VFD buizen multiplexen

Op 31 oktober 2006 20:25:18 schreef pros:
Waarom een serieweerstand is serie met de filamentwikkeling? Een bipolaire condensator van 10µF zal de stroom bij een spanning van 15V (50Hz) zonder warmte-verliezen beperken tot 47mA. 2 elko's in anti-serie leveren op dezelfde wijze 51mA.

Je gaat nooit 47mA met die 10µF capa in serie (Z=318 Ohm) door je filamenten krijgen, de filamenten zelf zijn al een Ohmse weerstand (+/-20 Ohm/filament).

In jouw geval (15VAC) volstaat een weerstandje van 180 Ohm/600mW of 1W.

In het geval van een 6VAC wikkeling dient de serieweerstand gewoon om de paar Volt die de trafowikkeling mogelijk teveel levert weg te werken.
We spreken hier over een spanningsoverschot van 1-2V bij 50mA, dus over een weerstandje van misschien 20 à 40 Ohm met een dissipatie van 0.1-0.2W.

Een andere mogelijkheid die ook vaak toegepast wordt is een paar diodes in serie met de 6 filamenten plaatsen.

CD )

Heb nog niet met de trafo's gestoeid. Hoop er vanavond wat tijd voor te krijgen. Als ik 6VAC kan creeëren gebruik ik een weerstand (de voor mij bekende weg), anders overweeg ik een experimentje met een condensator.

De trafo werkt. Ik heb de gesloopte stekernetvoedingstrafo kunnen splitsen in twee windingen, de een levert 6V, de ander iets meer dan 7V. De 6V wikkeling via een serieweerstand van 47 Ohm aangesloten op de filamenten in serie, de draden gloeien dan iets op in het donker, zoals ik zou verwachten.

De spanning over de weerstand is ca. 1,6V, dat zou betekenen dat er zo'n 34mA loopt. Moet dit perse 50mA zijn, of is deze 34mA eigenlijk wel prima? Mag/hoeft er AC minder stroom doorheen dan DC?

Via mijn labvoeding heb ik een paar digits geprobeerd op 30VDC (ground op het middelste punt van de filamenten), het werkt perfect! Ik moet nog proberen of de andere wikkeling van de trafo voldoende vermogen kan leveren voor de logica en step-up voeding, zoja dan heb ik mijn trafo gevonden!

Als je de stroom door het filament wil weten, moet je echt een stroommeter in serie met het ding plaatsen. De weerstand van een koud filament meten, er vervolgens stroom doorheen sturen, om daarna de spanning over het filament te meten, levert een verkeerde indruk op. Hoe dan ook, als de lichtopbrengst bevredigend is, zie ik geen reden om de filamentstroom te verhogen.

Klopt. Koud heeft een filament maar een paar ohm weerstand. Ik heb daarom ook de spanning over de serieweerstand gemeten, die is redelijk constant. Daarmee rekenend kwam ik op die 34mA.

Betekent dit wel dat wanneer de lichtopbrengst van de segmenten niet voldoende lijkt te zijn straks, dat ik dan de filamentstroom iets kan verhogen tot 50mA AC?

De helderheid wordt in de eerste plaats bepaald door de spanning tussen anode/rooster en kathode; hoe hoger die spanning, hoe meer kinetische energie de electronen hebben als ze op de fluorescerende laag van de anode neerslaan. Maar daarnaast zal een kathode (filament), die niet warm genoeg is, onvoldoende electronen vrijmaken. 700°C is ideaal, maar vraag me niet hoe je dat moet meten.
Afin, als het verhogen v/d anode/rooster-spanning geen zichtbaar effect oplevert, kan het zijn dat de kathode-temperatuur te laag is. En zolang je binnen de specificaties v/d buisjes blijft, kan je weinig stuk maken, dunkt me.

Op 3 november 2006 22:36:29 schreef Buzz:
Klopt. Koud heeft een filament maar een paar ohm weerstand. Ik heb daarom ook de spanning over de serieweerstand gemeten, die is redelijk constant. Daarmee rekenend kwam ik op die 34mA.

Betekent dit wel dat wanneer de lichtopbrengst van de segmenten niet voldoende lijkt te zijn straks, dat ik dan de filamentstroom iets kan verhogen tot 50mA AC?

Tuurlijk!

CD

Hoezo, "Tuurlijk"? De temperatuur van de kathode is niet de enige factor die verantwoordelijk is voor de lichtopbrengst. Hoe hoger de temperatuur, hoe meer electronen er vrijkomen. Maar als de anodespanning relatief klein is, blijven die electronen als een wolk om de kathode hangen, om uiteindelijk huiswaarts te keren.
Andersom is een hoge anodespanning, gekoppeld aan een kathode die niet warm genoeg is, evenzeer zinloos. Als er weinig electronen vrijkomen, kan de anode weinig electronen aantrekken en komen er weinig van die lieverdjes op de fluorescerende laag terecht.

\begin{ongerust}
Verdorie, ik zal toch geen KT88-virus tegen het lijf gelopen zijn, zeker?!
\end{ongerust}

Op 4 november 2006 20:08:10 schreef pros:
Hoezo, "Tuurlijk"?

Op 3 november 2006 22:36:29 schreef Buzz:
Betekent dit wel dat wanneer de lichtopbrengst van de segmenten niet voldoende lijkt te zijn straks, dat ik dan de filamentstroom iets kan verhogen tot 50mA AC?

50mA IS de aanbevolen filamentstroom voor de IV-6, dus waarom zou Buzz deze niet mogen verhogen tot 50mA indien de lichopbrengst onvoldoende blijkt? (veronderstellend dat de anode/gridspanning voldoende is)

Te lage filamentstroom en/of anode/gridspanning kan oneven oplichten teweegbrengen, daarom ook dat Noritake PWM op de anode-of gridspanning aanraadt om te dimmen.

CD

Edit: Noritake VFD operation guide.

Vanavond nog wat geklust, ik heb beeld op de klok!
De tijdbasis lijkt goed te werken, maar de digits lichten nogal zwak op. Bovendien heb ik veel last van ghosting, vooral op de eerste digit (middelste liggend streepje).

Specs:
- filamentstroom: 38 mA AC 50Hz
- Voedingsspanning buizen: 48,5V DC
- Multiplexfrequentie: 1 kHz

Foto:

Je ziet de gloeidraden zo erg goed oplichten. Let wel, deze foto heb ik vanaf statief zonder flits genomen, in een schemerige omgeving.

Ik heb de voeding gecontroleerd, deze is stabiel. Ook heb ik gecontroleerd of het aan de trafo ligt, maar op mijn labvoeding aangesloten zie ik geen enkele verandering.
Waar zou ik mijn fout moeten zoeken?

Zwak oplichten kan te wijten zijn aan te snel multiplexen. Een frequentie waarbij je net geen geflikker meer kan waarnemen lijkt me het beste. En het oplichten van spooksegmenten kan vermeden worden door --tussen het wisselen van buis-- een korte periode in te lassen waarbij alle segementen gedoofd worden.

Mooi dat je al iets werkend hebt!

Ghosting: Zonder schema is het natuurlijk moeilijk oordelen. Hoe schakel je de digits/segmenten?

Indien je met torren schakelt, vervang eens de tor die het G-segment schakelt. De anodes lichten al op bij kleine lekstromen.

Ghosting is een veel voorkomend euvel bij multiplexing.
In mijn PIC displayroutines voorzie ik daarom altijd een blankinginterval van een paar µsec tussen 2 opeenvolgende digits.

Filamenten: 38mA is wel erg weinig (meer dan 20% verschil t.o.v. de gespecifiëerde 50mA).

Persoonlijk vind ik de MPX frekwentie (1KHz) misschien iets aan de hoge kant, ik pas altijd 500Hz toe.
Natuurlijk blijft de duty cycle gelijk (100/6=16.6%) ongeacht de frekwentie, maar misschien heeft het te maken met de reactiesnelheid van de buisjes.

CD

Edit: 14sec te laat...

Ik schakel inderdaad met torren (BC546), ongeveer zo:

+50V  ---       ----- Segment van VFD
        _\/    /
          \   /  BC546
        --------
            |
            R 10K
            |
         logica CD4543

Wat betreft de helderheid:
Een enkele digit brandt wel netjes fel wanneer deze buiten de klok via de labvoeding wordt aangestuurd. De filamentstroom zou afdoende moeten zijn...
Ik zal vanavond eerst eens meten of de buffertorren wel volledig opengestuurd worden. Ik had de logica op 12V berekend, maar de uiteindelijke trafo met gelijkrichtbrug en elco levert belast slechts zo'n 7V DC. Wellicht moet ik de basisweerstanden verlagen naar 4K7 om ze goed open te sturen. Maargoed, meten is weten!

Ghosting:
Ik zal vanavond het schema nog eens onder de loep nemen, wellicht laat ik ergens wat signaallijnen ongeoorloofd zweven wanneer ze niet hoog zijn. Een paar pulldowns zouden dan afdoende moeten zijn. Het viel mij echter op dat ghosting bij de twee buitenste buizen het sterkst is, en naar het midden toe steeds minder is.

Mocht dit niet helpen, dan moet ik iets gaan verzinnen om blanking te kunnen proberen. De 4543 heeft dit wel aan boord, maar ik zou nog even niet weten hoe ik dit in mijn schema zou kunnen toevoegen. Ik ben redelijk beperkt vanwege het feit dat ik geen uC gebruik in deze klok, maar heb wel diverse kloksignalen ter beschikking waarmee ik iets leuks moet kunnen doen...

[Bericht gewijzigd door Buzz op dinsdag 7 november 2006 12:34:31

Driver:
Je kan geen high side driver maken met één transistor, je BC546 kan dus nooit volledig opengestuurd (gesatureerd) worden.
Je kan het wel doen met een NPN en een PNP achter elkaar.
(verdomme, 't wordt tijd dat de transfer van mijn domain eindelijk compleet en actief is. Ik kan hier zelfs geen schemaatjes of fotootjes meer posten...)

Helderheid/filamentstroom:
Het is niet omdat de waarden bij directe sturing voldoen dat ze daarom bij 1/6 multiplexing nog voldoen.

Ghosting:
Het feit dat je buitenste buizen meer ghosting vertonen betekent dat je anodes/grids niet helemaal 'afgeknepen' worden bij 0V (waardoor ze nog oplichten).
Daarvoor wordt er meestal op het filament een bias voltage (cut-off bias) toegepast, t.t.z. dat de massa aansluiting tussen je filamenten op een hoger potentiaal wordt gezet dan de massa van de anodes/grids.
Dit kan eenvoudigweg met een weerstand en een zenertje van een paar volt (pakweg 3 à 5V).
Zie weeral de uitleg in de Noritake VFD operation guide en ook hier bij Futaba.

CD

Ik ben me eens verder aan het verdiepen in de documenten die je (al meermaals) gepost hebt, elke keer begrijp ik er meer van. Het verhaal van de filamenten is zo'n beetje duidelijk, daar ga ik zo eens mee aan de slag.

Ook ben ik wat aan het zoeken geweest naar een high side driver-circuitje met twee transistoren. Veel duidelijkheid heb ik tot nu toe nog niet; ik snap namelijk niet precies hoe dat geheel moet gaan werken, anders kon ik het wellicht zelf beredeneren/samenstellen.
Turbokeu, het is inderdaad jammer dat je domein plat ligt, heb je eventueel een linkje waar het principe getekend staat? Beredenering en uitleg zal daarna waarschijnlijk wel lukken, ik weet echter niet hoe je de torren achter elkaar zou schakelen.

Edit, toch wat gevonden:

Bron

Bedoel je het ongeveer op deze manier?

Inmiddels zie ik op mijn scoop dat de spanning naar de buizen toe niet veel hoger dan een volt of 7 is, oorzaak lijkt me nu duidelijk... Ik ga bovenstaand circuitje eens testen, als ik nog wat PNP's kan vinden die 50V kunnen verdragen...

[Bericht gewijzigd door Buzz op dinsdag 7 november 2006 18:50:08

Op 7 november 2006 14:41:08 schreef Turbokeu:
[...]
Zie weeral de uitleg in de Noritake VFD operation guide en ook hier bij Futaba.

2 nieuwe bookmarks.

Op 7 november 2006 18:29:04 schreef Buzz:
Ik ben me eens verder aan het verdiepen in de documenten die je (al meermaals) gepost hebt, elke keer begrijp ik er meer van.

Heb ik ook...

Ook ben ik wat aan het zoeken geweest naar een high side driver-circuitje met twee transistoren. Veel duidelijkheid heb ik tot nu toe nog niet; ik snap namelijk niet precies hoe dat geheel moet gaan werken, anders kon ik het wellicht zelf beredeneren/samenstellen.
heb je eventueel een linkje waar het principe getekend staat? Beredenering en uitleg zal daarna waarschijnlijk wel lukken, ik weet echter niet hoe je de torren achter elkaar zou schakelen.

