Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ein paar fragen zu einer Nixie Uhr


von Tymn (werwolf92)


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Moin Leute,

ich habe da mal ein paar Fragen zu Nixie Röhren.

Und zwar möchte ich das nach diesem Schaltbild wohl machen:
https://elektronik-kompendium.de/public/arnerossius/schaltungen/avr/nixieclk.png

btw. Kompletter Beitrag: 
https://elektronik-kompendium.de/public/arnerossius/schaltungen/avr/nixieclk.htm

Allerdings stelle ich mir da nun ein paar Fragen.

1. Wie kommt man da auf die 170V? ich mein wenn man von 9V auf 230V geht 
durch den Trafo, gibts ja Verluste usw. Demnach schätze ich die Spannung 
auf 200V AC.
Wenn ich die dort gleichrichte, demnach 200 * wurzel 2, komm ich auf ne 
Spannung von etwa 280V DC.

Hab ich da nun ein Denkfehler?

2. Die Masse muss ja verbunden sein, zwischen den 170V und der Masse vor 
dem 7805?


3. Bevor ich mir so eine Röhre schrotte, frage ich nochmal kurz nach, ob 
ich mich da richtig informiert habe.

Erstmal das "Datasheet": 
http://www.tube-tester.com/sites/nixie/data/in-8/in-8.htm

Die Röhre hat 170V Zündspannung, ich brauche also insgesamt 170V zu 
Anfang. Wenn die Röhre "gezündet" ist, verbraucht sie nur noch die 
Brennspannung (hier 150V). Dann hab ich am Widerstand noch 20V. Der 
Widerstand muss so dimensioniert sein, das dort ein Kathodenstrom von 
2,5mA fließt. Demnach ein Widerstand von (20V/2,5mA) 8kOhm?

4. Ich würde anstatt die 7441 Treiber, die K155ID1 nehmen. Ich möchte 
diese direkt die Inputs an meinen uC anschließen. Sollte ja kein Problem 
sein der?
Sind kompatibel laut dem hier: 
http://www.tube-tester.com/sites/nixie/74141-NDT/74141-NDT.htm

Gruß
WW

von Steffen K. (steffen_k305)


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Hallo Wolf,

ich würde prinzipiell von einer Multiplexsteuerung der Nixies absehen, 
das senkt nämlich ihre Lebensdauer drastisch, außerdem kann es zu 
unangenehmen Flimmern kommen. Nixies, es sind ja prinzipiell 
Glimmlampen, sollten statisch angesteuert werden und immer mit 
Vorwiderstand, was natürlich den Bauteilaufwand erhöht. Abzuraten ist 
auch von den K155ID1, sie sind nicht zuverlässig und laut Datenblatt 
vertragen sie nur 60V und Du willst 170V steuern. Eine Nixi schrottest 
Du übrigens so schnell nicht...allerdings mehr als 200V sollten es auch 
nicht sein und keine Sorge, diese Geschichte mit dem Trafo funktioniert 
schon so und Du mußt ja nicht grad einen von der größten Sorte nehmen, 
wo die Verluste geringer sind.
Ich hoffe Dir ein wenig geholfen zu haben

Grüße, Steffen

von erleuteter (Gast)


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Hier ist ja die Grosse Ahnung vorhanden. Die 60V sind völlig ausreichend 
weil der Treiber ar nicht mehr sieht. Der sieht nur die Differenz 
zwischen Zünd und Brennspannung.......

von Tymn (werwolf92)


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Hallo Steffen,

ich würde ja gar nicht multiplexen. Ich würde die Treiber alle direkt an 
nem uC anschließen. Würde btw. ein Atmega128A nehmen. Der hat genug Pins 
und habe davon einige über.

Und die "große" Spannung liegt doch an den Komponenten an (Nixie und 
Widerstand) und nicht am Treiber. Sollte doch kein Problem sein.

Aber danke für die Antwort.

Gruß WW

: Bearbeitet durch User
von Steffen K. (steffen_k305)


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erleuteter schrieb:
> Hier ist ja die Grosse Ahnung vorhanden. Die 60V sind völlig ausreichend
> weil der Treiber ar nicht mehr sieht. Der sieht nur die Differenz
> zwischen Zünd und Brennspannung.......

Und hier der große Rechtschreibmeister ;)

Spaß beiseite, natürlich "sieht" er nur die Differenz aber meines 
Wissens sind diese IC's für VFD's entwickelt worden, um diese direkt mit 
bis zu 50V zu treiben, bei Nixies werden sie, sagen wir mal 
"mißbraucht", was durchaus funktioniert aber die Gefahr, daß diese ihren 
Geist aufgeben und Folgeschäden verursachen, ist wesentlich höher als 
bei "diskreter" Aufbauweise z.B: mit dem Transistor MMBTA42 von 
Siemens(ist auch alt, ich weiß)

von Harald W. (wilhelms)


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Steffen K. schrieb:

> Spaß beiseite, natürlich "sieht" er nur die Differenz aber meines
> Wissens sind diese IC's für VFD's entwickelt worden, um diese direkt mit
> bis zu 50V zu treiben, bei Nixies werden sie, sagen wir mal
> "mißbraucht",

Da täuscht Du Dich. Auch die original 74141 von Texas Instruments
waren zum direktem Treiben von Nixies gebaut.

> was durchaus funktioniert aber die Gefahr, daß diese ihren
> Geist aufgeben und Folgeschäden verursachen, ist wesentlich höher als
> bei "diskreter" Aufbauweise z.B: mit dem Transistor MMBTA42 von
> Siemens(ist auch alt, ich weiß)

Wenn Du meinst...

von Tymn (werwolf92)


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Sorry wenn ich so doof frage, aber ich multiplexe das ja nicht, demnach 
hab ich doch quasi an des Pins vom Trieber doch nur ein geringe 
Spannung, da die Spannung am Widerstand und Röhre anliegt.

Btw. wie siehts mit meinen anderen Fragen aus? :D

Gruß
Ww

von Hp M. (nachtmix)


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Wer W. schrieb:
> Ich würde anstatt die 7441 Treiber, die K155ID1 nehmen.

Ist ok. Der '41 war nur relativ kurze Zeit erhältlich und wurde bald vom 
pinkompatiblen '141A abgelöst.
Afaik entspricht der russische Chip dem '141.

Wer W. schrieb:
> Die Röhre hat 170V Zündspannung, ich brauche also insgesamt 170V zu
> Anfang.

Nicht nur am Anfang, sondern sogar immer.
Der Wert des für bestimmte Betriebsspannungen empfohlenen 
Anodenwiderstandes steht im Datenblatt der Nixie.
Die Stromaufnahme der Nixies hängt von der Oberfläche der Kathoden 
(Ziffern) ab und schwankt daher in Abhängigkeit von der Anzeige etwas, 
aber das ist normalerweise kein Thema, da ja in jeder Röhre stets eine 
Kathode leuchtet.
Wenn du allerdings einen Decoder wie den '141 hast, der die Nixie in den 
Pseudotetraden A-F ganz abschaltet, kann die Spannung hochlaufen und 
dann glimmen undefinierte Kathoden schwach vor sich hin.
Das kommt bei einer Uhr aber normalerweise nicht vor, und eine 
Stabilisierung der 170V ist gewöhnlich nicht erforderlich.

Wer W. schrieb:
> K155ID1 nehmen. Ich möchte
> diese direkt die Inputs an meinen uC anschließen. Sollte ja kein Problem
> sein der?

Das ist ok. Achte vor allem darauf, dass die Masseverbindung des 
Decoders zum µC einwandfrei ist und nicht unterbrochen wird, weil sonst 
evtl. Teile der hohen Nixiespannung an den Datenleitungen erscheinen 
könnten.

von MaWin (Gast)


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Wer W. schrieb:
> Wie kommt man da auf die 170V?

Zufall. Kleine Trafos haben schlechten Wirkungsgrad. Auf jedes Fall 
vorher nachmessen. Der 22k Trimmer ist auch keine Lösung. Passende 
Festwiderstände verwenden.

Wer W. schrieb:
> Sollte ja kein Problem sein

Richtig.

von Peter D. (peda)


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Steffen K. schrieb:
> Abzuraten ist
> auch von den K155ID1, sie sind nicht zuverlässig und laut Datenblatt
> vertragen sie nur 60V

K155ID1 ist die russische Bezeichnung für den SN74141, von den Daten her 
sind sie identisch und speziell für Nixies gedacht.
Es ist also völlig egal, ob Du K155ID1 oder SN74141 nimmst.

