NIXI-Uhr 2.0

Wer seine kompletten Projekte vorstellen möchte, kann dies hier tun

Moderator: Sebi

NIXI-Uhr 2.0

Beitragvon Sebastian » 25.02.2015, 11:40

Hallo liebe Forumsteilnehmer,

Da zurzeit nicht viel los ist, habe ich mir gedacht, ich könnt euch mal wieder über ein Projekt von mir genauer zu informieren. :D

Wie vielleicht einige von euch wissen, bin ich dabei eine überholte Version meiner alten NIXI-Uhr zu bauen. Ich wurde dadurch motiviert, da auch von einigen Leuten Interesse bestand eine solche Uhr nachzubauen.
Zur Erinnerung ein Bild meiner alten, 2010 fertiggestellten NIXI-Uhr:
altes Projekt

IMG_1605.JPG


Dieses Mal bin ich aber lediglich für die Schaltung und die elektrische Funktion der Uhr verantwortlich. Insgesamt habe ich 3 Interessenten. Eine Platine löte ich für jemanden zusammen, damit ich prüfen kann ob alle Sachen so funktionieren, wie ich mir das vorgestellt habe. Den anderen kann ich dann hoffentlich eine Art Bausatz zur Verfügung stellen. Die Gehäuse werden dann von den jeweiligen Nachbauern entworfen und gefertigt. Also darauf habe ich später nur wenig Einfluss. ;)

Da sich die neue Generation von der alten abheben soll, sind auch einige neue Funktionen eingebaut. Außerdem wird diesmal eine entwickelte Leiterplatte verwendet, auf der fast ausschließlich SMD-Bauteile Verwendung finden. Irgendwie zieht sich selbst diese Projekt jetzt schon eine halbe Ewigkeit, doch ich nähere mich bereits der Fertigstellung der ersten Platine.


Zunächst benötigt man für die Röhren ein Netzteil, das eine einstellbare Spannung von 100 – bis ca. 210 V liefert. Dafür kommt ein Sperrwandler zum Einsatz. Dieses Prinzip kommt auch in Computernetzteilen zum Einsatz und ist sehr universal einsetzbar. Es gibt nur ein Problem was den Leerlauf anbetrifft. Ich möchte aufgrund der Problematik der hohen Spannungen, die am Ausgang entstehen nicht weiter auf das Netzteil eingehen. Es sei nur gesagt, dass es von 5 – 250 V einstellbar ist und einen Leerlaufschutz hat (bei Überspannung wird einfach abgeschaltet). Das Netzteil ist allerdings nicht geregelt. d.H. Bei Lastwechsel ändert sich die Ausgangsspannung. Dies ist aber nicht ganz so Problematisch, da die Last später relativ konstant bleibt und dann das Netzteil fest eingestellt wird.
Die Netzteile haben alle ein wenig individuellen Charakter, da diese auf Lochraster gelötet sind und die Trafos aus Schaltnetzteilen entstammen und ich natürlich keine 3 gleiche auf Lager habe. :D

IMG_1606.JPG


Nun zum Schaltplan:
Die erste Neuerung ist ein 6-facher Stromspiegel, der die NIXIS-mit konstanten, einstellbaren Strom versorgt. Hier der Schaltplan für die Schaltung der Stromquelle:

Stromquelle.jpg


Der Strom wird dabei von der Spannung über R83 festgelegt. Die Spannung kommt von R59 und wird von T11 als Emitterfolger verstärkt. T62 Generiert die Basisspannung und T64 „unterstützt“ T62 dabei. Ich habe im ersten Entwurf für die Emtitterwiderstände der PNP-Transistoren erst 10 Ohm angedacht. Das war allerdings viel zu wenig. Da der Zielstrom 0,5 – 2,0 mA beträgt, müssen auch diese Widerstände größer werden. Der Wert von 1k Ohm hat sich jetzt sehr gut bewährt. Selbst wenn ich mit dem Lötkolben die Transistoren erhitze, ändert sich der Strom lediglich um 1 %.
Der große Vorteil der Stromquelle ist, dass ich die Versorgungsspannung nicht so hoch wählen muss. Bisher habe ich den Strom durch Vorwiederstände begrenzt. Da die NIXIs aber großen Toleranzen unterliegen und sich die Brennspannung mit der Zeit ändert, ändert sich auch die Heiligkeit. Wenn jetzt aber der Strom konstant bleibt, ändert sich die Helligkeit nicht und die NIXIs habe alle eine gleiche Helligkeit.

