מגן עבור Arduino מצינורות VFD רוסיים ישנים: שעון, מד חום, מד וולט : 21 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

הפרויקט לקח כמעט חצי שנה. אני לא יכול לתאר כמה עבודה הושקעה בפרויקט הזה. לעשות את הפרויקט הזה לבד ייקח לי לנצח אז קיבלתי עזרה מחברים שלי. כאן אתה יכול לראות את העבודה שלנו מקובצת במדריך אחד ארוך מאוד.

תכונות של פרויקט זה:

• תואם רק ללוחות UNO של Arduino
• מניע ארבעה צינורות IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD. הצינורות האלה חסכוניים מאוד בחשמל, אפילו יותר יעילים מאשר ניקסי, ונראים די מגניבים. יעילות האנרגיה שווה כמעט למטריצת LED. אני חושב שהם נראים טוב יותר מאשר ניקי.
• ספק כוח 12V DC + 5V DC באמצעות לוח Arduino; יש צורך בהספק 12V מיוצב
• עיצוב מארז (קבצי CAD) אופציונלי
• יישומים אפשריים: שעון, מדחום, מד מתח, מונה, לוח תוצאות, …
• קיימים רישומי דוגמאות מרובות של Arduino

אני יודע שהטקסט בהנחיה הוא ארוך מאוד, אך אנא נסה לקרוא ולצפות בכל טקסט ותמונה כאן. חלק מהתמונות לא נהדרות אבל זה כל מה שאני יכול לעשות. אני יודע שאני לא הצלם הטוב ביותר.

פרויקט זה פורסם במקור באקסיריס אך שיניתי והסברתי הרבה דברים קטנים בלעדיהם תשאל את עצמך מה השתבש.

אספקה

אתה יכול לראות את המספר של כל חלק, אבל אני ממליץ לך להדפיס את List List.pdf כדי להשתמש בו לרשימת קניות ובהמשך להלחמת החלקים ב- PCB. קניתי הכל מחנויות מקומיות או הסרתי אותו ממכשירים לא עובדים, אבל אם אתה לא יכול לעשות בדיוק כמו שאני עשיתי, אתה יכול להזמין את החלקים מ- Aliexpress או אמזון או חנות אחרת.

נגדי סרט פחמן 1/4W 5% קישור Aliexpress שיש בו כל נגד שתזדקק לו ברשימה זו

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

קבלים קרמיים/ MKT/ MKM

• 1 x 2.2 nF (222) קישור Aliexpress
• 2x 8.2 nF (822) קישור Aliexpress ל- IV-3 / IV-3a או 2x 22nF (223) לקישור Aliexpress IV-6
• קישור 1 x 100 nF (104) Aliexpress

מוליכים למחצה אלקטרוליטיים

• 4 x 22 μF 50V קישור Aliexpress רדיאלי
• 2 x 100 μF 25V קישור Aliexpress רדיאלי

מוליכים למחצה נפרדים

• 1x 1N400x דיודה מיישר קישור Aliexpress
• 4x 1N5819 דיודה schottky Aliexpress קישור
• 4x LED 3 מ"מ (בחר צבע בחופשיות) קישור Aliexpress
• 13x BC547B NPN טרנזיסטור קישור Aliexpress
• 12x BC557B PNP טרנזיסטור קישור Aliexpress
• 1x BC639 NPN "כוח" טרנזיסטור קישור Aliexpress
• 1x קישור טרנזיסטור "כוח" BC640 PNP Aliexpress

מעגלים משולבים

טיימר ICM7555 טיימר (חייב להיות בגירסת CMOS, אין להשתמש בקישור 555 רגיל!) Aliexpress

מחברים וחלקים מגוונים

• 2x כותרת לערימה - מרווח בין 2.54 מ"מ /.1 " - 8 מוטות קישור Aliexpress
• 1x כותרת לערמה - מרווח בין 2.54 מ"מ /.1 " - 6 מוטות קישור Aliexpress
• 1x כותרת לערמה - מרווח בין 2.54 מ"מ /.1 " - 10 מוטות קישור Aliexpress
• 4 x IV-3 או IV-3a או IV-6 צינור VFD קישור Aliexpress
• קישור PCB PCBWay

אם אתה רוצה להכין שעון אתה יכול להשתמש ב- RTC DS1307 אופציונלי המגובה בסוללה, אבל אם אתה רוצה להפוך אותו לחכם השתמש ב- esp8266. אתה יכול להשתמש ב esp8266 הגדול או ב esp8266-01 הקטן, אבל אני ממליץ להשתמש בקטן כדי שהשעון ייראה טוב יותר. אם אתה רוצה להפוך אותו לחכם עוד יותר, שלב esp8266 עם חיישן חד-חוטי. המערכון תומך ב- DS1820, DS18B20, DS18S20 ו- DS1822. הטמפרטורה מוצגת בכל דקה.

