VFD

Ansteuerung von Vakuum-Fluoreszenz-Displays mit dem PC

Diese Seite zeigt wie Vakuum-Fluoreszenz-Displays mittels einer seriellen Schnittstelle am PC angesteuert werden können.

Inhalt

Einführung
Ansteuerung unter Dos und Windows
Ansteuerung mit dem Winamp Plugin
Verschiedene Anschlussdiagramme
Infrarot Zusatz (Winamp)
Weitere kompatible Displays
Displays von Webseitenbesuchern
Downloads

Einführung

VF-Displays sind auf vielen Elektronikflohmärkten zu finden. Verbaut werden sie vor allem in Kassensystemen und Automaten. Die Vorteile dieser Technik sind eine lange Lebensdauer und Temperaturfestigkeit. Vakuum Fluoreszenz Displays sind selbstleuchtend und mit Farbfiltern auf viele tolle Farben zu bringen.

Grundsätzlich besteht das VFD aus einer luftleeren Röhre. Heizdrähte senden Elektronen über ein Gitter zu den Segmenten. Die Segmente selber sind mit einer Leuchtschicht beschichtet, die durch das auftreffen der Elektronen zum Leuchten angeregt wird.

Die in Kassen und Automaten verwendeten Displays besitzen oft eine kleine Controllerplatine. Dieser Controller kann Zeichen, die er über die serielle Schnittstelle empfängt, auf dem Display darstellen.

Nachdem ich auf verschiedenen Elektronikflohmärkten jedes Jahr einige Displays gekauft hatte, entstand zuerst ein DOS Programm danach sogar Windows Software und ein Winamp Plugin. Diese sollen auf den folgenden Abschnitten dieser Seite genauer erläutert werden.

Ansteuerung unter DOS und Windows

Als Programm funktioniert eigentlich jedes einfache Terminalprogramm. Ich habe unter Q-Basic (für DOS) und Delphi (Windows) ein Programm geschrieben, mit dem sich auch Steuerbefehle senden lassen. Text sowie Sonderzeichen können natürlich auch ausgegeben werden. Es wurde außerdem ein Programm für die Windows Eingabeaufforderung entwickelt, um z.B. per Batch Datei etwas auszugeben.

DOS Programm

Windows Programm

Programm für die Kommandozeile

Der Downloadlink ist am Ende der Seite zu finden.

Ansteuerung mit dem Winamp Plugin

Durch eine e-Mail kam ich auf die Idee, ein Winamp Plugin für das FC20X1SA Display zu programmieren. Zurzeit unterstützt das Programm alle seriellen VFDs mit FIPC8367 (oder kompatiblem) Controller mit 10-80 Zeichen sowie das Siemens BA63 Display.

Screenshots

Hauptfenster

Konfiguration

Features

Zusätzlich in Version 2.4.2

BA63 kann mit Deutschem Zeichensatz Umlaute anzeigen
Überarbeitete Displayinitialisierung
Splashscreen abschaltbar
Kleinere Bugfixes und Verbesserungen
Funktion unter Windows Vista mit FT232 USB zu RS232 Konverter geprüft [OK]

Zusätzlich in Version 2.4 SE

Screens per Hand wechselbar
Neues Design und schönere Bilder / Schriften
Kleinere Bugfixes und Verbesserungen

Zusätzlich in Version 2.4

Bis zu 4 wechselnde Screens
Kompatibilität zum Siemens BA63 hinzugefügt
Ersetzen von Umlauten
Schnittstelle bis COM9 möglich
Neue Variablen

Zusätzlich in Version 2.3

Überarbeiteter Quelltext
Text frei definierbar (Variablen)
Bis zu 8 Zeilen

Zusätzlich in Version 2.2

In der letzten Zeile Status (Play/Stop/Pause) und Zeit einblendbar
Zeilen und Zeichenanzahl besser einstellbar
Übersichtlichere Konfiguration

Zusätzlich in Version 2.1

Hauptfenster minimierbar
VFD lässt sich ein- und ausschalten

Features der Version 2.0

Einstellbare Displaygröße (10 bis 80 Zeichen)
Einstellbare COM Schnittstelle (COM 1 - 4)
Scrollfunktion wenn Text nicht passt
Scrollgeschwindigkeit einstellbar
Trennzeichen einstellbar (Beim Scrollen zwischen Textende und Textanfang)
Hauptfenster ein/ausblendbar

Um Das Plugin zu installieren genügt es, die Dateien in das Verzeichnis Winamp\Plugins zu kopieren.

Der Downloadlink ist am Ende der Seite zu finden.

Verschiedene Anschlussdiagramme

Der nun folgende Teil der Anleitung sollte aufmerksam gelesen werden. Jede Schaltung hat ihre Vor- und Nachteile, der Aufbau ist unterschiedlich komplex.

