Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik VFD Clock, Transistorarray und Heizspannung


von Wolfgang M. (avvf)


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Guten Tag,
ich möchte mir mit VFD's eine schöne Retro-Uhr bauen. Nun hätte ich noch 
ein paar Fragen zu.

Ist es möglich die VFD's zu multiplexen? Also dass ich mit dem Grid die 
Röhren der Reihe nach durchschalte?

Welches Transistorarray könnte ich benutzen um die +36VDC zu schalten? 
Denn z.B.: ULN2803 können ja nur gegen Masse schalten.

Und die letzte Frage ist, ob die Heizspannung Wechselspannung sein muss, 
oder ob ich auch einfach Gleichspannung nehmen kann.

vielen Dank!
Mit freundlichen Grüßen,
avvf

von Volker R. (pcl86)


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Wolfgang M. schrieb:
> Guten Tag,
> ich möchte mir mit VFD's eine schöne Retro-Uhr bauen. Nun hätte ich noch
> ein paar Fragen zu.
>
> Ist es möglich die VFD's zu multiplexen? Also dass ich mit dem Grid die
> Röhren der Reihe nach durchschalte?
ja, das ist gar kein Problem


>
> Welches Transistorarray könnte ich benutzen um die +36VDC zu schalten?
> Denn z.B.: ULN2803 können ja nur gegen Masse schalten.
>
Das IC der Wahl ist der UDN2981. Der schaltet bis zu 50 V gegen VCC



> Und die letzte Frage ist, ob die Heizspannung Wechselspannung sein muss,
> oder ob ich auch einfach Gleichspannung nehmen kann.
Kannst du, jedoch besteht die Gefahr, dass die Segmente unterschiedlich 
hell leuchten.


>
> vielen Dank!
> Mit freundlichen Grüßen,

von hp-freund (Gast)


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Man kann auch einen Spezialisten bemühen:

z.B. PT6312, PT6315, SN75518
da sind die Schieberegister schon mit drin.

Für die Heizung finde ich die Wechselseitige Ansteuerung mit H-Brücke 
eine gute Idee.

von MaWin (Gast)


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Wolfgang M. schrieb:
> Ist es möglich die VFD's zu multiplexen? A

Ja.

Wolfgang M. schrieb:
> Welches Transistorarray könnte ich benutzen um die +36VDC zu schalten

Einfacher ist es, die Heizung und damit Kathode auf -36V zu legen und 
Kaskoden zum Schalten zu verwenden. Sind aber Einzeltransistoren und ein 
(100k)
pull down nach -36V

> Und die letzte Frage ist, ob die Heizspannung Wechselspannung sein muss,

Ja.

von Olaf (Gast)


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> Und die letzte Frage ist, ob die Heizspannung Wechselspannung sein muss,
> oder ob ich auch einfach Gleichspannung nehmen kann.

Das kommt drauf an. :-)

Grundsaetzlich kann man auch mit Gleichspannung heizen. Hab ich schon 
gemacht. Das Problem ist nur das dann die Spannung zwischen Kathode und 
Anode am VFD unterschiedlich gross ist. Das kann dazu fuehren das die 
Zeichen auf der einen Seite heller sind wie auf der anderen. Wie stark 
der Effekt ist haengt von der Hoehe der notwendingen Heizspannung und 
der groesse der Anodenspannung ab. Bei mir war das kaum sichtbar. 
Notfalls muss man beim multiplexen halt ausgleichen.

Olaf

von Wolfgang M. (avvf)


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Vielen Dank für die zahlreichen Antworten.
Ich habe einmal die Schaltung gezeichnet, passt das so?
Kann ich die Heizungen in Serie hängen? Weil wie machen ich das sonst am 
besten, denn ich brauche eine Heizspannung < 1,25V

Ferner habe ich mir überlegt statt dem Transistorarray die einzelnen 
Stufen aus je 2 Transistoren aufzubauen, dann müsste ich nicht extra 
bestellen - denke aber, dass der Routing aufwand sehr groß werden 
dürfte.

Mit freundlichen Grüßen,
avvf

Edit: ist der TD62783APG gleich dem ULN2981? Da ich diese bei meinem 
Versandhändler nicht bekomme.

Und welche MOSFETS könnte ich denn am besten statt den 530/9530 nehmen? 
Da diese ja 'leicht' überdimensioniert wären

: Bearbeitet durch User
von hp-freund (Gast)


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Wolfgang M. schrieb:
> denn ich brauche eine Heizspannung < 1,25V

Das hört sich nach einem LM317 mit ADJ direkt nach Masse an.
Dann alle Heizungen parallel.
Durch die geringe Heizspannung und die 36V Anoden- u. Gitterspannung 
sind die Helligkeitsunterschiede auch mit Gleichspannung dadurch nur 
minimal.

von Wolfgang M. (avvf)


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hp-freund schrieb:
> Wolfgang M. schrieb:
>> denn ich brauche eine Heizspannung < 1,25V

Nunja, ich brauche eine Heizspannung von ungefähr 0,9V - also geht das 
leider nicht mit dem LM317 und ADJ direkt nach Masse.