אם יש לך שאלות בנוגע לפרויקט זה שלח לי דוא ל. אנסה לענות על שאלותיך במהירות האפשרית

שלב 1: סקירה כללית של הפרויקט

מגן ארדואינו מסוגל לנהוג ב -4 צינורות VFD רוסיים מסוג IV-3, IV-3a או IV-6. נוריות 4x3 מ מ מספקות תאורת רקע לצינורות. העיצוב מבוסס לחלוטין על רכיבים דרך חור, לא נעשה שימוש ברכיבי SMD. ככזה, ניתן להרכיב את ה- PCB בקלות על ידי כל מי שיש לו ניסיון הלחמה. כמו כן, הרכיבים בהם נעשה שימוש זולים וזמינים בקלות. מכיוון שזה תוכנן כפרויקט חינוכי וקל יותר לבנייה, זה לא הפתרון הטוב ביותר האפשרי להניע צינורות VFD אלה מנקודת מבט טכנית. במקום הטרנזיסטורים BC547 ו- BC557, היינו יכולים להשתמש במנהלי מקור A2982W, או שהיינו יכולים להחליף את הטרנזיסטורים במנהג IC של מתח גבוה של Supertex עם מרשם משמרות פנימי. למרבה הצער, ייתכן שיהיה קשה להשיג אותם ולבוא לעתים קרובות מאוד בחבילות SMD.

שלב 2: רמזים להרכבה

הלוח המודרך מיועד למי שיש לו ניסיון מתקדם בהרכבת אלקטרוניקה. אם אתה סבור שזה מסובך מדי לרמת המיומנות שלך, אל תנסה להרכיב אותו או שאל חבר שיכין עבורך.

קח את הזמן - ערכה זו אמורה להימשך 2-3 שעות אם היא מנותקת או יותר. אני עושה את זה פחות משעתיים, אבל יש לי יותר משנתיים של ניסיון יומיומי בהלחמה.

וודא שאזור העבודה שלך מואר היטב (עדיף לאור יום), נקי ומסודר.

הרכיבו את הלוח לפי הסדר כאמור בהוראות כאן - קראו והבינו כל שלב לפני ביצוע כל פעולה. כי אחרי טעות כמעט ואין דרך חזרה.

ההנחה היא שאתה מבין שמוליכים למחצה (דיודות, ICs, טרנזיסטורים) או קבלים אלקטרוליטיים הם רכיבים מקוטבים. הסימונים המתאימים מסוננים על גבי לוח הלוח ומוצגים בלוח סכמטי.

הכלים והחומרים הבאים יידרשו להרכבת ה- PCB:

• מגהץ הלחמה באיכות טובה (25-40W) עם קצה קטן (1-2 מ"מ)
• חוט חשמל וצבת
• מולטימטר בסיסי לבדיקות מתח ולזיהוי הנגדים.
• זכוכית מגדלת לקריאת סימוני המכשיר הקטן מועילה לרוב.
• הלחמה - עדיף הלחמה/פח. להלחמה נטולת עופרת, כפי שנדרש כיום לשימוש במוצרים מסחריים באירופה, יש נקודת התכה גבוהה בהרבה ויכול להיות שיהיה קשה מאוד לעבוד איתה. אין להשתמש בשטף או גריז כלשהו.
• פתיל (צמה) הלחמה יכול להיות שימושי אם יוצרים בטעות גשרי הלחמה בין מפרקי הלחמים סמוכים.

ספק כוח

המגן IV-3/IV-3a/IV-6 VFD צריך שהארדואינו יופעל מספק כוח של 12 וולט DC כדי לתפקד כראוי. השתמש במתאם מתח מיתוג מוסדר המסוגל לספק 12 V DC / 300 mA.

אין להשתמש במתאם קיר "בסגנון שנאי" בלתי מוסדר. אלה מספקים בקלות יותר מ -16 וולט עם עומס קל ויגרמו נזק למגן IV-3 VFD מכיוון שמתח האספקה של 12 וולט הוא קריטי למדי. עליך להיזהר מאוד לא להפוך את הקוטביות של ספק הכוח או שאתה מסכן להרוג את הארדואינו, מגן ה- VFD, ספק הכוח ואולי להצית שריפה או להתחשמל בעצמך

שים מעט סרט בידוד על מגן המתכת של מחבר ה- USB של ה- Arduino שלך לפני חיבור המגן IV-3 כדי למנוע חיבורי הלחמה לגעת במתכת ולקצר

שלב 3: סקירת PCB ותרשים מעגלים

אתה יכול להזמין את ה- PCB מ- PCBWay. אם אתה משתמש חדש השתמש בקישור הזה כדי לקבל 5 $ בחינם לאחר הרישום שלך לאחר מכן חמשת המחשבים הראשונים שלך בחינם ואתה רק צריך לשלם עבור המשלוח שהוא בסביבות 6 דולר עם דואר אוויר בסין. כפי שאתה יכול לראות בתמונה האחרונה המגן הוא באותו גודל כמו כרטיס החיוב שלי מ- Revolut. תמונות המוצגות כאן לכמה אנשים עשויות להיראות כאילו הן מנסות לקרוא סינית.

שלב 4: הרכבה

לבסוף, הגענו להתקדמות ההרכבה … בשלבים 5-19 הבאים, אנו הולכים להרכיב את ה- PCB צעד אחר צעד. זה עשוי להיות מועיל לשמור על סקירת PCB ותרשים המעגלים בהישג יד במהלך ההרכבה על ידי הדפסה או השארת אותו במחשב האישי שלך בזמן הלחמה. לאחר כל שלב, השווה בזהירות את ה- PCB שלך עם התמונות כאן ובדוק אם יש טעויות ותקלות הלחמה.

שלב 5: דיודות ושקע IC

הרכבו את הדיודות הבאות:

• D1: 1N400x או שווה ערך
• דיודה D2… D5: 1N5819 schottky

צפה בקוטביות והקפד להעלות את הדיודה הנכונה במקום הנכון

הלחם D2 ו- D3 מצד הרכיב וקצץ את החוטים בצד הלחמה קצר ככל האפשר מכיוון שהם ממוקמים מעל מיגון מחבר ה- USB המתכתי של הארדואינו.

הרכבו את שקע ה- IC בעל 8 הקוטבים עבור IC1. אין למקם את IC1 בשקע בשלב זה.

שלב 6: קבלים אלקטרוליטיים

הרכבו את הקבלים האלקטרוליטיים הבאים:

• C5… C8: קבלים אלקטרוליטיים רדיאליים של 22µF 50V
• C9, C10: 100 µF 25V קבלים רדיאליים
• כופפו את המוליכים ב 90 מעלות והרכבו את הקבלים סומק אל הלוח הלוח. שימו לב לקוטביות. אני יודע שאני מעצבן אותך עם זה צפה בקוטביות כבר, אבל זה מאוד חשוב.

מומלץ להלחם C6, C7 ו- C8 מצד הרכיב ולחתוך את המוליכים קצרים ככל האפשר בצד הלחמה כפי שהם ממוקמים מעל מגן המתכת של מחבר ה- USB של Arduino

שלב 7: קבלים קרמיים

אין בעיה להשתמש בצורה אחרת וחשוב שיהיה אותו ערך וחומר עבור קבלים אלה.

הרכבו את קבלים הקרמיקה הבאים:

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

שים לב כי הערכים של C1 … C3 הם קריטיים במידה מסוימת מכיוון ש- C1 מגדיר יחד עם R5 את תדירות ההפעלה של משולש המתח ו- C2, C3 מגדירים את זרם החוט של צינורות ה- VFD.

(*) הר 8n2 לצינורות IV-3 ו- IV-3a, הר 22nF לצינורות IV-6.

שלב 8: נגדים של 10K

הרם את נגדי 10 הקילו אוהם (חום-שחור-כתום-זהב)

R6… R18

הרכיב אותם אנכית כמו בתמונה.

שלב 9: נגדים 68K

הרם את נגדי 68 הקילו-אוהם (כחול-אפור-כתום-זהב)

R19… R30

הרכיב אותם אנכית כמו בתמונה.

שלב 10: נגדים 220K

הרם את נגדי 220 הקילו אוהם (אדום-אדום-צהוב-זהב)

R43… R54

הרכיב אותם אנכית כמו בתמונה.

שלב 11: נגדים 100K

הרם את נגדי 100 הקילו אוהם (חום-שחור-צהוב-זהב)

R31… R42

הרכיב אותם אנכית כמו בתמונה.

