Numitronklockan Stella
Varför inte PWM:a med samma som du väljer vad som ska visas? T.ex. om du använder skiftregister: Mata ut vad som ska visas, vänta x millisekunder, mata ut bara nollor, vänta periodtid minus x millisekunder, repetera. Det borde nog gå att skicka datan genom skiftregister utan utgångslatch t.o.m. då numitronerna är rätt sega.
-
limpan4all
- Inlägg: 8444
- Blev medlem: 15 april 2006, 18:57:29
- Ort: Typ Nyköping
Det fungerar fint att göra PWM genom ett skiftregister, men utgångslatchar skall nog finnas. Ett annat sätt är ju att använda en processor som har nödvändigt antal pinnar. Skall kortet lämnas ut för tillverkling så är ju layot med vior inget problem.
Använder man valiga standardkretsar med separat drivtrissa kan det vara en fördel att ha emitterföljare istället för MOSFET. Då kan kretsens output enable användas för PWM utan pull-down. Genom att använda en krets för varje rör, vilket det ändå blir vad gäller antalet, så kan de styras individuellt.
Drivkretsar med seriell data in finns från flera än Ti, t.ex. supertex. Har inte kollat hur deras är för numitroner som ju vill ha lite ström. Däremot har de HV-versioner som passar för nixies. Tyvärr(?) är det SMD alltihopa.
Använder man valiga standardkretsar med separat drivtrissa kan det vara en fördel att ha emitterföljare istället för MOSFET. Då kan kretsens output enable användas för PWM utan pull-down. Genom att använda en krets för varje rör, vilket det ändå blir vad gäller antalet, så kan de styras individuellt.
Drivkretsar med seriell data in finns från flera än Ti, t.ex. supertex. Har inte kollat hur deras är för numitroner som ju vill ha lite ström. Däremot har de HV-versioner som passar för nixies. Tyvärr(?) är det SMD alltihopa.
Jag har tänkt och tänkt under helgen men kommer inte på någon lösning som är klart bäst 
. Problemet med min första design borde gå att lösa med kraftigare drivtransistorer (FETar?), eventuellt med en liten resistor på emittern (drain) som kan häva den värsta strömrusningen. Nackdelen med detta är att ljusstyrkan kommer bli ojämn och bero på antalet tända segment samt att man tappar en del spänning över dioder och darlingtontrissor i drivkretsen. Då praktiskt taget alla andra numitronklockor som publicerats på nätet är byggda på detta sätt så borde det dock fungera, jag har ju dessutom för avsikt att köra rören på sparlåga.
Statisk drivning med skiftregister ställer helt nya krav på komponenter. Standardlogik saknar tillräcklig drivförmåga, speciellt vid tändning, varför drivare måste anslutas till varje segment. Även med riktigt små komponenter misstänker jag att det kommer bli klurigt att få ihop det. Kretsarna som limpan4all tipsade om löser det problemet helt, men de verkar inte helt lätta att få tag på som privatperson i Sverige. Problemet med strömrusning blir dessutom fyra gånger så allvarligt om med statisk drivning.
Målet med designen är att man ska kunna köpa alla komponenter från Elfa och helst ska layouten vara så simpel att man som händig hemmabyggare ska kunna snickra ihop Stella med måttliga resurser. Därav avsaknaden av vior under komponenter etc.
Jag står alltså i valet och kvalet, vilka argument tycker ni är viktigast för respektive design?
