Генератор негативної напруги для дисплея 1602 та подібних

В радіолюбительських конструкціях широко застосовуються стандартні символьні дисплеї, завдяки своїй високій надійності, низькій ціні, поширеності. Ці дисплеї виробляються багатьма фірмами, але управляються однаково - всередині них знаходиться контролер, сумісний з Hitachi HD44780. Крім того, існує багато різновидів дисплеїв - на різну кількість рядків і різну кількість символів у рядку. Більшість таких дисплеїв мають регулювання контрастності відповідно до даної схеми:

В даній схемі на вивід регулювання контрасту (вивід № 3) подається напруга від 0 до +5 вольт, чим напруга менше, тим контрастність вища. Деякі дисплеї взагалі можуть працювати, коли на виводі 3 нульове напруження (вивід 3 замкнутий на загальний), тому на просторах інтернету іноді зустрічаються схеми, на яких вивід 3 дисплея з'єднаний з загальним проводом схеми (максимальна контрастність). Скажу відразу, що так робити не можна, оскільки один дисплей буде працювати нормально, а інший вже нічого не покаже...

Відносно старі (а також деякі нові) дисплеї для налаштування контрастності вимагають негативної напруги близько -1 вольта. Також при живленні дисплея від +3,3 вольт, контрастність знижується, а підвищити її можна тільки шляхом введення в схему негативної напруги. Схема налаштування контрастності набуває наступного вигляду:

Щоб встановити оптимальну контрастність, на вивід 3 дисплея потрібно подати негативну напругу порядку -0,3...-1 вольт. Де ж взяти це негативне напруження? Для цього потрібно спаяти перетворювач (інвертор), який з +5 вольт зробить негативну напругу, залишається тільки подати його на підстроювальний резистор і встановити бажану контрастність.
Мені попався дисплей, що вимагає негативного напруження.

Якщо підключити регулювання контрасту за звичайною схемою (рис.1), встановити контраст на максимум і подати живлення +5 вольт, то ми побачимо бліде зображення:

А при живленні +3,3 вольта взагалі не буде зображення на дисплеї. Це означає, що дисплею необхідна негативна напруга для збільшення контрастності. Перетворювач (інвертор) я зібрав на базі поширеної мікросхеми MC34063, за схемою з даташита:

Я тільки змінив резистори в ланцюзі зворотного зв'язку для отримання потрібного мені напруги і прикрутив підстроювальний резистор для регулювання контрастності:

Підстроювальний резистор включений між позитивним і негативним напруженням. Це дає можливість встановити на його повзунку як позитивне/негативне напруження будь-якої величини, так і нульове напруження. Номіналами резисторів R1 і R2 задається вихідна напруга перетворювача, я поставив R2=2k, R1=1k, що відповідає вихідному напрузі близько -3,5 вольт.

Для зручності я закріпив плату перетворювача на зворотному боці дисплея за допомогою двостороннього скотчу.

Також на платі дисплея я знайшов контактні площадки, на яких присутня напруга живлення, і запитав від них перетворювач:

На платі дисплея я відслідкував куди йде доріжка регулювання контрасту (вивід 3) і перерізав її, підключивши замість виводу 3 мій зібраний і налаштований перетворювач. Напруга з виводу 3 дисплея йде на цей джампер JP6, а далі йде на чіп дисплея.

Подаємо живлення, вимірюємо напругу на виході перетворювача:

Напруга на виході в межах розрахункового, тепер підстроювальним резистором встановлюємо бажану контрастність дисплея. Чим менше/негативніше напруження, тим вища контрастність.

Мій дисплей почав нормально показувати, коли на виводі 3 встановилося напруження -0,9 вольта.

Вийшла конструкція з автономним регулюванням контрастності, що не вимагає ніяких додаткових напруг, крім живлення +3,3...+5 вольт. При цьому вивід № 3 дисплея тепер не використовується, можна його не підключати. Ще однією перевагою є те, що дисплей тепер можна живити від +3,3 вольт без втрати контрастності.

До статті додається розкладка у форматі Sprint Layout 5.

Список радіоелементів