Edit: ich könnte ja zu jedem Modul einen Widerstand/Diode in Serie 
schalten, wäre denk ich mal das einfachste

: Bearbeitet durch User
von hp-freund (Gast)


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Wolfgang M. schrieb:
> einen Widerstand/Diode in Serie

gute Idee. Ausserdem hast Du mit dem LM317 eine potenzielle Störquelle 
durch den Schaltregler-Ersatz weniger.

Wie werden die Transistoren bzw. Treiber angesteuert?
Schieberegister?

Ich wäre weiterhin für einen SN75518 oder anderen VFD Treiber.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn75518.pdf

von hp-freund (Gast)


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oder auch einen davon, je nach Verfügbarkeit:

http://www.maximintegrated.com/en/datasheet/index.mvp/id/4097

von Wolfgang M. (avvf)


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hp-freund schrieb:
> gute Idee. Ausserdem hast Du mit dem LM317 eine potenzielle Störquelle
> durch den Schaltregler-Ersatz weniger.


Du meinst durch den LM2596 eine Störquelle, daher den LM317 nehmen, 
oder?


Ich habe gedacht, dass ich für jede Röhre ein HC595 Schieberegister mit 
Storage-Register nehme und dann das Transistor-Array dahinter. Dann habe 
ich keinen Stress mit dem Multiplexen.

Ja, ich würde gerne diesen IC nehmen, allerdings möchte ich das Projekt 
schnell fertig bringen und den SN75518 hat weder Bürklin noch 
RS-Components.

Mit freundlichen Grüßen!

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Wolfgang M. schrieb:
> Ich habe einmal die Schaltung gezeichnet, passt das so?

Eher nicht. Der 100K Pulldown (R3) geht nicht gegen GND sondern gegen 
-30V. Oder wieviel Spannung dein VFD braucht. Die wirksame Anoden- 
spannung sind Vcc-(-30V) wenn wir bei obigen -30V bleiben.

> Kann ich die Heizungen in Serie hängen?

Du willst also anscheinend mehrere VFD Digits einzeln ansteuern?
Dann die Heizungen parallel.

> Weil wie machen ich das sonst am
> besten, denn ich brauche eine Heizspannung < 1,25V

Entweder hast du eine hinreichend kleine Spannung (Netztrafo oder 
Spannungswandler) oder du schaltest Widerstände in Reihe mit der 
Heizung. Ersteres ist natürlich energiesparender.

> Ferner habe ich mir überlegt statt dem Transistorarray die einzelnen
> Stufen aus je 2 Transistoren aufzubauen, dann müsste ich nicht extra
> bestellen - denke aber, dass der Routing aufwand sehr groß werden
> dürfte.

Du brauchst nur einen pnp-Transistor bzw. pnp-Digitaltransistor pro 
Anode bzw. Grid. Angesteuert mit Logikpegel L-aktiv. Die Ausgänge der 
Treiber schalten dann zwischen Vcc (aktiv) und -30V (Pulldown).

Die Heizung muß auf einer Spannung von ca. -25V liegen (gleichspan- 
nungsmäßig). Traditionell mit einer Trafowicklung für die Heizspannung, 
deren Mittelanzapfung über eine 4.7V Z-Diode mit der negativen 
Vorspannung verbunden ist. Dann schalten Gitter und Anoden zwischen ~ 
-5V und ~ +30V bezüglich der Heizung.

Nochmal: entscheidend ist die (mittlere) Spannung zwischen der Kathode 
(Heizdraht) und den Anoden bzw. Gittern. Zum Einschalten wird eine 
Spannung von ca. 30V benötigt (zwischen 15..40V) und zum sicheren 
Ausschalten eine leicht negative Spannung von -2..-5V.

Wenn du mit Gleichspannung heizen willst, dann halt -30V Vorspannung, 
Heizung zwischen -25V und -30V mit hinreichend großem Vorwiderstand auf 
der -30V Seite. Dann hat die Kathode zwischen -25V und -24.1V (bei 
angenommenen 0.9V Heizspannung).

Bei diesen angenommenen Spannungsverhältnissen wird Heizung mit 
Gleichspannung funktionieren. Kritisch wir es erst, wenn die effektive 
Spannaung zwischen Heizdraht und Anoden über die Länge des Heizdrahts um 
mehr als ca. 10% variiert.

von Wolfgang M. (avvf)


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Danke Axel für deine Antwort.
Nur leider verstehe ich noch immer nicht warum ich die Heizung dann 
nicht auf GND legen kann und die Elemente mit +35V Ansteuern kann. 
(siehe Bild)
Der Potentialunterschied ist ja immer der selbe, oder?

Mit freundlichen Grüßen!

von hp-freund (Gast)


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Wolfgang M. schrieb:
> Du meinst durch den LM2596 eine Störquelle, daher den LM317 nehmen,
> oder?

