Perisai untuk Arduino Dari Tiub VFD Rusia Lama: Jam, Termometer, Volt Meter : 21 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Projek ini mengambil masa hampir setengah tahun untuk disiapkan. Saya tidak dapat menerangkan berapa banyak kerja yang dilakukan dalam projek ini. Melakukan projek ini sahaja akan membawa saya selamanya jadi saya mendapat bantuan daripada rakan-rakan saya. Di sini anda dapat melihat karya kami disusun dalam satu arahan yang sangat panjang.

Ciri-ciri projek ini:

• Sesuai hanya dengan papan Arduino UNO
• Memacu empat tiub IV-3 / IV-3a / IV-6 VFD. Tiub tersebut sangat cekap tenaga, bahkan lebih cekap daripada Nixie, dan kelihatan cukup sejuk. Kecekapan tenaga hampir sama dengan matriks LED. Saya rasa mereka kelihatan lebih baik daripada nixie.
• Bekalan kuasa 12V DC + 5V DC melalui papan Arduino; bekalan 12V yang stabil diperlukan
• Reka bentuk lampiran (fail CAD) pilihan
• kemungkinan aplikasi: jam, termometer, voltmeter, pembilang, papan skor,…
• pelbagai sketsa contoh Arduino tersedia

Saya tahu bahawa teks dalam arahan ini sangat panjang tetapi cubalah membaca dan menonton setiap teks dan gambar di sini. Beberapa gambar tidak bagus tetapi ini semua yang dapat saya lakukan. Saya tahu saya bukan jurugambar terbaik.

Projek ini pada mulanya disiarkan dalam axiris tetapi saya mengubahsuai dan menerangkan banyak perkara kecil tanpa mereka, anda akan bertanya kepada diri sendiri apa yang salah.

Bekalan

Anda dapat melihat jumlah setiap bahagian, tetapi saya mengesyorkan anda mencetak Bahagian Senarai.pdf untuk menggunakannya untuk senarai belanja dan kemudian untuk menyolder bahagian pada PCB. Saya telah membeli semuanya dari kedai tempatan atau membatalkannya dari peranti yang tidak berfungsi, tetapi jika anda tidak dapat melakukan seperti yang saya lakukan, anda boleh memesan bahagian dari Aliexpress atau Amazon atau kedai lain.

Pautan Filem Karbon 1 / 4W 5% pautan Aliexpress yang mempunyai setiap perintang yang anda perlukan dalam senarai ini

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

Kapasitor Seramik / MKT / MKM

• Pautan Aliexpress 1x 2.2 nF (222)
• Pautan Aliexpress 2x 8.2 nF (822) untuk IV-3 / IV-3a atau pautan 2x 22nF (223) untuk pautan Aliexpress IV-6
• 1x 100 nF (104) pautan Aliexpress

Semikonduktor Elektrolitik

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

Semikonduktor diskrit

• Pautan penerus 1x 1N400x dioda Aliexpress
• Pautan 4x 1N5819 schottky diode Aliexpress
• 4x LED 3mm (pilih warna secara bebas) pautan Aliexpress
• Pautan transistor Aliexpress 13x BC547B NPN
• Pautan transistor Aliexpress 12x BC557B PNP
• 1x BC639 NPN "power" transistor Aliexpress pautan
• 1x BC640 PNP "power" transistor Aliexpress pautan

Litar Bersepadu

IC pemasa ICM7555 (mestilah versi CMOS, jangan gunakan pautan Aliexpress standard 555!)

Penyambung dan Bahagian Beragam

• Header 2x stackable - jarak 2.54 mm /.1 "- 8 tiang pautan Aliexpress
• Header stackable 1x - jarak 2,54 mm /.1 "- 6 tiang pautan Aliexpress
• Header stackable 1x - jarak 2,54 mm /.1 "- 10 tiang pautan Aliexpress
• Pautan Aliexpress tiub 4x IV ‐ 3 atau IV-3a atau IV-6 VFD
• Pautan PCB PCB

Sekiranya anda ingin membuat jam, anda boleh menggunakan RTC DS1307 yang disokong bateri pilihan, tetapi jika anda ingin menjadikannya pintar, gunakan esp8266. Anda boleh menggunakan esp8266 besar atau esp8266-01 kecil, tetapi saya cadangkan menggunakan yang kecil agar jam kelihatan lebih baik. Sekiranya anda ingin menjadikannya lebih pintar, gabungkan esp8266 dengan sensor 1-Wire. Lakaran tersebut menyokong DS1820, DS18B20, DS18S20, dan DS1822. Suhu dipaparkan setiap minit.