Damit sie nicht überlastet werden, muß immer eine Ziffer leuchten. Es 
darf also keine Vornullunterdrückung programmiert werden bzw. muß über 
Anodenabschaltung erfolgen (z.B. mit AQY214).

von Peter D. (peda)


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Steffen K. schrieb:
> aber meines
> Wissens sind diese IC's für VFD's entwickelt worden

Nein.
VFDs benötigen high an Anode und Gitter, der 74141/K155ID1 kann aber nur 
low treiben.

von smufte (Gast)


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Ich hab das auch gerade durch ( Bau einer Nixie Uhr)

habe 4 k155id1 für 4 IN-14 genommen, die direkt an dem Mega8 hängen.
Als spannungsquelle für die 170V hab ich auf diese mit dem 34063a 
zurückgegriffen.

http://www.netzmafia.de/skripten/hardware/Roehren/wandler.html

Alles wird auf eine Masse gelegt.

von Michael B. (laberkopp)


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smufte schrieb:
> Als spannungsquelle für die 170V hab ich auf diese mit dem 34063a
> zurückgegriffen

Wie dieses unsägliche Machwerk immer grössere Kreise im Web zieht. Da 
hat der Blödian den Strombegrenzungswiderstand Rs,c wohl weil er dessen 
Funktion nicht verstanden hat, einfach weggelassen und somit die 
Schaltung nicht kurzschlussfest gebaut, und die Spule nicht vor 
Sättigung geschützt.

Die Schaltung ist einfach Scheisse und sollte aus dem Netz verschwinden, 
ebenso wie die NE555 Schaltung auf derselben Seite.

: Bearbeitet durch User
von Die Menschheit verblödet (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Die Schaltung ist einfach Scheisse und sollte aus dem Netz verschwinden,
> ebenso wie die NE555 Schaltung auf derselben Seite.

Ich wüsste da noch ein paar andere Sachen, die besser aus dem Netz 
verschwänden:

Michael B. schrieb:
> unsägliche Machwerk

> der Blödian

> Die Schaltung ist einfach Scheisse

..oder noch besser: Der Verfasser des Genöles.

von Falk B. (falk)


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@ Michael Bertrandt (laberkopp)

>Die Schaltung ist einfach Scheisse und sollte aus dem Netz verschwinden,
>ebenso wie die NE555 Schaltung auf derselben Seite.

Stimmt. So macht man es deutlich besser.

Beitrag "Re: Stepup 180V - sackt völlig zusammen"

von DJShadowman (Gast)


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Ich halte mich an den MC34063 wie er auf der Schaltung bei 
jogis-Roehrenbude verwendet wird.

http://www.jogis-roehrenbude.de/Leserbriefe/Nixie-Clock/nixie-clock.htm

von Falk B. (falk)


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@ DJShadowman (Gast)

>Ich halte mich an den MC34063 wie er auf der Schaltung bei
>jogis-Roehrenbude verwendet wird.

>http://www.jogis-roehrenbude.de/Leserbriefe/Nixie-...

Die hat die gleichen Fehler! Kein Strommesswiderstand und kein 
energiesparender MOSFET-Treiber.

C2 is auch totaler Unsinn!

http://www.jogis-roehrenbude.de/Leserbriefe/Nixie-Clock/nixie-clock-Dateien/schaltbild.jpg

von Wer Wolf (Gast)


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Moin Leute,

vielen Dank für die ganzen Antworten. Ich weiss nun zumindest genau wie 
ich das mit den Nixie Röhren machen usw..

Da bedarf keinerlei Erklärung mehr.

So nun habt ihr mir die Version mit dem Step Up Wandler gezeigt.

Ich habe mir die Beiträge soweit durchgelesen wie dies alles 
funktioniert und finde diese Version besser. Kann man dann in ein 
kleineres Gehäuse packen.

Allerdings war da ja hauptsächlich Thema wegen den Transistoren usw.
Die anderen Themen wurden ja auch angeschnitten aber für mich nicht 
ausreichend. Ich versteh einige Standard IC's und ich sage mal, verstehe 
etwas fortgeschrittene Elektronik. Ich muss aber leider zugeben, Spulen 
und Step-Up Wandler sind überhaupt nciht mein Gebiet und bisher meine 
"Schwäche", also entschuldigt nun schonmal die dummen Fragen.
Ist für mich eher ein Gebiet was nur im Studium vermittelt wird.

Ich werden das Schaltbild mit den Komponenten verwenden wie Falk. (bzw. 
die Komponenten da noch vorgeschlagen wurden.)
Allerdings wenn was nicht geht, möchte ich das selber herausfinden 
warum. Mir fehlt aber ein bisschen Verständnis.

und zwar:

Ich verstehe es erstmal so. Der T1 schaltet durch. Die Spule "lädt" sich 
auf.
Damit die Spule nicht über ihre Sättigung kommt, gibt es dann R1.
Dann sperrt T1. Die Spule lädt den Elko C3 au. Das passiert alles ganz 
oft und schnell und somit kommt die große Spannung zustande, durch das 
Widerstandsverhältnis von R4 und R5.
Aber wie muss man die Spule dimensionieren?
Macht man das iwie wenn 5 Tau erreicht sind, das der fet dann schließt?
Das eine Speicherdrossle dafür verwendet werden muss, habe ich 
verstanden, die sind quasi dafür ja auch da.
Aber was für Werte muss ich da noch beachten? Ich mein z.B. ist es dann 
nicht so, desto mehr Sättigung die Spule abkann, desto mehr "Strom" kann 
ich dann nacher rausbekommen? Weil ich kann ja den R1 kleiner 
dimensionieren.

