9zip.ru - технологии для людей
9zip.ru Ламповый звук hi-end и ретро электроника Управление вакуумно-люминесцентными индикаторами серии ИВ

Вакуумные люминесцентные индикаторы можно сравнить с семисегментными индикаторами с общим катодом. Здесь точно так же возникает свечение при протекании тока анод-катод, но имеется и дополнительный электрод - сетка, при нулевом потенциале на которой лампа запирается, и свечения не происходит. Если же на сетку подать высокое напряжение, лампа открывается, и ток начинает течь.

Рассмотрим самый сложный способ управления такими индикаторами - статическую индикацию. Он требует наибольшего количества деталей, но обеспечивает определённую труъ-идеологию: индикаторы светятся постоянно, а не мерцают с какой-то частотой.

Для упрощения программирования применим знаменитую микросхему 74HC595, которые, будучи соединёнными последовательно, позволяют управлять произвольным количеством индикаторов всего по трём проводам.

Управление вакуумно-люминесцентным индикаторомТак как у вакуумных люминесцентных индикаторов мы управляем анодным напряжением, то самое простое, что можно придумать, - это просто подавать его через токоограничительный резистор, просаживая когда нужно ключом. Применить саму микросхему 74HC595 для этой цели мы не можем, т.к. анодное напряжение у индикаторов велико. Придётся использовать внешние транзисторы. Для этой цели прекрасно подойдут BC547 с Aliexpress.

Схема получается простой, единственное неудобство - большое количество деталей, но если в них нет недостатка, то это неудобство с лихвой компенсируется простотой программирования статической индикации.

Схема управления вакуумным индикатором

Управлять яркостью свечения индикаторов можно при помощи величины напряжения, подаваемого на аноды или сетки (как лучше - мы пока не проверяли, но обязательно проверим и напишем).

Такое, казалось бы, странное сочетание выходов микросхемы и входов индикатора, выбрано с единственной целью - упростить разводку печатной платы. По этой причине 15 вывод микросхемы не используется.

Вместо 74HC595 можно применить её высоковольтный аналог - TPIC6B595, при этом количество деталей существенно сокращается - не нужны транзисторы с базовыми резисторами. TPIC6B595 не совместима по выводам с 74HC595, но по функционированию является полным аналогом, их точно так же можно соединять последовательно.

Схема управления анодом индикатораПонятно, что при таком управлении, когда анодное напряжение просаживается ключами, энергия будет тратиться впустую, рассеиваясь в виде тепла. Существует и более "продвинутая" схема, состоящая из двух транзисторов разной структуры. Здесь энергия уже не тратится впустую, но плата за это - большее количество деталей.

Вместо ключей можно использовать микросхемы высоковольтных ключей:

ULN2003 или К1109КТ22 - на 7 сегментов
ULN2803 или К1109КТ63 - на 8 сегментов

Катодом у данного типа индикаторов является накал, поэтому либо один из его выводов необходимо заземлить, либо создать среднюю точку из двух резисторов. Однако, питание накала постоянным током - не труъ, т.к. из-за распределения потенциала по длине нитей накала, яркость свечения сегментов будет неравномерной. Для устранения этого недостатка следует питать накал переменным током. Тут-то и начинаются сложности.

При питании устройства от сети через трансформатор с отдельной накальной обмоткой сложностей нет вообще, особенно - если это обмотка со средней точкой, которую необходимо соединить с массой. При питании же устройства от блока питания приходится что-то изобретать.

Первое, что приходит на ум - питать накал полумостовой схемой. При этом, управляя скважностью управляющих сигналов, можно управлять самим накалом, что даст большую универсальность в применяемых индикаторах и схемах соединения их накалов. Вариантов - два.

Первый - применить IR2153, практически готовый полумост. К сожалению, в даташите не удалось обнаружить, какой ток выдерживает её выходной каскад, поэтому, вероятно, без внешних транзисторов всё же не обойтись. Второй нюанс - возможна ли у IR2153 полноценная регулировка скважности? Говорят, что возможна, и даже существуют схемы, но точно это так и не известно. Проверим. Третий нюанс - напряжение питания IR2153: от 5 вольт она не заведётся, а это предъявляет свои требования к питанию.

Второй вариант - использовать в качестве генератора управляющих сигналов моста непосредственно микроконтроллер. Из недостатков данного метода можно выделить, разве что, необходимость как-то управлять транзисторами полумоста, например - через специальный драйвер верхнего и нижнего плеча, т.е. - требуются внешние детали. Насколько это оправдано - проверим.

При использовании динамической индикации количество радиодеталей сокращается, а сложность программы слегка увеличивается. Индикаторы при этом включаются последовательно, один за другим, но с высокой частотой переключения, которая незаметна для глаз. Регулируя временные параметры, можно управлять яркостью свечения. Здесь уже не требуется ставить по 74HC595 или TPIC6B595 на каждую лампу, достаточно запараллелить аноды всех индикаторов и управлять ими либо напрямую через транзисторы, либо через одну из этих микросхем. Переключение активной лампы осуществляется при помощи сеток. Таким образом от МК требуется 7(8 в случае использования точки) + количество разрядов выводов при управлении при помощи транзисторов, либо 3 + количество разрядов выводов при управлении через регистр 595.