Sekiranya anda mempunyai sebarang pertanyaan mengenai projek ini, hantarkan kepada saya. Saya akan cuba menjawab soalan anda secepat mungkin

Langkah 1: Gambaran keseluruhan Projek

Perisai Arduino ini mampu mengemudi tiub VFD tujuh segmen IV-3, IV-3a atau IV-6 Rusia 4x. LED 4x 3mm menyediakan lampu latar untuk tiub. Reka bentuk sepenuhnya berdasarkan komponen lubang, tidak ada komponen SMD yang digunakan. Oleh itu, PCB dapat dipasang dengan mudah oleh sesiapa sahaja yang mempunyai pengalaman pematerian. Komponen yang digunakan juga murah dan mudah didapati. Oleh kerana ini dirancang sebagai projek yang lebih edukatif dan mudah dibina, ini bukan penyelesaian terbaik untuk menggerakkan tiub VFD ini dari sudut pandangan teknikal. Daripada transistor BC547 dan BC557, kita mungkin menggunakan pemacu sumber A2982W, atau kita boleh mengganti transistor dengan IC pemacu sumber voltan tinggi Supertex dengan register peralihan dalaman. Malangnya, ini mungkin sukar diperoleh dan kerap datang dalam pakej SMD.

Langkah 2: Petunjuk Perhimpunan

PCB instruksional ini direka untuk seseorang yang mempunyai pengalaman lanjutan dengan memasang elektronik. Sekiranya anda yakin bahawa tahap kemahiran anda terlalu rumit, jangan cuba menyusunnya atau minta rakan membuatnya untuk anda.

Luangkan masa anda - kit ini memerlukan masa 2-3 jam untuk diselesaikan jika tidak terganggu atau lebih. Saya membuatnya kurang dari 2 jam, tetapi saya mempunyai lebih dari 2 tahun pengalaman seharian dalam pematerian.

Pastikan kawasan kerja anda terang (disukai siang), bersih dan kemas.

Pasang papan mengikut urutan seperti yang dinyatakan dalam arahan di sini - baca dan fahami setiap langkah sebelum anda melakukan setiap operasi. Kerana setelah melakukan kesalahan hampir tidak ada yang berpatah balik.

Diandaikan bahawa anda memahami bahawa semikonduktor (dioda, IC, transistor) atau kapasitor elektrolit adalah komponen terpolarisasi. Tanda yang sesuai disaring sutera pada PCB dan ditunjukkan pada skema papan.

Alat dan bahan berikut diperlukan untuk memasang PCB:

• Besi solder berkualiti (25-40W) dengan hujung kecil (1-2 mm)
• Pemotong wayar dan tang
• Multimeter asas untuk ujian voltan dan untuk mengenal pasti perintang.
• Kaca pembesar untuk membaca tanda peranti kecil sering berguna.
• Solder - solder timah / timah lebih disukai. Solder bebas plumbum, seperti yang sekarang diperlukan untuk digunakan dalam produk komersial di Eropah, mempunyai titik lebur yang jauh lebih tinggi dan sangat sukar untuk digunakan. Jangan gunakan fluks atau gris.
• Kapal penyekat (braid) boleh berguna jika anda secara tidak sengaja membuat jambatan solder antara sendi pateri yang berdekatan.

Bekalan kuasa

Perisai IV-3 / IV-3a / IV-6 VFD memerlukan Arduino dihidupkan dari bekalan kuasa 12 V DC untuk berfungsi dengan baik. Gunakan hanya penyesuai kuasa suis terkawal yang mampu memberikan 12 V DC / 300 mA.

Jangan gunakan penyesuai dinding "gaya pengubah" yang tidak terkawal. Ini memberikan lebih daripada 16 V dengan beban ringan dan akan menyebabkan kerosakan pada pelindung IV-3 VFD kerana voltan bekalan 12 V cukup kritikal. Anda mesti berhati-hati untuk tidak membalikkan kekutuban bekalan kuasa atau anda berisiko membunuh Arduino, perisai VFD, bekalan kuasa dan mungkin menyalakan api atau meletupkan diri sendiri

Letakkan beberapa pita penebat pada pelindung logam penyambung USB Arduino anda sebelum menyambungkan pelindung IV-3 untuk mengelakkan sambungan pateri menyentuh logam dan terpendek

Langkah 3: Gambaran Keseluruhan PCB dan Litar

Anda boleh memesan PCB dari PCBWay. Sekiranya anda pengguna baru GUNAKAN Pautan ini untuk Mendapatkan 5 $ SECARA PERCUMA SELEPAS PENDAFTARAN ANDA selepas itu 5 PCB pertama anda percuma dan anda hanya perlu membayar penghantaran yang bernilai sekitar 6 USD dengan pos udara China. Seperti yang anda lihat pada foto terakhir, perisai adalah sama dengan kad debit saya dari Revolut. Foto yang ditunjukkan di sini untuk sesetengah orang kelihatan seperti sedang membaca Cina.

Langkah 4: Perhimpunan

Akhirnya, kami sampai ke proses pemasangan … Pada langkah 5-19 berikut, kami akan memasang PCB selangkah demi selangkah. Mungkin berguna untuk menyimpan gambaran keseluruhan PCB dan gambarajah litar semasa pemasangan dengan mencetaknya atau meninggalkannya pada PC semasa menyolder. Selepas setiap langkah, bandingkan PCB anda dengan teliti dengan gambar di sini dan periksa kesilapan dan kesalahan pematerian.

Langkah 5: Diod dan Soket IC

Pasang diod berikut:

• D1: 1N400x atau setaraf
• D2… D5: 1N5819 diod schottky

Perhatikan kekutuban dan berhati-hati memasang diod yang betul di tempat yang betul

Pateri D2 dan D3 dari sisi komponen dan potong wayar di bahagian solder sesingkat mungkin kerana mereka berada di atas pelindung penyambung USB logam Arduino.

Pasang soket IC 8 tiang untuk IC1. Jangan letakkan IC1 di soket pada tahap ini.

Langkah 6: Kapasitor Elektrolitik

Pasang kapasitor elektrolitik berikut:

• Kapasitor elektrolitik radial C5… C8: 22µF 50V
• Kapasitor radial C9, C10: 100µF 25V
• Bengkokkan plumbum 90 darjah dan pasangkan kapasitor ke PCB. Perhatikan kekutuban. Saya tahu saya sudah membuat anda kesal dengan menonton ini dengan polariti, tetapi sangat penting.

Adalah disarankan untuk menyolder C6, C7 dan C8 dari sisi komponen dan memangkas plag sesingkat mungkin di sisi pateri kerana mereka berada di atas pelindung logam penyambung USB Arduino

Langkah 7: Kapasitor Seramik

Tidak ada masalah untuk menggunakan bentuk lain yang penting untuk menjadi nilai dan bahan yang sama untuk kapasitor ini.

Pasang kapasitor seramik berikut:

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

Sila ambil perhatian bahawa nilai C1… C3 agak kritikal kerana C1 menentukan bersama dengan R5 frekuensi operasi tripler voltan dan C2, C3 menentukan arus filamen untuk tiub VFD.

(*) pasang 8n2 untuk tiub IV-3 dan IV-3a, pasang 22nF untuk tiub IV-6.

Langkah 8: Perintang 10K

Pasang perintang 10 kilo-ohm (coklat - hitam - oren - emas)

R6… R18

Pasang secara menegak seperti dalam gambar.

Langkah 9: Perintang 68K

Pasang perintang 68 kilo-ohm (biru-kelabu - oren-emas)

R19… R30

Pasang secara menegak seperti dalam gambar.

Langkah 10: Perintang 220K

Pasang perintang 220 kilo-ohm (merah - merah - kuning - emas)

R43… R54

Pasang secara menegak seperti dalam gambar.