Weiterhin stell ich mir die Frage, darf ich die Schaltung überhaupt so 
im Leerlauf laufen lassen? Füttert die Spule nicht die ganze Zeit den 
Kondensator mit Strom?
Oder wird durch den Komperator im MC34063AP rechtzeitig abgeschaltet?
Und wie habt ihr herausgefunden das die SChaltung so nur 27mA kann? 
Einfach Widerstände dran gemacht und geguckt, ab wann die Spannung nicht 
zusammenbricht?

Gruß
Ww

von Falk B. (falk)


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@ Wer Wolf (Gast)

>Ich verstehe es erstmal so. Der T1 schaltet durch. Die Spule "lädt" sich
>auf.
>Damit die Spule nicht über ihre Sättigung kommt, gibt es dann R1.
>Dann sperrt T1. Die Spule lädt den Elko C3 au. Das passiert alles ganz
>oft und schnell und somit kommt die große Spannung zustande,

Ja.

> durch das
>Widerstandsverhältnis von R4 und R5.

Jain. Der Spannungsteiler dient als Rückkopplung/Messung.

>Aber wie muss man die Spule dimensionieren?

So wie im Beispiel. 56uH/1,5A

>Macht man das iwie wenn 5 Tau erreicht sind, das der fet dann schließt?

Nein, hier haben wir kein klassisches LR-Glied sondern eine nahzu ideale 
Induktivität an einer Spannung.

I = U * t / L

Der Strom steigt linear.

>Aber was für Werte muss ich da noch beachten?

Im wesentlichen Induktivität und Stättigungsstrom.

> Ich mein z.B. ist es dann
>nicht so, desto mehr Sättigung die Spule abkann, desto mehr "Strom" kann
>ich dann nacher rausbekommen?

Nein, weil auch eine 10A Spule mit 56uH in der gleichen Ladezeit nur um 
x A aufgeladen werden kann. Man müsst gleichzeitig auch die Induktivität 
verkleinern, dann kann man mehr Energie speichern.

E = 1/2 L * I^2

> Weil ich kann ja den R1 kleiner dimensionieren.

Kann man, aber man muss es ja nicht immer übertreiben.

>Weiterhin stell ich mir die Frage, darf ich die Schaltung überhaupt so
>im Leerlauf laufen lassen?

Ja.

> Füttert die Spule nicht die ganze Zeit den
>Kondensator mit Strom?

Nein, denn der Regler erkennt ja über den Spannungsteiler, wann die 
Ausgangsspannung zu groß wird und schaltet zwischenzeitlich ab.

>Oder wird durch den Komperator im MC34063AP rechtzeitig abgeschaltet?

Ja.

>Und wie habt ihr herausgefunden das die SChaltung so nur 27mA kann?

Messung?

>Einfach Widerstände dran gemacht und geguckt, ab wann die Spannung nicht
>zusammenbricht?

Genau.

von Wer Wolf (Gast)


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>>Macht man das iwie wenn 5 Tau erreicht sind, das der fet dann schließt?
>
> Nein, hier haben wir kein klassisches LR-Glied sondern eine nahzu ideale
> Induktivität an einer Spannung.
>
> I = U * t / L
>
> Der Strom steigt linear.
>

I= 12V * ~20us (onTime laut DB bei 330pf) / 56uH
I= ~4,3A

Was rechne ich falsch?

Gruß
Ww

von Falk B. (falk)


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@ Wer Wolf (Gast)

>I= 12V * ~20us (onTime laut DB bei 330pf) / 56uH
>I= ~4,3A

Stimmt soweit, aber bei 330 pF kommt man auf ca. 100kHz PWM-Frequenz, da 
sind 20us Ladezeit nicht realistisch.

>Was rechne ich falsch?

Durch R1 wird bei ca. I = 0,3V/0,22Ohm = 1,4A der Ladevorgang 
abgeschaltet.

: Bearbeitet durch User
von Wer Wolf (Gast)


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Falk B. schrieb:
> @ Wer Wolf (Gast)
>
>>I= 12V * ~20us (onTime laut DB bei 330pf) / 56uH
>>I= ~4,3A
>
> Stimmt soweit, aber bei 330 pF kommt man auf ca. 100kHz PWM-Frequenz, da
> sind 20us Ladezeit nicht realistisch.
>
Ok wenn das Tastverhältnis z.B. dann 50/50 ist komm ich auf ein max. 
Strom von 1.07A.

