سپر برای آردوینو از لوله های قدیمی VFD روسی: ساعت ، دماسنج ، متر ولت : 21 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

تکمیل این پروژه تقریباً نیم سال به طول انجامید. من نمی توانم توصیف کنم که چقدر کار در این پروژه انجام شده است. انجام این پروژه به تنهایی مرا برای همیشه می برد ، بنابراین من از دوستانم کمک گرفتم. در اینجا می توانید کارهای ما را که در یک دستورالعمل بسیار طولانی تدوین شده است مشاهده کنید.

ویژگی های این پروژه:

• فقط با بردهای UNO آردوینو سازگار است
• چهار لوله IV-3/ IV-3a/ IV-6 VFD را هدایت می کند. این لوله ها بسیار کارآمد هستند ، حتی کارآمدتر از نیکسی هستند و بسیار جالب به نظر می رسند. بهره وری انرژی تقریباً برابر با ماتریس LED است. من فکر می کنم آنها از نیکسی بهتر به نظر می رسند.
• منبع تغذیه 12 ولت DC + 5 ولت DC از طریق برد آردوینو ؛ منبع تغذیه تثبیت شده 12 ولت مورد نیاز است
• طراحی محوطه (فایل های CAD) اختیاری است
• کاربردهای احتمالی: ساعت ، دماسنج ، ولت متر ، شمارنده ، صفحه امتیاز ،…
• چندین طرح نمونه آردوینو موجود است

من می دانم که متن این دستورالعمل بسیار طولانی است ، اما لطفاً سعی کنید هر متن و عکس را در اینجا بخوانید و تماشا کنید. برخی از عکسها عالی نیستند اما این همه کاری است که می توانم انجام دهم. می دانم که من بهترین عکاس نیستم.

این پروژه در ابتدا در axiris ارسال شده بود ، اما من بسیاری از موارد کوچک را بدون آنها اصلاح و توضیح دادم ، از خود خواهید پرسید که چه مشکلی پیش آمده است.

تدارکات

می توانید تعداد هر قسمت را مشاهده کنید ، اما توصیه می کنم قسمت List.pdf را چاپ کنید تا از آن برای لیست خرید و بعداً برای لحیم کاری قطعات روی PCB استفاده کنید. من همه چیز را از فروشگاه های محلی خریداری کرده یا از دستگاه های غیر کارخانه جدا کرده ام ، اما اگر نمی توانید مانند من این کار را انجام دهید ، می توانید قطعات را از Aliexpress یا آمازون یا فروشگاه دیگری سفارش دهید.

پیوندهای کربنی 1/4W 5٪ پیوند Aliexpress که دارای هر مقاومتی است که در این لیست به آن نیاز دارید

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

خازن های سرامیکی/ MKT/ MKM

• پیوند 1x 2.2 nF (222) Aliexpress
• 2x 8.2 nF (822) پیوند Aliexpress برای IV-3 / IV-3a یا 2x 22nF (223) برای پیوند IV-6 Aliexpress
• 1x 100 nF (104) پیوند Aliexpress

نیمه هادی های الکترولیتی

• 4x 22 μF پیوند شعاعی Aliexpress
• 2x 100 μF پیوند شعاعی Aliexpress

نیمه هادی های گسسته

• پیوند 1x 1N400x دیود پیوند Aliexpress
• 4x 1N5819 schottky diode پیوند Aliexpress
• 4x LED 3mm (انتخاب رنگ آزاد) پیوند Aliexpress
• پیوند ترانزیستور 13x BC547B NPN Aliexpress
• 12x BC557B PNP ترانزیستور پیوند Aliexpress
• پیوند 1x BC639 NPN ترانزیستور "قدرت" Aliexpress
• 1x پیوند ترانزیستور BC640 PNP "قدرت" Aliexpress

مدارهای مجتمع

IC تایمر ICM7555 (باید نسخه CMOS باشد ، از 555 استاندارد استفاده نکنید!) پیوند Aliexpress

