Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik VFD - Anodenspannung per Poti regeln


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von Alexander H. (alexander_h732)


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Hallo Leute,

ich besitze ein VFD-Modul (5V) mit PT6314 Controller.
Am VFD-Modul (ähnlich 44780 LCD) angeschlossen ist eine Schaltung mit 
Atmel-Mikrocontroller.
Diese Schaltung soll unverändert bleiben, d.h. eine Helligkeitsregelung 
über Software kommt nicht infrage.

In einer Futaba Application Note ist von Helligkeitsregelung über 
Grid/Anodenspannung die Rede.
In meinem Fall beträgt die Gitter/Segment-Spannung 32V. +-5V 
Anodenspannung wären wahrscheinlich in Ordnung.

In meinem Modul werden Heizspannung (filament=F)
und Segmentspannung (=VDD2 am PT6314) mittels Schaltnetzteil erzeugt.
An welcher Stelle könnte ich zB. ein Poti einfügen, um die 
Anodenspannung um ca. +-5V variabel einstellbar zu machen?
Wie müsste ich das Poti ungefähr dimensionieren?

Ich habe versucht, die Schaltung 1:1  aufzuzeichnen, teilweise mit 
Bauteilbezeichnung und Werten.
Die gezeichnete Schaltung orientiert sich an der Positionierung auf dem 
Board.
Das 8-Pin Teil (aus Headern zusammengestellt) soll übrigens eine Spule 
mit acht Anschlüssen darstellen.

Ich hoffe, man kann es halbwegs erkennen und hoffentlich passt auch der 
Schaltplan. :)

Verwendete SMD-Dioden/Transistoren sind
MMBD914L (5D 8)
S9013 (J3/ NPN)
BZX84C6V8 (6,8V)
2SC3303 (NPN).


Viele Grüße und vielen Dank für Eure Hilfe,
Alexander

: Verschoben durch Moderator
von H. H. (hhinz)


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Alexander H. schrieb:
> Ich hoffe, man kann es halbwegs erkennen und hoffentlich passt auch der
> Schaltplan.

Er ist vollkommen unleserlich.

von Rainer W. (rawi)


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Alexander H. schrieb:
> Ich hoffe, man kann es halbwegs erkennen und hoffentlich passt auch der
> Schaltplan. :)

Viele Bauelemente sind nur anscheinend nur einseitig angeschlossen (z.B. 
R1, R2, R4, C8). Was sagt der ERC zu dem Wirrwarr?

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Aus diesem Plan kann ich nichts heraus lesen. Außer, dass die Schaltung 
so garantiert nicht funktioniert.

von Alexander H. (alexander_h732)


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Ja, alle Bauteile sind angeschlossen.
Ich überarbeite den Schaltplan nochmal, um das übersichtlich 
hinzukriegen.
Prinzipiell handelt es sich um ein Standard VFD-Netzteil, das so oder so 
ähnlich auf sehr vielen Modulen von Futaba/Samsung/Newhaven zu finden 
ist.
(immer mit einer 8 poligen Spule).
Leider gibts von den Modulen überhaupt keine Service Manuals, wo man den 
Schaltplan mal nachvollziehen könnte.
DVD-Player zB. erzeugen die Anodenspannung anders (in anderen 
Schaltungsteilen), da hatte ich schon in verschiedenen Service Manuals 
nachgeschaut.

Mir ging’s darum, ob ich die Anodenspannung nach dem Schaltnetzteil oder 
irgendwo im Schaltnetzteil selbst (dann läuft es vielleicht nicht mehr 
an) per Poti regeln kann, bzw. ob da ein spannungsbestimmender 
Widerstand ausfindig gemacht werden kann.

von H. H. (hhinz)


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Alexander H. schrieb:
> spannungsbestimmender
> Widerstand

Wird es schon geben, aber damit senkst du auch die Heizspannung, und das 
willst du nicht haben.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Erkläre mal C8 und wo der Strom aus dem Emitter von T1 hin fließt.

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


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Alexander H. schrieb:
> Am VFD-Modul (ähnlich 44780 LCD) angeschlossen ist eine Schaltung mit
> Atmel-Mikrocontroller.
> Diese Schaltung soll unverändert bleiben, d.h. eine Helligkeitsregelung
> über Software kommt nicht infrage.

Gibt es dafür auch einen (guten) Grund? Der PT6314 erlaubt die 
Helligkeit in 4 Stufen einzustellen. Siehe Instruction "FUNCTION SET" im 
Datenblatt. Der Aufwand in Software beschränkt sich darauf, zwei Bits 
passend zu setzen.

