偶然间看见VFD屏幕演示视频,被效果惊艳到了。
于是在嘉立创下单了一块便宜的,型号是 HNV-06SC44T。但是到手之后才发现这东西要驱动起来电路很复杂,就搁置了。
于是一年之后才下定决心把它驱动起来。
一、VFD工作原理
- 灯丝通电加热释放电子;
- 栅极(图中1G - 6G)施加比灯丝电势高的电压,电子被加速向栅极运动;
- 阳极(图中的段如a、b、c)施加和栅极相等的电压,电子最终将撞向阳极上的荧光物质;如果阳极施加比灯丝电势低的电压,电子将完全被栅极捕获而不发光。
二、百度了很久,关于VFD的文章较少
灯丝可以使用交流或直流供电,直流供电不会导致损坏。但由于灯丝和栅极阳极是平行的,而直流电施加在灯丝两端必定会一直存在一头电势较高另一头较低。导致屏内灯丝和栅极阳极间的电势差逐渐递增(减),各处电子速度不一致,最终的影响是亮度不均匀。所以基本都是交流供电。(但画好pcb并发出去打板之后测试才发现,可能由于我这块屏不长,直流供电时肉眼看不出有亮度不均)
网上多用两组电源供电:一组由线圈变压器引出,不整流给灯丝供交流电;另一组由直流升压到栅极阳极的供电电压如负21V(应该是VFD驱动芯片需要的负压,不用专用驱动芯片应该直接用正压就行)。由于这两组不共地,也就没有相对电势。于是从栅极阳极的21V稳出一个大概4V的电压到灯丝中心,也就得到了一个截止偏置电压。都说这个截止偏置电压是为了消除鬼影的,但不是很明白其中原理。
三、电路设计
1、tb上买一个升压模块,USB5V升压至21V;
2、单片机和栅极阳极的控制电路共地(HGND),栅极阳极使用74HC595D和ULN2803配合控制
3、USB5V经B0505S-1WR2隔离后得到一个不共地的5V电源(LGND),再经稳压得到灯丝需要的2.6V。
4、用H桥芯片L9110S控制输出一个方波电压给灯丝供电
MCU通过光耦控制L9110S
5、截止偏置电压(网上抄的)
6、绘制PCB
四、 程序控制
类似于数码管的扫描
- 1G施加比灯丝电势高的电压,2G-6G施加比灯丝电势低的电压,阳极相应段施加比灯丝电势高的电压,即可点亮1G内相应段。
- 然后就是2G施加比灯丝电势高的电压,1G、3G-6G施加比灯丝电势低的电压,阳极相应段施加比灯丝电势高的电压,即可点亮2G内相应段。
循环扫描下去
五、 焊接测试
六、 问题归纳
- AMS1117-3.3 加 1N4007将灯丝电压恒定在2.6V的方案行不通,电压还是在3V左右。还是用了AMS1117-adj。然后又发现AMS1117-3.3输出直接接到L9110S, 让L9110S输出方波, 灯丝电压竟到了2.6V。
- 这个屏的灯丝确实不需要交流,直流供电和交流供电我看不出什么区别。
- 隔离电源 + 光耦 + 截止偏压不成功,亮不起来。最终还是将所有地连起来。
- 焊在屏下方的一排10K上拉电阻太大,导致屏引脚获得的电压只有十几V,亮度很弱。在背面又焊接了一排470Ω上拉电阻,亮度是够了,但总电流就高达3-4A。因为达林顿管是灌电流器件,只能拉低而不能输出高电平,高电平要靠那一排上拉电阻。灭的段越多,意味着越多的引脚被拉低,相当于多个470欧姆电阻两端电压为21V。解决方法唯有改用能输出高电平和低电平的器件了。