Köhnə Rus VFD Borulardan Arduino üçün Qalxan: Saat, Termometr, Volt Ölçən : 21 Addım (Şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bu layihənin tamamlanması təxminən yarım il çəkdi. Bu layihədə nə qədər iş aparıldığını təsvir edə bilmərəm. Bu layihəni təkbaşına etmək məni sonsuza qədər aparacaqdı, buna görə dostlarımdan kömək istədim. Burada işimizin çox uzun bir təlimatla toplandığını görə bilərsiniz.

Bu layihənin xüsusiyyətləri:

• Yalnız Arduino UNO lövhələri ilə uyğun gəlir
• Dörd IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD borusunu idarə edir. Bu borular çox enerjiyə qənaət edir, hətta Nixie -dən daha səmərəlidir və olduqca sərin görünür. Enerji səmərəliliyi demək olar ki, bir LED matrisinə bərabərdir. Düşünürəm ki, nixie -dən daha yaxşı görünürlər.
• Arduino lövhəsi vasitəsilə 12V DC + 5V DC enerji təchizatı; sabitləşdirilmiş 12V təchizatı tələb olunur
• Kassa dizaynı (CAD faylları) isteğe bağlıdır
• mümkün tətbiqlər: saat, termometr, voltmetr, sayğac, tablo,…
• çoxlu Arduino nümunə eskizləri mövcuddur

Bu təlimatdakı mətnin çox uzun olduğunu bilirəm, amma hər mətni və fotoşəkili buradan oxumağa və izləməyə çalışın. Bəzi fotoşəkillər əla deyil, amma edə biləcəyim hər şey budur. Bilirəm ki, ən yaxşı fotoqraf deyiləm.

Bu layihə əvvəlcə axiris -də yayımlandı, amma onsuz bir çox xırda şeyləri dəyişdirdim və izah etdim ki, özünüzə nəyin səhv olduğunu soruşacaqsınız.

Təchizat

Hər hissənin sayını görə bilərsiniz, ancaq Parça List.pdf faylını bir alış -veriş siyahısı üçün istifadə etməyiniz üçün və sonra hissələri PCB üzərində lehimləmək üçün çap etməyinizi məsləhət görürəm. Hər şeyi yerli mağazalardan almışam və ya işləməyən cihazlardan sökmüşəm, amma mənim etdiyimi edə bilmirsinizsə, hissələri Aliexpress və ya Amazon və ya başqa bir mağazadan sifariş edə bilərsiniz.

Karbon Film Rezistorlar 1/4W 5% Aliexpress bu siyahıda ehtiyacınız olan hər bir rezistora malikdir

• 1x510 sm
• 2x 1K
• 1x 2K7
• 1x 3K9 Ω
• 13x 10K
• 12x68K
• 12x 100K
• 12x 220K

Seramik/ MKT/ MKM kondansatörləri

• 1x 2.2 nF (222) Aliexpress bağlantısı
• IV-3 / IV-3a üçün 2x 8.2 nF (822) Aliexpress bağlantısı və ya IV-6 Aliexpress bağlantısı üçün 2x 22nF (223)
• 1x 100 nF (104) Aliexpress bağlantısı

Elektrolitik Yarımkeçiricilər

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

Diskret Yarımkeçiricilər

• 1x 1N400x düzəldici diod Aliexpress bağlantısı
• 4x 1N5819 schottky diod Aliexpress bağlantısı
• 4x LED 3mm (sərbəst rəng seçin) Aliexpress bağlantısı
• 13x BC547B NPN transistor Aliexpress bağlantısı
• 12x BC557B PNP transistoru Aliexpress bağlantısı
• 1x BC639 NPN "güc" transistoru Aliexpress bağlantısı
• 1x BC640 PNP "güc" transistoru Aliexpress bağlantısı

İnteqrasiya edilmiş sxemlər

ICM7555 timer IC (CMOS versiyası olmalıdır, standart 555 istifadə etməyin!) Aliexpress bağlantısı