اتصالات و قطعات مختلف

• 2 برابر هدر قابل جمع شدن - فاصله 2.54 میلی متر /.1 اینچ - پیوند 8 قطبی Aliexpress
• 1 برابر هدر قابل جمع شدن - فاصله 2.54 میلی متر /.1 اینچ - 6 قطب پیوند Aliexpress
• 1 برابر هدر قابل جمع شدن - فاصله 2.54 میلی متر /.1 اینچ - پیوند Aliexpress 10 قطبی
• 4x IV ‐ 3 یا IV-3a یا IV-6 لوله VFD پیوند Aliexpress
• پیوند PCB PCBWay

اگر می خواهید یک ساعت بسازید ، می توانید از RTC DS1307 با پشتیبانی اختیاری باتری استفاده کنید ، اما اگر می خواهید آن را هوشمند کنید از esp8266 استفاده کنید. می توانید از esp8266 بزرگ یا esp8266-01 کوچک استفاده کنید ، اما توصیه می کنم از ساعت کوچک برای بهتر دیده شدن ساعت استفاده کنید. اگر می خواهید آن را حتی هوشمندتر کنید ، esp8266 را با یک سنسور 1 سیم ترکیب کنید. این طرح از DS1820 ، DS18B20 ، DS18S20 و DS1822 پشتیبانی می کند. دما در هر دقیقه نمایش داده می شود.

در صورت داشتن هرگونه سوال در مورد این پروژه به من ایمیل بزنید. سعی می کنم در اسرع وقت به سوالات شما پاسخ دهم

مرحله 1: مرور کلی پروژه

این سپر آردوینو قادر است 4 برابر لوله های VFD هفت قسمتی IV-3 ، IV-3a یا IV-6 روسی را هدایت کند. LED های 4 * 3 میلی متری نور پس زمینه لوله ها را فراهم می کنند. طراحی کاملاً بر اساس اجزای سوراخ است ، از قطعات SMD استفاده نشده است. به این ترتیب ، PCB را می توان به راحتی توسط هر کسی که تجربه لحیم کاری دارد مونتاژ کرد. همچنین ، اجزای مورد استفاده ارزان هستند و به راحتی در دسترس هستند. از آنجا که این پروژه به عنوان پروژه ای آموزشی تر و آسان تر طراحی شده است ، بهترین راه حل ممکن برای رانندگی این لوله های VFD از نظر فنی نیست. به جای ترانزیستورهای BC547 و BC557 ، می توانیم از درایورهای منبع A2982W استفاده کنیم یا ترانزیستورها را با IC منبع درایور فشار قوی Supertex با یک رجیستر شیفت داخلی جایگزین کرده باشیم. متأسفانه ، به سختی می توان اینها را در بسته های SMD تهیه کرد و اغلب آنها را وارد کرد.

مرحله 2: نکات مونتاژ

این PCB آموزنده برای افرادی طراحی شده است که تجربه پیشرفته ای در زمینه مونتاژ قطعات الکترونیکی دارند. اگر فکر می کنید که این مهارت برای سطح مهارت شما بسیار پیچیده است ، سعی نکنید آن را جمع کنید یا از یک دوست بخواهید که آن را برای شما بسازد.

وقت خود را صرف کنید - در صورت عدم وقفه یا بیشتر ، این کیت باید 2-3 ساعت طول بکشد. من کمتر از 2 ساعت آن را درست می کنم ، اما بیش از 2 سال تجربه روزانه در زمینه لحیم کاری دارم.

اطمینان حاصل کنید که محل کار شما به خوبی روشن باشد (ترجیحا روز روشن) ، تمیز و مرتب باشد.

تخته را به ترتیبی که در دستورالعمل ذکر شده است جمع کنید - قبل از انجام هر عملیات ، هر مرحله را بخوانید و درک کنید. زیرا پس از یک اشتباه تقریباً هیچ برگشتی وجود ندارد.

فرض بر این است که شما درک کرده اید که نیمه هادی ها (دیودها ، IC ها ، ترانزیستورها) یا خازن های الکترولیتی اجزای قطبی هستند. علامت گذاری مناسب روی PCB با ابریشم نمایش داده می شود و روی شماتیک نشان داده شده است.