Динамическая индикация


К вакуумным флуоресцентным индикаторам японского изготовления, сине-зеленое свечение которых можно увидеть на многих электронных калькуляторах, с недавнего времени добавились флуоресцентные индикаторы, изготавливаемые двумя крупными американскими фирмами NEC America Inc. (Санта-Клара, шт. Калифорния) и Futaba Industries of America (Комптон, шт. Калифорния). Высота символов в этих индикаторах увеличена, что делает их более удобными для использования в автомобильных, измерительных и торговых приборах.

Флуоресцентный (люминесцентный) индикатор в основном представляет собой вакуумный триод, содержащий, как обычно, катод, сетку и анод и смонтированный в стеклянной колбе.

Анод разделен на сегменты, покрытые флуоресцентным материалом (окись цинка), так что образуется индикатор. При разогреве нити накала электроны, бомбардирующие находящийся под положительным напряжением анод, заставляют его сегменты светиться.

Положительное напряжение необходимо также подать на сетку, соответствующую требуемой цифре (это и позволяет выбирать нужную цифру, поскольку отрицательное управляющее напряжение «гасит» цифру, даже если все анодные сегменты находятся под положительным потенциалом). Таким образом, на флуоресцентный индикатор, как и на газоразрядный, необходимо подавать несколько напряжений. Однако у вакуумных индикаторов напряжения и токи много меньше. В среднем для высвечивания символов высотой 15 мм на катод надо подавать 3 В, 75 мА; на сетку 18 В, 8,5 мА и на анод 18 В, 15 мА. Существуют микросхемы с диэлектрической изоляцией для управления вакуумными флуоресцентными индикаторами.

Изготовители стремятся сделать флуоресцентные индикаторы, как и индикаторы других типов, более эффективными (применяя улучшенные люминофоры), с тем чтобы уменьшить потребляемую мощность и увеличить долговечность индикаторов.

Непрерывно улучшается также конструкция индикаторов с нитями накаливания, таких, как индикатор «Нумитрон» фирмы RCA. Поскольку эти индикаторы изготавливаются в стеклянных колбах, внутри которых монтируются нити, образующие сегменты цифр, они не предназначаются для эксплуатации в экстремальных внешних условиях. Однако фирма RCA сообщила, что ею разработаны индикаторы закругленной формы, имеющие повышенную прочность, а также введены усовершенствования в конструкцию держателя сегментов.

Индикаторы с нитями накаливания потребляют обычно около 24 мА на сегмент при напряжении порядка 4,5 В. Но в номенклатуре фирмы RCA имелись индикаторы серии DR 2200, рассчитанные на меньшее напряжение (их выпуск прекращен). Сейчас индикаторы этой серии переработаны и проходят испытания на долговечность. Они потребляют около 14 мА на сегмент при напряжении 2,5 В.

Главными преимуществами индикаторов с нитями накаливания являются высокая яркость (которую к тому же легко регулировать) и практически неограниченный выбор цветных светофильтров. Конструкция плоская, обеспечивающая большой угол зрения. Благодаря тому что эти индикаторы имеют собственный источник нагрева, они работают в широком диапазоне окружающих температур от —50 до +125°С.



9 нравится?

16.10.2016 © 9zip.ru
Авторские права охраняет Роскомнадзор

Понравилась статья? Похвастайся друзьям:

Хочешь почитать ещё про ламповый звук? Вот что наиболее популярно на этой неделе:
Онлайн-калькулятор расчёта по размерам магнитопровода габаритной мощности трансформатора
Стерео-усилитель на лампах 6Ф5П с индикатором 6Е1П
Импульсный анодно-накальный преобразователь на IR2153 для лампового усилителя
Екатерина одобряет.


Есть вопросы, комментарии? Напиши:

Имя
Комментарий
Длина текста:
число с картинки
Правила прочитал(а)