Vänligen
Quanton
. Problemet med min första design borde gå att lösa med kraftigare drivtransistorer (FETar?), eventuellt med en liten resistor på emittern (drain) som kan häva den värsta strömrusningen. Nackdelen med detta är att ljusstyrkan kommer bli ojämn och bero på antalet tända segment samt att man tappar en del spänning över dioder och darlingtontrissor i drivkretsen. Då praktiskt taget alla andra numitronklockor som publicerats på nätet är byggda på detta sätt så borde det dock fungera, jag har ju dessutom för avsikt att köra rören på sparlåga.Statisk drivning med skiftregister ställer helt nya krav på komponenter. Standardlogik saknar tillräcklig drivförmåga, speciellt vid tändning, varför drivare måste anslutas till varje segment. Även med riktigt små komponenter misstänker jag att det kommer bli klurigt att få ihop det. Kretsarna som limpan4all tipsade om löser det problemet helt, men de verkar inte helt lätta att få tag på som privatperson i Sverige. Problemet med strömrusning blir dessutom fyra gånger så allvarligt om med statisk drivning.
Målet med designen är att man ska kunna köpa alla komponenter från Elfa och helst ska layouten vara så simpel att man som händig hemmabyggare ska kunna snickra ihop Stella med måttliga resurser. Därav avsaknaden av vior under komponenter etc.
Jag står alltså i valet och kvalet, vilka argument tycker ni är viktigast för respektive design?
Vänligen
Quanton
Det har varit mycket att stå med i skolan sista tiden, så ritandet har legat på is. Antalet komponenter har ökat rätt markant så det återstår att se om det hela går att routa in på samma yta. Jag har försökt att lägga in samtliga tips om förbättringar som yppats tidigare i tråden. Jag har även tänkt om gällande matningen av rören.
Hur man än vrider och vänder på saken så är det ett faktum att ett muxat rör maximalt kan få en bråkdel av den effekt som ett statiskt drivet dito, i mitt fall maximalt en fjärdel. För att inte riskera att rören skall lysa för svagt har jag därför valt att mata dem direkt från likriktarbryggan. På så sätt finns det garanterat tillräckligt med effekt att tillgå för att rören skall lysa både lagom och alldeles för starkt! Den oreglerade spänningen måste alltså kontinuerligt mätas innan displayen kan aktiveras. Med det kraftkisel som nu finns på ritningen bör jag kunna köra kalla rör med matningsspänningar upp emot 24V, i korta korta intervall så klart. När det gäller rörens åldring så är det ju temperatur som är slitsamt, inte spänning.
Synpunkter är välkomna
/Quanton
PS: observera att thumbnailen i tråden skiljer sig en del från den länkade bilden..
DS
Hur man än vrider och vänder på saken så är det ett faktum att ett muxat rör maximalt kan få en bråkdel av den effekt som ett statiskt drivet dito, i mitt fall maximalt en fjärdel. För att inte riskera att rören skall lysa för svagt har jag därför valt att mata dem direkt från likriktarbryggan. På så sätt finns det garanterat tillräckligt med effekt att tillgå för att rören skall lysa både lagom och alldeles för starkt! Den oreglerade spänningen måste alltså kontinuerligt mätas innan displayen kan aktiveras. Med det kraftkisel som nu finns på ritningen bör jag kunna köra kalla rör med matningsspänningar upp emot 24V, i korta korta intervall så klart. När det gäller rörens åldring så är det ju temperatur som är slitsamt, inte spänning.
Synpunkter är välkomna
/Quanton
PS: observera att thumbnailen i tråden skiljer sig en del från den länkade bilden..
DS
Du kommer överskrida p-kanalarnas max-vgs med den där kopplingen om det är 24V du matar med. Sätt en resistor i serie med drain på den undre så slipper du problem med självsvängning i övergångarna också. Det kan hända att du behöver sätta resistorer i serie med gaten på alla n-kanalare för att förhindra självsvängning i övergångar.
Sen undrar jag: Vad är nominell drivspänning för dina rör? För att det ska stämma med 4 muxade rör om dödtiden är försumbar ska matningspänningen vara dubbla rörens märkspänning.
Vilken frekvens ska du muxa med? Är den för snabb så kommer det nog bli problem med hastigheten på dina gemensamma drivare, är den för låg kommer numitronerna ta stryk.