Bağlayıcılar və müxtəlif hissələr

• 2x yığılabilir başlıq - aralığı 2,54 mm /.1” - 8 dirək Aliexpress bağlantısı
• 1x yığılabilir başlıq - aralığı 2,54 mm /.1” - 6 dirək Aliexpress bağlantısı
• 1x yığılabilir başlıq - aralığı 2,54 mm /.1” - 10 dirək Aliexpress bağlantısı
• 4x IV ‐ 3 və ya IV-3a və ya IV-6 VFD boru Aliexpress bağlantısı
• PCB PCBWay bağlantısı

Bir saat etmək istəyirsinizsə, isteğe bağlı batareyalı RTC DS1307 istifadə edə bilərsiniz, ancaq ağıllı etmək istəyirsinizsə bir esp8266 istifadə edin. Böyük esp8266 və ya kiçik esp8266-01 istifadə edə bilərsiniz, ancaq saatın daha yaxşı görünməsi üçün kiçikdən istifadə etməyi məsləhət görürəm. Daha da ağıllı etmək istəyirsinizsə, esp8266-ı 1 telli sensorla birləşdirin. Eskiz DS1820, DS18B20, DS18S20 və DS1822 -ni dəstəkləyir. Temperatur hər dəqiqə göstərilir.

Bu layihə ilə bağlı hər hansı bir sualınız varsa mənə yazın. Suallarınızı mümkün qədər tez cavablandırmağa çalışacağam

Addım 1: Layihəyə ümumi baxış

Bu Arduino qalxanı 4x Rus IV-3, IV-3a və ya IV-6 yeddi seqmentli VFD borular idarə edə bilir. 4x 3 mm LED -lər borular üçün arxa işıqlandırma təmin edir. Dizayn tamamilə deşik komponentlərinə əsaslanır, heç bir SMD komponenti istifadə edilməmişdir. Beləliklə, PCB bir az lehimləmə təcrübəsi olan hər kəs tərəfindən asanlıqla yığılır. Ayrıca, istifadə olunan komponentlər ucuzdur və asanlıqla əldə edilə bilər. Bu daha təhsilli, qurulması asan bir layihə olaraq tərtib edildiyindən, texniki baxımdan bu VFD borularını idarə etmək mümkün olan ən yaxşı həll yolu deyil. BC547 və BC557 tranzistorları əvəzinə A2982W qaynaq sürücülərindən istifadə edə bilərdik və ya tranzistorları daxili keçid reyestri olan Supertex yüksək gərginlikli bir qaynaq sürücüsü IC ilə əvəz edə bilərdik. Təəssüf ki, bunları SMD paketlərində əldə etmək çox çətin ola bilər.

Addım 2: Montaj göstərişləri

Bu təlimatlı PCB, elektronikanın yığılması ilə bağlı qabaqcıl təcrübəyə malik biri üçün hazırlanmışdır. Bacarıq səviyyəniz üçün çox mürəkkəb olduğuna inanırsınızsa, onu yığmağa çalışmayın və ya bir dostunuzdan sizin üçün bunu etməsini xahiş etməyin.

Vaxtınızı ayırın - bu dəstin fasiləsiz və ya daha çox olması halında tamamlanması 2-3 saat çəkməlidir. 2 saatdan az müddətdə hazırlayıram, amma 2 ildən çox gündəlik lehimləmə təcrübəm var.

İş sahənizin yaxşı işıqlandırıldığından (gündüz işığına üstünlük verilir), təmiz və səliqəli olduğundan əmin olun.

Lövhəni buradakı təlimatlarda göstərildiyi kimi yığın - hər əməliyyatı yerinə yetirməzdən əvvəl hər bir addımı oxuyun və anlayın. Çünki bir səhvdən sonra geriyə dönüş yoxdur.

Yarımkeçiricilərin (diodlar, IC -lər, tranzistorlar) və ya elektrolitik kondansatörlərin qütblü komponentlər olduğunu başa düşdüyünüz güman edilir. Müvafiq işarələr PCB üzərində ipək ekranlıdır və lövhədə sxematik şəkildə göstərilmişdir.

