|
A gázkisülés fényjelenségét a Nixie csöveket megelőzően csak jelzőlámpák céljára, vagy valamilyen elektromos berendezés ki- és bekapcsolt állapotának megadására használták, illetve használják még ma is, hiszen a villanybojler visszajelzője, vagy a vasaló visszajelző fénye is ilyen gázkisüléses elven működő u.n. glimmlámpák látják el. (A stabilizátor csövek alkalmazásától most tekintsünk el, ezt majd a tápegységeket tárgyaló cikkben részletezem.)
A Nixie cső
Ismert fizikai jelenség miszerint a gázkisülés alkalmával sugárzási emisszió lép fel, mely jól megválasztott gáz esetén az emberi szem számára is látható fénytartományba esik. Ezekben az eszközökben a nagyenergiájú elektronok kölcsönhatásba kerülve gázatomokkal, lavina-mechanizmus révén sokszorozódnak, majd az így keletkezett, kisebb energiájú szekunder elektronok a látható tartományba eső fotonok gerjesztésére válnak alkalmassá.
Ez a glimmlámpa tulajdonképpen egy kisülő-dióda, ami utal a felépítésére is, mert csak két elektródát tartalmaz. Egy anódot és egy katódot. A búra belsejében kis nyomású gáz található. Ezt a fajta kisülő diódát a zener diódák elterjedése előtt stabilizátor csőnek használták, ugyanis a gázkeverék és a használt katód anyaga jól definiált gyújtási és égési feszültséggel rendelkeznek, amit igen stabilan igyekeznek tartani. A Nixie csövek szempontjából ez azonban most nem érdekes.
Egészen pontosan a Nixie csöveket, egy magyar testvérpárnak köszönhetjük; Haydu K. Györgynek és Zoltánnak. A Haydu testvérek amerikába szakadt hazánk fiai, még a második világháború elején vándoroltak ki. György 1959-ben kitüntetésben részesült, megkapta a "Citizen of the Year" címet. György jelentős kitüntetését a szabadság aktivista munkásságáért kapta. Sokáig elnöke volt az Amerikai Magyarok Szövetségének is. New Jersey-ben alapítottak egy laboratóriumot melynek neve Burroughs Corporation. Az álltaluk gyártott nixie-k B, BD illetve HB jelőlésűkről ismerhetőek fel. A Nixie név amúgy a "Numerical Indicator eXperimental: NIX-i"-ből ered, ami szintén a Burroughs Corp. betűszava, amit a köz átvett, illetve nixieként használ a mai napig is.
 Z560M törött búrával, jól szemlélteti a nixie cső felépítését Az 1950-es ’60-as években a digitális kijelzés egyik lehetséges módja a nixie cső volt. A csövet általában 1%-ban adagolt neon gázzal töltik. Ez a gáz meghatározza a kijelzés színét, mely narancssárga vagy gázkeveréktől függően egészen a vörösig tolódhat. A cső másik jellegzetessége, hogy az egyetlen anódhoz itt általában tíz hideg katód társul, azaz mindegyik kijelzendő számhoz egy – egy, és gyakori volt a tizedespont is. A katódok bizonyos sorrendiséget követve egymás előtt helyezkednek el. A csövekből készült olyan változat is, amely speciális karaktereket is tartalmazott, mint például a +/- jel vagy különböző mértékegységek jelei, utalva az inkább műszaki és méréstechnikai felhasználásukra.  Siemens Nixie A későbbiekben igény mutatkozott a kisebb helyfoglalású, lapos kivitelű kijelzők iránt, ami a szegmenses gáztöltésű kijelző csövek gyártásához vezetett. Talán időrendileg a több számjegy egy csőben elhelyezésével spóróltak a hellyel ezt az elrendezést Pandicon-nak hívták ami a Philips bejegyzett védjegye volt. Ezután jöttek a szegmenses változatok, a NIT csövek. (Érdemes megnézni a képtárban a Tungsram változatát, gyönyörű! Sajnos csak 2db-om van belőle. Éredekessége, hogy a cső belső szerkezet CrO-al futatott, ami a Tungsram találmánya volt arra nézve, hogy