VFD werden nicht grundlos per PWM in der Helligkeit gesteuert. Mit der 
Anodenspannung kann man die Helligkeit nämlich nur sehr begrenzt 
einstellen. Gerade bei geringen Helligkeiten können dann einzelne 
Segmente ungleichmäßig (ok, entfällt wohl bei Dot-Matrix) oder gar nicht 
mehr (das aber auch bei Dot-Matrix) leuchten.

von Alexander H. (alexander_h732)


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Die Nachteile sind mir bekannt.
Um das beurteilen zu können, würde ich das gerne mal testen. Futaba 
erwähnt ja auch in der App Note, dass es geht, aber u.U. nur in geringem 
Umfang.
Für große Helligkeitsänderung ist es vielleicht ungeeignet.

Es handelt sich wohl evtl. um einen Gegentaktwandler wie hier 
beschrieben:
https://www.jogis-roehrenbude.de/Leserbriefe/Uwe-Beis_Pegelmessgeraet/DPLCM-VFD.htm

https://www.beis.de/Elektronik/DPLCM/VFD/Jogi/vfd-ps_sp.GIF

Lässt sich das grob auf meine Schaltung übertragen?

: Bearbeitet durch User
von Dietrich L. (dietrichl)


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Alexander H. schrieb:
> Ich überarbeite den Schaltplan nochmal, um das übersichtlich
> hinzukriegen.

Vielleicht hilft dir
https://www.mikrocontroller.net/articles/Schaltplan_richtig_zeichnen

von Rainer W. (rawi)


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Alexander H. schrieb:
> Die gezeichnete Schaltung orientiert sich an der Positionierung auf dem
> Board.

Zum Thema Schaltplan:

"Sie [die grafische Darstellung einer Schaltung] berücksichtigt nicht 
die reale Gestalt und Anordnung der Bauelemente, sondern ist eine 
abstrahierte Darstellung "

aus: https://de.wikipedia.org/wiki/Schaltplan

von Alexander H. (alexander_h732)


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Ja, schon klar. Für die erste Näherung mach ich das aber ab und zu.
So richtig sachdienliche Hinweise zur Spannungsversorgung von VFDs sind 
das jetzt nicht, oder?

Mir scheint, dass es bei den VFDs Unterschiede gibt, zwischen 
„Profi“(Industrie)-Modulen und Hobby-Anwendungen (VFD-Uhren usw.).

Zu den professionellen Schaltnetzteilen finden man fast keine 
Schaltungsbeispiele, dafür im DIY-Bereich aber massig NE555-Step Ups.

von Ove M. (Firma: ;-) gibt es auch) (hasenstall)


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Einen sachdienlichen Hinweis habe ich für dich:
VFDs altern unter zu geringer Spannung deutlich schneller, sie werden 
dunkler im „Dimmbetrieb“ nach deiner Vorgabe.

von Alexander H. (alexander_h732)


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Nein. Wenn man die Minimalspannung laut Datenblatt einhält, dann nicht.
Ich halte mich an die Futaba Aussage, die besagt, dass das geht und das 
sind die Profis.

http://www.vwlowen.co.uk/arduino/vfd/VFD-Application-Note.pdf

Was passiert denn bei Software-Dimmung (PWM?)?
Ich glaube, dass kann man eh nur nach mehreren tausend Betriebsstunden 
abschließend klären, aber darum ging’s bei meiner Frage auch nicht.

Bei den Nixies gabs doch auch schon Kontroversen wegen Multiplexing vs. 
statischer Betrieb, wer hatte da eigentlich Recht?

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Alexander H. schrieb:
> Die gezeichnete Schaltung orientiert sich an der Positionierung auf dem
> Board.
Dann musst du noch einen Schritt weitergehen und die Bauteile anhand 
ihrer Funktion und dem Signalfluss positionieren.

> Die gezeichnete Schaltung orientiert sich an der Positionierung auf dem
> Board.
Ich bin mir relativ sicher, dass diese Schaltung falsch abgezeichnet 
ist. Denn zunmindest der T2 mit seinem C6 ist nutzlos, weil der C6 nie 
definiert entladen wird.

Wo kommt denn da eine Versorgung rein und wo soll sie hin? Was sind die 
Jumper JP1 und JP2?

