Irgendwann kommt jeder Elektroniker in seinem Leben in den Kontakt von
VFD-Anzeigen, entweder weil man einen Videorecorder zerlegt oder einen
CD-Player repariert. Eine kleine unscheinbare Glasplatte mit
interessanten Innenleben von Symbolen, Heizdraht und jede Menge an
Lötkontakten, welche auf eine stabile Platine gelötet sind.
Unverwechselbares Klingen bei jeder Bewegung dieses Bauteils. Das sind
die Eigenschaften eines Vakuum-Fluoreszenz-Displays. Erst im Betrieb
zeigt sich ein herrlich anzusehendes Schauspiel aus Ästhetik und
Vollkommenheit.
Vakuumfluoreszenzanzeigen sind zwischen einer durchsichtigen
Glasscheibe und einer rückseitigen Basisplatte, die üblicherweise
ebenfalls aus Glas besteht, aufgebaut. Die Platten sind am Rand mit
Glaslot verbunden oder miteinander verklebt, das dazwischen liegende
Anzeigesystem befindet sich im Vakuum. Vor den DIGIT-Gittern ist ein
dünner, mit Oxiden beschichteter Wolfram-Heizdraht gespannt, welcher
als direktbeheizte Kathode arbeitet und von diesem werden thermisch
Elektronenemittiert die dann zu den Anoden-Segmenten bei positiver
Gitterspannung geleitet werden. Die Leuchtstoffschicht aus Phosphor,
mit der die Anoden bedeckt sind, beginnt beim Auftreffen der Elektronen
zu leuchten wie im „Magischen Auge“. Ein Segment der Anzeige leuchtet,
wenn sowohl das Gitter als auch die Anode elektrisch positiv gegenüber
der Kathode sind. Die Spannung zwischen Anode und Kathode liegt
zwischen ca. 18 und 40 Volt.
Da die Betriebsspannung noch basteltauglich ist, ist klar etwas damit
bauen zu müssen. Die 30 V kann man leicht aus 12 V erzeugen, Die
Heizspannung aus den 5 V gewinnen. Mein VFD-Display stammt aus einem
Videorecorder der 1990er-Jahre und soll mir Programmplatz, Frequenz,
Tage und Uhrzeit anzeigen können. Es hat lang gedauert das Konzept
zusammen zu programmieren, auch das Herausfinden der PIN-Belegung
dauerte etwas. Eines war im Vorhinein klar, es musste ein
Anzeigenmultiplex gebaut werden.
Ein Schaltbildschafft Klarheit:
Die Transistoren T1, T2 und T3 erzeugen zusammen mit einigen
zusätzlichen Bauteilen die ca. +30 V für die VFD-Anzeige, die
Schutzschaltung mit der Zenerdiode D2 und einigen Teilgruppen der
ULN2003-ICs sorgen dafür, dass Segmente und DIGITs nie mehr als 30V
abbekommen und dadurch die Anzeige helligkeitsstabil bleibt. Hierbei
wurde bewusst darauf geachtet, verfügbare Bauteile zu verwenden.
Die Darlington-Treiber-ICs ULN2003 biete die einfachste Weise
VFD-Anzeigen ansteuern zu können. Normalerweise steuert man die DIGITs
und Segmente aktiv positiv an und verwendet spezielle VFD-Treiber-ICs
dafür. Die sind aber selten zu bekommen oder Maskenprogrammierte
ROM-Controller und nicht leicht anzusteuern.
Die vielen PINs wollen natürlich betrieben werden und da wir nicht
viele PORTs übrig haben, trickst man mit 4-zu-16-Decoder und
Schieberegister. So ist es möglich mit 8 Bits 16 Stellen zu je 9
Segmenten leuchten zu lassen. Das Programm am ATMEGA8 ist dann nur noch
die Kirsche am Törtchen.