Langkah 11: Perintang 100K

Pasang perintang 100 kilo-ohm (coklat - hitam - kuning - emas)

R31… R42

Pasang secara menegak seperti dalam gambar.

Langkah 12: Penahan Perintang

Pasang perintang yang tinggal:

• R1: 510 ohm (hijau - coklat - coklat - emas)
• R2, R3: 1 kilo-ohm (coklat - hitam - merah - emas). Anda mungkin perlu menyesuaikan nilainya bergantung pada LED lampu latar tiub yang anda rancangkan untuk digunakan.
• R4: 2.7 kilo-ohm (merah - ungu - merah - emas)
• R5: 3.9 kilo-ohm (oren - putih - merah - emas)

Langkah 13: Arduino Headers

Pasang tajuk Arduino yang boleh disusun. Header tidak akan digunakan untuk meletakkan perisai Arduino lain di atas pelindung ini tetapi ia membantu menentukan ketinggian pemasangan beberapa komponen dan tiub VFD.

Tekan header melalui PCB dan pasangkannya ke Arduino anda. Balikkan dan pateri 1-2 pin untuk setiap penyambung. Jadi jarak penyambung akan betul. Tanggalkan pelindung dari Arduino dan pateri pin yang tinggal.

Langkah 14: Transistor Kuasa

Pasang transistor berikut:

• T26: BC639
• T27: BC640

Jangan ganti transistor ini dengan jenis standard. Pasang mereka sehingga bahagian atas kediaman mereka lebih rendah daripada tajuk Arduino.

Masukkan IC1 ICM7555 (*) ke soketnya dan pasangkan perisai ke Arduino dan gunakan kuasa. Voltan yang diukur antara katod D5 dan tanah Arduino hendaklah sekitar 32… 34V. Saya tidak melakukan ini kerana saya yakin pada saya, tetapi lebih baik anda melakukannya.

Gunakan versi CMOS (ICM7555, TLC555 LMC555,…), jangan gunakan pemasa standard 555

Langkah 15: Transistor NPN

Pasang transistor BC547B

T1… T13

Pasang mereka sehingga bahagian atas kediaman mereka berada di bawah (atau siram dengan) tajuk Arduino.

Langkah 16: Transistor PNP

Pasang transistor BC557B

T14… T25

Pasang mereka sehingga bahagian atas kediaman mereka berada di bawah (atau rata dengan) tajuk Arduino.

Langkah 17: LED Lampu Latar Tiub (pilihan)

Anda boleh menggunakan LED standard 3mm dalam warna apa pun untuk tujuan lampu latar tiub, malah LED pudar warna RGB.

Bengkokkan hujung LED sehingga LED sesuai di lubang 3mm di bawah tiub VFD, kemudian pasangkannya ke PCB. Perhatikan kekutuban. Sambungan pendek LED (katod) disolder ke pad yang paling dekat dengan tanda skrin sutera nama LED (D6… D9).

Mungkin diperlukan untuk melindungi kabel D9 agar tidak menyentuh penyambung ISP di Arduino.

LED disambungkan ke output PWM pada Arduino dan dapat dimalapkan menggunakan perisian. Ini bagaimanapun tidak akan berfungsi dengan baik apabila anda menggunakan LED warna yang memudar RGB.

Sekiranya lebih mudah bagi anda, mungkin juga memasang LED setelah tiub VFD disolder di tempatnya. Oleh kerana teknik pemasangan, juga mudah untuk mengganti LED di kemudian hari jika anda memutuskan anda ingin mempunyai warna lampu latar yang lain.

Langkah 18: Pemasangan Tiub VFD

Ini adalah salah satu langkah terpenting dalam membina perisai anda

Arahkan wayar tiub dengan perlahan melalui lubang masing-masing pada PCB. Pastikan plumbum pendek pada tiub melalui lubang tanpa solder.

Sekarang digit harus menghadap bahagian depan PCB.

Sekiranya anda menghadapi kesukaran untuk mendapatkan wayar tiub melalui lubang, anda boleh memotongnya sebagai "spiral" sehingga anda dapat menggerakkan 1 wayar pada satu masa melalui lubang. Perhatikan agar wayar terpendek tidak terlalu pendek kerana kita akan memasang tiub dengan jarak dari PCB.