שלב 12: נגדים הנותרים

הרכיבו את הנגדים הנותרים:

• R1: 510 אוהם (ירוק - חום - חום - זהב)
• R2, R3: 1 קילו אוהם (חום-שחור-אדום-זהב). ייתכן שיהיה עליך להתאים את הערך בהתאם לנורות התאורה האחורית של הצינור שאתה מתכוון להשתמש בו.
• R4: 2.7 קילו אוהם (אדום-סגול-אדום-זהב)
• R5: 3.9 קילו אוהם (כתום-לבן-אדום-זהב)

שלב 13: כותרות Arduino

הר את הכותרות הערימות של Arduino. הכותרות לא באמת ישמשו לערימת מגני ארדואינו אחרים על גבי המגן הזה אך הם עוזרים לקבוע את גובה ההרכבה של מספר רכיבים ואת צינורות ה- VFD.

דחוף את הכותרות דרך ה- PCB וחבר אותן ל- Arduino שלך. הפוך והלחם 1-2 סיכות לכל מחבר. אז מרווח המחברים יהיה נכון. הסר את המגן מהארדואינו והלחם את הסיכות הנותרות.

שלב 14: טרנזיסטורים כוח

הרכיבו את הטרנזיסטורים הבאים:

• T26: BC639
• T27: BC640

אין להחליף טרנזיסטורים אלה בסוגים סטנדרטיים. הרכיבו אותם כך שחלקם העליון של ביתם יהיה נמוך יותר מכותרות הארדואינו.

הכנס את IC1 ICM7555 (*) לשקע שלו וחבר את המגן לארדואינו והפעל חשמל. המתח הנמדד בין הקתודה של D5 לקרקע הארדואינו צריך להיות סביב 32 … 34V. לא עשיתי את זה כי אני בטוח בי, אבל כדאי שתעשה את זה.

השתמש בגירסת CMOS (ICM7555, TLC555 LMC555, …), אל תשתמש בטיימר 555 רגיל

שלב 15: טרנזיסטורים NPN

הר את הטרנזיסטורים BC547B

T1… T13

הרכיב אותם כך שחלקם העליון של ביתם יישאר מתחת (או משתווה) לכותרות הארדואינו.

שלב 16: טרנזיסטורים PNP

הר את הטרנזיסטורים BC557B

T14… T25

הרכיבו אותם כך שחלקם העליון של ביתם יישאר מתחת (או משתווה) לכותרות הארדואינו.

שלב 17: נוריות תאורה אחורית של צינור (אופציונלי)

אתה יכול להשתמש נוריות סטנדרטיות בגודל 3 מ מ בכל צבע לצרכי תאורה אחורית של צינור, אפילו נוריות דוהה בצבע RGB.

כופפו את מוליכי הנורות כך שהנורות יכנסו לחורים בגודל 3 מ מ שמתחת לצינורות ה- VFD, ולאחר מכן הלחמו אותם ללוח הלוח. שימו לב לקוטביות. ההובלה הקצרה של ה- LED (קתודה) מולחמת לרפידה הקרובה ביותר לשם LED סימון משי משי (D6… D9).

ייתכן שיהיה צורך לבודד את הלידים של D9 כדי להימנע מלגעת במחבר האינטרנט של ה- Arduino.

נוריות ה- LED מחוברות לפלט PWM ב- Arduino וניתן לעמעם באמצעות התוכנה. עם זאת זה לא יפעל כראוי כאשר אתה משתמש ב- LEDs דהיית צבע RGB.

אם קל לך יותר, אפשר גם להרכיב את הלדים לאחר צינורות ה- VFD מולחמים במקומם. בשל טכניקת ההרכבה, קל גם להחליף את נוריות LED מאוחר יותר אם תחליט שתרצה לקבל צבע תאורה אחורית נוסף.

שלב 18: הרכבת צינור VFD

זהו אחד השלבים החשובים ביותר בבניית המגן שלך

הנח את חוטי הצינור בעדינות דרך החורים המתאימים שלהם על הלוח. וודא שהחוט הקצר על הצינורות עובר דרך החור ללא כרית הלחמה.

כעת הספרות צריכות להיות מול הפנים של הלוח הקדמי.

אם אתה מתקשה להעביר את חוטי הצינורות דרך החורים אתה יכול לחתוך אותם כ"ספירלה "כך שתוכל להעביר חוט אחד בכל פעם דרך החורים. שימו לב כדי שהחוט הקצר ביותר לא יהיה קצר מדי מכיוון שאנו הולכים להרכיב את הצינורות במרחק מה מה- PCB.