Zeig doch mal ein paar brauchbare Fotos von der Leiterplatte.

von Alexander H. (alexander_h732)


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Hallo,

vielen Dank für die Antworten bisher.
JP1/2 soll die Spule darstellen:)

Ich habe vorhin an einer (beinahe) Schrottplatine mal ein bisschen 
getestet. Egal welchen R man regelbar macht, es ist tatsächlich so, dass 
die Anodenspannung sich nicht unabhängig von der Heizspannung ändern 
lässt.
Somit ist man sehr schnell im Bereich der unzulässigen Heizspannung. Man 
hört auch teilweise, wie der Wandler anschwingt:)

Ich reiche morgen Abend eine überprüfte Version nach.
https://www.tme.eu/de/details/m0220sd-202sdar1/vfd-displays/newhaven-display-international/
Die Wandler-Schaltungen sind auf diversen Futaba/Samsung usw. Modulen ab 
ca. 1995 fast identisch aufgebaut.

Mir kam noch die Idee, da man den Gegentaktwandler nicht wirklich 
abändern kann, dem Anodenspannungsausgang des Wandlers evtl einen 
HV-Linearregler/ (oder eine Art Mini DCDC) nachzuschalten, den man dann 
regeln könnte.
Man müsste die Schaltung an dem Punkt auftrennen.
Im Anhang ein Schaltungsbeispiel von einem Spulenverkäufer(extra für 
genau diese Anwendung „display inverter“) auf Aliexpress.

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


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Alexander H. schrieb:

> Ich halte mich an die Futaba Aussage, die besagt, dass das geht und das
> sind die Profis.

Sie sagen doch selber, daß es nur begrenzt funktioniert. Aber da du 
nicht sagst, wie weit du dimmen willst ... wer weiß. Vielleicht reicht 
es ja, für das was dir vorschwebt. Und um es nur mal auszuprobieren ... 
in der Zeit die du mit fruchtlosen Diskussionen vertan hast, hättest du 
ja längst einen Längsregler, z.B. mit LM317 aufbauen können und es 
ausprobieren. Das ist keine Raketentechnik.

> Was passiert denn bei Software-Dimmung (PWM?)?
> Ich glaube, dass kann man eh nur nach mehreren tausend Betriebsstunden
> abschließend klären, aber darum ging’s bei meiner Frage auch nicht.

Praktisch alle VFD-Treiber implementieren Hardware Dimming durch PWM der 
Grid-Steuersignale. Wenn das die Lebensdauer negativ beinflussen würde, 
dann würden sie es nicht tun.

> Bei den Nixies gabs doch auch schon Kontroversen wegen Multiplexing vs.
> statischer Betrieb

Nur sind VFD keine Nixies. Und sobald sie mehr als 1 Grid haben, kann 
man sie gar nicht anders als gemultiplext ansteuern.

von Alexander H. (alexander_h732)


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Axel S. schrieb:
> Alexander H. schrieb:
>> Am VFD-Modul (ähnlich 44780 LCD) angeschlossen ist eine Schaltung mit
>> Atmel-Mikrocontroller.
>> Diese Schaltung soll unverändert bleiben, d.h. eine Helligkeitsregelung
>> über Software kommt nicht infrage.
>
> Gibt es dafür auch einen (guten) Grund? Der PT6314 erlaubt die
> Helligkeit in 4 Stufen einzustellen. Siehe Instruction "FUNCTION SET" im
> Datenblatt. Der Aufwand in Software beschränkt sich darauf, zwei Bits
> passend zu setzen.
> VFD werden nicht grundlos per PWM in der Helligkeit gesteuert. Mit der
> Anodenspannung kann man die Helligkeit nämlich nur sehr begrenzt
> einstellen. Gerade bei geringen Helligkeiten können dann einzelne
> Segmente ungleichmäßig (ok, entfällt wohl bei Dot-Matrix) oder gar nicht
> mehr (das aber auch bei Dot-Matrix) leuchten.

Ja, der Attiny in meiner Schaltung (Wattmeter aus dem Modellbau) ist 
kopiergeschützt und ich habe keinen Zugang zum Programmcode.

Ne verrückte Idee: Die zwei Bits könnten doch nach Anlegen der 
Versorgungsspannung quasi per Dipswitch (als Bitmuster) und 
Stufenschalter dem Attiny vorgeschaltet werden(Stufe 1= Spannung ein, 
Stufe 2=  gewünschte Dimm-bits auf die Datenleitungen).
Damit kann ich dann 25/50/75/100% dimmen, aber nicht im Betrieb, so wie 
ich das verstanden habe?