So dachte ich mir das...

Sind zwar keine echten Schnäppchen, aber verfügbar:

https://de.rs-online.com/web/c/halbleiter/display-treiber-und-controller/fluoreszenzanzeigen-ansteuerungen/

von hp-freund (Gast)


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und es ist sogar eine PWM Helligkeitsregelung möglich :)

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Wolfgang M. schrieb:
> Danke Axel für deine Antwort.
> Nur leider verstehe ich noch immer nicht warum ich die Heizung dann
> nicht auf GND legen kann und die Elemente mit +35V Ansteuern kann.

Können kannst du das. Aber der Aufwand wird dadurch eher höher. Die 
meisten Anschlüsse an einem VFD sind nun mal Anoden bzw, Gitter. Und 
dann macht es schon einen Unterschied ob man zum Ansteuern einen simplen 
pnp-Transistor braucht oder einen H-Side Treiber der auf +35V schaltet.

Sobald der Krempel integriert ist, spielt es natürlich keine Geige mehr. 
Dummerweise sind integrierte VFD-Treiber eher schlecht erhältlich.

Und apropos "Heizung auf GND" - kann gehen, ist aber grenzwertig. Alle 
industriellen Schaltungen lassen die Heizung ein Stück über der 
negativen Spannung floaten um so zwischen deutlich positiver Spannnung 
(ein) und leicht negativer Spannung (aus) umschalten zu können. Machen 
die sicher nicht aus Jux und Dollerei.

von Volker R. (pcl86)


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Wolfgang M. schrieb:
> Edit: ist der TD62783APG gleich dem ULN2981? Da ich diese bei meinem
> Versandhändler nicht bekomme.

Hallo Wolfgang,

den Baustein bekommst du als UDN2981 bei Reichelt.

Tatsächlich geliefert wird aber der TD 62783AP.

Ich habe selbst schon eine Reihe von Uhren mit VFDs gebaut. Um mir den 
Aufwand mit den Transistoren zu sparen, nehme ich ausschließlich den 
vorgenannten IC.

Zur Heizung: Ich schalte die Heizungen z.B. von sechs IV-11 Röhren 
parallel und lege das Potential einer Seite über eine 1N400x Diode auf 
Masse. Damit erzeuge ich eine kleine negative Vorspannung um die 
unbenutzten Segmente zuverlässig dunkel zu schalten.
Dafür nutze ich den LT1936 um die 2,2V (1,5V Heizspannung und 0,7V 
Spannungsabfall über die Diode) für die sechs parallelgeschalteten 
Heizungen zu erzeugen.

Gruß
Volker

von Wolfgang M. (avvf)


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Vielen Dank für eure Hilfe.

Bin fertig - siehe Bild :)

Mit freundlichen Grüßen!

von hp-freund (Gast)


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Fein!
Nun bitte noch einen Blick auf die IC Seite....

von Wolfgang M. (avvf)


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Danke!
gerne doch, habe es jetzt mit 4 Stück HC595 und 4 UDN2981 gebaut.

Außerdem habe ich, wie mir von Volker vorgeschlagen hat, 4 Dioden 
benutzt um die Heizung um 0,7V von GND anzuheben.

Stromaufnahme bei 12V: 240mA

Die RS232 habe ich nur drauf gebaut um mir beim debuggen selbst zu 
helfen, indem ich dann Variablen ausgeben kann ;)

Mit freundlichen Grüßen!

von hp-freund (Gast)


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Falls Du noch etwas tunen möchtest, und Du hast ja noch etwas Platz 
mitten zwichen den Röhren.
Wie wäre es noch mit:

http://www.jogis-roehrenbude.de/Roehren-Geschichtliches/Nixie/IVLM1-1.htm

An sonsten Glückwunsch zum "schnellen" Projekt ;-)

von Wolfgang M. (avvf)


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Vielen Dank für den Input, verwende ich vielleicht bei Version 2, die 
soll dann auch die Sekunden anzeigen.

Hier habe ich nur einen Sekunden-Indikator gemacht indem die 
Dezimalpunkte jeweils eine Sekunde leuchten und dann eine wieder nicht.

Danke! Musste mich beeilen, habe schließlich nur mehr eine Woche 
Schulferien und noch etwas vor.

von Joe S. (physikus)


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hp-freund schrieb:
> Falls Du noch etwas tunen möchtest, und Du hast ja noch etwas Platz
> mitten zwichen den Röhren.
> Wie wäre es noch mit:
>...............................................
>
> An sonsten Glückwunsch zum "schnellen" Projekt ;-)

Auch von mir Herzlichen Glückwunsch zum gelungenen Projekt!
Ach ja, da Du sicherlich einen µC benützt, kannst Du leicht eine Datums- 
und Sekundenanzeige auf Knopfdruck nachrüsten...;-)

: Bearbeitet durch User
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