Ich baue mir aktuell eine Nixie-Uhr mit QS30-Röhren, von denen ich noch einige in der Bastelkiste habe.
Das Programm auf Basis eines Arduino Nano-ESP32 läuft schon recht gut (ich konnte einiges meiner Wordclock verwenden). Ziel ist es, 8 Schieberegister 74HC595 und viele A42-Transistoren zur Ansteuerung der 60 Ziffern und 4 Punkte für Uhrzeit und Datum zu verwenden.
Zur Erzeugung der 170V zum Betrieb der Röhren aus der 12V Stromversorgung will ich einen MC34063 Step-up-Regler verwenden.
Was ich noch nicht ganz verstanden habe, ist, wie man die Röhren dimmen kann. Hierzu könnte man den Feedback-Eingang des MC34063 (Pin 5) über einen Ausgang des Nano beeinflussen, um die HV-Spannung in bestimmten Grenzen zu steuern.
Muss man hier vom Ausgang des Microcontrollers ein PWM-Signal anlegen und mit einem Kondensator glätten oder wird das Dimmen ganz anders über schnelles Ein- und Ausschalten der Nixies gemacht?
Ich will das Dimmen zum sanften Ein-/Ausblenden verwenden und zur Anpassung an die Umgebungshelligkeit.
Du hättest den Schaltplan ruhig hier posten können
Also ich würde da noch einen Optokoppler dazwischen hängen.
LED-Seite des Optokopplers am Arduino und Transistorseite am Netzteil.
Einfach damit die Hochspannung ganz sicher vom Arduino getrennt ist. Ja und dann ein PWM-Signal mit einem Kondensator glätten.
Da das ganze eine hochfrequenter Stepup-Wandler ist bin ich wild am spekulieren ob der Steuereingang ein Steuersignal mit Restwelligkeit verträgt oder wie sich das ganze verhält wenn da die Steuerspannung noch ein bisschen rumwackelt. Wirklich wissen tue ich es nicht. Evtl. einen Operationsverstärker als Spannungsfolger und dann einen Glätungskondensator am Eingang und am Ausgang der Op-Schaltung
Auch ich bin der Meinung daß man NIXIE Röhren ( Neon-Entladungslampen) kaun bis gar nicht in der Helligkeit durch die Regelung der Versorgungspannung machen kann.
Man kann die NIXIE durch PWM Ansteuerung der Versorgungsspannung dimmen. Einfach beim 74HC595 das PWM Signal an !OE Eingang anschließen. Da !OE negiert ist ist das PWM Signal invertiert.
analogWrite(pin,0) entspricht max Helligkeit;
analogWrite(pin,255) entspricht aus.
Was sich jetzt nicht weiß ist inwieweit das PWM ansteuern der Kathoden den NIXIEs gut tut. Das Problem bei den NIXIEs ist daß ein Teil des Kathodenmaterials verdampft und sich als isolierende Film auf die anderen Kathoden / Glasfläche absetzt und somit die Kathoden weniger Leuchten.
PS Du brauchst keine Schalttransistoren die 170V aushalten. Da kein Strom fließt, solange die Nixie-Röhre nicht leuchtet liegen keine Spannung am NPN Transistor an. So kann man ICs wie den 74141 zur Ansteuerun Verwenden, die nur 60V an den Ausgängen vertragen.
Also auch ULN2803 und TIPC6A595 sind geeignet. So ersparst Du die entweder alle Transistoren weil Du ein IC verwendest oder ganz den Powerteil, weil das 6A595 diesen schon enthält.
Das funktioniert nur da die
Betriebsspannung 170V - Brennspannung 140V - Widerstand (30V?)
an den Transistoren anliegt. Fließt kein Strom so fällt auch am Anodenwiderstand keine Spannung ab, was für die Transistoren tödlich sein kann. Sobald ein Transistor durchschaltet sind die übrigen in Sicherheit.
Die NIXIE Röhre ist eine Röhre mit einer Anode (meist ein Netz vor den Kathoden) , mehreren Kathoden in verschiedenen geoetrischen Formen. Das alles in einem Glaskolben mit einer Gasfüllung aus Neon und Spuren einiger anderer Gase. Also Elektroden in einem Glaskolben mit einer Gasfüllung = Kondensator.
An der Anoder wird über einem Strombegrenzugswiderstand (typisch einige 10 kOhm ) eine Gleichspannung angelegt (je nach Modell 80 bis 250VDC).
Die Kathoden sind über Halbleiter an Masse geschaltet.
Diese sind entweder durchgesteuert und darum ist die Kathodenspannung gegen Masse einige V (Collector Emittor Sättigungss Spannung)
oder hochohmig und somit fließt kein Strom. Die Kathoden sind durch die Gasfüllung von der Anode isoliert. Also liegt keine Spannung an den Kathoden an.
Schalte ich eine oder Mehrere Kathoden auf Masse liegt zwischen Anode und Kathode die Versorgungsspannung an (der Anoden-Widerstand hat noch keinen Spannungsabfall da kein Strom fließt) diese Spannung ist so groß daß das Gas durchschlägt, sich Ionen bilden und ein Strom fließt. Jetzt stellt sich die Brennspannung zwischen Anode und Kathode ein. Am Anodenwiderstand fällt die Differenz Versorgungsspannung zu Brennspannung ab und dieser begrenzt den Strom durch die NIXIE.
Wenn jemand nachmessen will, braucht keine NIXIE sondern kann auch eine NEON Glimmlampe (orange Anzeigelämmpchen für 230V) nehmen.
Diese "Isolation" bricht zusammen wenn die Zündspannung zwischen Anode und Kathode überschritten wird. Dabei sind die Transistoren an den Kathoden das schwächste Glied.
Diese Isolation bricht nur zusammen, wenn der Transistor durchschaltet, also wenn die Spannung über dem Transitor klein wird. Da dann die Spannunug am Transistor klein ist, überlebt er es auch.
Der SN74141 war der Standart-Ansteuer-Baustein für 0-9 Nixies.
Grüße Uwe
Man kann die NIXIE durch PWM Ansteuerung der Versorgungsspannung dimmen. Einfach beim 74HC595 das PWM Signal an !OE Eingang anschließen. Da !OE negiert ist ist das PWM Signal invertiert.
Interessanter Ansatz, wobei ich auch nicht weiß, ob das dauernde Ein- und Ausschalten den Röhren gut tut. Hier gibt es zum Multiplexing von Nixies unterschiedliche Ansichten.
Doch, geht schon. Es gewinnt die Ziffer mit dem eingeschalteten Transistor. Dann sinkt die Spannung an den anderen Anoden auf die Brennspannung abzüglich der Sperrspannung an ihren Transistoren.
Ohne Strom schaltet die Ziffer irgendwann ab. Es ist nur eine Frage der Zeit, wann die Ionisierung abgebaut ist.
Alle Ziffern einer Röhre lassen sich ganz einfach ausschalten, indem man die 10 Transistoren mit LOW über die Schieberegister ansteuert. Das geht mit Glimmlampen für die separaten Punkte genauso.
Ich weiß es nicht.
Hab mal im Datenblatt nachgeschaut.
Dort werden für Dezimalpunkte die gleiche Zünd/Brennspannung angegeben aber einen anderen Kathodenstrom. Daraus interpretiere ich, daß man diese Röhre nicht mit einem Anodenwiderstand betreiben kann sondern mit Vorwiderständen an den Kathoden ( zwischen Anschluß und Transistor). So hat man an jedem Anzeigenelement die volle Betriebsspannung und ein Zünden eine Ziffer/Elements beeinflußt die anderen nicht.
Weitere Interpretation der Daten:
Andererseits: Beispiel die ZM1020
Zündspannung <= 160V
Brennspannung ca 140V
Löschspannung >= 120V
Das bedeutet wenn der Ausgangstransistor vom leitenden zum sperrenden Zustand übergeht (der Innenwiderstand größer wird) erlöscht die Entladung bei 120V. Das heißt wenn die Röhre mit 160V betrieben wird dann fallen am Transistor max 40V ab weil danach der Strom abbricht weil die Entladung abbricht und die Kathode dann von der Anode isoliert ist.
Wahrscheinlich braucht es darum keine so spannungsfesten Transistoren.
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