Alternativ kann ich ja immernoch das mit dem Linearregler testen.
Ein Poti zum Einstellen ist auch schön, nur da müsste ich irgendwie über 
Festwiderstände die Ober-und Untergrenzen begrenzen, sonst droht wieder 
ein Displayschaden. Würde ein Linearregler, der aus ca. 35V 
Anodenspannung 32-27V erzeugt in diesem Fall viel Strom verbrauchen?

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


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Alexander H. schrieb:
> Ne verrückte Idee: Die zwei Bits könnten doch nach Anlegen der
> Versorgungsspannung quasi per Dipswitch (als Bitmuster) und
> Stufenschalter dem Attiny vorgeschaltet werden
...
> Damit kann ich dann 25/50/75/100% dimmen, aber nicht im Betrieb, so wie
> ich das verstanden habe?

Man kann die Dimmstufe natürlich auch zur Laufzeit ändern. Wie bereits 
gesagt, mit dem Function Set Kommando des PT6314. Aber sowohl für 
automatisches als auch für manuelles Dimmen braucht der µC natürlich 
(mindestens) einen freien Pin für die Helligkeitssteuerung.

Voreinstellen kann man das nicht, weil der µC das Function Set 
Kommando mindestens zum Einschalten des Displays aufruft.

> Alternativ kann ich ja immernoch das mit dem Linearregler testen.
> Ein Poti zum Einstellen ist auch schön, nur da müsste ich irgendwie über
> Festwiderstände die Ober-und Untergrenzen begrenzen, sonst droht wieder
> ein Displayschaden.

Ach was. Wenn du das nur zum Testen einmal einstellst, dann wird nichts 
passieren. Es geht doch nur darum, das überhaupt mal auszuprobieren, ob 
es deinen Anforderungen genügt.

> Würde ein Linearregler, der aus ca. 35V
> Anodenspannung 32-27V erzeugt in diesem Fall viel Strom verbrauchen?

Im Fall des LM317 gar keinen. Aber das fällt angesichts des Strombedarfs 
des Displays selber sowieso nicht auf.

von Alexander H. (alexander_h732)


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Hab den Schaltplan nochmals überarbeitet. Vier Verbindungen fehlten. Die 
oberen drei Ausgänge der Spule sind wohl für die Heizung 
(Mittelanzapfung in der Mitte, die äußeren beiden Pins für die Heizung 
(F) ).
Was mich wundert ist, dass die meisten VFD Inverter-Netzteile Spulen mit 
10 Pins verwenden. Meine hat nur 8. Evtl. wurde auf Feedback-Pins 
verzichtet? Ginge das?
Hier zB.:
http://www.blog.zapro.dk/?p=427

Ich müsste den Linearregler einfach nach R4 einschleifen, sehe ich das 
richtig (und hoffen, dass die Heizspannung nicht dadurch beeinflusst 
wird)?

: Bearbeitet durch User
von Mani W. (e-doc)


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Alexander H. schrieb:
> Hab den Schaltplan nochmals überarbeitet.

Furchtbar!

Wohl von einem Dioden-Freak...


Im Übrigen ist dieser "Schaltplan" eine Verarschung - aber wir haben
ja Fasching...

: Bearbeitet durch User
von Alexander H. (alexander_h732)


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Mani W. schrieb:
> Alexander H. schrieb:
>> Hab den Schaltplan nochmals überarbeitet.
>
> Furchtbar!
> Wohl von einem Dioden-Freak...
> Im Übrigen ist dieser "Schaltplan" eine Verarschung - aber wir haben
> ja Fasching...

Der Dioden Freak war aber nicht ich:)
Warum Verarschung?
Ich hab mich hingesetzt und die Schaltung abgezeichnet. Sicher geht das 
viel besser und übersichtlicher. Da fehlt mir aber definitiv die 
Erfahrung.

Kann evtl. jemand mehr zur Funktionsweise des VFD-Netzteils sagen?
Bisher weiß ich bezüglich des Trafos nur, wo die Heizung angeschlossen 
ist. Was rundherum passiert, erschließt sich mir noch nicht.
Wird hier evtl. auch ein Spannungsverdoppler mit Dioden einsetzt? So wie 
hier gezeigt:
https://www.petervis.com/electronics%20guides/vfd-repair-troubleshoot/vfd.html

von Peter D. (peda)


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Da mehrstellige VFDs eh gemultiplext werden müssen, bietet sich eine PWM 
ja geradezu an.

Gitter- und Anodenspannung werden absichtlich hoch gesetzt, damit der 
Spannungsabfall auf dem Heizdraht wenig Helligkeitsunterschiede bewirkt.

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