NIXI-Uhr 2.0
Verfasst: 25.02.2015, 11:40Hallo 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.
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
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.
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:
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 ) 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
)
Schaltplan:
Da zurzeit nicht viel los ist, habe ich mir gedacht, ich könnt euch mal wieder über ein Projekt von mir genauer zu informieren.
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
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.
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:
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
) 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
)Schaltplan:
)