a csillám hordozó, ne töltődjön fel. Sajnos a Tungsram csövei nem kerültek sorozat gyártásra, túl későn jelentek meg.) Ezeknél az alfanumerikus kijelzőknél általában 2…16 karaktert helyeztek el egy burában. Ezek lényegüket tekintve szendvicspanelek, amelyek alapját egy kerámia vagy üveglap képezi. Az üveg előlap és az alaplap között van a gázkisülő-tér, amelyet oldalról ugyancsak üvegből készült távtartókeret zár le. A szegmenskészletet a hátlapon alakítják ki vastagréteg technikával, míg az egyes karakterekhez tartozó anódot az előlapon átlátszó vezetőréteg formájában alakítják ki. Ilyen cső az európai gyártmányú 14 szegmenses cső típusjele ZM1350. Ennek a csőnek 60mm a karaktermagassága, így még 15m-ről is jó leolvasható. A fejlődés eljuttatta ezeket a csöveket a pontmátrixos megjelenítők világába is, ezek azonban nem terjedtek el, mivel gyártásuk és alkalmazásuk is igen költségesnek bizonyult, megemlíteni azért célszerű, mert ez képezi a plazmapanelek alapját. Továbbá érdemes megemlíteni a szimbólum kijelzőket is. Ezeket a számkijelzés mellett megjelenítendő szimbólumok megjelenítésére használták. A csövek felhesználási területeitől függő szimbólumokkal, mint pl. a +, a -, az elektronikában használatos ~ jellel vagy a ∆ és a ∗. De a Tungsramnál például saját szimbólum csöveket is fejlesztettek mint pl. a ZM-11 (négyágú), ZM-12 (ötágú), ZM-13 (kör-egyenes), ZM-14 (csillag-delta-kör) szimbólumcsöveket. Ezek a csövek mind magnovál foglalatúak. [2] A nixie-csövek elektromosan, mind statikusan, mind dinamikusan meghajthatóak. Az általános adatai a következők: a gyújtási feszültségük tipikusan 180V, míg az égési feszültségük 155V, a kioltási feszültségük 110V. Egy-egy katód üzemi árama 1…2mA, a csövek átlagos élettartama tízezer óra. A nixie-csöveknél a katódporlás következtében fémbevonat rakódik le az üvegbúra belső felületén, melynek kiküszöbölésére a cső gázterét Hg-gőzzel adalékolják.
A tápfeszültséget egy ellenálláson keresztül kell a csőre adni. Az ellenállás értékét egyszerűen meghatározhatjuk Ohm-törvényének felhasználásával. Például a tápfeszültségünk 220V (Utap), a kiszemelt nixie-cső égési feszültsége 155V (Ueg). A cső árama 2mA (Ik). Az ellenállás értéke tehát Ohm törvényének értelmében (Utap-Ueg)/Ik azaz 32500 Ohm, ami 32k5-nak felel meg. Az E-24-es szabványos ellenállás sorban 33kOhm a szabványos érték, ezért erre kerekíthetünk. Az ellenálláson eső teljesítményt is számoljuk ki, nehogy elégjen az ellenállásunk a túlzott melegedésben. (Utap-Ueg)*Ik értékkel meg is határozhatjuk, hogy ez a teljesítmény 0,13W. Tehát nyugodtan alkalmazhatunk egy szabványos 1/4W-os ellenállást előtét ellenállás gyanánt. Érdemes nagyobb fizikai méretű ellenállást használni, hogy a magasabb tápfeszültség át ne üsse az alkatrészt szélsőséges körülmények esetén. Éppen ezért én 0,6W-os ellenállást használok ilyen esetben.
A cső meghajtása igen egyszerű a pozitív tápfeszültség irányából indulva először a fentebb számolt előtét ellenálláson halad keresztül a cső árama, majd eléri a cső anódját. A katódon keresztül a táp közös pontján át záródik az áramkör. Fontos, hogy az ellenállást egy elektróda áramára számoltuk. Ha tehát egyszerre több elektródát is működtetni szeretnénk ezt vegyük figyelembe! Ekkor nyilván nem számkijelző csőre gondoltam, hanem más karaktereket is megjelenítő csőre, hiszen a számkijelzők esetében egyszerre több aktív szegmenssel nem tudunk többlet információt megjeleníteni.
Miért jó egy nixie csöves óra?
 Még diák koromból őrizgetek egy ilyen csövet a fiókom alján, és régóta szeretném valami értelmesre használni, mert számomra elég ízléses és érdekes, ahogyan előre hátra vándorolnak a számok, és ehhez kiváló alkalmazás egy óra. Annak idején leselejtezésből hozzájutottam egy magyar gyártmányú 10 digites számológéphez, amely ilyen csöveket használt kijelzéshez. Egy csomó érdekesség volt benne, többek között a huzalos - feritgyűrűs memóriától kezdve a tranzisztorokkal megvalósított logikai kapukon át, sok minden. Sajnos meg kellett tőle válnom, mert költözésemkor a szerencsétlenebb megoldás jutott nekem, azaz nagyobb helyről kisebb helyre kellett költöznöm. Ez a számológép azonban eltökélté tett, hogy építsek valamit ezekből a csövekből ami folyamatos működésű, és szemet gyönyörködtető. Erre nincs is jobb megoldás mint egy óra, ami folyamatosan megy, a számok így állandóan mennek, és kellően funkciónális is. (Sokakat zavarhat a másodperceknek megfelelő számok ugrálása, - ha ez így van, a KIT-ben nem kell beültetni az az n5 és n6 nixie csöveket -, de nekem pont ez adja a dinamikáját így semmi képpen nem mondhattam le róla) A nixie-csöves óra lendületét egy ajándékba kapott kórházi műszer alapozta meg. Ez a műszer készen kínálta a kijelzőket és a meghajtóikat egyaránt. Eleinte a kor kihívása szerint TTL ic-s megoldást választottam. Ez azonban nem teljesen 1éves működés után teljesen instabillá vált. Ekkor a nixie-k tápját úgy állítottam elő, ahogyan az életveszélyes de rettentő egyszerű, mert a hálózatot egy diódán keresztül használtam a csövek meghajtására. Valószínűleg ez okozta az instabilitást, vagyis ennek közvetett hatásai. Ez az óra az üzletben működött és szolgálta a tekintet csalogatást, így aztán mindenkinek el kellett mondani, hogy például az Orion űrhajós filmben is ilyen műszereket láthatunk a Pirx kapitányos filmmel egyetemben. Nem volt kedvem keresgetni a hibát a TTL megoldásban így elegánsan és egyszerűen megváltam tőle. Már csak azért is mert az Interneten „legelészve” felfedeztem mekkora divat most ilyen órákat építeni. Annak idején a ’70-es években is volt egy ilyen hullám, hogy a TTL-technikával ismerkedők első project-je egy ilyen nixie-csöves óra volt. A mostaniak azonban pár ic felhasználásával készülnek és nem ic temetők, mint az akkoriak, nem beszélve arról, hogy a szolgáltatásainak csak fantáziánk szab határt. A csöves erősítő mellett, kimondottan kellemes látvány, nem említve az egyébb tulajdonságait. Az amerikai oldalakon gyakorta említik az iroda díszeként, a KIT-et rendelők és megépítők. Amikor még az üzletben használtam, kétségkívűl szemcsalogató volt, és hatásosan feldobható vele a beszélgetés és a helyiség, akár egy irodában is. A manager shop-okban árult csúcs manager cuccoknál biztosan szebb és értelmesebb dísze lehet egy irodának, de akár egy modern lakásnak is, főleg a rozsdamentes acélházba épített verzió!
Az első mikrokontrolleres órám.
A következőkben átépítettem a fentebb már említett órát mikrokontrolleres vezérlésre. Ez esetben megtartottam a csöveket meghajtó 74141-es BCD – decimális dekodereket, mert megspórolták a mikrokontroller lábat nekem. Ezeket a lábakat tovább spórolhatjuk, ha a dekodereket egy léptetőregiszteren (74164) keresztül hajtjuk. Ezzel a megoldással 3 lábat használunk csak fel a kijelző működtetésére. Szebb lenne, ha a dekoderek és a léptető regiszter közé még egy tárolót is iktatnánk, de akkor ismét ic-temetőt építenénk és plusz még egy láb a meghajtásra, menne el. A kijelzési kép nem csúnyul lényegesen nélküle, tehát elhagytam. Az óra szolgáltatásait a fiókom mélyén pihenő hangtároló ic és az a kívánságom alakította ki, hogy a bekapcsolva hagyott erősítőt ne keljen nekem kikapcsolni, hanem így beállíthatóan kikapcsol a kívánt idő múlva. Így aztán nyugodtan alhatok, nem kell felkelnem az éjszakai zenehallgatás végén kikapcsolni mindent. Az elkészült órát végül az öcsémnek adtam, amikor arról panaszkodott, hogy nincs egy rendes órája, amit sötétben is láthat. Amikor neki adtam aztán jött az asszony, hogy milyen jó volt neki a gyerek ringatása közben tudni az eltelt időt, mert ezt az órát szemüveg nélkül is látta a video-ét meg nem látja még szemüvegben sem. Tehát megindult a nixie-csöves óra második generációjának kifejlesztése.
A legjobb megoldás keresése.
tovább...
|
