Anzeige für die Vergleichsspannungen.

Auf dieser Seite wurde beschrieben, welche Funktion die Komparatorschaltung auf der Netzteil-Platine hat, und wie man mit ihre Hilfe eine Stoppuhr ansteuert.

Die Qual der Wahl.

Für die Anzeige der einstellbaren Vergleichsspannungen kann man natürlich auch zwei vorhandene Digitalmultimeter benutzen, die man einfach an die Potentiometer anschließt.

Dies hat zwei Nachteile:

• es stehen noch einmal zwei Messgeräte mehr auf dem Tisch, die den Aufbau komplizierter machen
• für eine Stromstärke in der Helmholtz-Spule z.B. von 4,0 A ist die nötige Vergleichsspannung 0,40 V.
  (die Kommastelle stimmt also nicht)

Hat man ohnehin vor, die Netzteilschaltung in ein eigenes Gehäuse ggf. zusammen mit einem eigenen Netztransformator einzubauen, dann ist es sicherlich sinnvoll, diese Anzeigen ebenfalls in das Gehäuse mit zu integrieren.

Zunächst wollte ich mir hier die Arbeit einfach machen und ein käufliches Digital-Paneelmeter einsetzen.
Dies hat aber Nachteile. Käufliche Paneelmeter setzen meist auf den ICs ICL7107 (LED) oder ICL7106 (LCD) auf. Damit lassen sich 3 1/2-stellige Anzeigen realisieren. Deren Grundmessbereich geht dann von 0 bis +199 mV.
Wir hätten aber gerne Anzeigen von "0,0" bis etwa "5,0" - entsprechend den 0 - 5,0 A Stromstärke in der Helmholz-Spule.
Das passt nicht recht zusammen.
Bei einem Selbstbau mit dem ICL7107 könnte man die beiden linken 7-Segmentanzeigen ("+1") nicht bestücken und mit Spannungsteilern den richtigen Bereich einstellen. Bei fertigen Paneelmetern geht das aber nicht, weil die Anzeigen ja schon bestückt sind. Die beiden linken Stellen verwirren dann.
Außerdem hat man bei fertigen Panelmetern auch kaum Einfluss auf die Größe der Siebensegmentanzeigen.

Selbstbau der Digitalanzeige.

Daher habe ich mich für einen Selbstbau mit dem AD-Wandler CA3162 entschieden. Diese sind zwar nicht mehr ganz so einfach zu bekommen, generieren aber ein BCD Signal (Binär-Codiertes-Dezimal), das man leicht weiterverarbeiten kann, und das für unsere Verhältnisse passt.

Der Aufbau eines solchen Multimeters kann dem hier wiedergegebenen Schaltbild entnommen werden. (es stammt aus meinem LEU-Heft PH19 von 1994) Die Leitungsführung ist daraus auch ersichtlich. Die Anzeigen werden nacheinander durch den jeweiligen Transistor aktiv geschaltet (gemultiplext), das geht aber so schnell, dass das Auge dies nicht merkt.

Für den vorliegenden Einsatzzweck habe ich nur zwei der drei Siebensegmentanzeigen bestückt, eine Auflösung auf 0,1 A genügt völlig. Dafür sollen die Anzeigen aber groß sein, um eine gute Sichtbarkeit auch aus größerer Entfernung zu gewährleisten. Ich habe daher den 25mm hohen Typ SA10-21HWA gewählt. Noch größere Anzeigen sind gleich deutlich teurer. Statt des CA3161 als Treiber IC für die Anzeigen können Sie für diesen Einsatzzweck ohne Weiteres auch die pingleichen und billigeren 74LS247 bzw. 74LS47 verwenden. Der CA3161 hat nur die erweiterte Funktion, auch ein "-" (nur Segment g) ausgeben zu können. Hier codieren die beiden anderen IC Unsinn. Da das aber bei uns nicht vorkommt, ist diese Funktionalität auch nicht wichtig. Der 74LS247 stellt eine "9" mit Unterstrich dar (also eher wie ein "g") während beim 74LS47 der Unterstich fehlt (die 9 sieht dann mehr wie ein "q" aus). Gleiches gilt bei der Ziffer "6" für den Oberstrich. Alle Teile sind derzeit auch über den Versandhandel, z.B. bei Conrad, noch zu bekommen (Stand Herbst 2007).

Layout der Platine.

Das Platinenlayout für zwei Platinen können Sie hier herunterladen .
Es sind zwei Anzeigen auf dem Layout. Das Format ist 16 x 10 cm, passt also gerade auf eine Europaplatine.
Wollen Sie nur eine Anzeige bauen, können sie das Layout natürlich auch in der Mitte halbieren und eine Platine im Format 10 x 8 cm verwenden.
Drucken Sie das Layout einfach mit einem Laserdrucker direkt auf eine Folie für einen Fotokopierer.

Die Platine wird dann in bekannter Art und Weise belichtet, geätzt und gebohrt.

Bestückung.

Bei der Bestückung sind nur wenige externe Bauelemente nötig. Dafür sind einige Drahtbrücken vorzusehen. Die Details entnehmen Sie bitte dem Drahtbrückenplan und dem Foto.

Drahtbrückenplan. Die rot eingetragen Verbindungen sind Drahtbücken. Bestücken Sie diese unbedingt ganz zu Beginn, vor allem unter den Siebensegment-Anzeigen (oben), da sie sonst an die Stellen später nicht mehr herankommen. Eine Drahtbrücke liegt auch unter einer IC-Fassung. Als Potentiometer wurden Spindeltrimmer von Spectrol eingesetzt, die eine sehr exakte Einstellung ermöglichen.

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