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Nachbau der Uhr von Christian Schuster


 Christina Schuster Bild1
Christian Schuster Bild2


Nixie Digitaluhr

Diese hier vorgestellte Digitaluhr ist eine Mischung aus alter Röhrentechnik und IC Technologie der 70er Jahre. Die Fazination dieser Uhr lieg in ihrer Anzeigetechnik, den Nixie Röhren, eine Entwicklng der Firma Bourroughs aus den 50er. Es handelt sich um eine Glimmlampen Technologie bei der jedes darstellbare Zeichen komplett über eine feine Drahtkonstruktion abgebildet wird. Entlang der Drähte wird mittels einer Hochspannung (ca.180 Volt) ein Gas zum leuchten gebracht.

Die Zeitbasis

IC16 ist ein CMOS IC des Typs CD4060 es können auch die IC der 74HC Reihe Verwendung finden. Der interne Oszillator des IC's wird mittels eines einfachen Uhren Quarzes auf einer Frequenz von 32,768kHz betrieben. Dies macht es ohne großen Bauteile Aufwand möglich dem IC an Pin 3 ein Signal mit einer Frequenz von 2 Hz zu entnehmen. Die Uhren Quarze sind nicht immer 100% genau . Die Frequenzkontrolle sollte an Pin 7 erfolgen hier müssen 2048,0000 Hz anliegen, wenn nicht kann mit dem Trimmkondensator nchgeholfen werden. Da 2 Hz noch etwas schnell für die Uhr sind, wird mittels IC17 das Signal auf 1 Hz heruntergeteilt.

Die Einstelllogik

Die IC's 13, 14, 15 sind zur Umschaltung zwischen normalem Zeitbetrieb und Einstellbetrieb vorgesehen. Über die 3 Schalter, die über RS Flip-Flops entprellt sind, können die einzelnen Anzeigegruppen (Stunden, Minuten, Sekunden) eingestellt werden. Mit S1 werden die Sekunden gestoppt und auf Null gesetzt in der Anzeige erscheint 99 dies ist eine Besonderheit des IC 7490 in dieser Beschaltung. Mit S2 kann die Stundenanzeige auf schnellen Vorlauf geschaltet werden, im 1 Hz Takt. Mit S3 kann die Minutenanzeige auf schnellen Vorlauf geschaltet werden, im 1 Hz Takt. Der Einstellvorgang läuft wie folgt ab :

  • Mit S1 die Uhr stoppen.
  • Mit S2 und S3 die Stunden und die Minuten einstellen.
  • Mit S1 die Uhr starten zur vollen Minute. 
Die Uhrenlogik

IC 12 ist als Teiler 1:10 geschaltet und zählt die Sekunden im 1 Hz Takt der von der Zeitbasis kommt. IC 9 ist als Teiler 1:6 geschaltet und zählt die Sekunden Zehnerstelle. Den Takt erhält das IC von IC 12 Pin 11.

IC 8 ist als Teiler 1:10 geschaltet und zählt die Minuten Einerstelle. Den Takt erhält das IC von IC 13 Pin 6 das über die Umschaltlogik zwischen Einstelltakt und Betriebstakt umgeschaltet werden kann. IC 7 ist wieder als Teiler 1:6 geschaltet und zählt die Minuten Zehnerstelle. Den Takt erhält das IC von IC 8 Pin 11.

IC 11 ist einmal als Teiler 1:10 beschaltet und um die 24 Stunden Zählweise zu realisieren wird um 23:59 das IC komplett zurück gesetzt. Der Takt kommt wieder über die Einstelllogik. IC 10 ist ein JK Master/Slave Flipflop das die Steuerung der Stundenzehner und das Rücksetzen der Uhr um 23:59 steuert.

Die Anzeigelogik

Bei den IC's 1, 2, 3, 4, 5, 6 handelt es sich um BCD Decoder des Typs 74141 diese IC's sind speziell entwickelt worden zur Ansteuerung von Nixie Anzeigen. Sie vertragen problemlos die hohen Spannungen der Nixie's. Sie können alle heute noch auf dem Markt erhältlichen Nixie's ansteuern. Die Widerstände R1 - R6 dienen der Anodenstrombegrenzung. Sie müssen eventuell angepasst werden wenn andere Nixieanzeigen zum Einsatz kommen. Sie werden wie folgt berechnet :

R = (Zündspannung - Brennspannung) / Anodenstrom

Beispiel für Z590M : (180 V - 150 V) / 0,001A = 30kOhm = 33kOhm aus der E12 Reihe.

Das Netzteil

Die Stromversorgung für die TTL IC's erfolgt über einen normalen 7805 Spannungsregler. Die 170mA die die Logik benötigt sind völlig unproblematisch. Das Hochspannungsnetzteil für die 180 V besteht aus einem einfachen CRC Siebglied. Der Trimmer dient zur Einstellung der Zündspannung (180V), diese Spannung sollte +/- 8 Volt genau sein ansonsten "leiden" die Nixie's (Erwärmung und Flackern). Der Netztrafo liefert 9 V / 500mA und 230 V / 10mA. Die 9 V stellen sicherlich kein Problem dar aber die 230V. Entweder nimmt man eine Trafo aus einenm alten Radio, oder man schaltet zwei Trafo sekundärseitig zusammen und transformiert nach der Netztrennung die Spannung wieder hoch.

Eins sollte man niemals tun die Anodenspannung der Nixie direkt aus dem Netz beziehen ohne galvanische Trennung. Ich sage nur 
 


Lebensgefahr!!!!!!!!!!!!


 


Die Platine

Die beiden obigen Foto's zeigen einmal den Aufbau der Uhr freiverdrahtet und darunter eine Platine im Europaformat. Die Platine wurde möglichst universell ausgelegt damit die unterschiedlichsten Nixie's angesteuert werden können. Deshalb ist nur ein Stecker (IC Sockel 14pol.) pro Anzeige vorgesehen der beliebig mit der vorhandenen Nixie verdrahtet werden kann. Dies macht es möglich alle Arten von Nixie's mit dieser Uhr zu betreiben. Übrigens meine Nixie Uhren sind alle freiverdrahtet die Platine habe ich nur entworfen wegen der vielen Anfragen danach.

Auf Wunsch stelle ich gerne eine Platine her.

Viel Spass mit dem Teil und lasst mal was von euch hören mein Gästebuch freut sich immer über Einträge. ;-)

Hans Borngräber