Fangen wir zunächst mit der ursprünglichen Schaltung an, die ich für das FC20X1SA entworfen habe.

Diese Schaltung hat vor allem den Vorteil, dass sie einfach ist und von jedem Anfänger problemlos aufgebaut werden kann. Im Ruhezustand wird der Datenpin des Displays über den 10K Widerstand auf +5V gezogen. Sobald ein Signal auf dem Port anliegt wird Über einen Optokoppler der Eingang auf Masse gelegt. Die 5V Versorgungsspannung erzeugt ein Festspannungsregler, der durch seine je nach Eingangsspannung mehr oder weniger großen Verluste auf dem Kühlkörper verheizt. Der Kühlkörper sollte also möglichst groß ausgeführt sein.

Die Steigerung dieser Schaltung bildet eine kleine Erweiterung um das Display über ein Relais abzuschalten falls es nicht benötigt wird. Das spart Strom und schont das Display.

Die Erweiterung sollte soweit selbsterklärend sein. Anmerken möchte ich noch, dass beim Hochfahren des PCs der DTR Pin über den das Einschalten realisiert ist mehrfach schnell an und aus geht, was für das Display nicht unbedingt schonend ist. Daher ist am Relais ein Kondensator, der nach kurzem Einschalten das Display noch einige Sekunden aktiv hält.

Die folgende Schaltung wurde für das KD2.1 Display entworfen, funktioniert aber auch ohne Probleme mit allen anderen VFDs.

Hier wurde der Optokoppler durch ein Pegelwandler IC (MAX232) ersetzt. Die Schaltung ist relativ einfach aufzubauen, und funktioniert auch bei hohen Baudraten zuverlässig.

Die Schaltung entstand im Oktober 2006 bei einer neuen VFD Bastelaktion. Durch den Einsatz eines Step-Down Schaltreglers ist sie zwar die komplizierteste, aber auch effizienteste Schaltung. Der LM2575 erzeugt durch seinen hohen Wirkungsgrad von ca. 80% über einen weiten Eingangsspannungsbereich kaum Abwärme.

Was mich außerdem gestört hat, war das Klicken des Relais. Deshalb wurde hier ein Logic Level Mosfet (Topfet) verbaut. Der Typ BUK100-50GL kann mehrere Ampere schalten und benötigt in unserem Fall nicht mal eine Kühlung. Der Transistor davor invertiert das Signal, da aus dem MAX232 im Ruhezustand 5 Volt kommen.

Die Schaltung ist so klein das sie sich ohne Spannungsregler direkt ins Displaygehäuse des KD2.1 integrieren lässt!

Im Bild 2 ist die Platine zur Isolation mit Schrumpfschlauch verschrumpft. Step Down Spannungsregler ist extern im Netzteil.

Bild 1: Induktivität auf Eisenpulver Ringkern. Bild 2: Der externe Step Down Schaltregler.

Eine Ausnahme in der Beschaltung bildet das Siemens BA63 bzw FM20X2KB-100a. Es hat unten eine 6 polige MINI-Din Buchse und einen integrierten Pegelwandler, was den Anschluss extrem vereinfacht.

Die Schaltung auf der rechten Seite kann das Display bei nichtgebrauch abschalten.

Die Abbildung oben zeigt die Belegung der Buchse. Denkt bitte beim BA63 an die korrekte Einstellung der Steckbrücken für 9600baud 8N1: JP1 offen, JP2 offen, JP3 geschlossen, JP4 offen, JP5 offen.

Infrarot Zusatz (Winamp)

Durch diese kleine Erweiterung kann man die Titel mit Hilfe einer alten Infrarot Fernbedienung wechseln. Den Empfänger bekommt man bei Reichelt Elektronik für weniger als einen Euro.

Auf diesem Bild hängen Sensor und Display an einem COM Port. Meine Software unterstützt bislang leider noch keinen Sensor, und zwei Programme können nicht gleichzeitig auf eine Schnittstelle zugreifen. Deshalb wird noch ein kleiner Adapter benötigt:

Somit kann das VFD Plugin über COM1 an das Display senden, und das IR Plugin über COM2 den Sensor auslesen, und man spart sich 2 Kabel.

Einstellung der Software: WinLIRC installieren, starten. Auf Configure, COM2 einstellen, unten bei Config eine neue Konfigurations Datei eingeben.

Dann muss der Software noch die Fernbedienung einprogrammiert werden. Dazu einfach auf Learn klicken. Die Software verlangt, dass eine Taste 10 Mal gedrückt wird um die Fernbedienung zu erkennen. Danach lässt sich jede Taste einzeln programmieren. Tasten-Namen eingeben, Enter drücken. Taste auf der Fernbedienung gedrückt halten, bis eine Meldung erscheint. Wenn alles OK ist speichern. Dann kann die nächste Taste programmiert werden. Wenn alle Tasten programmiert sind, einfach keinen Tasten Namen eingeben und Enter drücken, Speichern bestätigen.

