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06.12.2023, 05:11 Uhr
AE
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Nach einiger Zeit Pause wollte ich mal wieder ein elektronisches Thema beackern. Dazu suchte ich aus dem Ausstellungsfundus einige exotische und meiner Meinung nach imposante Exemplare heraus, die ich hier vorstellen will:
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Vorangestellt:
Die Grenze zwischen kleinen Tischrechnern und aus ergonomischen Gründen großen Taschenrechnern ist fließend. Für mich hat ein Tischrechner ein eingebautes Netzteil, während ein Taschenrechner entweder über eine Akkumulatoren-Batterie, oder über eine Aufnahme für Primärelemente für einen mehrstündigen vom Netz unabhängigen Betrieb verfügt (natürlich auch solar gespeiste). In der interessanten Zeit von 1970 bis 1975 findet man bei einigen Herstellern Modelle, die äußerlich oder rechentechnisch nahezu, wenn nicht gar identisch sind und der einen bzw. anderen Gattung zuzuordnen sind.
Ein Beispiel dafür sind die "Allgebrauchsrechner" der WALTHER Büromaschinen GmbH aus Gerstetten.
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Wirkungsweise: [siehe auch Brockhaus ABC Physik]
Aus der Kathode durch Feldemission austretende Elektronen werden auf ihrem Weg zur Anode durch die anliegende Spannung beschleunigt. Ist die so gewonnene kinetische Energie ausreichend (Zündspannung), können sie Restgas-Atome durch Stoßionisation anregen. Die bei Rekombination frei werdende Energie wird bei entsprechend gewählten Bedingungen (Druck niedriger als Luftdruck, Gasart, Geometrie der Entladungsstrecke u.a.) als Licht abgestrahlt. Da die Gasatome während der Anregung positiv geladen sind, reichern sie sich im Bereich der Kathode an und das Glimmlicht entsteht vorrangig dort. Durch eine geeignete Kathodenform lassen sich so Ziffern, beliebige Zeichen bzw. einzelne Segmente darstellen.
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Das üblicher Weise eingesetzte Neon(-gas) erzeugt ein oranges Licht. Die Zündspannung liegt gewöhnlich im Bereich 130 bis 180?V. Durch einen im Stromkreis befindlichen Widerstand wird der Strom begrenzt und eine ca. 40?V niedrigere Brennspannung eingestellt. Bei Unterschreitung der Löschspannung erlischt die Glimmentladung.
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Zur Entwicklungsgeschichte [siehe Wikipedia]
Das Funktionsprinzip ist seit den 1920er Jahren bekannt. Die ersten brauchbaren Gasentladungs-Ziffernanzeige-Röhren wurden in den Haydu Brothers Laboratories entwickelt und hergestellt als ein entsprechender Bedarf bei elektronischen Meßgeräten und Zählern bestand. Die Burroughs Corporation (Detroit/Michigan/USA) kaufte diese Firma auf und sicherte sich so die zugehörigen Patentrechte. Ab 1955 wurden sie dann unter dem eingetragenen Warenzeichen "Nixie" verkauft. Die Vergabe von Lizenzen an andere Hersteller war mit recht hohen Kosten und der Restriktion verbunden, daß damit ausgerüstete elektronische Geräte nicht in die USA exportiert werden durften.
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In den 1960er Jahren dominierten die Nixies die Anzeigen elektronischer Tischrechner. Die Fortschritte in der Halbleiter-Technologie ermöglichten den Übergang von diskreten Bauelementen zu integrierten Schaltkreisen und ab ca. 1970 zu hochintegrierten. Was eine rasante Zunahme der produzierten Tischrechner-Stückzahlen von immer mehr Herstellern zur Folge hatte und unweigerlich zu einem Preisverfall führte. Dem konnte nur mit deutlichen Verbesserungen der Herstellungs-Technologie und technischen Ausführung auch bei den elektronischen Anzeigen begegnet werden.
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Einerseits wurde in dieser Situation ca. 1967 unter der Leitung von Masao Okubo (President of Japan Electronic Materials Co., Ltd.) die Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigeröhre auf Anregung von Sasaki Tadashi von SHARP (zu dieser Zeit: HAYAKAWA ELECTRIC Co., LTD., Osaka) entwickelt.