Die neue Logik:

Prinzipiell soll die Uhr gänzlich ohne µ-Controller auskommen. Dafür wird alles schön mit CMOS-Bausteinen aufgebaut. (für mich als Herausforderung und für die Nachbauer als Lerneffekt :wink: ) Die Takterzeugung mittels Uhrenquarz, 4017 und Flipflop sind zahlreich erprobt und nach Abgleich durch Ziehkondensatoren hinreichend genau. (Zielgangfehler: 2 Sek./Woche)
Gestellt wird die Uhr mithilfe eines 3-Stufigen „Menüs“: (auswählbar mit extra Taster)

1. Normaler Betrieb
2. Sekunden leuchten nicht, Minuten blinken, Stunden leuchten -> Minuten einstellen
3. Sekunden leuchten nicht, Minuten leuchten, Stunden blinken -> Stunden einstellen

Dabei wird bei einfachen Tastendruck um eins erhöht und bei längerem drücken wird schnell hochgezählt.

Ich hänge Stellvertretend die zwei Seiten der Logikschaltpläne und die der Minuten mal mit an. Alles andere der restlichen Zähler ist redundant und trägt sicherlich nicht zum Verständnis bei ;)
Die Schaltplanversion hier ist die V2.0 es gibt aber noch ein paar Fehler/Änderungen. Aber die Version 2.1 wird erst aktualisiert, wenn die Version der Uhr dann funktioniert. (hier hängt z.B die Reset-Leitung vom 4017 in der Luft :oops: )
Schaltplan:

NIXI-Uhr SMD V2Schaltplan.jpg

NIXI-Uhr SMD V2logik2.jpg
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Re: NIXI-Uhr 2.0

Beitragvon Sebastian » 25.02.2015, 11:49

NIXI-Uhr SMD V2min.jpg

NIXI-Uhr SMD V2.jpg

Hier noch ein Bild des derzeitigen Testaufbaues:
(Sekunden laufen, Uhr ist auf Zielfehler kalibriert, Konstantstromquelle + Netzteil getestet und funtkioniert)

Stand-fast fertig.JPG


Zu sehen ist auch, dass ich mich von einer blauen Hintergrundbeleuchtung überreden lassen habe. Mittlerweile bin ich doch davon begeistert. :D (Helligkeit ist einstellbar und bei Bedarf komplett abschaltbar)

Der Gesamtpreis beläuft sich auf ca. 70€ (Materialaufwand)
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Re: NIXI-Uhr 2.0

Beitragvon alterhase » 25.02.2015, 18:38

Danke für den tollen Bericht! :D

Der kommt gerade richtig zur Milderung der Winterdepression. :mrgreen:
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Re: NIXI-Uhr 2.0

Beitragvon dussel07 » 26.02.2015, 18:14

Supergenial!
Alles in Allem ein sehr umpfangreiches und anspruchvolles Projekt!
Bin gespannt auf Weiteres -
Ja, - ich bin Zwilling
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Re: NIXI-Uhr 2.0

Beitragvon alterhase » 26.02.2015, 20:16

Der kühl wirkende Hintegrund und das "Glühen" der Ziffern ... 8)
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Re: NIXI-Uhr 2.0

Beitragvon Sebastian » 26.02.2015, 20:42

dussel07 hat geschrieben:Bin gespannt auf Weiteres -


Ich bin gespannt was die 3 "Endanwender" als Gehäuse bauen. Die Elektronik ist das eine aber das Erscheinungsbild ist auch wichtig. 8)

alterhase hat geschrieben:Der kühl wirkende Hintergrund und das "Glühen" der Ziffern ... 8)


Jepp, sieht irgendwie modern und doch alt aus ;) (->Postmodern :D )
Auf Bildern habe ich es immer als kitschig empfunden aber in natura passt es relativ gut :D
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Re: NIXI-Uhr 2.0

Beitragvon alterhase » 26.02.2015, 20:49

Gibt viele so Sachen. Theoretisch denkt man sich: "das passt niemals zusammen". Aber praktisch harmoniert es dann wunderbar. :D

Apfelkren zB. ...MAHLZEIT! :mrgreen:
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Re: NIXI-Uhr 2.0

Beitragvon Sebastian » 03.03.2015, 12:37

Hallo allerseits, die Uhr ist nun, jedenfalls die elektrische Seite angeht, fertig.


Es ist mir eine Kleinigkeit beim Stellen aufgefallen. Wenn man die NIXI´s blinken lässt, sieht man in der Zeit wo die aus sind nix mehr und folglich lässt sich nichts mehr vernünftig einstellen. (komisch, aber irgendwie hätte ich da auch früher drauf kommen können :lol: )
Als Test habe ich die Schaltung fliegend so umgebaut, das beim stellen jetzt nur noch die Hintergrundbeleuchtung blinkt. Zum Testen und vergleichen habe ich im Video die Stelllogik für die Stunden im orginalzustand belassen. Also nicht wundern, dass die "Menueführung" zur Zeit etwas unkonsequent ist :D

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