PCB yığmaq üçün aşağıdakı alətlər və materiallar tələb olunacaq:

• Kiçik uclu (1-2 mm) keyfiyyətli bir lehimləmə dəmiri (25-40W)
• Tel kəsici və kəlbətinlər
• Gərginlik testləri və rezistorları təyin etmək üçün əsas multimetr.
• Kiçik cihaz işarələrini oxumaq üçün bir büyüteç çox vaxt faydalıdır.
• Lehim - qurğuşun/qalay lehiminə üstünlük verilir. Qurğuşunsuz lehim, indi Avropada ticarət məhsullarında istifadə edilməli olduğu üçün daha yüksək ərimə nöqtəsinə malikdir və onunla işləmək çox çətin ola bilər. Heç bir yağ və ya yağ istifadə etməyin.
• Sökülmə fitili (örgü) təsadüfən bitişik lehim birləşmələri arasında lehim körpüləri yaratsanız faydalı ola bilər.

Enerji təchizatı

IV-3/IV-3a/IV-6 VFD qalxanının düzgün işləməsi üçün Arduinonun 12 V DC enerji təchizatı ilə təchiz edilməsi lazımdır. Yalnız 12 V DC / 300 mA ötürə bilən tənzimlənən bir keçid güc adapterindən istifadə edin.

Tənzimlənməmiş "transformator tərzi" divar adapterindən istifadə etməyin. Yüngül bir yüklə 16 V-dan çox asanlıqla ötürülür və 12 V təchizatı gərginliyi olduqca kritik olduğu üçün IV-3 VFD qalxanının zədələnməsinə səbəb olur. Enerji təchizatının polaritesini geri çevirməmək üçün çox diqqətli olmalısınız və ya Arduino, VFD qalxanı, enerji təchizatını öldürmək və bəlkə də özünüzü alovlandırmaq və ya elektrik cərəyanı vurmaq riskiniz var

Lehim bağlantılarının metalə toxunmaması və qısalmaması üçün IV-3 qalxanı bağlamadan əvvəl Arduino'nuzun USB konnektorunun metal qalxanına bir az izolyasiya lenti qoyun

Addım 3: PCB -yə Baxış və Dövrə Şeması

PCB -ni PCBWay -dan sifariş edə bilərsiniz. Yeni bir istifadəçisinizsə, QEYDİYYATDAN SONRA 5 $ PULSUZ əldə etmək üçün bu linki istifadə edin, bundan sonra ilk 5 PCB pulsuzdur və yalnız Çin hava poçtu ilə təxminən 6 ABŞ dolları olan çatdırılma üçün ödəməlisiniz. Son fotoda gördüyünüz kimi qalxan Revolut bank kartımla eyni ölçüdədir. Bəzi insanlar üçün burada göstərilən fotoşəkillər Çin dilini oxumağa çalışmış kimi görünə bilər.

Addım 4: Montaj

Nəhayət, montaj prosesinə gəldik … Aşağıdakı 5-19 addımlarında, PCB-ni addım-addım yığacağıq. Çap edərkən və ya lehimləyərkən PC -də buraxaraq montaj zamanı PCB -nin ümumi görünüşünü və dövrə diaqramını əlinizdə saxlamaq faydalı ola bilər. Hər addımdan sonra PCB -ni buradakı şəkillərlə diqqətlə müqayisə edin və səhvləri və lehim arızalarını yoxlayın.

Addım 5: Diodlar və IC Soketi

Aşağıdakı diodları quraşdırın:

• D1: 1N400x və ya ona bərabərdir
• D2… D5: 1N5819 schottky diod

Polariteyi izləyin və doğru diodu doğru yerə bağlamaq üçün diqqətli olun

Komponent tərəfdən D2 və D3 lehimləyin və lehim tərəfindəki telləri Arduinonun qoruyucu metal USB konnektorunun üstündə yerləşdikləri üçün mümkün qədər qısa kəsin.

