Re: 6 Nixie-Röhren betreiben - PWM an der Heizung

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Geschrieben von Theodor Wadelow am 01. Juli 2010 14:26:28:

Als Antwort auf: Re: von 5V auf 30V geschrieben von Torsten am 30. Juni 2010 19:54:50:

Hallo,

Heißt Die Röhre IV-22 oder IW-22 ? Geht es um www.jogis-roehrenbude.de/Roehren-Geschichtliches/Nixie/IV-22/
Baust Du mit 6 Röhren etwa eine Uhr ?
Etwa sowas: www.elektroda.pl/rtvforum/topic1547568.html ?

Da steht wohl recht deutlich (ich kann aber kein Polnisch :-( ), daß man bei Serienschaltung der Segmente (was der Autor wohl gemacht hat) unterschiedlich helle Segmente bekommt. Ich schließe daraus und aus dem Schaltsymbol der Röhre, daß die Röhren direkt geheizt werden, mithin Serienschaltung nicht vorgesehen ist :-(

Zu diesem Bild: ht tp://obrazki.elektroda.net/2_1263850473.jpg
Mangels Kentnissen in Röhrentechnik verstehe ich nicht, was Pin 6 der Röhre macht. Hat da jemand eine Erklärung ?

Die Erzeugung der 1,x V ist für eine Röhrenheizung trivial:
Nimm PWM! Die Röhrenheizung ist als Glühfaden träge und muß nicht mit geglättetem Gleichstrom betrieben werden.
Das bedeutet, daß Du kurze Pulse von +12V direkt auf die Glühfäden geben kannst, ohne Schaden anzurichten, wenn die Impulse nur kurz genug und die Pausen dazwischen lang genug sind. Letztenendes ist das genau das Funktionsprinzip einer Abwärts-Schaltwandlers, aber ohne Spule und Diode im Ausgang.

PWM ist simpel, gegebenenfalls auch für alle 6 Röhren einzeln (individuelle Regelbarkeit!), weil es im Prinzip nur wenige Bauteile (Dreickgenerator+Komparator+Schalt-Mosfet) braucht. Der Röhrenheizung ist's egal und im PWM-Schalter treten keine großen Verluste auf. Dazu hast Du keine "häßlichen" magnetischen Komponenten, deren Dimensionierung und beschaffung nicht immer ganz einfach ist.

Ist die PWM-Frequenz hoch genug (ca 35..40 kHz), dann sollten eventuell entstehende Geräusche nichtmal einen Hund stören.
Als PWM-Schalter empfehle ich einen relativ modernen P-Ch Mosfet, z.B. den IRF7205: www.reichelt.de/?ARTICLE=41625 .

Gegen Überstrom versicherst Du dich ultimativ indem jede Röhrenheizung eine 125mA-Sicherung vorgeschaltet bekommt.
Wenn im Unglücksfalle der PWM-Schalter auf "offen" stehenbleibt, dann fliegen die Sicherungen.

Auch könnte man (die IW-22 soll selten und teuer(?) sein) eine Thyristor-Crowbar vorsehen, die per Monoflop gesteuert alle x Mikrosekunden (dann, wenn der PWM-Puls vorbei sein sollte) einen dicken Thyristor ansteuert, der den Ausgang vom PWM-Schalter kurzschließt. So wird auf jeden Fall die Röhre geschützt. Im Unglücksfalle fliegt die 1A Eingangssicherung deiner Schaltung (hast Du hoffentlich vorgesehen!) und/oder der PWM-Mosfet stirbt, aber auf jeden Fall bleiben die Röhrenheizungen ganz.

Zur Erzeugung des PWM-Signals:
Wirst Du einen Mikrocontroller verwenden, der das z.B. "nebenbei" in Hardware erledigen kann ?
PIC Microchip z.B. kann in vielen Typen PWM in Hardware, so daß keine Softwareressourcen belegt würden.

Ansonsten bleibt die klassische Dreieckgenerator/Komparator-Schaltung, die ist mit 4fach-Opamps auch schnell für 6 Individuell einstellbare Kanäle gebaut. Einzig sollten die verwendeten Opamps für die Mosfets a) möglichst weit bis +Supply (12V) aussteuern können und b) ordentliche Spitzenströmne liefern können. Des weiteren sind ausgewiesens Komparatoren für diese Betriebsart besser geeigent als einfache Opamps.
Beispielsweise ist ein LM358 *nicht* geeignet, weil er im Ausgang nur bis Usupply-4V kommt. Damit würde aber ein IRF7205 niemals abschalten können.
Mangels eines wirklich guten Tipps für einen (beschaffbaren) Komparator würde ich probehalber mal einen (für eine PWM-Stufe inklusive Oszillator) oder zwei LM324 (für bis zu 7 unabhängige PWM-Stufen inklusive Oszillator) versuchen.
Ein TL082 (eine Stufe) bzw. zwei TL084 (6 separate Stufen) könnten auch gehen

Die Schaltung geht ähnlich wie in dem Schaltplan der 3-Kanal Lichtorgel IC1 verdrahtet ist: www.elv-downloads.de/service/manuals/46179_LO12_km_web.pdf
IC1 (rechts vor den Ausgangs-Mosfets, gelb, 4 Untereinheiten)
IC1A bildet einen Dreiecksschwinger, der dann von den Ausgangsstufen 1B,1C,1D mit einem "Referenzpegel" (an C22,C1,C24) verglichen wird.
Diese Kondensatoren, die Widerstände R4,R5,R6 und alles links davon entfallen. Statt dessen gibst Du die "Referenzpegel" mit Widerständen (Grundeinstellung) und Potis (Feinregelung) vor.
Parallel zu den Potis könnte man kleine Elkos schalten, so daß die PWM langsam "anfährt", damit unterdrückst Du die Einschaltstromstöße und deine Röhren werden schonender eingeschaltet als mit einem 1,3V "Netzteil"

Für einen gemeinsame PWM-Steuerung aller Röhrenheizungen brauchst Du nur eine dieser Ausgangsstufen "IC1B", für unabhängige Regelung die besagten 6 Ausgangsstufen, d.h. man muß dann an den Ausgang von IC1A noch weitere Ausgangsstufen eines zweiten ICs anschließen.

Die Schaltung ist schnell gebaut, aber Du solltest Dir das Einschaltverhalten genau anschauen, damit da nicht irgendwelche Unsauberheiten beim Anschwingen zu lange +12V auf die Glühdrähte geben. X-(

-Theo

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