[www.dentaku-museum.com/calc/calc/1-sharp/sharpd.html ](Stichwort: CS16A, japanisch)
Andererseits wurde von SANYO ELECTRIC CO., LTD (?) (Osaka/Japan) eine Gasentladungs-Röhre mit 7-Segment-Anzeige geschaffen. Wer schon einmal 11 bzw. 12 Drähte einer Nixie in eine Leiterkarte einfädelte, weiß um den dafür erforderlichen Zeitaufwand. Damals war dies aufgrund noch fehlender Bestückungsautomaten reine Handarbeit! Da waren 3 Drähte weniger schon eine merkliche Arbeitszeiteinsparung. Außerdem lagen bei der 7-Segment-Konstruktion alle nebeneinander stehenden Ziffern in einer Ebene, was die Lesbarkeit verbesserte.
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Rechtzeitig zur Markteinführung der ersten TI-Tischrechner (TI-3000/3500; Texas Instruments Inc./Dallas/Texas/USA) im Sommer 1972 konterte Burroughs mit Gasentladungs-Anzeigen in Modul-Bauform (Markenname PANAPLEX II). Diese waren als Baugruppe wie ein übergroßer Schaltkreis einzusetzen, was den erforderlichen Zeit- und Verdrahtungsaufwand drastisch reduzierte. Doch das konnten einige japanische Hersteller ab diesem Jahr auch ...
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Wegen der guten Lesbarkeit und weil aus der "Tischrechnerzeit" umfangreiche Erfahrungen bei der Umsetzung dieser Technik vorlagen, fanden Gasentladungsanzeigen in der "Hoch-Preis-Phase" der Taschenrechner auch ihren Weg dahinein. Das Erzeugen der Zündspannung > 150 V stellte kein zusätzliches Problem dar, da für die Versorgungsspannung(en) der (Hochvolt-)pMOS-Schaltkreise sowieso ein Transverter erforderlich war.
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Der extreme Preisverfall bei den Taschenrechnern während des 'calculator war'
[www.vintagecalculators.com/html/the_pocket_calculator_race.html] (englisch)
(von ca. 400 US$ 1971 zu < 15 US$ 1975 für rechentechnisch gleichwertige Modelle) beendete den Einsatz von Gasentladungsanzeigen in dieser Rechnergattung. Ein wesentlicher Grund dafür war die Anoden-Ansteuerung, aufwendig realisiert mit diskreten Bauelementen. Für LED- und VF-Anzeigen wurden dafür Lösungen mit integrierten Schaltkreisen entwickelt. Ein weiterer Nachteil stellte der größere Leistungsbedarf bzgl. aller anderen Anzeigetechniken für Taschenrechner dar.
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Zur Ansteuerung der Gasentladungsanzeigen
Bei den nachfolgend dokumentierten Taschenrechnern mit Gasentladungsanzeigen wurde nicht die eine Schaltungslösung gefunden, sondern hier ließen offensichtlich die Taschenrechner-Hersteller der Kreativität ihrer Konstrukteure freien Lauf, um die Fertigungskosten zu senken und wahrscheinlich auch wegen Patentrechten. Alle Schaltungen realisieren eine Multiplex-Ansteuerung. Die Potential-Trennung zwischen Rechner-Elektronik und hohem Anoden-Spannungsbereich erfolgt über spannungsfeste Kondensatoren. Das Löschen (Unterschreitung der Löschspannung) wird dann weitgehend auf der Kathoden-Seite umgesetzt. Die dafür erforderliche "Hilfsspannung" wird oft einem hochohmigen Spannungsteiler entnommen. Bei Vor-Nullen-Unterdrückung und den 7-Segment-Anzeigen wird die vom Transverter erzeugte Leerlauf-Anoden-Spannung geregelt, da die zeitliche Summe der Anoden-Ströme von der angezeigten konkreten Zahl abhängig ist. (Es gibt auch die Schaltungsvariante mit Kathoden auf hohem negativen Potential.)