Wegen der Komplexität und Größe des Programms, wurde es im
AVR-Assembler geschrieben. Der Vorteil liegt einfach darin, dass es
übersichtlicher und leichter zu verstehen ist. Umso schöner ist es,
wenn es assembliert ist und diese File für den VFD-Controller ist
MAKERCLOCK_MEGA8.HEX
Die Datei wird einfach mit einem Programmiergerät wie dem AVR ATMEL
STK500 auf den ATMEGA8 geflasht. Der ATMEGA8 muss aber auch noch so
programmiert werden, dass der mit einem externen Quarz von 4MHz
lauffähig ist. Das Ergebnis sollte STAND-Alone so aussehen:
Nun soll eine Infrarot-steuerbare Kontrolleinheit angeschlossen werden.
Diese kann von zweiverschiedenen Fernbedienungen gesteuert werden.
Zunächst das Schaltbild:
Für diese Schaltung gibt es zwei verschiedene Programme. Einmal nur
IR-Steuerung und mit zusätzlicher Tastensteuerung. Einzig und allein,
die Tag-, Uhr- und Frequenzsteuerung ist bei beiden gleich:
IR_KLEIN_MEGA8.HEX ohne Tasten
IR_KLEIN_MEGA8_TAST.HEX mitTasten
Beide Programme sind in C erstellt worden und sind diesem ARDUINO-Sketch ähnlich:
// ATMEGA8 mit internen 8MHz-RC-Oszillator
// PB0=PA-M104B1, PB1=PB-M104B1, PB2=PC-M104B1, PB3=PD-M104B1, PB4=HIFI-TO, PB5=STBY-M104B1
// PROGRAMM RUNTER PC0 vom ATMEGA8
// PROGRAMM RUNTER PC1 vom ATMEGA8
// LAUTSTÄRKE VERRINGERN PD6 vom ATMEGA8
// LAUTSTÄRKE ERHÖHEN PD5 vom ATMEGA8
// IN BEREITSCHAFT SCHALTEN PD4 vom ATMEGA8
// HIFI-Funktion PD3 vom ATMEGA8
// IR-Diode an PD7 vom ATMEGA8
#define DECODE_NEC
#define DECODE_SONY
#define DISABLE_CODE_FOR_RECEIVE_PROTOCOLS 1
#include <IRremote.hpp>
#define IR_RECEIVE_PIN 7 // IR-Diode an PD7 vom ATMEGA8
// --- Zusätzliche Tastenpins ---
#define BTN_PROG_MINUS A0 // PROGRAMM RUNTER PC0 vom ATMEGA8
#define BTN_PROG_PLUS A1 // PROGRAMM
RUNTER PC1
vom ATMEGA8
#define BTN_VOL_MINUS 6 // LAUTSTÄRKE VERRINGERN PD6 vom ATMEGA8
#define BTN_VOL_PLUS 5 // LAUTSTÄRKE ERHÖHEN PD5 vom ATMEGA8
#define BTN_STBY 4 // IN BEREITSCHAFT SCHALTEN PD4 vom ATMEGA8
#define BTN_HIFI 3 //
HIFI-Funktion
PD3 vom ATMEGA8
byte portB_state = 0xFF;
unsigned long lastValidCode = 0;
unsigned long lastActionTime = 0;
bool waitingForValidIR = false;
void setup() {
IrReceiver.begin(IR_RECEIVE_PIN);
DDRB = 0xFF;
// Eingänge mit Pullups
pinMode(BTN_PROG_MINUS, INPUT_PULLUP);
pinMode(BTN_PROG_PLUS, INPUT_PULLUP);
pinMode(BTN_VOL_MINUS, INPUT_PULLUP);
pinMode(BTN_VOL_PLUS, INPUT_PULLUP);
pinMode(BTN_STBY, INPUT_PULLUP);
pinMode(BTN_HIFI, INPUT_PULLUP);
// --- Einschaltimpuls ---
PORTB = 0xDF;
delay(35);
PORTB = 0xFF;
portB_state = 0xFF;
}
void loop() {
unsigned long now = millis();
// === Hardware-Tasten prüfen ===
if (digitalRead(BTN_PROG_MINUS) == LOW) {
PORTB = 0xFD; // PROG-
portB_state = 0xFD;
lastActionTime = now;
}
else if (digitalRead(BTN_PROG_PLUS) == LOW) {
PORTB = 0xFE; // PROG+
portB_state = 0xFE;