ابزارها و مواد زیر برای مونتاژ PCB مورد نیاز است:

• لحیم کاری با کیفیت خوب (25-40 وات) با نوک کوچک (1-2 میلی متر)
• سیم کشی و انبردست
• مولتی متر اصلی برای آزمایش ولتاژ و برای شناسایی مقاومت ها.
• یک ذره بین برای خواندن علائم دستگاه کوچک اغلب مفید است.
• لحیم کاری - لحیم سرب/قلع ترجیح داده می شود. لحیم کاری بدون سرب ، همانطور که اکنون برای استفاده در محصولات تجاری در اروپا مورد نیاز است ، نقطه ذوب بسیار بالاتری دارد و کار با آن بسیار سخت است. از هیچگونه روغن یا گریس استفاده نکنید.
• اگر به طور تصادفی پل های لحیم کاری را بین اتصالات لحیم کاری مجاور ایجاد کنید ، فتیله جوش (بند) می تواند مفید باشد.

منبع تغذیه

سپر VFD IV-3/IV-3a/IV-6 برای عملکرد صحیح به آردوینو نیاز دارد که از منبع تغذیه 12 ولت DC تغذیه کند. فقط از یک آداپتور برق سوئیچینگ تنظیم شده استفاده کنید که قادر است 12 ولت DC / 300 میلی آمپر را تامین کند.

از آداپتور دیواری غیرقابل تنظیم "سبک ترانسفورماتور" استفاده نکنید. اینها به راحتی بیش از 16 ولت را با بار سبک تحویل می دهند و باعث آسیب به سپر IV-3 VFD می شوند زیرا ولتاژ تغذیه 12 ولت بسیار مهم است. شما باید بسیار مراقب باشید که از قطبیت منبع تغذیه معکوس نشوید وگرنه در خطر به جان سپردن آردوینو ، سپر VFD ، منبع تغذیه و احتمالاً آتش سوزی یا برق کشی خود هستید

قبل از اتصال سپر IV-3 مقداری نوار عایق روی سپر فلزی کانکتور USB آردوینو خود قرار دهید تا اتصالات لحیم کاری به فلز برخورد نکنند و کوتاه نشوند

مرحله 3: نمای کلی مدار چاپی و نمودار

می توانید PCB را از PCBWay سفارش دهید. اگر کاربر جدیدی هستید از این لینک استفاده کنید تا بعد از ثبت نام خود 5 دلار به صورت رایگان دریافت کنید ، پس از آن 5 PCB اولیه شما رایگان است و فقط باید هزینه تحویل هزینه 6 دلار را با پست هوایی چین بپردازید. همانطور که در عکس آخر مشاهده می کنید اندازه سپر به اندازه کارت نقدی من از Revolut است. عکس هایی که در اینجا برای برخی افراد نشان داده شده است ممکن است به نظر برسد که سعی می کنند چینی بخوانند.

مرحله 4: مونتاژ

سرانجام ، به پیشرفت مونتاژ رسیدیم … در مراحل زیر 5-19 ، ما مرحله به مرحله PCB را مونتاژ می کنیم. شاید مفید باشد که نمای کلی PCB و نمودار مدار را در حین مونتاژ با چاپ یا گذاشتن روی رایانه هنگام لحیم کاری مفید نگه دارید. پس از هر مرحله ، PCB خود را با تصاویر اینجا مقایسه کنید و خطاها و خطاهای لحیم کاری را بررسی کنید.

مرحله 5: دیودها و سوکت IC

دیودهای زیر را نصب کنید:

• D1: 1N400x یا معادل آن
• D2… D5: 1N5819 دیود schottky

به قطبیت توجه کنید و مراقب باشید که دیود مناسب را در محل مناسب نصب کنید

D2 و D3 را از قسمت اجزاء لحیم کنید و سیمهای طرف لحیم را تا آنجا که ممکن است کوتاه کنید زیرا آنها در بالای محافظ اتصال فلزی USB آردوینو قرار گرفته اند.

