Большой OLED дисплей или строим мощный блок питания часть 2

Данный обзор является продолжением предыдущего, но так как делать два обзора подряд, да еще и на один и тот же товар несколько нелогично и некорректно, то по крайней мере начало будет посвящено одной из интересных частей, купленных для будущего блока питания.


Дисплей был куплен в магазине, куда я пришел ножками, но магазин торгует и онлайн, потому формально он попадает под правила сайта.

Еще во время продумывания конструкции будущего блока питания я решал, какой индикатор применить.
Выбор был большой, сначала я выбирал из вариантов:
1. Оставить родной. — мелкий и совсем простой.
2. Индикатор по технологии VATN. — классно, но не очень бюджетно, цена около 10 долларов.
3. Вакуумный (VFD) дисплей. Ну это вообще супер, но цена еще больше, а доставаемость еще меньше, так как водятся они в основном на Ебее. Основной плюс в больших углах обзора и винтажности. Чаще всего попадаются формата 2002, а мне надо было 1602.

Придя в магазин я все таки решил купить индикатор по технологии VATN. Это индикаторы с повышенной контрастностью, гораздо лучше привычных LCD.

Но когда я прикинул как он будет выглядеть на передней панели, то понял что он мне не подходит, слишком маленький.
Прикидывал внешний вид я на бумаге, потому купленный индикатор даже не распаковывал.
Решение было одно, ставить дисплей большого размера. Т.е. формула та же самая, две строки и 16 символов на строку, но с большей диагональю.
Тем более, что почитав внимательнее форумы я узнал, что на самом деле не все так гладко с дисплеями VATN. Вроде и контрастность хорошая, и углы обзора, но все равно ему присущи недостатки LCD дисплеев, которым он в принципе и является.
Например углы обзора большие, но яркость плывет и уже не так красиво смотрится.
Хотя если сравнивать с обычным LCD, то разница будет явно в лучшую сторону.

Вариантов также было несколько.
1. Дешевый (относительно) большой LCD. — совсем плохо, изображение отвратное.
2. Тот же дисплей по технологии VATN, но большого размера. — выяснилось что такие существуют, но купить его почти нереально, я смог найти его в продаже только там, где не могу купить, и то под заказ.
3. VFD дисплей. — купить его более реально чем VATN, но цена конская, а доставаемость всего немного выше чем у большого VATN.
4. Дисплей по технологии OLED. — Ну здесь оказалось все красиво за исключением цены. Хотя нет, нюанс был, позже напишу.

Зеленая внутри меня долго упиралась лапками, 35 баксов за дисплей, это очень круто.
Но в голове крутилась цитата из фильма «Назад в будущее» —

Марти МакФлай: Ты что, сделал машину времени… из DeLorean?
Эмметт Браун: Я так понимаю: если уж делать машину времени, то делать со вкусом!

Для начала отличия всех четырех типов дисплеев друг от друга.


Когда зеленая сдалась, то я решил сначала поискать этот дисплей в других магазинах, но увы, ни в Китае, ни на Ебее их нет. Вообще выбор дисплеев по технологии OLED представляет из себя жалкое зрелище, масюпусечные дисплеи размером с почтовую марку, ну может чуть больше, и ВСЕ. Самый максимум, в размерах привычного дисплея 1602, но это точно все, больше не попадалось, да и цена была также немаленькой.
К моему большому удивлению дисплей я обнаружил в том же магазине где до этого купил предыдущий VATN. Цена была большой, но она точно была меньше чем в других местах.
Взял предыдущий дисплей и чек, пошел в магазин, поменяли без проблем, естественно с доплатой.
Но так как перед этим я проштудировал интернет, то я уже знал об особенности контроллера этих дисплеев.
Дело в том, что формально дисплей работает не как 1602, а как матричный и контроллер работает в режиме эмуляции привычного всем контроллера HD44780, но иногда не совсем корректно.
Можно изменить немного программу прибора и исправить ошибку и будет все ОК, но я то изменить прошивку не мог, потому заранее объяснил проблему и предупредил что попробую и если «не взлетит» то верну.


Дисплей действительно большой.
Размеры 122 x 44 x 10 мм. Модель дисплея WEH001602BGPP5N00001, ссылка на даташит.
Есть нюанс с подключением.
Нумерация контактов привычного дисплея установленного на плате преобразователя идет так —
1, 2, 3,,,,,15, 16.
У нового дисплея нумерация контактов немного другая:
14, 13, 12,,,,,,,,2, 1, 15, 16.
Это стоит учитывать при подключении.


Так как возврат оговаривался при условии что дисплей не будет паяться, то подключал «беспаечным» методом.
Но все прошло отлично, ну почти отлично.
Дело в том, что когда на экране отображается курсор, то по всем местам где бывает курсор он вспыхивает на долю секунды в хаотичном порядке.
Сначала я грешил на несовместимость дисплея с платой, но потом понял, это тот случай когда благо пошло во зло.
Дело в том, что дисплей очень «шустрый», время реакции около 10мкс, что на несколько порядков быстрее чем у обычного LCD. А если присмотреться, то даже с LCD видно небольшое помаргивание курсора, просто неактивные не успевают отобразиться за счет большой инерционности LCD, а в OLED успевают. Не скажу что это совсем плохо, просто это заметно в определенных режимах.

Потребляет OLED дисплей примерно 40мА, но в отличии от других типов дисплеев ток потребления зависит от количества включенных сегментов. Чем больше сегментов включено, тем больше ток потребления.
Питание дисплея может быть в диапазоне 3.3-5 Вольт.
Когда подключил через длинный кабель, то появился интересный эффект, дисплей включается плавно, как вакуумный.

Цвет напоминает старый добрый VFD


Но какие у этого дисплея углы обзора, за них я готов простить и высокую цену и помаргивающий курсор. Соревноваться с ним может только VFD, и то не факт что победит. А контраст, яркие символы на абсолютно черном фоне без всяких светофильтров.
Я не смог подобрать такой угол при котором изображения не видно. Либо оно читается, либо просто «скрывается за горизонтом».
На последнем фото немного видно матрицу.


Закончив с дисплеем я решил что будет лучше, если я сделаю заодно и фильтр от помех, которые дает ШИМ преобразователя.
Хоть производитель и пишет о низких пульсациях (относительно), но я решил улучшить конструкцию, так как считаю плату данного преобразователя скорее «полуфабрикатом».

В общем решено было сделать фильтр от пульсаций по выходу.
Я не стремился сделать большой фильтр, хотя и имею дома все необходимые комплектующие, а ограничиться простым вариантом.
Фильтр я делал по такой схеме:


1.2 Для этого взял пару колечек от АТХ блоков питания (обычно у радиолюбителей их водится достаточное количество).
3. Я выбрал кольца с диаметром около 28мм, смотал с них все обмотки.
4. Так как у меня дома не очень много провода большого сечения, то просто выпрямил провода которые снял.

.
.



Первый дроссель намотан просто в два провода диаметром 1.4-1.5мм (7 витков), второй одинарным проводом с диаметром около 1.7мм (две обмотки по 4 витка)

Было изготовлено еще несколько плат, но о них немного позже.


Раз уж я перешел к органам управления, то скажу пару слов о примененном энкодере.
Я купил энкодер PEC16-4015F-N0024 производства BOURNS, ссылка на даташит.
А также большую ручку диаметром 30мм, меньшая просто не смотрелась бы.

Данный энкодер имеет довольно приличные габариты, но мне он был просто удобен по цене (меньше доллара) и длине ручки.
Ну и кроме того у него была резьба, что очень удобно, так как у найденного дома резьба отсутствовала. Как впрочем и у того, что установлен на плате.


Дальше шел этап подготовки передней панели, ну здесь все стандартно. Распечатал несколько вариантов, прикинул как это будет выглядеть в реальности, выбрал один более менее приемлемый.
Вообще дизайн передней панели очень похож на дизайн предыдущего блока питания, но в этот раз я поместил светодиоды слева от экрана, мне так показалось более удобным.


Насверлил отверстия, вырезал окошки, попутно подгоняя размеры под требуемые.
Подгонять пришлось потому, что боялся сделать слишком большие отверстия под дисплей и кнопку, а попытка была всего одна, вторая стоила бы 30 долларов, либо пришлось бы мириться с шатающейся кнопкой или неправильно установленным индикатором.


В процессе я наступил на очередные грабли. Энкодер работал хорошо, но он не имел фиксации, т.е. ручка крутилась плавно. Это хорошо для регулятора громкости, но не для прибора, где удобно щелчками отсчитывать изменение не глядя на экран.
В общем заехал на рынок и купил еще один энкодер того же производителя, но на этот раз уже в другом месте. Теперь цена была заметно больше, еще 2.5 бакса к затратам, так мало того, продавцы еще и сперли крепежную гайку с шайбой.
В этом месте я уже когда то купил поддельную TOP250Y (это было в одном из моих обзоров), ну как так можно? Заметил это я уже дома, но так как гайка была на предыдущем энкодере, то просто забил на это, пускай оставят себе на память.


Так как дисплей довольно недешевый, то я решил сделать ему небольшую защиту.
Для этого сначала проклеил по периметру тонкий двухсторонний скотч.


Это фото особо не имеет отношения к обзору, просто понравился кадр где хорошо видно матрицу дисплея.


После этого вырезал кусочек прозрачного пластика, оставшегося после какой то упаковки, то ли гарнитуры, то ли корпуса для внешнего жесткого диска.
Получившееся окошко приклеил через двухсторонний скотч предварительно тщательно протерев и убрав пыль.
Конечно видны небольшие потертости, и пострадала контрастность, но повредить дисплей стало гораздо сложнее.
В свете вспышки выглядит хуже чем в реальности.


В процессе сборки я решил что не буду крепить ничего к передней панели при помощи сквозных отверстий, потому дисплей крепился к прокладкам вырезанным из пластмассы, которая осталась после вырезания окна под него же :)
Ну а зачем пускать в отходы то, что можно использовать. Правда пришлось проложить дополнительно шайбы толщиной около 0.5мм, после этого плоскость дисплея стала вровень с плоскостью передней панели.


1. С платой клавиатуры было немного сложнее.
Из тех же остатков пластмассы я сделал четыре стойки, каждая состояла из трех слоев, но мне все равно немного не хватало. помогли мне обрезки от корпуса блока питания, которые я вырезал чтобы сдвинуть их ближе к задней панели, я потому и писал, что лучше не выбрасывать их, могут еще пригодиться :)
2.3.4 Когда я трассировал плату выходного фильтра, то у меня совсем из головы вылетело что я купил предохранитель и хотел поставить защитные диоды.
Пришлось выполнить это все на плате, которая будет прикручиваться к выходным клеммам.
Схему рисовать смысла нет, выход подключен через предохранитель, а со стороны блока питания параллельно выходу стоит пара диодов КД213.
Функция данного узла в том, чтобы при подключении аккумулятора в неправильной полярности выжечь предохранитель.
На плате преобразователя уже стоит защитный диод, но мне он показался слабым, потому я решил его продублировать.
В качестве клемм для предохранителя использовались обычные 6.3мм клеммы, но впаянные в плату.


Трассировка платы клемм. На ней разведено место для установки двух типов диодов, КД213 и диодных сборок в корпусе ТО220.
Также на ней присутствуют дополнительные площадки для подключения провода обратной связи.


Так как я придерживался концепции удобства обслуживания, то все соединения делались разъемными. Для этого было куплено несколько разных разъемов.
Для подключения индикатора я использовал большие — ссылка
Для всех остальных соединений маленькие — ссылка.
Также я использовал цветной кабель для удобства подключения. Энкодер подключал через экранированный кабель 4х0.22, так как наводки на эту линию чреваты последствиями.

Плату светодиодов я крепил в корпусе несколько необычно.
Для этого подобрал на рынке специальные обоймы. Изначально они нужны для декоративного оформления, но прекрасно справляются с фиксацией платы с корпусе.
Принцип работы очень прост.
Сверлим отверстие 6.5-7мм
Одеваем на светодиод кольцо
Вставляем в корпусное отверстие декоративную часть
Вставляем светодиод в декоративную часть
Надвигаем кольцо на декоративную часть до упора, все.


В принципе плата индикации предельно проста и можно даже ее не делать, а просто подключить светодиоды проводами, это гораздо проще.
Но есть один небольшой нюанс.
Дело в том, что светодиоды нужны с большой яркостью, так как ток через них очень мал.
Причем этот ток простым уменьшением номинала резистора увеличить нельзя, совсем.
Единственный светодиод, яркость которого можно легко поднять это индикация режима CV.
Если уменьшить номинал резистора к светодиоду активности выхода, то не будет включаться подача напряжения на выход (если правильно помню).
А если уменьшить номинал резистора к светодиоду СС, то на дисплее перестанет отображаться этот режим.

Как и в прошлый раз я применял светодиоды трех цветов, красный, зеленый и желтый.
И если первые два типа можно купить без проблем, то найти яркий желтый светодиод оказалось проблематично, я даже не помню где я его покупал в прошлый раз.
Поэтому я решил убрать эту проблему в корне.
Так как на плату индикации приходит общий провод и питание 5 вольт, то я поставил транзистор и пару резисторов, благодаря чему можно использовать любой светодиод для отображения режима — включено.


Можно сказать что блок почти готов, был конечно мелкий нюанс, заключающийся в том, что пришлось провести заново калибровку клавиатуры, но в остальном все завелось с первого включения.
Передняя панель оформлена во временном варианте, но я все равно решил хоть немного ее улучшить перенеся в программу FDSIGNER и изменив шрифты надписей.




Плата с предохранителем прикручена прямо к выходным клеммам.
Не назову такое решение самым лучшим, но особо вариантов у меня не было.
Не забываем, что силовые провода лучше делать не очень длинными. Я применил провод сечением 6мм.кв, длину оставил такой, чтобы можно было при необходимости отогнуть переднюю панель и открутить плату.


Силовые и сигнальные провода лучше разнести на максимальное расстояние друг от друга.
Я уже получил как то проблему, когда у меня проходили рядом провода от энкодера и силовые, потому лучше не повторять ошибок.


Уже в самом конце сборки я занялся организацией связи с компьютером.
Для беспроводной связи была заказана пара модулей Bluetooth, а для кабельного соединения я использовал входящий в комплект адаптер.
USB-RS232 ttl конвертер выполнен с применением распространенной микросхемы PL2303, здесь тяжело рассказать что то новое.


Модули Bluetooth мне дали для обзора, собственно потому я заказал пару разных, но по факту я пока так и не понял чем они отличаются, внешне просто близнецы братья.
Первый продается как HC05, второй как HC06.


По каким то причинам модуль HC06 не захотел со мной «дружить», потому я просто сразу перешел к работе с модулем HC05.
Я все таки попытаюсь разобраться, почему не заработал один из модулей, хотя он умеет бодро моргать светодиодом, но отзываться не хочет.

Но внешне модули действительно одинаковые, второй мне даже пришлось пометить маркером, чтобы не перепутать их.
Возможно он будет принимать участие в каком нибудь обзоре, когда разберусь что ему надо :)


Плата преобразователя может работать через такие модули, но как показала практика, родное ПО через них не работает, хотя есть информация, что при использовании в компьютере модуля Bluetooth версии 4.0 работает все корректно, но у меня адаптеры с версией 2.0 и с ними штатное ПО работать отказывается.



Тем не менее я все равно смог их проверить при помощи самодельного ПО, хотя и недописанного (теперь точно придется этим заниматься).


Но на самом деле эксперимент был в другом.
Если внимательно посмотреть на это фото, то можно увидеть, что к плате одновременно подключены оба интерфейса, USB и Bluetooth.
В этом и заключался эксперимент.
Подключение по USB было организовано таким же образом как и в этом обзоре, с использованием микросхемы, обеспечивающей гальваническую развязку.
А вот Bluetooth был подключен параллельно, с использованием двух диодов и резистора.
Идея заключалась в том, чтобы была возможность пользоваться каким то одним интерфейсом без переключения. И идея сработала.
Можно использовать и соединение по кабелю и Bluetooth, но естественно активным может быть только какое то одно.


Так как эксперимент удался, то я приклеил к плате полоску из пластмассы, заизолировал термоусадкой и закрепил на задней панели изнутри. Из-за того что корпус металлический, то это была вынужденная мера.


На выбор есть два варианта ПО.
Старое, которое нормально работает с платами 6020, и новое, которое работает с платой 6020, хотя изначально рассчитано только под платы 6005.
Вообще несколько странная ситуация, ПО выпускается для каждой из плат отдельно, хотя по сути протокол одинаковый для всех плат.
Разница только в том, что для каждой платы в ПО свой максимальный ток, и если подключиться к плате 6020 используя ПО от 6005, то нельзя будет выставить ток более 5.2 Ампера.
Но кроме этого есть и второй недостаток, ток при этом будет указываться как 1/10 от реального. Это происходит из-за того, что у 6005 ток выставляется кратно 1мА, а у 6010 и 6020 кратно 10мА.


В самую последнюю очередь я подключил провода обратной связи.
Плата может работать с четырехпроводным (или трехпроводным) подключением нагрузки, это означает, что она может компенсировать падение напряжения на силовых проводах, при больших токах это актуально.
Для этого надо убрать две перемычки из припоя и подать на разъем питание с выходных клемм (ну или максимально удаленной точки).
Для уменьшения помех я использовал плотно свитый провод, на который надел изоляцию от кабеля 4х0.22. Собственно и провода были от этого кабеля.
Будьте очень внимательны при подключении этого провода, если не будет контакта, то на выход будет подано полное напряжение независимо от того что установлено.
Если не уверены, то просто не используйте эту возможность блока питания, характеристики будут чуть хуже, но безопасность выше.


Все, блок питания полностью собран. Осталось только закрыть крышку.



Несколько фото того, что получилось в итоге.



Задняя панель практически пустая, я даже не стал делать надписи, так как что то включить неправильно не представляется возможным, все понятно и так :)


1. Последним этапом была установка ограничения максимальной выходной мощности в 700 Ватт.
2. На этом фото виден эффект, когда включается курсор в не том месте. попал на фото случайно, так как вспыхивает на очень короткое время.
3, 4. Через пять минут после включения отображает температуру около 30 градусов, но через час — полтора прогревается до 42-43 градусов без нагрузки, после включения вентилятора температура довольно быстро снижается до прежнего значения.

В процессе экспериментов я в итоге переключил обратную связь (см выше) в штатный режим, измерение напряжение на выходных клеммах платы. Сделал это из-за того, что при нагрузке более 50-60 Ватт появлялся посторонний звук, буду разбираться в причинах, пока подозрение на то, что обратную связь я взял после двухобмоточного дросселя.


Не обошлось и без небольшого тестирования.
В основном мне было интересно посмотреть какие пульсации на выходе БП.
Производитель заявляет 50мВ при напряжении 12 Вольт, токе 8 Ампер и входном напряжении 54 Вольта.
У меня все соответствовало кроме того что входное напряжение было 68 Вольт и после платы стоял фильтр.
1. При заданных параметрах пульсации были заметно больше даже с учетом фильтра после платы. У меня вышло около 110мВ.
2. Что интересно, при увеличении выходного напряжения, напряжение пульсаций уменьшается.
А что еще более интересно, то что частота пульсаций не 150 кГц, а около 300кГц.


Дальше я выставил ток 10 Ампер (примерно 50% от максимума) и проверил при напряжении 30 и 40 Вольт
1. При выходной мощности около 320 Ватт пульсации составили около 60мВ.
2. Дальше я поднял выходную мощность до 400 Ватт, пульсации выросли до 70-80мВ.
Это была максимальная мощность, которую может рассеивать электронная нагрузка и то недолго.
Как по мне, то пульсации великоваты, есть куда стремиться в доработках.




Сравнительный вид старого и нового блока питания.


Ну вот пока на этом все. Вполне возможно что где то в марте будет третья часть, где я расскажу о доработках и переделках, но пока основная часть закончена, теперь надо чтобы блок питания прошел проверку временем.

В процессе тестов вылезли некоторые дополнительные минусы платы.
1. Пульсации явно больше заявленных. по крайней мере при выходной мощности около 100 Ватт.
Скорее всего это обусловлено тем, что хоть StepDown и может работать в большом диапазоне, но все упирается в дроссель. Для разных мощностей (и разницы вход/выход) должна быть разная индуктивность дросселя.
2. Четырехпроводное подключение обратной связи я не смог нормально запустить.
Точность поддержания напряжения была выше, но появился дополнительный звук (в штатном режиме преобразователь работает бесшумно).
Я думаю что это происходит из за того, что в цепи стоит двухобмоточный дроссель, буду разбираться с проблемой.
3. Вентилятор. Он шумит постоянно пока работает БП. С этим надо что то делать.
4. Кроме того оказалось, что все таки автоотключение при перегреве работает, но так как я переделал измерение температуры, то работает оно теперь некорректно, т.е. наоборот.
В общем пока выходит, либо нормальное отображение температуры, либо нормально работает аварийное отключение, но тогда надо переводить значения в понятный вид.
Здесь каждый решает для себя сам. Возможен альтернативный вариант, переделать схему так, чтобы значения в градусах соответствовали, но отсчитывались в обратную от 100 градусов сторону.

В остальном пока проблем не выявлено, все работает как и планировалось.
Если хочется больше мощности, то просто надо установить блок питания мощнее и либо убрать лимит максимальной мощности вообще, либо установить требуемый для выбранного БП.

Обзор получился очень большим, я изначально даже и не предполагал что так выйдет, но так увлекся описанием процесса, хотелось рассказать много, что в итоге это вылилось в два обзора вместо одного.
Я не думаю что много людей решит повторить всю эту конструкцию в полном варианте, но возможно будут полезны отдельные моменты, которые можно применить в своих проектах и разработках, собственно на это и был расчет.

Вроде все, наверняка сделал кучу ошибок, потому буду рад дополнениям и вопросам, да и просто комментариям.
Надеюсь, что обзор будет полезен.