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基于IN-12A的模块化数码显示板

发布时间:2021-04-23
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基于IN-12A的模块化数码显示板

发布时间:2021-04-23
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该项目主要目的是设计一个模块化的数码显示板,其中包含两个IN-12A和两个霓虹灯指示器,可以将其串在一起以创建2、4或6位数字时钟。

IN-12A:

IN-12A是冷阴极管,由苏联俄罗斯制造,是迄今为止在ebay上最常见的数码相机。

IN-12A有12个引脚。引脚1是阳极。该引脚连接到170-200V DC。引脚2-11是单独编号的阴极引脚。当要点亮特定的数字时,需将0V置于相应的阴极引脚上(请确保在阳极引脚上包括一个限流电阻)。

IN-12A的触击电压约为170V,即阳极和阴极之间可以开始导通的电压,因此该数字可以点亮。

开始传导时,需花费时间,因为数码管的气体需要从阳极到阴极的电离路径。一旦导通,阳极到阴极的电压将下降,电流将增加。两者都将在大约100us内达到稳定状态。

如上图所示,来自升压转换器的180V通过串联的15K限流电阻施加到数码管的阳极,而GND施加到3号阴极。

导通后,阳极到阴极的电压下降到约143V。流经数码管的电流最终约为2.5mA,这是IN-12A的标准值。

上面的示波器轨迹是测试阴极阶跃响应(第三个阴极)的示例。

对于不同数量的阴极,迹线可能会略有变化,因为阳极到阴极的距离和阴极表面积会发生变化。

根据示波器走线,可以看到三号阴极达到稳态大约需要80us 。

IN-12A数码管在非常高的电压下工作,微控制器无法承受比其VCC电压高得多的电压。为了使IN-12A可以通过数字逻辑电路进行控制,需要某种能够驱动这些数字设备,且能够与微控制器接口的设备。最简单的方法是将单个阴极(数字)接地的驱动器。传统上,使用SN74141 BCD(二进制编码的十进制)-TO-DECIMAL驱动器/解码器。SN74141的替代产品是K155ID1。

K155ID1是BCD-TO-DECIMAL驱动器/解码器。当在AD(A是最低有效位或位0)输入引脚上放置二进制值时,具有十进制值名称的相应输出引脚将变为LOW。这意味着K155ID1具有低电平有效输出。K155ID1的输出引脚是集电极开路,因此它们可以接地(LOW),但不能产生逻辑高电平输出。相反,当输出引脚不为低电平时,输出为高阻抗。像这样的集电极开路TTL IC旨在驱动负载,而不是用于数字通信。

K155ID1的一个有用功能是,当二进制输入高于十进制范围(9)时,所有输出均变为高阻抗。这对于消隐(关闭)数码管很有用。

使用带有73HC595的K155ID1得出的设计:

设计更新:

将K155ID1更换成HV5530。

优点:

  • 与SN74141和K155ID1不同,它仍在制造中。
  • 替换许多组件和许多轨道,从而使电路板更加紧凑。

缺点:

  • 12V CMOS逻辑
  • 成本高昂,每个约$ 6USD

HV5530是一个32位串行输入并行输出移位寄存器,具有开漏输出,设计用于驱动高压负载,非常适合数码管。

移位寄存器具有典型的“数据输入”,“时钟”和“数据输出”引脚。低电平有效的“锁存使能”引脚用于将存储在移位寄存器中的数据锁存/保存到缓冲器/输出寄存器,缓冲器/输出寄存器依次开启相应的输出MOSFET。

“ LE”引脚在静止状态下应保持逻辑高电平,然后发送逻辑低电平脉冲以锁存。低电平有效的“极性”引脚可用于反转逻辑低电平的输出,低电平有效的“空白”引脚将在逻辑低电平时关闭输出(这不会改变缓冲器值并注意极性功能具有更高的优先级);“BL”引脚可用于通过PWM更改显示器的亮度。

HV5530在IC上沿逆时针方向移动数据,HV5630沿顺时针方向移动。这对于不同的PCB布局很有用。事实上可以只更改程序中从MSB到LSB的顺序转换,反之亦然。

如将SPI与HV5530一起使用,请注意MODE1或MODE2应该首先与MSB一起使用。之所以使用MODE1或MODE2,是因为HV5530和HV5630的移位寄存器在“ CLK”引脚的下降沿锁存数据。请注意,MODE1或MODE2应该首先与MSB一起使用。之所以使用MODE1或MODE2,是因为HV5530和HV5630的移位寄存器在“ CLK”引脚的下降沿锁存数据。

该器件的电压要求稍低一些,因为它与5V CMOS不兼容(技术上而言)。数据手册中指定了12V,但实际上只使用了5V。

使用HV5530的设计如下所示:

 

 

印刷电路板:

模块测试:

4位数码显示:

6位数码显示:

外文原文:点击进入
声明:本文由Hackaday授权电路城翻译,系电路城的原创内容,转载请注明出处! 

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