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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik NixieUhr Schaltplan - Kritik erwünscht


Autor: Michael A. (meta)
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Hi ihrs,
ich würde mir gerne eine Nixie Uhr bauen und hab schon einige Projekte 
dazu angeschaut. Jetzt hab ich selber mal nen Plan gemalt und wollte mal 
fragen ob ich grobe Fehler gemacht hab. Ist außerdem mein erster Plan 
mit Eagle. Ich hoffe man kann ihn lesen ;)

Die Spannungsversorgung (180 Volt) für die Nixies wollte ich so bauen 
wie hier beschrieben: 
http://www.desmith.net/NMdS/Electronics/NixiePSU.html
Nur sind die Bauteile die der nette Mensch dort aufführt teilweise nicht 
mehr bei Farnell im Sortiment. Und da er sagt dass die Bauteile wichtig 
für eine korrekte Funktion sind steh ich grad bissl dumm da. Ich trau 
mir zwar zu sowas aufzubauen aber ich kann leider nicht bewerten wo man 
Abstriche machen kann und wo nicht. Dazu fehlt mir noch etwas das 
Hintergrundwissen. Ich wäre dankbar für einen Tip wo man die Bauteile 
bekommen kann oder welchen Ersatz es dafür gibt so dass das Netzteil 
noch gut funktioniert. Am kritischsten sind wohl die Diode, der MOSFET 
und die zwei Kondensatoren C1 und C4.

Danke schonmal für jede Hilfe die angeboten wird.

Michael

Autor: Clemens (Gast)
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Also die Kondensatoren sind unkritisch, im Zweifelsfall einfach höhere 
Werte nehmen. Es sollten jedoch Low-ESR Typen sein.

Was die Diode und den MOSFET angeht habe ich keine Ahnung, aber da der 
Strom nur geschaltet wird denke ich, dass es bei den beiden Bauteilen 
nicht so genau ist und man auch Bauteile nehman kann, die ähnliche Werte 
haben, solange sie die Belastung vertragen.

Autor: Clemens (Gast)
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Bei deinem Festspannungsregler fehlen 2 Kondensatoren, je einen am 
Eingang und am Ausgang (100nF Keramik).

Autor: Michael A. (meta)
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Danke schonmal soweit.
Die 2 Kondensatoren werd ich noch einplanen.

Mit den anderen Bauteilen werd ich mal zusammensuchen was genau ich da 
finde und wo die Unterschiede sind. Im Zweifelsfall werd ich da einfach 
nochmal nachfragen.

Autor: Hubert G. (hubertg)
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Es sollte auch an AVCC AGND noch ein 100n Kondensator, AREF nicht an 
AVCC legen sondern offen lassen, wenn der ADC nicht verwendet wird, 
sonst über 100n nach GND.
Auch an Reset noch ein 100n nach GND.
Die Kondensatoren an AVCC und VCC so nahe wie möglich an die Pin des µC 
legen.

Autor: Lupin (Gast)
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Zum Thema Nixie Uhr bringe ich gerne den Schaltplan meiner Uhr. Die 
alten Treiber ICs zu verwenden (afaik sind das alles russische ICs) 
finde ich nicht zeitgemäss, wenn man sowieso schon einen µC verwendet 
kann man auch gleich alles bis auf die Röhren modern gestalten.
Wenn man nicht multiplexen will ist es aber wohl eine der besten 
Lösungen (bis auf die HV-Schieberegister welche z.B. in der 
4-Letter-Word clock verwendet werden).

Hier mein Schaltplan:
http://lupin.shizzle.it/images/lupi-nixie_sch.jpg

Die Intelligenz steckt halt dank multiplexing, fehlenden Schaltregler-IC 
und fehlenden Basisvorwiderständen mehr in der Firmware als in der 
Elektronik.

Autor: Michael A. (meta)
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Hmm dass so viele Abblockkondensatoren benötigt werden wusste ich auch 
noch nicht. Hab die jetzt mal eingeplant.
Den AREF hab ich jetzt mal über 100nF nach GND angeschlossen. Ist das so 
richtig? Momentan brauche ich den ADC zwar noch nicht aber ich wollte 
mir das offen lassen falls ich später noch einen Temperatursensor 
anschließen will damit ich mir die Temperatur noch anzeigen lassen kann.
Da müsste ich dann wohl auch noch ein paar Pins auf PortA freiräumen.

