Tyle Ci o samych wyświetlaczach starczy:
Historia
Wywietlacz Nixie zaprojektowali w roku 1952 dwaj bracia, węgierscy emigranci zamieszkali w Stanach Zjednoczonych George i Zoltan Haydu. Byli oni włacicielami firmy produkujacej lampy elektronowe i inne podzespoły stosowane w ówczesnych urządzeniach elektronicznych, głównie dla zastosowań militarnych (m.in. pierwsze alianckie radary, stosowane podczas bitwy o Wielką Brytanie, były wykonywane w oparciu o podzespoły braci Haydu).
W 1953 prawa do produkcji wywietlaczy Nixie zakupiła firma Burroughts Corporation, jeden z największych producentów biurowych maszyn liczących na tamte czasy.. Nad projektem wdrożenia wywietlaczy NIXIE do masowej produkcji czuwał Saul Kuchinsky, który nadał mu nazwe Numerical Indicator eXperimental -1, czyli w srócie NIX -1. Nazwe uproszczono i przekształcono w NIXIE, stało się to za sprawa popularnoci tych sklanych baniek w prasie fachowej. Nazwa, aż do dzis kojarzy się ze wiecącymi na pomarańczowo wywietlaczami.
Panowanie lamp Nixie na wiecie trwało aż do początku lat siedemdziesiątych kiedy to bardzo szybko, z przyczyn praktycznych, zostały zastąpione przez wywietlacze LEDowskie. Nieco dłużej lampy NIXIE były stosowane w naszym kraju, a także w innych krajach należących do Bloku Wschodniego. Co było objawem technologicznego zacofania krajowego przemysłu elektronicznego. Jeszcze w drugiej połowie lat osiemdziesiątych firma Meratronik jeszcze produkowała laboratoryjne multimetry z wywietlaczami z lamp NIXIE (V-543, V-560) produkowanymi m.in.przez wrocławski Dolam.
Budowa lamp NIXIE
Lampy NIXIE zbudowane są z elektrod umieszczonych wewnątrz bańki szklanej z wypompowanym powietrzem, zastąpionym neonem pod niskim cinieniem. Jest jedna anoda wspolna dla całej lampy jest ona na przedzie bańki w kształcie siatki perforowanej zbudowanej najczęciej z szeciokątów lub kwadratów. Katody natomiast wyprofilowane są technologicznie na kształt wywietlanych znaków.
5
Niektóre lampy tego typu posiadały w bańce same cyfry, do innych dołączane były kropki dla liczb zmiennoprzecinkowych, inne posiadały wewnątrz tylko znaki graficzne okrelające dodawanie, odejmowanie, oznaczenia dla prądu zmiennego czy stałego itp.popularne w multimetrach laboratoryjnych. Zdarzały się także lampy segmentowe, których katody tworzyły segmenty dla wywietlanych znaków, co zwiększało możliwą iloc kombinacji wywietlanych. Pozwalało to na wywietlanie znaków alfanumerycznych.
Do zasilania lamp NIXIE niezbędne jest ródło napięcia stałego o wartoci 130...170V (Zależne jest to od typu lampy). Napięcie to nazywane jest napięciem zaplonowym musi być przyłozone pomiedzy anode i jedną z katod, powodując zjonizowanie gazu wokól tej ostatniej i w konsekwencji wywietlenie znaku odpowiadającego danej katodzie. Należy pamiętać aby napięcie było skierowane "+" w kierunku anody i "i" w kierunku katody. Odwrotne podpięcie napięcia spowoduje wiecenie anody, czyli siatki przed znakami.
Po zjonizowaniu gazu wewnątrz lampy ("zapaleniu znaku") napięcie pomiedzy anodą i katodą spada do wartoci roboczej co wymusza właczanie w szereg z którą elektrod (głównie anodą) rezystora szeregowego ograniczającego prąd. Te dane mozna znaleć w katalogach lamp NIXIE. Jonizacja gazu powoduje także to, że działa ona równiez jako stabilizator napięcia pomiędzy anoda i katodą. napięcie to jest nazywane roboczym i jest mniejsze od wartoci zapłonowej o jakie 8...10%. Wygaszenie gazu wokól katody jest możliwe po zmniejszeniu wrtoci napięcie przyłozonego pomiędzy anode i katode ponizej napięcia podtrzymania.
Zaletą lamp NIXI jest mały prąd pobierany, sterowanie napięciowe, dokładnie odwzorowane cyfry, brak żarzenia, jak w innych wywietlaczach lampowych na przykład elektroluminescencyjnych. Wady natomiast to wysokie napięcie stałe je zasilajace, będące zagrożeniem zycia. Kłopotliwa jest także współpraca lamp typu NIXI z układami cyfrowymi. Produkowane kiedy wysokonapięciowe układy serii TTL 74141 wyszły juz prawie z użycia. Umozliwiały one wspołprace z wysokim napięciem stałym. Na wejcie podawało się sygnał BCD na poziomie TTL a wyjcia mogły sterować napięciem sterującym lampami.
Podział wywietlaczy o zimnej katodzie
Wywietlacze NIXIE dzielimy na: dekatrony, kształtne (matrycowe) i segmentowe.
Dekatron jest to lampa typu NIXIE, w której znajduje się dziesięć katod i jedna anoda, napięcie podane pomiedzy anode i jedną z katod powoduje swiecenie odpowiedniej częsci lampy zazwyczaj w kształcie koła w którym każda cyfra jest odwzorowana jako inna katoda. Do tego anodą często był piercień wewnątrz koła.
6
Niektore dekatrony miały o wiele więcej niż 10 anod, były wykorzystywane we wskanikach swietlnych pokazujących na przykład wilgotnoć powietrza, wysterowanie wzmacniacza mocy, rzadziej w zegarach.Typowy dekatron wielo elektrodowy przedstawiono na obrazku ponizej.Dekatrony zostały w końcu całkowicie wyparte przez lampy NIXIE
Rys. 2.2 Wielopunktowy dekatron GC10D
Katody lamp NIXIE bez problemu mogą działac jako wyswietlacze cyfrowe. Okazuje się że działające pole elektryczne na katode w kształcie cyfry powoduje jej wiecenie. Możemy zaprojektować znak wietlny o każdym płaskim kształcie. Prócz cyfr 0,1,2,3...9, zdarzaly się wywietlacze posiadające w ramach swoich matryc podstawowe znaki arytmetyczne takie jak znak dodawania, odejmowania, mnożenia, dzielenia. Stosowane były często w zegarach jako dzielniki między godzinami a minutami.
Segmentowe wywietlacze typu NIXIE posiadają o wiele większe mozliwoci, budowane były zazwyczaj w oparciu o 7, 15 segmentów umożliwiających wywietlenie wszystkich cyfr i liter, a także innych znaków. 15 segmentowe NIXIE były produkowane w Związku Radzieckim np. B5971, B7971 - rys. 2.4
Rys. 2.3 Wygląd 10mm wywietlacza Rodan MG-17G
Rys. 2.4 Wyswietlacz B7971 - Lampa ta posiada pietnacie segmentów (katod) , w różnych kombinacjach na tym wywietlaczu możliwe jest do wywietlenia 10 cyfr i wszystkie litery alfabetu łacińskiego. Znaki tutaj są wielkoci 62 mm.
7
Sterowanie wywietlaczy NIXIE z poziomu TTL
Jak wiadomo kłopotliwe dla pracy w rodowiskach logicznych są wysokie napięcia slużace do wywietlania poszczególnych cyfr w wyswietlaczu NIXIE. Obecnie najczęciej stosowanym rozwiązaniem jest podłączenie wyjć dekoderów BCD/1 z 10 o otwartym kolektorze do baz wysokonapięciowych tranzystorów. Zdarzają się też w konstrukcjach amatorskich, koneserskich układy które z poziomu pracy mikroprocesora sterują tymi lampami.
