSlaveIn, tam je dátum serializovaný.

Ak používate iné Arduino, vyhľadajte v schéme vývodov SCK a MOSI a namiesto toho použite tieto piny. Signál RCK by mal byť zachovaný na pine 2, ale to môže byť premiestnené, keď to zmeníte aj v kóde.

Náčrt spúšťa prevodník AD na kolíku A0 ako službu prerušenia. Hodnoty AD sú teda neustále čítané a pridávané do globálnej premennej. Po niekoľkých odčítaniach je nastavený príznak a hlavná slučka vyzdvihne hodnotu reklamy, premení ju na to, ktorý pin čo robí a presunie ju do SPI do TPIC6b.. Aktualizáciu displeja je potrebné zacykliť cez všetky číslice/brány nad a znova takou rýchlosťou, že ľudské oko ho neuvidí blikať.

Presne pre takú prácu, pre ktorú bolo Arduino vyrobené:)

Tu prichádza kód pre môj displej hladinomerov …

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

Krok 7: DPS

Pre tento projekt som vyrobil niekoľko PCB, aby som mal peknú a čistú stavbu. Táto doska plošných spojov obsahuje ďalší zosilňovač napätia, ktorý nedodával dostatok energie, takže som ho tu nepoužil a namiesto toho som vstrekoval 50 V z posilňovača XL6009.

Zložitou časťou je pridanie VFD, pretože tieto môžu mať všetky druhy tvarov. Pokúsil som sa urobiť dosku plošných spojov v časti konektora VFD trochu generickou. Nakoniec musíte zistiť vývod displeja a nejako zapojiť zapojenie a prípadne trochu zmeniť programový kód, aby všetko do seba zapadlo.

DPS je k dispozícii tu: