ПИУ-2. Оживляем плазменный текстовый индикатор из СССР

Всем привет!
Чуть больше месяца назад я рассказывал о таких устройствах, как MC6205. Меня заинтересовала тема таких экранов, и тут мне в руки попал еще один экземпляр, в одну линейку, с более простым управлением. Однако, хотя они внешне похожи, их внутренняя конфигурация совершенно различна. Если бы MC6205 был оснащен матричным индикатором, использовалась бы панель самосканирования. Как это работает и как начинается?Давайте разберемся.

Итак, в сегодняшней статье мы поговорим о семействе советских текстовых индикаторов от PIU. Давайте посмотрим, как они устроены и как работают. А пока поговорим о текстовых газоразрядных дисплеях с самосканированием. Как всегда, происходит много интересного.

❯ Суть такова

Эта история происходит в 2022 году. Именно тогда я узнал о таких устройствах, как ПИУ-2, и сразу захотел себе такой. Данный аппарат был куплен сразу из любопытства. Далее последовала попытка подключить это, высосавшая немало крови, но я наконец решил ею поделиться.

ПИУ-1 и ПИУ-2 — две модели блоков индикации, используемых в какой-то технике (точное местонахождение которых мы не знали, но ходят слухи, что они были установлены где-то на железной дороге). Оба этих устройства имеют схожую конструкцию, отличаясь лишь кодовой таблицей. Поэтому почти все описанное здесь относится и к ПИУ-1.

❯ Обзор оборудования

Случайно мне удалось заполучить два PIU, раннюю и позднюю версии.

Общий вид первого экземпляра. Здесь только индикаторный модуль. Еще сбоку должны быть две проушины для крепления, но у меня они затерты.

На задней стороне расположен разъем, клемма заземления, крепежные винты (на одном из которых имеется наклейка) и паспортная табличка. Как и почти все интересные и необычные советские индикаторные устройства, этот прибор тоже производился на ровенском «Газотроне».

Снимаем кожух. Внутри находится металлический каркас с платами, панелями и разъемами, закрепленными винтами.

За кадром нет ничего интересного.

Платить. Сюда входит вся электроника, включая логические микросхемы, память, ПЗУ с таблицей символов и преобразователь импульсов, питающий панель.

Разъем, который соединяет панель с внешним миром. По каким-то причинам мне было очень трудно найти информацию по этому вопросу, поэтому оставлю ее здесь для потомков. Ответная часть называется 2РМ30КПН32Г5В1В.

Панель представляет собой законченный модуль, подключаемый к плате с помощью разъемов MPH. Он состоит из стеклянного индикатора, рамки и платы, к которой он подключен.

Интересно, что стеклянная колба соединена непосредственно с платой тонким проводом, похожим на волос, который легко можно раздавить или порвать. Для защиты от жизненных потрясений щели заклеивают скотчем.

Это старая панель. Внешне разница не особо заметна…

Если посмотреть сзади, то разница лишь в годе выпуска – 1983. Также понятно, что изолятор этого разъема – карболит.

Давайте откроем его. Под капотом это совершенно другое устройство, построенное на двух платах. Эти платы вставляются в слоты и при необходимости платы можно снять без паяльника.

Первая плата низковольтная. Содержит управляющую логику и ПЗУ.

Во-вторых, высокое напряжение. Перед нами преобразователь, формирующий все напряжения, необходимые для питания панели, а также транзисторная сборка, предназначенная для управления анодом и катодом индикатора. Интересное схемотехническое решение в виде спиральной дорожки - явно какая-то катушка малой индуктивности.

Шасси со снятой платой.

Оба модуля подключаются к объединительной панели на боковой стенке. Оттуда жгут проводов разветвляется к разъему и индикатору. Теперь о разъеме. Вместо ONC здесь другой разъем (2РМ30Б32Ш5В1В). Однако реакция на него такая же.

Это тот же слот.

Это разъем MPH для подключения индикатора.

Индикаторы продаются отдельно. Это ничем не отличается от того, что обсуждалось ранее.

❯ Как работает ПИУ

В целом структура PUI во многом аналогична MC6205, а также включает в себя преобразователь питания, генератор импульсов, генератор символов, интерфейсный блок и аналогичную логику. Но показатели здесь совсем другие. Это так называемые самосканирующиеся газоразрядные индикаторы.

В общем, если вас не интересовало такое железо, возможно, вы уже заинтересуетесь, увидев матричный индикатор, который умеет работать всего с 12 проводами. И обыватель будет совершенно ошеломлен, если упомянуть тот факт, что это устройство не содержит ни одного полупроводника.

ярче всего о такой работе НИИ высказался товарищ радиолок. Об этих показателях я сам узнал, посмотрев это видео. Тогда мне сразу захотелось какое-нибудь полноценное устройство на базе такой панели. Именно это и произошло в отделении интенсивной терапии.

Принцип работы таких панелей очень похож на Декатлон и (незначительно) индикатор газовых выбросов ИН-33. Помимо обычных анода и катода, устройство имеет вспомогательный анод (сканирующий анод). Если последовательно подать импульсы между группой сканирующих анодов и одной из групп катодов, можно получить разряд, проходящий последовательно через все столбцы индикаторов. В момент, когда сканирующий разряд загорается в определенном положении (что можно четко посчитать благодаря наличию отдельного выходного катода сброса, при котором разряд начинает проходить через столбик), подается импульс. При подключении к сканирующему аноду в выбранной строке этого столбца загорается точка. Поэтому для работы индикатора нам нужна схема сканирования, постоянно проходящая по панели, и схема индикации, которая (благодаря работе от того же тактового генератора) позволяет узнать, где мы в данный момент разряжаемся. Указывает, включен или выключен анод.

❯ В чём разница между ПИУ-1 и ПИУ-2

Сначала я подумал, что эти две модели — разные версии одного и того же устройства. Но все оказалось гораздо интереснее. Первая и вторая версии имеют разные кодовые таблицы.

Вот так выглядит ПИУ-1.

И у ПИУ-2 такое есть.
Два документа плавают в открытом пространстве. Один называется «ПИУ-1: Паспорт, техническое описание и руководство по эксплуатации», другой — «Устройство индикаторное универсальное ПИУ-1, ПИУ-2: Паспорт, техническое описание и руководство по эксплуатации». При этом по сути они описывают два устройства с совершенно разной схемотехникой. Первый описывает более старую версию с двумя слотовыми модулями и объединительной платой внутри, а второй описывает новую версию, собранную на одной плате. Кроме того, первые шаги подробно опишу некоторые аспекты работы устройства в синхронном и асинхронном режимах (эти пункты, которые в документации PIU-2 благоразумно опущены). Ссылки на них дам чуть позже, чтобы вам не пришлось искать эти архивы среди множества сломанных архивов.

❯ Первый запуск

Итак, приступим к экспериментам.

Возьмите ответную часть разъема и припаяйте провода. Распиновка указана в документации.
Но, к сожалению, когда я попытался отобразить что-нибудь, это не удалось. На экране появился тот же символ. Последующая проверка показала, что счетчик адресов работает нормально, поэтому индикаторный фонарик явно неисправен. Понятия не имею, где взять то же самое, что прошить и какую прошивку использовать. Поэтому я забросил изучение этого индикатора и пролежав 6 месяцев, продал его полностью.

Также упомянутый пример смог появиться в том же видео Radiolok, демонстрируя внутреннюю часть моего PCU на 2:37. Я давно поделился этими фотографиями в чате, но теперь они наконец-то пригодились.

❯ Подключение

На самом деле существует очень мало подробных объяснений того, что делает интернет-провайдер. Документация конечно есть (две версии одновременно), но и всё. Итак, здесь мы обсудим, как это вообще работает с точки зрения программиста микроконтроллеров.

Начнем, конечно, с разъема. С выходом из строя панели исчезла и предыдущая отзывчивая часть, поэтому пришлось установить другую панель. Как оказалось, за последний год в местных магазинах радиодеталей закончились такие разъемы, поэтому пришлось покупать их у коллекционеров металла. На этот раз это уже была часть какой-то упряжи (если вдруг сообщите, что это за символ, напишите, пожалуйста, в комментариях).

Разберите разъем и припаяйте оставшиеся провода. Конечно, я их не выброшу. Они будут полезны.
Теперь можно перейти к расстановке штифтов самого блока. Наконец-то она пришла вот так:

  1. Х8

  2. первая линия

  3. Х7

  4. вторая линия

  5. Х6

  6. 3-я линия

  7. Х5

  8. 4-я линия

  9. Х4

  10. 5-я линия

  11. Х3

  12. 6-я линия

  13. Х2

  14. 7-я линия

  15. Х1

  16. ничего нет

  17. отмена

  18. тактовый сигнал

  19. Запись/отображение

  20. импульс сброса

  21. стробоскоп

  22. ничего нет

  23. перезагрузить

  24. 5В

  25. регулировка яркости

  26. -12,6 В

  27. ничего нет

  28. ничего нет

  29. ничего нет

  30. земля

  31. ничего нет

  32. масса

Для питания требуется два напряжения: +5 В и -12,6 В. Конечно, его можно питать и от блока питания компьютера. Как показала практика, устройство прекрасно запускается даже от -12 В.

Просто включите его, и ваше устройство тоже запустится. Слышу тихий звуковой сигнал преобразователя и экран загорается очень тусклым оранжевым цветом. Именно так выглядит процесс сканирования. Например, я сделал фото в темноте с длинной выдержкой и почти полной диафрагмой, и в реальности этого свечения не видно, если не присматриваться.

❯ Синхронный и асинхронный режим

Индикатор работает в двух режимах: синхронном и асинхронном.
В асинхронном режиме ОИТ может находиться в одном из двух состояний. При наличии высокого уровня на выводе 19 разъема схема управления ожидает поступления данных на вход. После снятия напряжения устройство перейдет в режим отображения.
В синхронном режиме вывод 19 всегда заземлен и отображаемая информация обновляется по мере поступления новых данных. Именно этот режим мы и будем использовать.

❯ Пишем первую программу

Помня о том, что подключение MC6205 напрямую к выводу МК приведет к неизвестным и серьезным сбоям, я решил и здесь использовать сдвиговый регистр. Поэтому подключение очень простое. Стробирование и сброс регистра МК, контакты X1...X8 - Q0...Q7. В качестве устройства управления использовался тот же тестовый Arduino.

Сам чип помещается внутрь разъема.
Теперь о программе. Сначала нужно перезагрузить экран (после чего он погаснет) а затем загрузить в регистр каждый символ по очереди, не забывая дергать стробоскоп. PUI не имеет адресной шины, как MC6205. По сути, он ведет себя как обычный дисплей 1602. Установите код на шину и установите стробоскоп на высокий уровень. Единственная разница для программистов в том, что HD44780 имеет строб по заднему фронту сигнала, а также поддерживает команды управления, тогда как единственные команды, которые знает PCU, это считывание кода символа с 8-битной шины и его чтение буфер.

Устройство работает с кодировкой KOI-7, поэтому это тоже стоит учитывать.
Остается только войти в него. Если PCU жив, вы должны увидеть на экране что-то похожее на следующее:

Наконец-то это сработало!

❯ Немного про ГТИ и внешний знакогенератор

Этот показатель имеет возможность полного внешнего управления. Это позволяет использовать PCU даже в том случае, если вы не можете подключиться к нему через стандартный интерфейс или если встроенный генератор символов перестал работать.

Для этого индикатор оснащен выходом управления линией, ГТИ и импульсом сброса.
Контакты 2, 4, 6, 8, 10, 12 и 14 используются для непосредственного включения или выключения пикселей внутри столбца. ГТИ представляет собой генератор тактовых импульсов, на котором работает схема сканирования. Когда этот сигнал меняет уровень с высокого на низкий, данные считываются с контактов управления строкой. Контакт импульса сброса необходим для определения начала панели – низкий уровень появляется на панели в тот момент, когда сканирующий разряд проходит «нулевой» катод.

Если попробовать запустить индикатор в этом режиме, то хорошо видно, насколько плохо ведет себя Arduino. «Медленный» digitalWrite не может справиться с таким переключением, что приводит к размытию изображения.

изменение «медленного» pinMode и digitalWrite для работы с «быстрым» портом кардинально улучшит ситуацию.

❯ Управление яркостью

Контакт 25 разъема — еще один генератор импульсов, используемый для управления яркостью панели. Подача высокого уровня на контакт 17 отключит индикатор. Однако если подать сигнал со случайной частотой и фазой, индикатор начнет мигать. Чтобы этого не произошло, имеются контакты регулировки яркости. Импульс на заглушающий контакт подается синхронно с импульсом на вывод 25, а его длительность позволяет регулировать время освещения ряда панелей.

❯ Неожиданные глюки

В ходе экспериментов я столкнулся с проблемой, когда после прогрева устройство становилось хуже. При выводе появлялись фантомные символы и экран не исчезал полностью даже после перезагрузки. Вероятно, это связано с электролитами, и их необходимо полностью заменить.

❯ Библиотека для Arduino

Я полностью понимаю, что большинство заинтересованных, скорее всего, будут использовать этот блок питания для сборки часов и других подобных устройств. Специально для них я вернул все тестовые программы в нормальный формат и создал библиотеку для работы с этим устройством с помощью Arduino. Репозиторий также содержит обе версии вышеупомянутых документов.

❯ Вот как-то так

Несмотря на кажущуюся простоту, PIU оказался таким же интересным устройством, как и MC6205.

По сравнению с цифровыми GRI и VLI проектов по таким устройствам очень мало, но они все же существуют. Такое роскошное устройство можно было найти на открытом пространстве. Этот индикатор выглядит очень круто и разбавляет и без того приевшийся проект, типа обычного «ИН-12 с синей подсветкой».

Вот почему это происходит.

Больше фотографий можно найти в материалах Хубре. К сожалению, все фотографии не уместились (их было очень много), но они самые суть и самые вкусные. Там же есть элементы кода и прошивки :)

  • Написано специально для читателей Timeweb Cloud и Pikabu. Подпишитесь на наш блог, чтобы не пропустить новый и интересный материал.

  • Также подпишитесь на наш эксклюзивный канал в Telegram, посвященный техническим, информативным и юмористическим вопросам об IT, технологиях и электронике. Это будет интересно.

  • Облачный сервис Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая помогает поддерживать проект.

[моё] Гаджеты Электроника СССР Время Веб Образование Технологии Длинный пост 2

Больше интересных статей здесь: Гаджеты.

Источник статьи: ПИУ-2. Оживляем плазменный текстовый индикатор из СССР.