Do pracy z lampami NIXIE stworzono wyspecjalizowany układ, a zarazem sterownik z wbudowanym dekoderem BCD/1 z 10 o symbolu UCY 74141 / UCY 7441, obecnie już nieprodukowany. Jedyną obecnie produkowaną odmianą sa bardzo drogie układy 71414.Sposób połączenia wg noty katalogowej układu 74141 przedstawiono na schemacie nr 1.
BCD
Schemat nr 1. Sposób lączenia linii BCD z lampąZ574M wg noty katalogowej
8
Tablica prawd układu 7441
tablice prawd układów 7441 i 74141 ukazano powyzej. W układach tych kryją się niewielkie zmiany konstrukcyjne. Bardziej popularne były jednak 74141.
9
Podsumowanie
Wywietlacze NIXIE już prawie wyszły z użycia. Wszelkie ich teraniejsze zastosowanie ogranicza się właciwie do prac hobbystycznych. Obecnie nikt chyba juz ich nie produkuje. Zostały wyparte przez wywietlacze LED, które były prostsze do wysterowania z poziomu logiki elektronicznej, mogły byc bezporednio sterowane z bramek logicznych czy tez tranzystrorów, żadziej diod.
Wadami NIXIE są wysokie napięcie zapłonu. Przekroczone może doprowadzić do wiecenia nie tylko okładziny właciwej lecz także znajdującemu się poniżej doprowadzeniu potencjału.
Układ sterujący lampą NIXIE
Ze wzgledów praktycznych zdecydowałem, iz w mojej pracy dyplomowej posłuże się przełącznikami typu ISOSTAT. Moją decyzje oparłem na tym iż powszechnie kiedy obecne układy scalone serii 74141 są dzisiaj obecnie ciężkie do kupienia. Uproszczenie konstrukcji ma takze zapewnic niezawodnoć pracy i swobode wykonywania ćwiczeń bez znajomosci praw rzadzących układem 74141.
Zasilanie odbywa się przez blok transformatora, o małej przekladni w celu uzyskania wysokiego napięcia zasilającego po stronie wtórnej. Bezpiecznik zabezpiecza urządzenie przed przeciążeniem, a także uszkodzeniem transformatora wskutek zwarcia. Ma to na celu zwiększenie bezpieczeństwa użytkowania urządzenia. Maksymalny prąd jaki powinien przepłynąć przez pierwotne uzwojenia transformatora nie powienien przekroczyć wartoci 500mA. 230V * 0,5 A =
Lampki NIXIE wymagaja napięcia stałego. W tym celu wbudowany został prostownik w układzie Graetza składający się z czterech diod wysokonapięciowych. Elementem stabilizującym (wygładzajacym przebieg wyjciowy) jest układ dwóch rezystorów i dwóch kondensatorów wysokonapięciowych. Użycie dodatkowch rezystowór w pewnym stopniu zabezpiecza przed skutkami zwarcia przy napięciu rzędu 180V...200V prądu stałego.
Tak zbudowany zasilacz jest przystosowany do wysterowania lampki NIXIE. W celu odłozenia spadku napięcia (reszta z lampki NIXIE), a takze zmniejszenia prądu w obwodzie Anoda-Katoda.
Do wyboru aktualnej okładziny będacej katodą służy przełącznik typu ISOSTAT - wielopozycyjny. Mamy do wyboru 10 pozycji. Każda cyfra widoczna na danym przełączniku odpowiada kształtowi wywietlanego elementu. Zaciski mają na celu podłączenie woltomierza i amperomierza. W ten sposób będziemy mogli zbadać tzw. napięcie zapłonu, ktore jest jedną z cech charakterystycznych lampek NIXIE, upodobniających ją do lamp neonowych.
W załaczniku brakujące obrazki
1
.