HP5082-7500 Nachbau

	Der Nachbau neben dem Original!

Ziel war es das Design möglichst gut nachzubauen, aber nicht unbedingt einen 1:1 Ersatz für die historischen Module zu schaffen!

Natürlich gibt den Spezialchip zur Ansteuerung der Leuchtdioden nicht zu kaufen.
Daher wird dessen Funktion von einem preiswerten AVR Mikrocontroller simuliert.

Im Internet habe ich ein Datenblatt mit einer Maßzeichnung des HP5082-7500 Displays gefunden.
Damit war es leicht möglich, eine passende Platine zu entwerfen.

Der Mikrocontroller steuert die LEDs im Multiplexverfahren an.
Das ist leider ein Kompromiss, da die integrierte Stromregelung des originalen Chips nicht so einfach nachgebaut werden kann.

Beim Original wird ein 10 poliger "edge connector" (Platinenstecker) als Steckverbinder benutzt.
Der Kontakt 10 wird für die LED Versorgung und die Kontakte 8 + 9 werden nicht benutzt.
Diese Stecker sind inzwischen eher selten, daher habe ich mich beim Nachbau für eine 8 polige Stiftleiste im 2,54mm Rastermaß entschieden.

Die Anschlussbelegung entspricht weitestgehend dem Original:

1 - Vcc
2 - Dezimalpunkt
3 - D0
4 - D1
5 - D2
6 - D3
7 - GND
8 - Strobe

Mein Nachbau hat eine Sonderfunktion:
Liegt beim Herstellen der Stromversorgung Pin 8 für mindestens 100ms auf "low", arbeitet das Display genau wie das Originaldisplay.
Liegt Pin 8 dagegen auf "high", arbeitet das Display im "Latch" Modus.
Die an D0 - D3 anliegenden Daten werden in diesem Modus erst übernommen, wenn Pin 8 auf "low" gezogen wird.

Die Hardware:

Die 27 roten Leuchtdioden sind als X/Y Matrix verschaltet und werden vom Mikrocontroller (ATtiny2313A) im Multiplexverfahren angesteuert.
Für eine gute Lesbarkeit der Anzeige sind matte Leuchtdioden besser geeignet.

Die LED für den Dezimalpunkt wird direkt über einen Vorwiderstand angesteuert.
Ein Port des Mikrocontrollers kann maximal 40mA liefern, was nicht ausreicht, um sieben LEDs (eine komplette Spalte) zu versorgen.
Daher wird der nötige Strom für die Spalten über als Emitterfolger geschaltete NPN Transistoren bereitgestellt.
Die Transistoren sind vom Typ SMBTA42, da ich diese gerade in größeren Mengen verfügbar hatte.

Bis auf den Mikrocontroller und die Leuchtdioden sind alle Bauteile SMD Bauteile.
Die SMD Bauteile sind auf der Rückseite der Platine angebracht um den optischen Eindruck der Module nicht zu stören:

Standard LEDs benötigen ca. 20mA bei einer Flusspannung von etwa 1,8V.
Der Vorwiderstand ergibt sich so: 5V - 1,8V (LED) - 0,5V (UCE Transistor) / 0,02A = 135 Ohm.
Im Multiplexbetrieb darf der Strom etwas höher sein, daher passen 100 Ohm, das sind dann etwa 25mA.
Eine LED ist maximal zu 1/5 der Zeit eingeschaltet, eher noch weniger.

Anmerkung:
Ich hatte versucht, "klassische" LEDs zu beschaffen, die den alten LEDs von Hewlett Packard möglichst nahe kommen sollten.
Es hat sich (in diesem Fall) leider herausgestellt, dass selbst die heute angebotenen "Standard" LEDs schon extrem hell sind.
Ich habe das softwareseitig korrigiert, aber man könnte auch die 100 Ohm Widerstände deutlich vergrößern!

Klick zum vergrößern!

Hinweis: Bitte nicht am Schaltbild des Mikrocontrollers stören!
Meine alte Version von Eagle kennt nur den AT90S2313.
Bei dem ATtiny2313 können die Anschlüsse für den Quarz (XTAL) als normale Port Pins konfiguriert werden!

Die Software:

Beim Start des Programms wird 100ms gewartet und danach Pin 8 abgefragt.
Der Zustand von Pin 8 bestimmt dann den weiteren Programmablauf.

Liegt Pin 8 auf Low, arbeitet das Modul wie das Original und fragt ständig die Eingänge D0 - D3 ab.

Liegt Pin 8 dagegen auf High, wird Pin 8 zum Interrupt Eingang.
Nur bei negativer Flanke an diesem Eingang wird ein Interruptprogramm aufgerufen, welches die Daten von den Eingängen übernimmt.

In der Hauptschleife werden ständig die Spalten der LED Matrix durchlaufen.
Jede LED Spalte ist für je 1ms eingeschaltet und 14ms ausgeschaltet.
Ich musste 10ms zusätzliche "off" Zeit einbauen, da die LEDs einfach zu hell waren.
Die Daten für die einzuschaltenden LEDs der Zeilen werden aus den Data Zeilen gelesen.

Weitere Details können den Kommentaren im Programmcode entnommen werden.

Mich hat die Herstellung eines Moduls etwa 12€ gekostet.
50% der Kosten entfallen auf die Leiterplatte, für den Rest sind die Bauteile verantwortlich.

Wer die Module nachbauen möchte: Die CAD Daten im Eagle Format können hier heruntergeladen werden: Download

Das Programm (Basic Quellcode + .HEX Datei) für den ATtiny2313A kann hier heruntergeladen werden: Download