לאחר שהצינורות במקום יישר אותם פחות או יותר ביד. החלק התחתון של הצינורות צריך להיות בערך 1-2 מ מ מתחת לחלק העליון של הכותרות הערימות של Arduino.

אם אתה משתמש במארז האקרילי האופציונלי, תוכל להשתמש בלוחות העליונים והתחתונים ככלי יישור.

הלחמה שני מוליכים של כל צינור ל- PCB. ברגע שזה נעשה, אתה עדיין יכול להתאים את יישור הצינור על ידי חימום מחדש של מפרקי ההלחמה.

אם אתה מרוצה מישור הצינור, תוכל סוף סוף להלחם את חוטי הצינור הנותרים במקום ולחתוך את המוליכים העודפים בעזרת חותך תיל קטן.

אל תנסה לשנות את יישור הצינור לאחר הלחמתו, מכיוון שהדבר עלול לגרום ללחץ מכני ולגרום לצינור פגום

שלב 19: מבחן אחרון

לבסוף הבדיקה … העלה את שרטוט ההדגמה ל- Arduino ונתק את ה- Arduino מיציאת ה- USB של המחשב.

חבר את מגן ה- VFD המוגמר על גבי הארדואינו. וודא שאף חלק מתכתי של הארדואינו לא נוגע במפרקי הלחמה של מגן ה- VFD.

חבר את מתאם המתח 12 V DC למחבר החשמל של Arduino והפעל אותו.

לאחר מספר שניות צינורות ה- VFD אמורים להתחיל לספור מ -0 עד 9 בלולאה אינסופית. נקודות המפריד העשרוניות של צינורות ה- VFD צריכות ליצור מונה בינארי של 4 סיביות.

התאורה האחורית של הצינור אמורה להתעמעם מדי כמה שניות ולהדליק שוב.

בדוק היטב את חוטי נימה הצינור. הם צריכים לזהור קלוש מאוד עם צבע אדום עמוק. אם הם זוהרים יותר מדי, הורד את הערכים של C2 ו- C3. מצד שני, אם הנימה בקושי זוהרת והספרות עמומות מדי, ניתן להתנסות על ידי הגדלת הערכים עבור C2 ו- C3.

שלב 20: מארז אקרילי (אופציונלי)

2 הקבצים הראשונים הם קבצי CAD. אני ממליץ לך לפתוח את "מארז למגן מדריך למשתמש לצפייה על המסך. Pdf" ולצפות משם בשלבים של מארז אקרילי.

שלב 21: תוכנה

כל ספריה שתזדקק לה נמצאת בתגובות בתחילת כל מערכון.

גישה ישירה

מספק גישה ישירה לצינורות ולנורות הלדים. אתה יכול להדליק ולכבות מקטעים ונקודות בודדים בצינורות, ולשלוט במחזור הפעלה של PWM להארת הנורות.

שעון רגיל

רק שעון שמוגדר באמצעות צג סדרתי ושום דבר מפואר מדי, אבל אחרי יום בערך השעון חוזר עם דקה בערך

שעון חכם

• נוסף תמיכה ב- DS1307 RTC אופציונלי המגובה בסוללה.
• נוספה תמיכה לעבודה רק עם esp8266 דרך RX ו- TX
• נוסף הצגת הטמפרטורה במעלות צלזיוס כאשר מחובר חיישן חד-חוטי. המערכון תומך ב- DS18B20, DS18S20 ו- DS1822. הטמפרטורה מוצגת בכל דקה.

כדי שה esp8266 יעבוד עם השעון יהיה עליך להבהב את ה- esp ולעשות גשר מיוחד המראה כאן כיצד להכניס למצב שינה עמוק כדי לחסוך בחשמל. כמו כן יהיה עליך להגדיר את אישורי ה- WIFI ואת אזור הזמן מהקוד ב- esp. אם אין לך ניסיון ב- esp8266 קרא כאן למידע נוסף על התקנת הלוח ב- Arduino IDE.

מד חום

עובד עם חיישני טמפרטורה חד-חוטיים. התוכנית תומכת ב- DS1820 (חיווט שונה, בדוק זאת באינטרנט), DS18B20, DS18S20 ו- DS1822.

מד וולט

תוכנית זו מציגה מתח הנמדד על סיכה A5.

הפגנה

אנימציה לדוגמא של צינורות, אנימציה PWM של נוריות LED.