自制VFD荧光屏驱动板12位5x7点阵
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1. 屏幕介绍
什么是VFD (废话一下)
真空荧光显示屏(VACUUM FLUORESCENT DISPLAY)是从真空电子管发展而来的显示器件,由发射电子的阴极(直热式,统称灯丝)、加速控制电子流的栅极、玻璃基板上印上电极和荧光粉的阳极及栅网和玻盖构成。它利用电子撞击荧光粉,使荧光粉发光,是一种自身发光显示器件。
跟LED、LCD相比较,由于它可以做多色彩显示,亮度高,不受周围环境的影响,即使在晚上,也同样发出鲜亮的光彩。
VFD工作原理
灯丝通电加热释放电子;
栅极施加比灯丝电势高的电压,电子被加速向栅极运动;
阳极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。
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。
项目 | 代号 | 最小 | 标准 | 最大 | 单位 |
灯丝电压 | ef | 3.24 | 3.6 | 3.96 | Vac |
峰值阳极电压 | eb | 27 | 30 | 33 | Vp-p |
(peak grid voltage)峰值电网电压 | ec | 27 | 30 | 33 | Vp-p |
截止偏置电压 | ek | 5.7 | - | 8.3 | Vdc |
灯丝电流:ef = 3.6Vac [min: 90mA ac\type: 100mAac\max:110mAac] 灯丝建议电压3.6Vac 电流 100mAac
这款VFD屏幕,5x7点阵的开始引脚为P2, P1引脚是上面的图标Icon的显示引脚
2. 驱动电路
负高压电路
MC34063这款芯片,这款芯片能升降压,也能升负压。
芯片的文档: PDF文档
计算公式:
Vout = Desired output voltage; Vout| = 1.25(1+R2/R1);
1.25 * (1+ 240/10) = 31.25; R3 = 240K R2 = 10K
上图中 L1 = 100uH 电感最好选择大号点的大电流、二极管采用肖特基二极管。
交流灯丝驱动电路
交流驱动会让VFD亮度更加均匀。
驱动芯片选择了马达驱动的芯片 MX612E 需要配合PWM信号的输入
实测PWM信号最佳为 50%的占空比,10Khz的频率
灯丝调试方法:
将频率调整大,肉眼可见灯丝发红
慢慢降低频率
直至肉眼可见在临界点正好不发红看不到发光最佳
如果灯丝发红会影响使用寿命导致损坏。
驱动芯片 PT6302LQ-xxx
PT6302是一种点阵VFD驱动器/控制器IC
利用专门设计的CMOS技术
显示字符、数字和符号。PT6302型
提供35个点阵,2个额外的分段驱动器
以及16个栅极驱动器。248种字符数据
(CGROM),8种类型的字符数据(CGRAM),16
显示数字x 2位符号数据,16位显示数字x 8
用于字符数据显示的位寄存器和2个通用寄存器
提供了用于静态操作的输出位。大头针
优化了分配和应用程序电路
易于PCB布局和节省成本的优势。
这款芯片带字库,非常方便开发。而且段和位的引脚很多,淘宝上3.5一片还包邮的那家就是
3. 软件驱动代码
开源GIthub链接
Github: https://github.com/ccy-studio/ESP32-VFD-V1
原理图已开源,开源地址:https://oshwhub.com/yc_chen/vfd_driver_v2
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