lastActionTime = now;
}
else if (digitalRead(BTN_VOL_MINUS) == LOW) {
PORTB = 0xFC; // VOL-
portB_state = 0xFC;
lastActionTime = now;
}
else if (digitalRead(BTN_VOL_PLUS) == LOW) {
PORTB = 0xFA; // VOL+
portB_state = 0xFA;
lastActionTime = now;
}
else if (digitalRead(BTN_STBY) == LOW) {
PORTB = 0xF0; // STBY
portB_state = 0xF0;
lastActionTime = now;
}
else if (digitalRead(BTN_HIFI) == LOW) {
PORTB = 0xEF; // HIFI aktiv
portB_state = 0xEF;
lastActionTime = now;
}
// === IR-CODE prüfen ===
if (IrReceiver.decode()) {
unsigned long code = IrReceiver.decodedIRData.decodedRawData;
// Fehlerhafte Codes abfangen
if (code == 0x1821 || code == 0x1020) {
waitingForValidIR = true;
IrReceiver.resume();
return;
}
if (waitingForValidIR) {
if (code != 0x0 && code != 0x1821 && code != 0x1020)
waitingForValidIR = false;
else {
IrReceiver.resume();
return;
}
}
if (code == 0x0 && lastValidCode != 0)
code = lastValidCode;
byte newPortB = portB_state;
// --- IR-Befehle --- // PB0=PA-M104B1,
PB1=PB-M104B1, PB2=PC-M104B1, PB3=PD-M104B1, PB4=HIFI-TO,
PB5=STBY-M104B1
switch (code) {
case 0xEA15FF00: case 0x90: newPortB = 0xFE; break; // CH+, P+
case 0xE718FF00: case 0x91: newPortB = 0xFD; break; // CH-, P-
case 0xBE41FF00: case 0x92: newPortB = 0xFA; break; // VOL+
case 0xBD42FF00: case 0x93: newPortB = 0xFC; break; // VOL-
case 0xF50AFF00: case 0x95: newPortB = 0xF0; break; // STBY
case 0xBB44FF00: case 0x97: newPortB = 0xEF; break; // HIFI AKTIV
case 0xAC53FF00: case 0xE5: newPortB = 0xF8; break; // NORMALZUSTAND
}
if (newPortB != portB_state) {
PORTB = newPortB;
portB_state = newPortB;
}
if (code != 0x0) lastValidCode = code;
lastActionTime = now;
IrReceiver.resume();
}
// --- Automatisches Reset ---
if (now - lastActionTime > 500 && portB_state != 0xFF) {
if (portB_state != 0xF0) {
PORTB = 0xFF;
portB_state = 0xFF;
}
}
delay(50);
}
Mit Hilfe dieses SKETCHES ist es möglich, die Schaltung anderen Fernbedienungen anzupassen.
PROG-/+ lassenden Programmplatz wechseln.
VOL-/+ ändern die Lautstärke.
STBY schaltet das Gerät in Bereitschaft.
AUDIO lässt die Schaltung auf einen externen AUDIO-Eingang HIFI umschalten.
Zusätzliche Tasten können zum Regeln der DAC-Ausgänge 1 -3 verwendet werden.
Mit Tasten am Bedienfeld gilt das Gleiche.
DAY ändert den Tag
HOUR ändert die Stunden
MIN ändert die Minuten
FREQ-/+ ändert die Frequenz
MEM speichert die Frequenz am aktuellen Programmplatz
Das IC M104B1 stellt folgendes Aufgabengebiet vor:
4 unabhängige DAC-Ausgänge, davon DAC0 = VOL (LAUTSTÄRKE).
32 Programmplätze (16 werden genutzt ).
Binäre Bedienung über ATMEGA8.
455kHz-Oszillator für die DACs.
Bereitschaftsschaltung mit Anwurfautomatik.
Die HIFI-Umschaltung erfolgt mit einer bistabilen Kippstufe mit
Power-ON-RESET und besteht nur aus zwei Transistoren.
Download:
Software und Schaltpläne VFD.zip