Sen undrar jag: Vad är nominell drivspänning för dina rör? För att det ska stämma med 4 muxade rör om dödtiden är försumbar ska matningspänningen vara dubbla rörens märkspänning.
Vilken frekvens ska du muxa med? Är den för snabb så kommer det nog bli problem med hastigheten på dina gemensamma drivare, är den för låg kommer numitronerna ta stryk.
kimmen: Jag missade att maximala Vgs var lägre än Vds. Det finns egentligen ingen bra anledning att driva konstruktionen med så höga spänningar men det vore ändå smidigt att ha rätt löst formulerade krav på matningsdonet. Jag blir dock rätt oroad av att du nämner potentiella självsvängningar, känner inte igen det från nån kurs (de är ju dock inte så praktiskt inriktade alla gånger 
). Kan de ställa till mkt problem och hur bör man dimensionera motsånden du nämnde för att reglera bort dem?
Gällande rören så är de enligt översatta datablad ratade för 4.5 V, ~20mA. Nu när jag har tillgång till spänningar som kan vara högre än detta så gäller det att ha koll på pulskvoterna så att trådarna inte blir för varma. Det finns väl egentligen inget krav på att nåt rör måste vara tänt hela tiden under ett svep, eller kan rör ta skada av att bara få spänning under ett ögonblick? Har inte reflekterat jättemycket över svephastigheter, men jag vill minnas att ett datablad för ett annat numitronrör rekomenderar att man inte pulsar dem in intervallet 500-1000 Hz pga mekaniska resonanser. Att byta rör i drygt 4 kHz känns spontant rätt rimligt. Hoppas bara att det inte ska tjuta om drivningen, men det kan jag inte veta förrns första prototypen är klar. Alla tider som jag hittar i trissornas datablad är i ns så jag tycker inte att jag borde komma i närheten av deras gräns.
/Quanton
). Kan de ställa till mkt problem och hur bör man dimensionera motsånden du nämnde för att reglera bort dem?Gällande rören så är de enligt översatta datablad ratade för 4.5 V, ~20mA. Nu när jag har tillgång till spänningar som kan vara högre än detta så gäller det att ha koll på pulskvoterna så att trådarna inte blir för varma. Det finns väl egentligen inget krav på att nåt rör måste vara tänt hela tiden under ett svep, eller kan rör ta skada av att bara få spänning under ett ögonblick? Har inte reflekterat jättemycket över svephastigheter, men jag vill minnas att ett datablad för ett annat numitronrör rekomenderar att man inte pulsar dem in intervallet 500-1000 Hz pga mekaniska resonanser. Att byta rör i drygt 4 kHz känns spontant rätt rimligt. Hoppas bara att det inte ska tjuta om drivningen, men det kan jag inte veta förrns första prototypen är klar. Alla tider som jag hittar i trissornas datablad är i ns så jag tycker inte att jag borde komma i närheten av deras gräns.
/Quanton
Ja du tänkte så, att man skulle kunna använda olika matningsdon. Du tror inte det blir störande om man använder oreglerade don och ljusstyrkan kommer ändras beroende på hur många trådar som är tända? En 9V-regulator på ingången skulle man kunna köra med så får man ändå ganska brett inspänningsområde. Iofs kan det ju bli en del värme att kyla bort om det är en linjär sådan. Men det finns ju inget som tvingar att rören måste vara på en fjärdedel var, precis som du säger, man kan ju ha de tända mindre och öka spänningen. Känns lite farligt dock om man råkar vrida ljusstyrkan lite för högt 
Det där om fetarna - i nästan alla konstruktioner brukar man ha gatemotstånd. Det är inte säkert att det alltid behövs men utan dem kan man få självsvängningar under omslagen, och dessutom kan det vara bra att sakta ned omslagen för att minska störningar som sänds ut. I en switchkrets så är det lämpligt att dimensionera dem så man får lagoma stig och falltider. Behöver ju inte vara 50ns direkt när perioden är 250us. Byter du fyra tusen gånger per sekund kommer ju varje rör se 1kHz, men det är det du vill eller? Hinner processorn med om man höjer bytesfrekvensen över det hörbara området? Ett alternativ är ju att lägga sig under det där bandet, alltså att byta rör med under 2kHz. Men inte för lågt då switchfrekvensen måste vara hög jämfört med den termiska tidskonstanten. Men den är nog ganska lång.