Danke schonmal soweit

Autor: Michael A. (meta)
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Danke Lupin,
welche Nixie Röhren verwendest du denn? Soweit ich das richtig 
verstanden habe eignen sich nicht alle Röhren fürs multiplexen. Ich 
wollte die IN-14 verwenden.
Und noch eine kleine Frage zu Eagle: wie macht man diese Sprünge in dem 
Signal (so wie bei deinem Plan zum Beispiel das N1 bis N6) ?

Autor: egberto (Gast)
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Willst du die Uhr eigentlich auch Stellen oder musst du dann genau z.B. 
00:00 Uhr den RESET Taster drücken ;-) ?

Also 2 mal Taster an 2 freie IO-Pins und den RESET Taster weglassen (da 
kannst du bei Bedarf den Stecker ziehen).

egberto

Autor: Lupin (Gast)
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Michael: Die Sprünge machst du indem du anfängst eine Verbindung zu 
zeichnen, dann brichst du ab (so das die Verbindung im Nichts endet). 
Nun benennst du die Verbindung um und gibst ihr einen Namen. Wenn du das 
gleiche an anderer Stelle mit einer anderen Verbindung machst dann wird 
dich Eagle fragen ob du beide Netze miteinander verbinden willst - wenn 
du das bestätigst hast du deine Verbindung zwischen zwei voneinander 
getrennten Punkten.

Ich verwende IN-14. Die russischen Röhren halten schon ziemlich lange im 
Multiplexbetrieb - Qualitätsware aus der UDSSR halt. Meine Uhr ist nun 
über ein Jahr alt und ich hab keine Veränderung des Leuchtbildes 
gemerkt. Ist aber auch nur in Betrieb wenn ich zuhause bin (hängt an 
Steckdosenleiste) - dank DCF77 stellt sie sich ja immer selbst.

Autor: Michael A. (meta)
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So jetzt hab ich auch mal den geänderten Plan angehängt...
Die Uhr soll sich auch über DCF77 stellen.. hatte ich vorher vergessen 
reinzumalen ;)

Danke für den Tip mit Eagle Lupin.
Da du ja auch die IN-14 benutzt und multiplext scheint das ja zu 
funktionieren ;) Dann sollte ich doch mal drüber nachdenken das so zu 
machen. Dann kann man ja auch die Röhren dimmen was besser für die 
Lebensdauer sein soll (wenn man sie nicht gleich voll befeuert sondern 
langsam anschaltet).
Vielen Dank bis hierher auf jeden Fall mal. Ich werd mich dann mal auf 
die Suche nach Bauteilen für das HV-Netzteil machen.

Autor: Einhart Pape (einhart)
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Für die Lebensdauer der Röhren wäre die Anpassung des Anodenstroms an 
die Umgebungshelligkeit nicht schlecht. Ich meine dass ich vor 35 Jahren 
bei meiner ersten Uhr irgendwie einen LDR dazwischen hatte.

Gruß
Einhart

Autor: Michael A. (meta)
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Lupin darf ich mal Fragen wo du deine Teile für den HV Teil herbekommen 
hast? Die Dioden scheinen irgendwie schwer zu bekommen zu sein. Oder ich 
schau nur an den falschen Stellen ;)
Und welchen Wert hat dein Kondensator C3?

Autor: Lupin (Gast)
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Michael: Die Diode gibt es bei Segor. Die ist halt relativ schnell und 
hält eine hohe Spannung aus. (600V 1A 20ns)

Fast alle Bauteile sind von Segor. Der Transistor ist schwer zu 
bekommen. Da würde ich die standard typen nehmen IRF830 oder so. Ich 
habe den BSP297 nur genommen, weil ich alles als SMD haben wollte.

Das sind übrigens alles SMD Bauteile (bis auf den Elko C3). Der Wert von 
C3 ist absolut unkritisch. Ich habe 4.7µF eingesetzt. Theoretisch müsste 
es auch ganz ohne gehen (ist aber nicht so schön für die Röhren).