Арз12 окт 2019 17:14
Не знаю, как правильно, но лично я рассчитываю резисторы в каскадах с насыщением ориентируясь на нужную нагрузочную способность этих каскадов. Например, в данных схемах ток потребления анодов индикаторов не превышает 10-15мА (реальные токи вообще составляют где-то 1-5мА). Значит резистор в коллекторе долже быть таким, чтобы при таком токе на нём не было слишком большой просадки напряжения. Чисто от балды: пусть питающее напряжение будет 40 вольт. Ток анода индикатора, замеренный при напряжении в 30 вольт, пусть будет 5мА. Значит на резисторе должно падать 10 вольт при токе в 5мА. По закону Ома R=U/I, 10В/5мА=2кОм. Всё просто.
Нужно только узнать номинальное (рекомендуемое) рабочее напряжение на аноде индикатора и ток, который будет потреблять анод индикатора при этом напряжении.
Транзистор при открывании закорачивает анод индикатора на землю, тем самым его гасит. При этом через транзистор течёт нехилый ток, в моём примере 20мА. Чем ниже будет питающее напряжение, тем меньше придётся ставить резистор и тем больше будет ток транзистора при погашенном индикаторе. Чем выше, тем сопротивление резистора будет больше, а ток ключа ниже. Но сильно повышать напряжение тоже не стоит, обычные транзисторы не всегда могут потянуть 40-50 вольт на коллекторе. Если же увеличить только номинал резистора, то ток ключа снизится, да, но при этом будет больше просадка напряжения на аноде при включенном индикаторе, что приведёт к снижению яркости.

Пример - ИВ-6, напряжение анода 25 вольт, ток 1мА. У нас есть источник на 40 вольт. Резистор в коллекторе транзистора будет (40-25)В/1мА=15В/1мА=15кОм. Ток открытого ключа будет 40В/15кОм=2,7мА. Более чем приемлемо. Мощность резистора P=U*I=40В*2,7мА=108мВт. То есть можно ставить обычную МЛТ-шку на 0,125 Вт. Остаточным напряжением открытого насыщенного ключа при таких расчётах можно пренебречь.
Теперь базовый резистор. Я обычно рассчитываю его по току. То есть берём ток коллектора - 2,7мА, принимаем, что в насыщенном ключе ток базы должен быть в 10 раз меньше коллекторного, и получаем ток базы - 2,7мА/10=270мкА. Теперь нужно узнать, какое напряжение подаётся на ключ от дешифратора. Ну пусть будет, скажем, 5 вольт. От этого напряжения нужно будет отнять 0,6 вольт, которые ВСЕГДА будут на базе открытого транзистора. То есть на базовом резисторе будет падать напряжение в 5В-0,6В=4,4 вольта. Сам резистор R=U/I=4,4В/270мкА=16кОм. Но лучше не ставить в базу резисторы более 10 кОм, так как при этом транзистор становится чувствителен к наводкам. Если по расчёту сопротивление получилось больше, как в этом примере, то можно поставить базовые резисторы по 10кОм и не париться.
Ну как-то так, немного сумбурно и путано, но по сути верно. Хотя я всё равно считаю, что ВЛИ можно подключать и при пониженном напряжении к дешифраторам напрямую. Если яркость будет недостаточна, то можно подать повышенное напряжение только на сетку. При 20 вольтах на сетке те же ИВ-6 нормально светят и от 5 вольт на анодах.
Да, ещё, мощность потребления. Я рассчитал мощность при ОДНОМ выключенном сегменте. Допустим у вас 5-ти разрядный индикатор. В погашенном состоянии потребляемая мощность будет 7сегментов*5разрядов*110мВт=почти 4 ватта!
Экономичность? Не, не слышали!

эразм12 окт 2019 14:15
Как рассчитать резисторы?

Арз23 фев 2019 20:21
Не скажу насчёт импортных, но наши ИВ-3 и ИВ-6 прекрасно светят при 12 вольт на аноде. Также они могут работать и при 9 вольтах, но яркость немного снижается, днём, при солнечном свете, уже будет трудно считать показания. Даже древняя КМОП логика типа К561 нормально работает не только от 12, но и даже от 15 вольт и не требует по отдельному транзистору на каждый сегмент. Также и микросхемы К176ИД2 и К176ИЕ4 отлично себя чувствуют при повышенном до 12 вольт питании. Как мне кажется, так будет гораздо проще, чем лепить по 20 деталей на один индикатор.

Пользовательские теги: индикаторная лампа зет574м схема подключения аналоги индикатор напряжения на люменисцентном индикаторе [ Что это? ]

Дальше в разделе ламповый звук hi-end и ретро электроника: Концепция создания ламповых усилителей своими руками, основные пункты концепции постройки ламповых усилителей, придуманные одним из разработчиков, от которых предлагается отталкиваться, проектируя свой самодельный усилитель.

Главная 9zip.ru База знаний радиолюбителя Контакты
Девять кучек хлама:

Радиотехника, электроника и схемы своими руками Ремонт домашней электроники Виртуальный музей старых радиодеталей XX века Ламповый звук hi-end и ретро электроника Катушки Теслы Радиодетали и модули с Aliexpress Интернет и сети, компьютеры и программы Сотовые операторы Инструкции


Дайджест
радиосхем

Новые схемы интернета - в одном месте!

 26.9 Лабораторный источник питания с тиристорным ...
 26.9 Пошаговое руководство для отпугивания собак
 26.9 Электростатические наушники с адаптером ПИОНЕР

Рассылка для радиолюбителей


13.9 Список халявы за 1 цент
12.9 Набор точных отвёрток WORKPRO
6.9 Крутой повербанк за полтора бакса






Новые видео: