Das UZD1 ist eine Eigenentwicklung einer Laborstromversorgung
an der TH Karl-Marx-Stadt auf Basis von MAA723 = LM723.
Doppelt aufgebaut, jeweils für 2..24 V und 0,1..1 A.
Der Anschluss der Paneelvoltmeter erfolgt elektrisch am Plus-Ausgang
mit einer gesonderten Hilfswicklung am Trafo.
Spannungsregler mit MAA723 sind sehr stabil,
daher darf der ursprünglich eingebaute Ausgangselko ersatzlos entfallen.
Das schont empfindliche Schaltungen
und macht die Strombegrenzung schneller bzw. überhaupt erst wirksam.
Ich habe am Gerät zusätzlich Kippschalter eingebaut,
um zum einen Spannung und Kurzschlussstrom bei abgetrennter Last einstellen zu können,
und zum anderen zur Reduktion des Strombereiches auf 10..100 mA.
Einige Geräte wurden etwa 1990 als Schalttafel-Gerät gebaut. Mit dem Wegfall der Schalttafeln musste ein Gehäuse her.
Das Gerät: Nein. Besser umbauen ähnlich TG30/1. Erstaunlicherweise habe ich noch nie die fehlende Spannungseinstellmöglichkeit bis 0 V vermisst, obwohl ich schon viele Jahre damit arbeite. Häufiger vermisse ich mehr Spannung, etwa bis 60 V, für Piezos. Und manchmal wird viel mehr Strom gebraucht, 6 oder 10 A wären nicht schlecht. Für tote Akkuschrauber sowie zum Laden von Akkus. Eine genauere Stromanzeige und/oder mehr Strombereiche wären ebenfalls nützlich. Eine schaltbare Reihen- oder Parallelschaltung der beiden Einheiten wäre das i-Tüpfelchen an Komfort, aber nachdem ich die Wackelkontakte des PeakTech 6145 kennengelernt hatte, verzichte ich lieber darauf.
Das Gehäuse, wenn Gerät vorhanden: ja.
Den habe ich so „disassembliert“:
Eines Tages hat es den Längstransistor abgeschossen. Das hat die C520-Anzeigen gleich mit getötet, einer der unbeschaffbaren C520 ist gar geplatzt. Zumindest ist dieser 2019 unsäglich teuer. Und nicht gerade schön anzuwenden, viel Außenbeschaltung, wackelige Anzeige. Besser, viel besser wäre ICL7107, aber nur für gemeinsame Anode.
Ein gerade mal 14-poliger Mikrocontroller ATtiny24 kann dank Charlieplexing
mit 8 Pins beide Anzeigen steuern.
Ohne Portexpander, wohlgemerkt!
Daher mal diese Neukonstruktion, die man sowieso öfter mal braucht.
Diese Schaltung kann sowohl mit Anzeigen mit gemeinsamer Anode oder gemeinsamer Katode umgehen. Ist nur eine Frage der Firmware. Nur die Dezimalpunkte müssen dann (bei gemeinsamer Anode) gegen Masse geschaltet werden. Auch nur eine Frage der Firmware ist die Ansteuerung von VQE21 bzw. VQE22. Das sind die 1½-stelligen Anzeigen, die noch massenhaft wie Falschgeld herumgeistern. So praktische mehrstellige LED-Anzeigen mit eingebauter Matrixverschaltung lassen sich leider nicht charlieplexen. Kein Mikrocontroller hat genügend kräftige Ausgänge zum Treiben der alten Siebensegmentanzeigen im Multiplex. Daher sind die Transistorstufen so erforderlich. Die Anordnung der Widerstände legt fest, dass zu jedem Zeitpunkt immer eine einzelne Katode und mehrere Anoden angesteuert werden. Das bedeutet, die pnp-Transistoren müssen kräftiger (1 A) als die npn-Transistoren (140 mA) sein. Die Emitter der Transistoren müssen nicht unbedingt verbunden sein, die Strompfade für die beiden Richtungen sind ohnehin getrennt: Der Strom aus dem Emitter des npn-Transistor geht über den Widerstand zur Anode der LED in der Anzeige, von da zur Katode und dann zum Emitter des pnp-Transistors. Zudem ermöglichen getrennte Widerstände Helligkeitsunterschiede der Anzeigen auszugleichen.
Die Formung der Analogsignale erfolgt mit dem Gut-und-Billig-OPV LM358,
der Eingangssignale bis zu 0 V sicher verarbeitet.
Im UZD1 liegt die Spannung als negatives und der Strom als positives Analogsignal vor.
Schutzwiderstände schützen die Schaltung vor erneut durchschlagenden Längstransistor.
Echte Statrons haben gegen Folgeschäden einen Thyristor eingebaut,
aber bei Verwendung als Ladegerät schließt dieser den Akku kurz — auch nicht besser …
Die angegebenen Widerstandswerte passen gut für den Betrieb an 5 V. Es gibt noch unerklärliche leichte Geistereffekte in Zusammenhang mit den Dezimalpunkten.
Firmware zum Herunterladen. Ich habe mir nicht die Mühe gemacht, Kalibrierwerte in den EEPROM zu schreiben. Die Aktualisierungsrate liegt bei 5 pro Sekunde, etwas schneller als beim C520D, mit Absicht.
Mag man dieses Transistorgrab nicht, und will man Einzelanzeigen und die V40511 belassen,
gibt es auch einen Schaltungsvorschlag mit ATtiny13.
4 Transistoren werden für die stromhungrigen VQE23 trotzdem noch benötigt.
Und es muss ein Hochvolt-Programmiergerät her, da der Reset-Eingang in Beschlag genommen wird.
Von Vorteil hierbei ist, dass man Anzeigebausteine mit eingebautem Multiplex
(3- oder 4-stellig) einsetzen kann, beispielsweise
diese bei Pollin oder
jene bei Ebay.
Nur bei ganz kleinen Ziffernhöhen (< 1 mA) kann man auf die Katodentreiber T1..T4 verzichten.
Hier wird das Latch des V40511 genutzt, um mit dem 8-beinigen Mikrocontroller auszukommen.
Der Eingang BI
wird mit dem Widerstand R9 und der Eingangskapazität
gegenüber LE ein wenig verzögert,
damit der Mikrocontroller in dieser Zeitspanne die richtige Katode aktivieren kann ohne
Geistereffekte.
Datenbus
Das Eagle-Board
(Oberseite)
(Unterseite)
wurde so entworfen, dass man die Platine
zur Not auch ohne chemische Durchkontaktierung bestücken kann:
Die Anzeigen sind durchgehend an der Unterseite angeschlossen.
Für Bereichsumschaltungen wurden die wichtigen zwei Dezimalpunkte herausgeführt,
die zum Schalterblock führen.
Für mehr als 4 Stellen sollte man den V40511 bzw. CD4511 nicht einsetzen,
weil der zulässige Ausgangsstrom von 25 mA durch die Anzahl der Stellen
geteilt dem einzelnen LED-Segment zur Verfügung steht.
Bei 4 Stellen sind das nur 6 mA, die Lichtstärkegruppe der VQE-Anzeige
sollte dann schon mindestens E sein.
Keinesfalls sollte (in Verbindung mit den stromfressenden VQEs)
der 74HC4511 eingesetzt werden, dieser liefert gar nur 10 mA.
Firmware fehlt noch!
Wünschenswert wäre die Darstellung von 1, -1, -, + und +1 notfalls mittels Hexadezimalzahlen-Output und irrwitziger Segmentzuordnung. Die beiden Segmente des +-Zeichens (:) sollten getrennt steuerbar sein (5 Segmente), zur Not geht es aber auch gemeinsam parallelgeschaltet (4 Segmente). Nicht schlecht wäre es, wenn auch : und :1 anzeigbar wäre.
Erst mit dieser Brute-Force-Methode gelang mir 2021 eine Festlegung der Segmentzuordnung für VQE11 bzw. VQE21, mit der alle 5 wichtigen Kombinationen darstellbar sind und ganz nebenbei keine Hexadezimalziffern bedarf, also sowohl mit CD4511 als auch V40511 ansteuerbar ist. Dann muss man auch 6 und 9 weglassen. Heraus kommt a⇒b, c⇒g, d⇒c, f⇒f. Darauf wäre ich allein mit Zettel und Bleistift nie gekommen. Nur mit V40511 lassen sich gar alle 7 Kombinationen darstellen. Nur bei dem Versuch, die Punkte des +-Zeichens getrennt anschließen zu wollen kommt gar keine (zweckmäßige) Lösung mit dem V40511 heraus, mit dem CD4511 schon.
Jede der Linien („Kanten“) dieser Animation steht für eine LED. Dabei können die LEDs entweder einzeln leuchten oder im Zeitmultiplexverfahren gleichzeitig und/oder gedimmt.