IC1 üçün 8 kutuplu IC yuvasını bağlayın. Bu mərhələdə IC1 -i yuvaya qoymayın.

Addım 6: Elektrolitik kondansatörler

Aşağıdakı elektrolitik kondansatörləri quraşdırın:

• C5… C8: 22µF 50V radial elektrolitik kondansatör
• C9, C10: 100µF 25V radial kondansatör
• Kabelləri 90 dərəcə bükün və kondansatörləri PCB -ə eyni şəkildə quraşdırın. Qütblülüyə baxın. Bilirəm ki, bu saatla sizi qıcıqlandırıram, amma bu çox vacibdir.

C6, C7 və C8 -in komponent tərəfdən lehimlənməsi və Arduino USB konnektorunun metal qalxanının üstündə yerləşdiyi üçün ucları lehim tərəfində mümkün qədər qısa kəsmək tövsiyə olunur

Addım 7: Seramik Kondansatörler

Başqa bir forma istifadə etməyin heç bir problemi yoxdur ki, bu kondansatörlər üçün eyni dəyər və material olsun.

Aşağıdakı keramika kondansatörlərini quraşdırın:

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

Diqqət yetirin ki, C1… C3 dəyərləri bir qədər kritikdir, çünki C1 R5 ilə birlikdə gərginlik üçqatının iş tezliyini və C2, C3 VFD borular üçün filament cərəyanını təyin edir.

(*) IV-3 və IV-3a borular üçün 8n2 montaj, IV-6 borular üçün 22nF montaj.

Addım 8: 10K Rezistorlar

10 kilo-ohm rezistorları quraşdırın (qəhvəyi-qara-narıncı-qızıl)

R6… R18

Şəkildə göstərildiyi kimi dikey olaraq quraşdırın.

Addım 9: 68K Rezistorlar

68 kilo-ohm rezistorları quraşdırın (mavi-boz-narıncı-qızıl)

R19… R30

Şəkildə göstərildiyi kimi şaquli olaraq quraşdırın.

Addım 10: 220K Rezistorlar

220 kilo-ohm rezistorları quraşdırın (qırmızı-qırmızı-sarı-qızıl)

R43… R54

Şəkildə göstərildiyi kimi şaquli olaraq quraşdırın.

Addım 11: 100K Rezistorlar

100 kilo-ohm rezistorları quraşdırın (qəhvəyi-qara-sarı-qızıl)

R31… R42

Şəkildə göstərildiyi kimi şaquli olaraq quraşdırın.

Addım 12: Qalan rezistorlar

Qalan rezistorları quraşdırın:

• R1: 510 ohm (yaşıl - qəhvəyi - qəhvəyi - qızıl)
• R2, R3: 1 kilo-ohm (qəhvəyi-qara-qırmızı-qızıl). İstifadə etməyi planlaşdırdığınız boru arxa işıq LED -lərindən asılı olaraq dəyəri tənzimləməyiniz lazım ola bilər.
• R4: 2.7 kilo-ohm (qırmızı-bənövşəyi-qırmızı-qızıl)
• R5: 3.9 kilo-ohm (narıncı-ağ-qırmızı-qızıl)

Addım 13: Arduino Başlıqları

Arduino yığılabilir başlıqlarını quraşdırın. Başlıqlar bu qalxanın üstünə digər Arduino qalxanlarını yığmaq üçün əslində istifadə edilməyəcək, lakin bir neçə komponentin və VFD borularının montaj hündürlüyünü təyin etməyə kömək edir.

Başlıqları PCB -dən keçirin və Arduino -ya qoşun. Ters çevirin və hər bir konnektor üçün 1-2 sancaq lehimləyin. Beləliklə, bağlayıcı aralığı düzgün olacaq. Qalxanı Arduinodan çıxarın və qalan sancaqları lehimləyin.