Setelah tiub dipasang, sejajarkannya lebih kurang dengan tangan. Bahagian bawah tiub mestilah kira-kira 1-2 mm di bawah bahagian atas tajuk Arduino yang boleh ditumpuk.

Sekiranya anda menggunakan penutup akrilik pilihan, anda boleh menggunakan plat atas dan bawah sebagai alat penjajaran.

Pateri dua plumbum setiap tiub ke PCB. Setelah ini selesai, anda masih boleh menyesuaikan penjajaran tiub dengan memanaskan semula sendi pateri.

Sekiranya anda berpuas hati dengan penjajaran tiub, anda akhirnya dapat menyolder wayar tiub yang tersisa di tempatnya dan memotong lebihan plumbum dengan pemotong wayar kecil.

Jangan cuba mengubah penjajaran tiub setelah disolder di tempatnya kerana ini boleh menyebabkan tekanan mekanikal dan boleh menyebabkan tiub rosak

Langkah 19: Ujian Akhir

Akhirnya ujian… Muat naik lakaran demo ke Arduino dan putuskan sambungan Arduino dari port USB komputer.

Pasang pelindung VFD yang sudah siap di atas Arduino. Pastikan tiada bahagian logam dari Arduino menyentuh sendi pateri pelindung VFD.

Sambungkan penyesuai kuasa 12 V DC ke penyambung kuasa Arduino dan hidupkan kuasa.

Selepas beberapa saat, tabung VFD akan mula dikira dari 0 hingga 9 dalam gelung yang tidak berkesudahan. Titik pemisah perpuluhan tiub VFD harus membentuk pembilang 4 bit perduaan.

Lampu latar tiub harus redup setiap beberapa saat dan hidupkan semula.

Periksa wayar filamen tiub dengan teliti. Mereka harus bersinar dengan samar-samar dengan warna merah tua. Sekiranya terlalu terang, turunkan nilai C2 dan C3. Sebaliknya, jika filamen hampir tidak bersinar dan digitnya terlalu redup, anda boleh bereksperimen dengan meningkatkan nilai untuk C2 dan C3.

Langkah 20: Kandang Akrilik (pilihan)

Fail 2 Pertama adalah fail CAD. Saya mengesyorkan anda membuka "Manual Pengguna Enclosure for Shield untuk paparan di layar.pdf" dan menonton langkah-langkah untuk kandang Akrilik dari sana.

Langkah 21: Perisian

Setiap perpustakaan yang anda perlukan ada di komen pada awal setiap lakaran.

Akses terus

Menyediakan akses terus ke tiub dan LED. Anda boleh menghidupkan dan mematikan segmen dan titik individu dalam tiub, dan mengawal kitaran tugas PWM untuk menerangi LED.

Jam biasa

Hanya jam yang disiapkan melalui monitor bersiri dan tidak ada yang terlalu mewah, tetapi setelah sekitar 1 hari jam kembali dengan sekitar 1 minit

Jam pintar

• Menambah sokongan untuk pilihan RTC DS1307 yang disokong bateri.
• Menambah sokongan untuk berfungsi hanya dengan esp8266 melalui RX dan TX
• Menambah paparan suhu dalam darjah Celsius ketika sensor 1-Wire disambungkan. Lakaran tersebut menyokong DS18B20, DS18S20, dan DS1822. Suhu dipaparkan setiap minit.

Agar esp8266 berfungsi dengan jam, anda perlu menyalakan esp dan membuat jambatan khas yang ditunjukkan di sini cara memasukkan mod tidur dalam untuk menjimatkan kuasa. Juga perlu menetapkan kelayakan WIFI dan zon waktu dari kod pada esp. Sekiranya anda tidak mempunyai pengalaman dengan esp8266 baca di sini untuk mengetahui lebih lanjut mengenai pemasangan papan di Arduino IDE.

Termometer

Berfungsi dengan sensor suhu 1-Wire. Program ini menyokong DS1820 (pendawaian yang berbeza, periksa di internet), DS18B20, DS18S20, dan DS1822.

Meter Volt

Program ini memaparkan voltan yang diukur pada pin A5.

Demonstrasi

Contoh animasi tiub, animasi PWM LED.