Beim Multiplexen sind die Z-Dioden an den Kathoden wichtig. Wenn du die 
nicht drin hast wirst du Ghosting-Effekte bekommen (eine Art 
Übersprechen von einer Röhre zur anderen, sieht nicht schön aus). Da hab 
ich 56V Zener Dioden genommen.

Durch die Verwendung von Zener Dioden an den Kathoden würde man auch mit 
Transistoren auskommen die eine geringere Spannungsfestigkeit haben (da 
die Kathoden dann nur von 56V nach 0V geschaltet werden müssten und 
nicht mehr von ~170V nach 0V).

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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Hi,

1) im Schaltplan fehlen Connector-Punkte an C1-6.
2) Bei meinen Nixies (ZM1210) leuchtet die 1 etwas heller als die 
anderen Ziffern, vermutlich weil die entsprechende Kathode kleiner ist. 
Daher hab ich zusätzliche Vorwiderstände an der 1
3) Die LEDs zum Beleuchtan besser via T+PWM ansteuern, um die Helligheit 
anpassbar zu haben?
4) Sicher, daß das SNT den DCF-Empfang nicht stört?
5) An RESET 100nF

Hier noch meine Nixie-Baustelle

http://www.gjlay.de/pub/neptun/index.html

Autor: holm (Gast)
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Ich warne hier eindringlich vor Multiplexing von Röhren die dafür nicht 
spezifiziert sind. Das ist der Lebensdauer nicht zu- sondern eher 
abträglich
weil die Röhren im Moment der Zündung jedesmal etwas Metall von den 
Katoden verdampfen und die Röhren von innen sehr schnell schwarz werden.
Multiplexing spart zwar jede Menge Bauteile und erlaubt schöne Effekte 
(wie z.B. ineinander übergehende Ziffern oder sowas) aber der Preis ist 
kürzere Lebensdauer. Gut eine IN14 bekommt man fast hinterher 
geschmissen, aber in meiner Uhr werkeln Z5660 und ab da wird es teuer.

Die 74SN141 ala K155ID1 sterben verhältnismäßig schnell, wenn Du eh eine 
Platine machst, nimm entweder Hochvoltschieberegister (Maxim hat sowas 
im Programm für VFD Displays, habe aber keinen Lieferanten für kleine 
Stückzahlen gefunden) oder aber nomale Schieberegister und Transistoren 
dahinter (möglicherweise Arrays) und steuere das lange kaskadierte 
Schieberegister mit der SPI. so funktioniert das bei mir auch nur das da 
ein 89C4051 drin sitzt und sich um CMOS Uhr (im PCFxxxx), DCF Uhr und 
Weckzeiten kümmert.

Das sind meine 2 Cent..

Gruß,

Holm

BTW Kat(HODEN?!?)... Das heißt Katode. Oder hat hier schon mal Jemand 
was von Anhoden gelesen? Interessant finde ich die Leute mit Penthoden, 
ich habe nur dihoden :-)

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Kathode ist in Ordnung. Kommt von hodos, ist griechisch und heißt "Weg".

Autor: Tubie (Gast)
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Wegen dem Netzteil:

Einfach mal ein oder 2 Trafo Wickler anfragen und sich die Passenden 
Spannungen/Ströme Wickeln lassen. Ein Trafo wird sowiso benötigt und 
wenn dann auch noch die Passene Anodenspannung da ist, kann auf den 
Selbstgebauten Schaltregler verzichtet werden und ein ungetrübter DCF-77 
empfang ist die Folge. Die meisten Schaltregler arbeiten zwischen 50 und 
100kHz und bei 77,5kHz liegt DCF. Da ist ärger vorprogrammiert.

Gruß,
Tubie

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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holm wrote:
> Ich warne hier eindringlich vor Multiplexing von Röhren die dafür nicht
> spezifiziert sind. Das ist der Lebensdauer nicht zu- sondern eher
> abträglich
> weil die Röhren im Moment der Zündung jedesmal etwas Metall von den
> Katoden verdampfen und die Röhren von innen sehr schnell schwarz werden.

Kannst du näher erklären, was beim Zünden genau passiert?

> BTW Kat(HODEN?!?)... Das heißt Katode.