Addım 14: Güc Transistorları

Aşağıdakı tranzistorları quraşdırın:

• T26: BC639
• T27: BC640

Bu tranzistorları standart tiplərlə əvəz etməyin. Korpuslarının üstü Arduino başlıqlarından aşağı olacaq şəkildə montaj edin.

IC1 ICM7555 (*) yuvasına daxil edin və qalxanı Arduinoya qoşun və güc tətbiq edin. D5 katodu ilə Arduino zəmini arasında ölçülən gərginlik 32… 34V ətrafında olmalıdır. Bunu içimdə əmin olduğum üçün etmədim, amma sən bunu etsən daha yaxşı olar.

CMOS versiyasını istifadə edin (ICM7555, TLC555 LMC555,…), standart 555 taymer istifadə etməyin

Addım 15: NPN Transistorlar

BC547B tranzistorlarını quraşdırın

T1… T13

Evlərinin üstü Arduino başlıqlarının altında qalacaq (və ya yuyulacaq) şəkildə quraşdırın.

Addım 16: PNP Transistorları

BC557B tranzistorlarını quraşdırın

T14… T25

Korpuslarının üstü Arduino başlıqlarının altında qalması üçün (və ya üst -üstə düşməsi üçün) onları montaj edin.

Addım 17: Boru arxa işıqlandırma LEDləri (isteğe bağlı)

Boru arxa işıqlandırma məqsədləri üçün istənilən rəngdə 3 mm standart LED -lərdən, hətta RGB rəngli solğun LED -lərdən də istifadə edə bilərsiniz.

LED -lərin uclarını bükün ki, LED -lər VFD borularının altındakı 3 mm -lik deliklərə daxil olsun, sonra onları PCB -yə lehimləyin. Polariteye diqqət yetirin. LED-in qısa ucu (katod), LED adına ipək ekran işarəsinə (D6… D9) ən yaxın yastığa lehimlənir.

Arduinonun ISP konnektoruna toxunmaması üçün D9 uclarını izolyasiya etmək lazım ola bilər.

LEDlər Arduino üzərindəki bir PWM çıxışına qoşulur və proqram vasitəsi ilə söndürülə bilər. RGB rəngli solğun LEDləri istifadə edərkən bu düzgün işləməyəcək.

Sizin üçün daha asandırsa, LEDləri VFD boruları yerində lehimləndikdən sonra da quraşdırmaq mümkündür. Montaj texnikasına görə, başqa bir işıqlandırma rənginə sahib olmaq istədiyinizə qərar verdiyiniz halda, LED -ləri daha sonra dəyişdirmək də asandır.

Addım 18: VFD Boru Montajı

Qalxan qurmağın ən vacib addımlarından biridir

Boru tellərini PCB üzərindəki müvafiq deliklərdən yumşaq bir şəkildə keçirin. Borulardakı qısa qurğunun lehim yastığı olmadan çuxurdan keçdiyinə əmin olun.

İndi rəqəmlər PCB -nin ön tərəfinə baxmalıdır.

Boruların tellərini deliklərdən keçməkdə çətinlik çəkirsinizsə, onları "spiral" şəklində kəsə bilərsiniz, beləliklə bir anda 1 teli deliklərdən keçirə bilərsiniz. Boruları PCB -dən bir qədər uzaqda quraşdıracağımız üçün ən qısa telin çox qısa olmamasına diqqət yetirin.

Borular yerində olduqdan sonra onları az -çox əllə hizalayın. Boruların dibi Arduino yığılabilir başlıqlarının yuxarısından təxminən 1-2 mm aşağı olmalıdır.

İsteğe bağlı akril korpusdan istifadə edirsinizsə, üst və alt lövhələri hizalama vasitəsi kimi istifadə edə bilərsiniz.

Hər borunun iki ucunu PCB -yə lehimləyin. Bunu etdikdən sonra, lehim birləşmələrini yenidən qızdıraraq boru hizalanmasını tənzimləyə bilərsiniz.