Tänk på att röret vill se en RMS-spänning på 4.5V. RMS för en rektangelvåg som går mellan 0V och U(topp) Volt är: U(rms) = U(topp)*sqrt(D) där D är pulsfaktorn där 1 är 100%. Det är därifrån jag får 9V för 4 rör. D=0.25 ger U(rms)=U(topp)*0.5
Du skulle ju kunna låta processorn mäta matningspänningen och använda den för att räkna ut pulskvoten iofs! Blir ju en lösning på att ljusstyrkan skulle ändras med belastningen på nätdelen också.
Det där om fetarna - i nästan alla konstruktioner brukar man ha gatemotstånd. Det är inte säkert att det alltid behövs men utan dem kan man få självsvängningar under omslagen, och dessutom kan det vara bra att sakta ned omslagen för att minska störningar som sänds ut. I en switchkrets så är det lämpligt att dimensionera dem så man får lagoma stig och falltider. Behöver ju inte vara 50ns direkt när perioden är 250us. Byter du fyra tusen gånger per sekund kommer ju varje rör se 1kHz, men det är det du vill eller? Hinner processorn med om man höjer bytesfrekvensen över det hörbara området? Ett alternativ är ju att lägga sig under det där bandet, alltså att byta rör med under 2kHz. Men inte för lågt då switchfrekvensen måste vara hög jämfört med den termiska tidskonstanten. Men den är nog ganska lång.
Tänk på att röret vill se en RMS-spänning på 4.5V. RMS för en rektangelvåg som går mellan 0V och U(topp) Volt är: U(rms) = U(topp)*sqrt(D) där D är pulsfaktorn där 1 är 100%. Det är därifrån jag får 9V för 4 rör. D=0.25 ger U(rms)=U(topp)*0.5
Du skulle ju kunna låta processorn mäta matningspänningen och använda den för att räkna ut pulskvoten iofs! Blir ju en lösning på att ljusstyrkan skulle ändras med belastningen på nätdelen också.
Om IV-16 drivs med 4.5V effektivvärde så ligger de på absolut specad maxspänning. De lyser fint och kan läsas i solljus, men de kommer att brinna ut som vanliga glödlampor efter c:a 1000h och kanske inte ens det.
2.5V effektivvärde är en lämpligare spänning. Det blir en varmgul glöd och rören håller mycket länge.
Koppla ett rör till ett variablet aggregat och prova ut lämplig spänning.
Den termiska trögheten är stor i dessa rör. Sänk frekvensen, ett par 100 Hz växlingstakt är nog. Datablad för andra numitroner säger inget alls om resonansfrekvensen för glödtrådarna i Dina IV-16, det är en individuell egenskap för en viss rörtyp..
Till en muxdriver behöver Du inte kladda ned kortet med gatemotstånd. Det är bara till att driva direkt.
För övrigt så med high-drivers som kan gå över Vdd och dessutom numitroners behov av dioder så är Du uppe i ett sådant komponentantal att vinsten med att muxa har ätits upp. Direktdrivna FET's för direktdrivna segment är definitivt ett alternativ attverkligen överväga på allvar. Då faller i princip alla återstående problem.
2.5V effektivvärde är en lämpligare spänning. Det blir en varmgul glöd och rören håller mycket länge.
Koppla ett rör till ett variablet aggregat och prova ut lämplig spänning.
