Von Anfang an.

Vor kurzen habe ich im Internet Nixie-Röhren gefunden, welche mich sofort in den Bann gezogen haben. Leider sind diese sehr rar, weshalb man diese erst ab ca. 15 Euro pro Stück bekommen kann.

Aus diesem Grund habe ich mir diese VFD-Röhren (Vacuum Fluorescent Display) aus Russland bestellt, die auch nach einigen Wochen heil ankamen.

Sofort ging es an das Entwerfen der Schaltung, wobei mehr zu beachten war, als ich zuerst geglaubt habe. Das Herzstück der Schaltung ist ein ATMega8 Mikrocontroller der über I2C mit dem RTC (Real Time Clock) IC kommuniziert und die Daten anschließend seriell an die Röhren ausgibt.

Der RTC ist ein MCP79410 der Zeit und Datum komplett selbstständig managt. Er braucht lediglich einen Uhr-Quarz und ggf. eine Backup Batterie damit die Uhr auch weiterläuft, wenn man die Uhr absteckt. Mit nur 700nA von der Batterie wird der ganze IC weiter betrieben.

Der Vorteil des IC‘s ist auch, dass man die Zeit/Datum/Alarm nur in den SRAM schreiben bzw. vom SRAM lesen muss und man.

Um die Röhren nicht multiplexen zu müssen, da mir die Helligkeit wichtig ist, werden 4 Stück tristate Schieberegister benutzt. Bei diesen ist das CLK- sowie das Daten-Signal parallel geschaltet. Nur das Signal um die geschrieben Daten an den Ausgang zu übernehmen, ist jeweils mit einem eigenen Ausgang des Mikrocontrollers verbunden. So werden die Daten zuerst für die erste Röhre hinaus ,geshiftet‘ und an dessen Ausgang übernommen, dann für die Zweite usw. Somit bleiben die Daten am Ausgang erhalten, weshalb ein Multiplex-Betrieb überflüssig wird.

Da die Röhren für die einzelnen Segmente eine Spannug von ca. 30V verlangen, wurden noch UDN2981 Transistorarrays benutzt, die von den Schieberegistern angesteuert werden.

Die Dioden in Serie zur Heizung (Kathode) erfüllen gleich 2 Aufgaben. Zum Ersten wird die Kathode um 0,7V von Ground angehoben, wodurch die Element beim Schalten auf Ground sicher ausschalten und gleichzeitig löse ich das Problem, dass der StepDown Converter eine Mindestausgangsspannung von 1,25 Volt hat und die Heizung nur ca. 1 Volt braucht.

Leider gab es für diese Röhren in EAGLE noch keine Bibliothek, woraufhin ich diese auch noch erstellen musste bevor ich den Schaltplan fertigstellen und das Layout beginnen konnte.

Schlussendlich kam dann dieses Layout in der Größe einer Europlatte heraus.

Nach dem Ätzen und Bestücken ging es ans Programmieren. Durch meine fertigen Module für den RTC und das I2C-Protokoll aus früheren Projekten, hielt sich der Programmieraufwand in Grenzen, worüber ich sehr froh war.

Das Gehäuse wurde mit Hilfe einer CNC – Fräse aus einem Stück Holz heraus gefräst, anschließend geschliffen und behandelt. Beim 3. Versuch ist es mir gelungen die Wandstärke auf 5mm zu reduzieren und dennoch ausreichend Stabilität zu haben.

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