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Es werden vorgestellt:
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NEC-"Nixie" ............................... im WALTHER ETR 4
EIGHTRON-7-Segment-Röhre ... im SANYO ICC-82D
ELFIN-7-Segment-Röhre ........... im MBO K-80W
PANAPLEX-Modul, 9stellig ........ im ATLAS-RAND 420
PANAPLEX-Modul, 12stellig ...... im VICTOR MEC-2
NEC-7-Segment-Modul .............. im SANYO ICC-810
RODAN-7-Segment-Modul ......... im SOUNDESIGN 8301
MATSUSHITA-7-Segment-Modul .. im privileg 800K
JRC-7-Segment-Modul ............... im privileg 801KF
SANYO-8-Segment-Modul, 1+12stellig .. im SANYO ICC-3101
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Die Bildchen sind nicht maßstäblich!
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Der vollständige, bebilderte Aufsatz (15 Seiten A4) kann bei mir als druckbare pdf-Datei abgerufen werden.
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Hier noch einige Anmerkungen:
Normaler Weise gelangt derartige Rechentechnik defekt oder mit funktionellen Fehlern in den Fundus. Deshalb steht am Anfang eine Schaltungsanalyse. Und diese kann manchmal wegen des kompakten Aufbaus recht aufwendig ausfallen. Zunächst wird dabei die konkrete Schaltung von der Leiterkarte ausgelesen, vor allem von der Spannungsversorgung und der Ansteuerung der Gasentladungsanzeige. Denn, mal abgesehen von den bekannten Kontaktproblemen bei den Tasten und Schaltern bei ca. 50 Jahre alter Elektronik, wurden die Ursachen der nicht ordnungsgemäßen Funktion dort vermutet und oft auch vorgefunden. Die dabei anfallenden Skizzen können erst, nach dem alle zugehörigen Schaltungsdetails weitgehend verstanden sind, zu einer Übersicht zusammengefaßt werden, die dann auch Außenstehenden verständlich sein sollte.
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Auf dieser Basis konnten dann gezielt Messungen vorgenommen werden. Denn in dieser Rechnergattung existieren drei Spannungsebenen:
. der Eingangsspannungsbereich mit hier typisch 6 V,
. der Bereich der pMOS-Rechenelektronik mit zwei Spannungen (Udd, Ugg bzgl. Uss) bis 28 V und
. die Ansteuerung der Gasentladungsanzeige mit einer Spannung bis zu 250 V.
Diese einzelnen Zonen sind in den konkreten Taschenrechnern unterschiedlich potentialmäßig verbunden.
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Oszillografische Messungen machen erst Sinn, wenn man weiß, wo überall die "hohe" Spannung herumgeistert. Denn die vom Transverter erzeugten bis zu 250 V für die Gasentladungsanzeigen sind nicht ganz ohne sowohl für die pMOS-Rechenelektronik, als auch für die Meßtechnik. Ein versehentlicher Kurzschluß zwischen zwei Leitungen und das war's ... Die 'layout'-Konstrukteure hatten teilweise keine Skrupel, Kupferleiterbahnen mit 250V-Potentialunterschied zwischen zwei Lötaugen durchzuziehen, deren Abstand nur 3,3 mm beträgt. Und das auch noch ohne Schutzlack! (In den untersuchten Taschenrechner-Exemplaren waren die Leiterzugbilder alle noch mit der Hand gezeichnet!)
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So vorbereitet geht es dann auf die Suche nach der Ursache einer Fehlfunktion. Ich gebe unumwunden zu, längst nicht alle Schaltungsdetails verstanden zu haben. Im in den nachfolgenden Fotos gezeigten Fall fand ich auch noch nicht die Lösung ...
Doch vielleicht habt Ihr sachdienliche Hinweise? Ich würde mich freuen!
(Die Ansteuerung durch den Taschenrechner-Schaltkreis erfolgt sauber und korrekt.)
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Der Atlas-Rand 240 ist weitgehend baugleich mit Berkey Keystone 350, Berkey/Omega 100, Keystone 88 und Addmaster PP8.
[www.vintagecalculators.com/html/atlas-rand-_berkey-_-_keystone.html]
Dort ist der analoge Anzeige-Fehler auch dokumentiert.
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In diesem Zusammenhang noch eine Frage:
Wer weiß welche japanische Firma sich 1972 hinter dem Kürzel "JRC" verbirgt?
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Dieser Beitrag wurde am 26.02.2024 um 16:07 Uhr von AE editiert. |