Dann die gen_ir.dll aus der Plugin Zip Datei in den Winamp Ordner kopieren (Wie oben bei dem VFD Plugin.) In den Winamp Plugin Optionen das IR Plugin wählen und auf Configure klicken.

Mit Add kann man eine Taste hinzufügen, wobei ins obere Feld der vorher eingegebene Tasten Name kommt. Unten kann man die Funktion der Taste wählen.

Weitere kompatible Displays

Typ: CU20026SCPB-T
Displayaufbau: Multiplex
Spannungsversorgung: TTL 5V
Controller: M37450 / SED2032 / SED2000
Testergebnis: Optokoppler Interface passt, Display lässt sich aber nicht löschen / Helligkeit einstellen. Winamp Plugin funktioniert problemlos. Es werden sogar Sonderzeichen angezeigt!

Typ: KD Rev 2.1
Displayaufbau: Chip on glass
Spannungsversorgung: TTL 5V
Controller: Atmel AT90S4414 Mikrocontroller
Testergebnis: Optokoppler Interface passt wenn man einen 10K Widerstand von Data nach +5V schaltet. Ansonsten funktioniert auch der RS232 Konverter "MAX232". Steuer-Software funktioniert. Winamp Plugin funktioniert auch.

Typ: FM20X2KB
Displayaufbau: Multiplex
Spannungsversorgung: TTL 5V
Controller: FIPC8367
Testergebnis: 100% Kompatibel, da identischer Controller.

Typ: FC20X2JA
Displayaufbau: Chip on glass
Spannungsversorgung: TTL 5V
Controller: FIPC8367
Testergebnis: 100% Kompatibel, da FIPC Controller.

Typ: M204SD01AA
Displayaufbau: Multiplex
Spannungsversorgung: TTL 5V
Controller: 5P00A016
Testergebnis: Schönes großes Display, muss umgelötet werden (J1 und J3 verbinden.) Plugin Config: 4800Baud, 'Wagenrücklauf senden' ein.

Typ: 20M101DA1
Displayaufbau: Multiplex
Spannungsversorgung: TTL 5V
Controller: OKI M65P512A
Testergebnis: Kleines Display, muss umgelötet werden (B0 und P1 verbinden.) Funktioniert problemlos.
Vielen Dank übrigens an G. Kasten der mir das Display freundlicherweise geschenkt hat!

Typ: FM20X2KB-100a (Verbaut in Siemens BA63)
Displayaufbau: Multiplex
Spannungsversorgung: 12V VSS, +/-9V Daten RS232
Controller: OKI M80C31 Mikrocontroller
Testergebnis: Wird vom Winamp Plugin ab v2.4 unterstützt. Umlöten: JP3 muss verbunden werden.

Typ: Ältere Revision des BA63
Displayaufbau: Multiplex
Spannungsversorgung: 12V VSS, +/-9V Daten RS232
Controller: ??
Testergebnis: Die Pads für den Jumper stechen hier nicht ganz so gut heraus, sind allerdings an gewohnter Position (Pfeil). Sonst siehe oben.

Typ: NEC FIP20X2KA (Verbaut in Siemens BA63, noch ältere Revision)
Displayaufbau: Multiplex
Spannungsversorgung: 12V VSS, +/-9V Daten RS232
Controller: N80C31BH-2 µC, (OKI C1163 & OKI C1162 Treiber)
Testergebnis: Jumper befindet sich unten links zwischen EPROM und Anschlussbuchse. Sonst siehe oben.
(Dank an Tim K.!)

Typ: CU20045-T325A (Verbaut in Siemens BA66)
Displayaufbau: Chip on glass
Spannungsversorgung: 12V VSS, +/-9V Daten RS232
Controller: Toshiba TMP86FH47UG Mikrocontroller
Testergebnis: Treiber stabil. Wird im nächsten Release eingefügt.
(Dank an Wolfgang T. fürs Testen und die Fotos!)

Typ: M202LD08A (Verbaut in NCR 5972)
Displayaufbau: Multiplex
Spannungsversorgung: 12V VSS, +/-9V Daten RS232
Controller: Futaba 5P20A018-02
Testergebnis: Treiber stabil. Wird im nächsten Release eingefügt.

Typ: CU40026MCPB-S41A
Displayaufbau: Multiplex
Spannungsversorgung: TTL 5V
Controller: unbekannt
Testergebnis: Lauffähig aber leichtes Flackern beim Refresh. Initialisieren mit 22,14 bei 19200 Baud, Parity EVEN, kein Wagenrücklauf.