Bauplan Schaltplan Magisches Band trifft Microcontroller

Mikrocontroller steuert magisches Band
In vielen Bastelkisten dürften sich auch heute noch Röhren finden, die vor garnicht allzu langer Zeit die wichtigsten Bauteile der Elektronik darstellten. In den meisten Anwendungen wurden sie zwar von den Halbleitern verdrängt, doch gibt es eine kleine Fangemeinde, die auch heute noch sehr beeindruckende Schaltungen mit Röhren baut, besonders Verstärker, aber auch hochwertige Rundfunkempfänger sind hier zu nennen.

Ganz besonders beliebt bei Röhrenbastlern sind jedoch Röhren, die für optische Anzeigezwecke genutzt werden können. Hier gibt es sehr schöne Projekte etwa für Nixie Uhren oder auch Uhren mit alten Oszilloskop-Röhren (Scope Clock).

Etwas seltener findet man auch Schaltungen für die damals weitverbreiteten Magischen Augen bzw deren etwas modernere Form der Magischen Bänder. Sie werden üblicherweise als Aussteuerungsanzeige für Verstärker oder als Abstimmanzeige für Empfänger eingesetzt.

Diese Schaltung ermöglicht nun eine ganze Reihe weiterer Anwendungen für die magischen Bänder vom Typ EM800 bzw EM84, indem sie die Röhre mit einem kleinen Mikrocontroller kombiniert.

Magische Bänder sind prinzipiell recht einfach anzusteuern. Sie benötigen eine Heizspannung (hier 6.3V) sowie eine Anodenspannung (hier etwa 250V), die über Vorwiderstände zugeführt wird.

Je nach der am Gitter anliegenden Spannung (0 bis ca -10V) wird dann das grün leuchtende Band auf dem kleinen Schirm länger oder kürzer.

Man muss also nur eine variable negative Spannung erzeugen und diese auf das Gitter geben, um die Röhre anzusteuern.

Hier kommt der Controller ins Spiel:


Der Schaltplan

Rund um den Tiny85 Controller ist ein kleiner invertierender Schaltwandler gebaut, welcher genau die Ausgangsspannung liefert, die die Röhre zur Ansteuerung benötigt.

Über die PWM-Funktion von Timer0 wird ein pulsweiten-moduliertes Signal erzeugt, das einen Transistor antreibt. Durch die Spule wird bei jedem Abschalten eine negativer Spannungsimpuls erzeugt (invertierender Schaltwandler), welcher im Kondensator C2 gespeichert wird. Ohne Belastung würde die Spannung jedoch sehr schnell sehr hoch (also negativ) werden. Durch den Widerstand R4 wird die negative Spannung konstant belastet (Die Röhre stellt keinerlei Belastung dar, da extrem hochohmig), so dass sich ein Gleichgewichtszustand einstellt. Die negative Spannung wird dadurch direkt proportional zum Tastverhältnis des Steuersignals. Die dabei fliessenden Ströme sind sehr gering, bei -10V am Ausgang des Wandlers fliessen weniger als 1mA. Auch auf der Eingangsseite der Schaltung werden nur wenige Milliampere für die 5V Versorgung benötigt.

Somit kann der Mikrocontroller ganz einfach durch Ändern des Tastverhältnisses das Band ansteuern. Die Bauteile und Schaltfrequenzen sind dabei so gewählt, dass sich die negative Spannung dabei im Bereich von 0 bis etwa -10 Volt einstellen lässt, womit der Aussteuerungsbereich der Röhre optimal genutzt wird.

Aber damit nicht genug:

Der Controller kann natürlich auch noch andere Funktionen übernehmen. Über zwei weitere freie Pins des Controllers lässt sich eine serielle Schnittstelle realisieren, die zB auf Kommandos eines PCs wartet. Damit kann das Magische Auge dann zum Beispiel als Auslastungsanzeige dienen oder etwa die Lüfterdrehzahl anzeigen oder die Prozessortemperatur, hier sind der Phantasie keine Grenzen gesetzt!


Das Layout.

Platinen und Bauteile gibts bei www.askjanfirst.com

Wie immer gilt bei Röhrenschaltungen:

Aufbau nur durch erfahrene Elektroniker, der Umgang mit hohen Spannungen kann sehr gefährlich sein!

Hier ist noch eine kurze Videosequenz, welche die Ansteuerung mit PWM-Werten von 0 bis 100 zeigt, in Zehnerschritten.

Die Beschreibung der Steuersoftware für den Atmel Tiny85 Controller findet sich hier.
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