Ist beides statthaft:

http://de.wiktionary.org/wiki/Kathode
http://de.wikipedia.org/wiki/Kathode

Autor: Michael A. (meta)
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So.. den LEDs und den Dezimalpunkten an den Röhren hab ich jetzt noch 
nen Transistor spendiert. Der fehlende Kondensator ist auch drin.

@Tubie:
Dass es mit dem DCF77 Empfang zu Problemen kommen kann mit dem Netzteil 
ist mir mittlerweile bewusst. Aber da das DCF Modul eh in einer externen 
Schachtel steckt und vielleicht auch nur bei Bedarf an die Uhren 
angesteckt wird kann ich ihn auch weit genug von der Uhr halten dass es 
da keine Probleme gibt.

Das Multiplexen lass ich wohl eher erstmal sein. Es gibt ein paar die 
behaupten das wäre besser für die Röhren. Aber die Mehrheit ist wohl 
dafür dass es schlechter für die Röhren ist ;)

Danke für den Tip mit Segor. Da werde ich mal nach den Teilen schauen.

Danke für die Hilfe soweit. Ist halt doch ne nette Community hier :)

Autor: egberto (Gast)
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nimm als Transistor einen MPSA42 (deiner ist bei der UCE doch recht 
grenzwertig), ein Basiswiderstand von 33k...10k sollte auch das Leben 
des Transistors erhalten, der komische RESET Taster ist auch noch drin - 
ist deine Soft so buggy das du alle 10 min von Hand Reset machen mußt 
;-))

Ach ja , die Junctions fehlen bei der Beschaltung der DPs, und ein R 
(5k?) in Reihe zum DP (damit der gleich hell wie die Ziffer ist) wären 
auch nicht schlecht.

Ansonsten nicht übel.....

egberto

Autor: holm (Gast)
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@Johann: Ich stelle mir vor, das dort eine Spotzündung passiert, d.h. 
das sich die Kapazität der Röhre die ja uf Zündspannung aufgeladen ist, 
an einem Punkt schlagartig entlädt und zur Ionisation des Gases führt. 
Dabei wird augenscheinlich Metall verdampft.
In DDR Datenbüchern war explizit angegeben welche Typen für 
Multiplexbetrieb zugelassen sind (Z590 und Andere). Warum konkret weiß 
ich auch nicht, ich kenne aber den Effekt aus eigener Anschauung :-(

Ich schätze mal das Wissen draüber ist bereits ausgestorben...

Gruß,

Holm

Autor: Michael A. (meta)
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Soooo...
Nochmal eine überarbeitete Fassung ;)

Ich hab mich auf Grund der Bauteilsituation (die hier verwendeten Teile 
bekommt man besser :) jetzt doch für ein anderes Netzteildesign auf 
Basis des MC34063 entschieden...

@egberto: ja hast ja Recht. Eigentlich sollte der Reset Taster nicht 
nötig sein. Kann man eigentlich über avrdude oder so einen Reset über 
ISP auslösen? Gut wärs ja.
Wie bekomm ich raus welcher Wert für die Widerstände an den 
Dezimalpunkten gut wäre? Oder is das wieder so eine "Probiers aus" 
Sache? ;)

Kann man in Eagle die Bauteilnummerierung nochmal neu machen lassen? 
Weil es jetzt so in etwa einen R1, R2, R8, R45 und R92 gibt. Dass man 
das wieder schön von 1 rauf nummerieren lässt.

Autor: Michael A. (meta)
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Wo würde man in der Schaltung (beim HV Netzteil wohl) noch eine 
Sicherung reinbauen?

Sollte man beim Transistor an den LEDs auch einen Basiswiderstand 
einplanen? Ist das generell sinnvoll?

Zum Thema Multiplex:
Es gibt wohl einige Röhren die auch für Multiplexbetrieb geeignet sind. 
Anscheinend gehört die IN14 auch dazu. Zumindest hab ich hier 
(http://www.jb-electronics.de/html/elektronik/nixie...) in den 
technischen Daten Angaben zum Pulsstrom gefunden. Ich denke mal das 
bezieht sich dann aufs Multiplexen.

Autor: Hugga Bugga (Gast)
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Die IN-8-2 müssten auch zum Multiplexen geeignet sein.

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