سوکت IC 8 قطبی را برای IC1 نصب کنید. در این مرحله IC1 را در سوکت قرار ندهید.

مرحله 6: خازن های الکترولیتی

خازن های الکترولیتی زیر را نصب کنید:

• C5… C8: خازن الکترولیتی شعاعی 22μF 50V
• C9 ، C10: 100μF خازن شعاعی 25 ولت
• سیم ها را 90 درجه خم کرده و خازن ها را به PCB وصل کنید. به قطبیت توجه کنید. من می دانم که من شما را با این پلاریته Watch مزاحم می کنم ، اما این بسیار مهم است.

توصیه می شود C6 ، C7 و C8 را از قسمت اجزا لحیم کنید و تا جایی که ممکن است سیم ها را در قسمت لحیم کاری کوتاه کنید زیرا آنها در بالای محافظ فلزی کانکتور USB آردوینو قرار گرفته اند

مرحله 7: خازن های سرامیکی

استفاده از شکل دیگر مشکلی ندارد ، مهم است که ارزش و مواد یکسانی برای این خازن ها داشته باشد.

خازنهای سرامیکی زیر را نصب کنید:

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

لطفاً توجه داشته باشید که مقادیر C1… C3 تا حدی حیاتی است زیرا C1 فرکانس عملکرد ولتاژ سه گانه را با R5 و C2 ، C3 جریان رشته را برای لوله های VFD تعریف می کند.

(*) 8n2 را برای لوله های IV-3 و IV-3a ، 22nF را برای لوله های IV-6 نصب کنید.

مرحله 8: مقاومت 10K

مقاومت 10 کیلو اهم را نصب کنید (قهوه ای-مشکی-نارنجی-طلایی)

R6… R18

آنها را به صورت عمودی مانند تصویر نصب کنید.

مرحله 9: مقاومت 68K

مقاومت 68 کیلو اهم را نصب کنید (آبی-خاکستری-نارنجی-طلایی)

R19… R30

آنها را به صورت عمودی مانند تصویر نصب کنید.

مرحله 10: مقاومت 220K

مقاومت 220 کیلو اهم را نصب کنید (قرمز-قرمز-زرد-طلا)

R43… R54

آنها را به صورت عمودی مانند تصویر نصب کنید.

مرحله 11: مقاومت 100K

نصب مقاومتهای 100 کیلویی (قهوه ای-مشکی-زرد-طلایی)

R31… R42

آنها را به صورت عمودی مانند تصویر نصب کنید.

مرحله 12: باقی مانده مقاومت ها

مقاومتهای باقیمانده را نصب کنید:

• R1: 510 اهم (سبز - قهوه ای - قهوه ای - طلایی)
• R2 ، R3: 1 کیلو اهم (قهوه ای-سیاه-قرمز-طلایی). بسته به LED های نور پس زمینه لوله ای که قصد استفاده از آنها را دارید ممکن است نیاز به تنظیم مقدار داشته باشید.
• R4: 2.7 کیلو اهم (قرمز-بنفش-قرمز-طلا)
• R5: 3.9 کیلو اهم (نارنجی-سفید-قرمز-طلایی)

مرحله 13: سربرگ های آردوینو

هدرهای قابل جمع شدن آردوینو را سوار کنید. هدرها واقعاً برای چسباندن سایر سپرهای آردوینو در بالای این سپر استفاده نمی شوند ، اما آنها به تعیین ارتفاع نصب چندین جزء و لوله های VFD کمک می کنند.

هدرها را از طریق PCB فشار دهید و آنها را در آردوینو خود وصل کنید. زیر و رو کنید و برای هر کانکتور 1-2 پین را لحیم کنید. بنابراین فاصله کانکتورها درست خواهد بود. سپر را از آردوینو جدا کرده و پین های باقی مانده را لحیم کنید.

مرحله 14: ترانزیستورهای قدرت

ترانزیستورهای زیر را نصب کنید:

• T26: BC639
• T27: BC640

این ترانزیستورها را با انواع استاندارد جایگزین نکنید. آنها را طوری سوار کنید که قسمت بالای بدنه آنها از سربرگ های آردوینو پایین تر باشد.