>>Was rechne ich falsch?
>
> Durch R1 wird bei ca. I = 0,3V/0,22Ohm = 1,4A der Ladevorgang
> abgeschaltet.

Letzte Frage. 0,3V ist irgendein geringer Wert oder?

von DB?! (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Stimmt soweit, aber bei 330 pF kommt man auf ca. 100kHz PWM-Frequenz, da
> sind 20us Ladezeit nicht realistisch.

Was haben denn dann die On und Offtime da zu suchen, wenn man die Werte 
nicht benutzen kann?

von Falk B. (falk)


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@ Wer Wolf (Gast)

>Ok wenn das Tastverhältnis z.B. dann 50/50 ist komm ich auf ein max.
>Strom von 1.07A.

Ja, aber der IC funktioniert so nicht.

>> Durch R1 wird bei ca. I = 0,3V/0,22Ohm = 1,4A der Ladevorgang
>> abgeschaltet.

>Letzte Frage. 0,3V ist irgendein geringer Wert oder?

Die 0,3V sind die Schaltschwelle des Überstromkomparators am Ipk Pin.

von Falk B. (falk)


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@DB?! (Gast)

>> Stimmt soweit, aber bei 330 pF kommt man auf ca. 100kHz PWM-Frequenz, da
>> sind 20us Ladezeit nicht realistisch.

>Was haben denn dann die On und Offtime da zu suchen, wenn man die Werte
>nicht benutzen kann?

Kann man schon, man muss es nur richtig machen (wenn gleich das nicht 
alle Datenblätter ermöglichen)

Ich sehe hier bei 330pF eine toff ~2us und ton ~10us.

von Tymn (werwolf92)


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Falk B. schrieb:
> @ Wer Wolf (Gast)
>
>>Ok wenn das Tastverhältnis z.B. dann 50/50 ist komm ich auf ein max.
>>Strom von 1.07A.
>
> Ja, aber der IC funktioniert so nicht.
>

Um nochmal eben zu testen ob ich das IC richtig verstanden habe:

Ich hätte mehr oder weniger immer nach deiner Schätzung ja ~2us aus und 
~10us an.

Also 5/2 Verhältnis.

Man lädt die Spule also mehr auf, als das man sie entlädt. Macht für 
mich Sinn, weil man dann den "großen" Strom da rauszieht.

Das Verhältnis wird nicht eingehalten, wenn  am Widerstand R5 eine 
Spannung von 1.25V anliegt ODER am Widerstand R1 0.3V.
Dann sperrt der FET.

von Falk B. (falk)


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@Wer Wolf (werwolf92)

>Ich hätte mehr oder weniger immer nach deiner Schätzung ja ~2us aus und
>~10us an.

Ja.

>Man lädt die Spule also mehr auf, als das man sie entlädt.

Nein. Die Zeiten sind verschieden, aber die Spannungen sind es auch!
Man lädt mit 12V, entlädt mit 180V.

> Macht für
>mich Sinn, weil man dann den "großen" Strom da rauszieht.

Unbrauchbare Formulierung.

>Das Verhältnis wird nicht eingehalten, wenn  am Widerstand R5 eine
>Spannung von 1.25V anliegt ODER am Widerstand R1 0.3V.
>Dann sperrt der FET.

Stimmt so nicht. Es gibt 2 Prozesse.

1.) PWM. Die ON-Phase wird beendet, wenn ca. 85% Tastverhältnis erreicht 
werden oder 0,3V zwischen VCC und Ipk anliegen.

2.) Messung der Ausgangsspannung. Wenn am COMP Eingang >1,25V anliegen, 
wird die PWM komplett abgeschaltet.

von Tymn (werwolf92)


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Alles klar vielen dank!

Ich werde mir so etwas dann nochmal auf mein Oszilloskop mal genauer 
angucken.
Da stecken ja schon einige Prozesse drin, für ein Anfänger in Sachen 
Step-Up und noob in Spulen, die man verstehen muss bzw. verstehen musste 
:D

: Bearbeitet durch User
von Hp M. (nachtmix)


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Wer Wolf schrieb:
> So nun habt ihr mir die Version mit dem Step Up Wandler gezeigt.
>
> Ich habe mir die Beiträge soweit durchgelesen wie dies alles
> funktioniert und finde diese Version besser. Kann man dann in ein
> kleineres Gehäuse packen.

Da wirst hoffentlich keine Funkuhr bauen wollen ...

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