Edit, toch wat gevonden:

[afbeelding]
Bron

Bedoel je het ongeveer op deze manier?

Dat is het!
In jouw geval mag je de TIP32 vervangen door een BC556 (of een MPSA92 moest je die liggen hebben) vermits de stromen maar een paar mA bedragen.

Inmiddels zie ik op mijn scoop dat de spanning naar de buizen toe niet veel hoger dan een volt of 7 is, oorzaak lijkt me nu duidelijk... Ik ga bovenstaand circuitje eens testen, als ik nog wat PNP's kan vinden die 50V kunnen verdragen...

Torren zijn dus niet in saturatie.

Turbokeu, het is inderdaad jammer dat je domein plat ligt

Transfer is aangevraagd bij B-One (nieuwe hosting provider en registrar) en Gandi (oude registrar), webspace/mail/FTP (1GB) is klaar en geconfigureerd.
Nu nog wachten dat de nameservers aangepast worden (woensdag?) en de DNS servers gerepliceerd hebben...

CD

Op 7 november 2006 19:18:08 schreef Turbokeu:
(of een MPSA92 moest je die liggen hebben)

Grrr.... Zoek ik me al een half uur suf naar BC557's op sloopprinten om in ieder geval te kunnen testen (bj gebrek aan voorraad), kom ik net de vorige week bestelde MPSA92's tegen! Had er zo'n 100 besteld, tesamen met de spoeltjes, MPSA42's en nog wat componenten voor de power supply en nixie klok. Over verstrooid gesproken!

Zoals mams het altijd zegt: "Ruim die hobbykamer eens op!"

Goed, ik ga experimenteren!

Succes!

CD

PS: de stippellijn in je 'high side driver' schema moet wel een 'volle' lijn zijn.

[Bericht gewijzigd door Turbokeu op dinsdag 7 november 2006 19:41:05

Op 7 november 2006 19:35:29 schreef Turbokeu:
PS: de stippellijn in je 'high side driver' schema moet wel een 'volle' lijn zijn.

...met een 22K weerstand op de plaats van de stippellijn werkt het perfect op 30V. Als ik daar een draadje zou leggen, kan ik de tor nooit open sturen! Verder heb ik de basisweerstand van de TIP op 22K gekozen, dat scheelt wat stroom en werkt ook.

Ik heb hier ook nog een VFD'tje liggen, dat om een toepassing roept. Ik dacht de sturing zo te doen, teneinde wat komponenten uit te sparen:

Die R van 100Ohm is maar een wilde gok, en kan wschl wel wat groter zijn. Hij zorgt er in ieder geval voor, dat de tor snel kan uitschakelen.

Op 4 november 2006 20:08:10 schreef pros:
\begin{ongerust}
Verdorie, ik zal toch geen KT88-virus tegen het lijf gelopen zijn, zeker?!
\end{ongerust}

Doeme, zie dit nu pas <uche, kuch>

Is nog geen antidote voor gevonden Pros.....

't Gaat van kwaad naar erger...

Op 7 november 2006 20:11:15 schreef Buzz:
[...]
...met een 22K weerstand op de plaats van de stippellijn werkt het perfect op 30V. Als ik daar een draadje zou leggen, kan ik de tor nooit open sturen! Verder heb ik de basisweerstand van de TIP op 22K gekozen, dat scheelt wat stroom en werkt ook.

Sorry, mijn fout...
In mijn schakelingen staat daar idd. een 10K weerstand.

CD

Op 7 november 2006 20:14:40 schreef pros:
Ik heb hier ook nog een VFD'tje liggen, dat om een toepassing roept. Ik dacht de sturing zo te doen, teneinde wat komponenten uit te sparen:
[afbeelding]
Die R van 100Ohm is maar een wilde gok, en kan wschl wel wat groter zijn. Hij zorgt er in ieder geval voor, dat de tor snel kan uitschakelen.

Zal je schema morgen eens 'nuchter' bekijken (nu met een 1/2 fles wijn op en een 'zeker aantal' porto's is dit 'iets 'moeilijker'...)

Opmerking 1: tussen je trafomiddenaftakking en de zener ontbreekt een weerstand (een zenerdiode zonder weerstand zenert niets) naar de anodespanning (cut-off bias).

CD