IC1 ICM7555 (*) را در سوکت خود وارد کرده و سپر را به آردوینو وصل کرده و برق را اعمال کنید. ولتاژ اندازه گیری شده بین کاتد D5 و زمین آردوینو باید حدود 32… 34 ولت باشد. من این کار را انجام ندادم زیرا در وجودم مطمئن هستم ، اما شما بهتر است این کار را انجام دهید.

از نسخه CMOS (ICM7555 ، TLC555 LMC555 ،…) استفاده کنید ، از تایمر استاندارد 555 استفاده نکنید

مرحله 15: ترانزیستورهای NPN

ترانزیستورهای BC547B را سوار کنید

T1… T13

آنها را طوری سوار کنید که قسمت بالای محفظه آنها در زیر سربرگ های آردوینو (یا هم سطح) باقی بماند.

مرحله 16: ترانزیستورهای PNP

ترانزیستورهای BC557B را سوار کنید

T14… T25

آنها را طوری سوار کنید که قسمت بالای محفظه آنها در زیر سربرگ های آردوینو (یا هم سطح) باقی بماند.

مرحله 17: LED های نور پس زمینه لوله (اختیاری)

شما می توانید از LED های استاندارد 3 میلی متری در هر رنگ برای اهداف نور پس زمینه لوله ، حتی LED های کم رنگ RGB استفاده کنید.

سر LED ها را خم کنید تا LED ها در سوراخ های 3 میلی متری زیر لوله های VFD قرار بگیرند ، سپس آنها را به PCB لحیم کنید. به قطبیت توجه کنید. سیم کوتاه LED (کاتد) به بالشتک نزدیک به نام LED نشان صفحه ابریشم (D6… D9) لحیم می شود.

ممکن است لازم باشد سیم های D9 را عایق بندی کنید تا از اتصال آنها به اتصال دهنده ISP در آردوینو جلوگیری شود.

LED ها به یک خروجی PWM در آردوینو متصل شده و با استفاده از نرم افزار می توان آنها را کم نور کرد. وقتی از LED های محو کننده رنگ RGB استفاده می کنید ، این به درستی کار نمی کند.

اگر برای شما راحت تر است ، می توانید LED ها را پس از لحیم کاری لوله های VFD در محل نصب کنید. با توجه به تکنیک نصب ، اگر بخواهید رنگ دیگری را برای نور پس زمینه انتخاب کنید ، بعداً می توانید LED ها را جایگزین کنید.

مرحله 18: نصب لوله VFD

این یکی از مهمترین مراحل ساخت سپر شما است

سیم های لوله را به آرامی از طریق سوراخ های مربوطه روی PCB هدایت کنید. مطمئن شوید که سربی کوتاه روی لوله ها بدون پد لحیم از سوراخ عبور می کند.

اعداد باید رو به جلوی PCB باشند.

اگر برای عبور سیم های لوله ها از سوراخ ها مشکل دارید ، می توانید آنها را به صورت "مارپیچ" برش دهید ، بنابراین می توانید 1 سیم را همزمان در سوراخ ها حرکت دهید. توجه داشته باشید که کوتاهترین سیم خیلی کوتاه نباشد زیرا ما لوله ها را با فاصله کمی از PCB نصب می کنیم.

هنگامی که لوله ها در جای خود قرار گرفتند ، آنها را بیشتر یا کمتر با دست تراز کنید. پایین لوله ها باید تقریباً 1-2 میلی متر زیر بالای هدرهای قابل جمع آوری آردوینو باشد.

اگر از محفظه اکریلیک اختیاری استفاده می کنید ، می توانید از صفحات بالا و پایین به عنوان یک ابزار تراز استفاده کنید.

دو سر هر لوله را به PCB لحیم کنید. پس از انجام این کار ، هنوز می توانید تراز لوله را با گرم کردن اتصالات لحیم کاری تنظیم کنید.