Borunun hizalanmasından razısınızsa, nəhayət qalan boru tellərini yerində lehimləyə və artıq telləri kiçik bir tel kəsici ilə kəsə bilərsiniz.

Bir borunun lehimlənməsindən sonra onun hizalanmasını dəyişdirməyə çalışmayın, çünki bu mexaniki stresə səbəb ola bilər və borunun qüsurlu olmasına səbəb ola bilər

Addım 19: Son Test

Nəhayət test… Arduino -ya demo eskizini yükləyin və Arduino -nu kompüterin USB portundan ayırın.

Bitmiş VFD qalxanını Arduinonun üstünə bağlayın. Arduinonun heç bir metal hissəsinin VFD qalxanının lehim birləşmələrinə toxunmadığından əmin olun.

12 V DC güc adapterini Arduino güc konnektoruna qoşun və gücü açın.

Bir neçə saniyədən sonra VFD boruları sonsuz bir döngədə 0 -dan 9 -a qədər saymağa başlamalıdır. VFD borularının ondalık ayırıcı nöqtələri ikili 4 bitlik sayıcı təşkil etməlidir.

Boru arxa işığı bir neçə saniyədə sönməli və yenidən açılmalıdır.

Boru filament tellərini diqqətlə yoxlayın. Tünd qırmızı rənglə çox zəif parlamalıdırlar. Çox parlayırlarsa, C2 və C3 dəyərlərini aşağı salın. Digər tərəfdən, əgər filament çox az parlayırsa və rəqəmlər çox zəifdirsə, C2 və C3 dəyərlərini artıraraq təcrübə edə bilərsiniz.

Addım 20: Akril Qutusu (isteğe bağlı)

İlk 2 fayl CAD sənədləridir. "Ekranda view.pdf üçün Shield İstifadəçi Təlimatı üçün Mühafizə" ni açmağı və oradan Akril bərkitmə addımlarını izləməyi məsləhət görürəm.

Addım 21: Proqram təminatı

Ehtiyac duyacağınız hər kitabxana hər bir eskizin əvvəlindəki şərhlərdədir.

Birbaşa giriş

Borulara və LED -lərə birbaşa giriş təmin edir. Borulardakı fərdi seqmentləri və nöqtələri yandırıb söndürə və LED -lərin işıqlandırılması üçün PWM vəzifə dövrünə nəzarət edə bilərsiniz.

Adi saat

Sadəcə seriyalı monitor vasitəsi ilə qurulmuş və çox da zövqlü bir şey yoxdur, ancaq təxminən 1 gündən sonra saat təxminən 1 dəqiqəyə qayıdır

Ağıllı Saat

• İsteğe bağlı batareya dəstəkli DS1307 RTC üçün əlavə dəstək.
• Yalnız esp8266 ilə RX və TX ilə işləmək üçün dəstək əlavə edildi
• 1 Telli sensora qoşulduqda temperaturun Selsi dərəcəsində göstərilməsi əlavə edildi. Eskiz DS18B20, DS18S20 və DS1822 -ni dəstəkləyir. Temperatur hər dəqiqə göstərilir.

Esp8266 -nın saatla işləməsi üçün, esp -i yanıb -söndürməli və gücə qənaət etmək üçün dərin yuxu rejiminə necə qoyulacağını göstərən xüsusi bir körpü düzəltməlisiniz. Ayrıca, espdəki koddan WIFI etimadnaməsini və saat dilimini qurmalısınız. Esp8266 ilə təcrübəniz yoxdursa, Arduino IDE -də lövhənin quraşdırılması haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün buradan oxuyun.

Termometr

1 telli temperatur sensorlar ilə işləyir. Proqram DS1820 (fərqli kabellər, internetdə yoxlayın), DS18B20, DS18S20 və DS1822 -ni dəstəkləyir.

Volt Ölçən

Bu proqram A5 pinində ölçülmüş gərginliyi göstərir.

Nümayiş

Boruların animasiyası, LED -lərin PWM animasiyası.