Den termiska trögheten är stor i dessa rör. Sänk frekvensen, ett par 100 Hz växlingstakt är nog. Datablad för andra numitroner säger inget alls om resonansfrekvensen för glödtrådarna i Dina IV-16, det är en individuell egenskap för en viss rörtyp..
Till en muxdriver behöver Du inte kladda ned kortet med gatemotstånd. Det är bara till att driva direkt.
För övrigt så med high-drivers som kan gå över Vdd och dessutom numitroners behov av dioder så är Du uppe i ett sådant komponentantal att vinsten med att muxa har ätits upp. Direktdrivna FET's för direktdrivna segment är definitivt ett alternativ attverkligen överväga på allvar. Då faller i princip alla återstående problem.
Det blir ju lätt att driva p-kanalarna också. Marta har säkert rätt att gatemotstånd inte behövs heller, PIC-en har nog ganska hög utimpedans ändå.-
limpan4all
- Inlägg: 8444
- Blev medlem: 15 april 2006, 18:57:29
- Ort: Typ Nyköping
Drivningen av rören har sannerligen blivit krångligare än jag hoppats på. Den elegantaste lösningen vore att använda skiftregistren som limpan4all tipsade om. Dessa har jag dock inte hittat i Sverige utan att man måste betala tokmycket frakt då kretsarna skeppas från staterna. Att koppla diskreta FETar till vanliga logik-register är ju möjligt, men kräver mkt komponenter och yta.
Faktum är rören i mångt och mycket liknar vanliga lysdiodkluster, enda väsentliga skillnaden är den höga startströmmen. På Elfa har de två intressanta kretsar avsedda för just lysdioder. Båda två har strömgeneratorer på utgångarna, tror ni att de kan häva strömrusningen? För att minska förlusterna i drivkretsarna kan jag tänka mig att sänka spänningarna till 3,3V, rören lyser jättefint ändå.
STP16CL596
A6276
Vänligen
Quanton
Faktum är rören i mångt och mycket liknar vanliga lysdiodkluster, enda väsentliga skillnaden är den höga startströmmen. På Elfa har de två intressanta kretsar avsedda för just lysdioder. Båda två har strömgeneratorer på utgångarna, tror ni att de kan häva strömrusningen? För att minska förlusterna i drivkretsarna kan jag tänka mig att sänka spänningarna till 3,3V, rören lyser jättefint ändå.
STP16CL596
A6276
Vänligen
Quanton
Strömgränsen lär ju göra att det inte blirför hög ström. Se bara till att effekten håller sig inom tillåtna gränser. Det är ju sämsta tänkbara förhållanden för kretsen vid tillslag eftersom både spänning och ström är på topp samtidigt.
Tänk på derating-diagrammen och att det är kapseltemperatur och inte omgivande. Se också upp ifall siffrorna förutsätter kylpads. Eftersom det bara är korta strömmar så kanske uppvärmningen blir rimlig trots allt. Vad är lägsta spänning över kretsen? Eftersom den tänkts för LED är den inte avsedd att bottnas då dessa kräver strömgräns.
Med motstånd för att förvärma så avlastar Du både ström från kretsen, sparar rören och gör att de tänds snabbare, men släcks saktare. Med rätt strömgräns kanske det går att både hålla nere startströmmen och göra tändtiden lagon lång i förhållande till släcktiden.
Tänk på derating-diagrammen och att det är kapseltemperatur och inte omgivande. Se också upp ifall siffrorna förutsätter kylpads. Eftersom det bara är korta strömmar så kanske uppvärmningen blir rimlig trots allt. Vad är lägsta spänning över kretsen? Eftersom den tänkts för LED är den inte avsedd att bottnas då dessa kräver strömgräns.
Med motstånd för att förvärma så avlastar Du både ström från kretsen, sparar rören och gör att de tänds snabbare, men släcks saktare. Med rätt strömgräns kanske det går att både hålla nere startströmmen och göra tändtiden lagon lång i förhållande till släcktiden.