اگر از تراز لوله راضی هستید ، در نهایت می توانید سیم های باقیمانده لوله را در محل خود لحیم کرده و سیم های اضافی را با یک سیم برش کوچک کوتاه کنید.

سعی نکنید بعد از لحیم کاری لوله ، محل آن را تغییر دهید زیرا ممکن است باعث ایجاد فشار مکانیکی و معیوب شدن لوله شود

مرحله 19: آزمایش نهایی

سرانجام آزمایش… طرح نمایشی را در Arduino بارگذاری کرده و Arduino را از پورت USB کامپیوتر جدا کنید.

سپر VFD تمام شده را در بالای آردوینو وصل کنید. مطمئن شوید هیچ قسمت فلزی آردوینو به اتصالات لحیم سپر VFD برخورد نکند.

آداپتور برق 12 ولت DC را به کانکتور برق آردوینو وصل کرده و برق را روشن کنید.

پس از چند ثانیه لوله های VFD باید شمارش صفر تا 9 را در یک حلقه بی پایان شروع کنند. نقاط جدا کننده اعشاری لوله های VFD باید یک شمارنده باینری 4 بیتی تشکیل دهند.

نور پس زمینه لوله باید هر چند ثانیه کم شود و دوباره روشن شود.

سیم های رشته ای لوله را با دقت بررسی کنید. آنها باید بسیار کم رنگ با رنگ قرمز عمیق بدرخشند. اگر آنها بیش از حد می درخشند ، مقادیر C2 و C3 را کاهش دهید. از طرف دیگر ، اگر رشته به سختی می درخشد و ارقام بسیار کم نور هستند ، می توانید با افزایش مقادیر C2 و C3 آزمایش کنید.

مرحله 20: محفظه اکریلیک (اختیاری)

2 فایل اول فایل های CAD هستند. توصیه می کنم "Enclosure for Shield User Manual for on-screen viewing.pdf" را باز کرده و مراحل مربوط به محوطه اکریلیک را از آنجا مشاهده کنید.

مرحله 21: نرم افزار

هر کتابخانه ای که به آن نیاز دارید در ابتدای هر طرح در نظرات وجود دارد.

دسترسی مستقیم

دسترسی مستقیم به لوله ها و LED ها را فراهم می کند. می توانید بخش ها و نقاط جداگانه را در لوله ها روشن و خاموش کنید و یک چرخه وظیفه PWM را برای روشن کردن LED ها کنترل کنید.

ساعت معمولی

فقط ساعت تنظیم شده از طریق مانیتور سریال و هیچ چیز خیلی شیک نیست ، اما بعد از حدود 1 روز ساعت با 1 دقیقه برگشت

ساعت هوشمند

• اضافه شدن پشتیبانی از DS1307 RTC باتری اختیاری.
• پشتیبانی اضافه شده برای کار فقط با esp8266 تا RX و TX
• هنگام اتصال یک سنسور 1 سیم ، نمایش دما در درجه سانتیگراد اضافه شده است. این طرح از DS18B20 ، DS18S20 و DS1822 پشتیبانی می کند. دما در هر دقیقه نمایش داده می شود.

برای اینکه esp8266 با ساعت کار کند ، باید esp را فلش کرده و یک پل مخصوص در اینجا نشان دهید که چگونه می توانید در حالت خواب عمیق قرار دهید تا در مصرف برق صرفه جویی شود. همچنین باید اعتبار WIFI و منطقه زمانی را از کد روی esp تنظیم کنید. اگر تجربه کار با esp8266 را ندارید ، اینجا را بخوانید تا در مورد نصب برد در Arduino IDE اطلاعات بیشتری کسب کنید.

دماسنج

با سنسورهای دما 1 سیم کار می کند. این برنامه از DS1820 (سیم کشی های مختلف ، آن را در اینترنت بررسی کنید) ، DS18B20 ، DS18S20 و DS1822 پشتیبانی می کند.

متر ولت

این برنامه ولتاژ اندازه گیری شده روی پین A5 را نمایش می دهد.

تظاهرات

نمونه متحرک لوله ها ، انیمیشن PWM LED ها.