rurka Nixie

„Digitron” przekierowuje tutaj. Informacje o firmie zajmującej się kalkulatorami można znaleźć w artykule Digitron (firma) .
Dziesięć cyfr tuby GN-4 Nixie

Rurka Nixie ( angielski: / cyfr n ɪ k . S iː / NIK -see ) lub wyświetlacz z zimną katodą , to urządzenie elektroniczne służące do wyświetlania lub innych informacji za pomocą wyładowania jarzeniowego .

Wewnątrz pękniętej rurki Nixie

anodę z siatki drucianej i wiele katod w kształcie cyfr lub innych symboli. Doprowadzenie zasilania do jednej katody otacza ją pomarańczowym wyładowaniem jarzeniowym . Rura jest wypełniona gazem pod niskim ciśnieniem, zwykle głównie neonem i często niewielką ilością rtęci lub argonu , w mieszaninie Penninga .

wyglądu przypomina lampę próżniową , jego działanie nie zależy od termoelektrycznej emisji elektronów z rozgrzanej katody. Jest to zatem z zimną katodą (forma rury wypełnionej gazem ) i jest wariantem lampy neonowej . Takie rury rzadko przekraczają 40 ° C (104 ° F), nawet w najcięższych warunkach pracy w pomieszczeniu o temperaturze otoczenia. Próżniowe wyświetlacze fluorescencyjne z tej samej epoki wykorzystują zupełnie inną technologię – mają podgrzewaną katodę wraz z siatką kontrolną i profilowane anody luminoforowe; Nixies nie mają grzejnika ani siatki sterującej, zwykle pojedynczej anody (w postaci drucianej siatki, której nie należy mylić z siatką kontrolną) i ukształtowanych gołych metalowych katod.

Historia

Licznik częstotliwości Systron-Donner z 1973 roku z wyświetlaczem Nixie-tube

Wczesne wyświetlacze Nixie zostały wykonane przez małego producenta lamp próżniowych o nazwie Haydu Brothers Laboratories i wprowadzone w 1955 roku przez Burroughs Corporation , która kupiła Haydu. Imię Nixie zostało wyprowadzone przez Burroughsa z „NIX I”, skrótu od „Numeric Indicator eXperimental No. 1”, chociaż mógł to być backronim mający uzasadnić przywołanie mitycznego stworzenia o tej nazwie . Setki odmian tego projektu zostały wyprodukowane przez wiele firm, od 1950 do 1990 roku. Korporacja Burroughs wprowadziła „Nixie” i była właścicielem nazwy Nixie jako znaku towarowego . Wyświetlacze podobne do Nixie wykonane przez inne firmy miały znaki towarowe, w tym Digitron , Inditron i Numicator . Właściwym terminem ogólnym jest neonowa rura odczytowa z zimną katodą , chociaż wyrażenie Nixie tube szybko weszło do języka potocznego jako nazwa rodzajowa.

Burroughs miał nawet inną lampę Haydu, która mogła działać jako cyfrowy licznik i bezpośrednio sterować lampą Nixie do wyświetlania. Nazywano to „Trochotronem”, w późniejszej formie znanej jako przeciwrurka „Beam-X Switch”; inna nazwa brzmiała „rura przełączająca wiązkę magnetronową”, odnosząc się do ich wyprowadzenia z magnetronu z dzieloną anodą . Trochotrony zastosowano w UNIVAC 1101 , a także w zegarach i licznikach częstotliwości.

Pierwsze trochotrony były otoczone wydrążonym cylindrycznym magnesem z biegunami na końcach. Pole wewnątrz magnesu miało zasadniczo równoległe linie sił, równoległe do osi rury. Była to termionowa lampa próżniowa; wewnątrz znajdowała się centralna katoda, dziesięć anod i dziesięć elektrod „łopatkowych”. Pole magnetyczne i napięcia przyłożone do elektrod sprawiły, że elektrony utworzyły grubą warstwę (jak w magnetronie wnękowym), która trafiła tylko do jednej anody. Przyłożenie impulsu o określonej szerokości i napięciu do łopatek powodowało, że blacha przesuwała się do następnej anody, gdzie pozostawała do następnego impulsu wyprzedzającego. Kierunek zliczania został określony przez kierunek pola magnetycznego i jako taki nie był odwracalny. Późniejsza forma trochotronu, zwana przełącznikiem Beam-X, zastąpiła duży, ciężki zewnętrzny magnes cylindryczny dziesięcioma małymi wewnętrznymi magnesami prętowymi ze stopu metalu, które również służyły jako elektrody.

Ta tuba ИН-19А (IN-19A) Nixie wyświetla symbole, w tym % i °C.

Rury zliczające z przenoszeniem jarzenia, podobne pod względem zasadniczych funkcji do trochotronów, miały wyładowanie jarzeniowe na jednej z wielu głównych katod, widocznych przez górną część szklanej bańki. Większość używała mieszaniny gazów na bazie neonu i była liczona w podstawie 10, ale szybsze typy były oparte na argonie, wodorze lub innych gazach, a do pomiaru czasu i podobnych zastosowań dostępnych było kilka typów o podstawie 12. Zestawy katod „prowadzących” (zwykle dwa zestawy, ale niektóre typy miały jeden lub trzy) między katodami wskazującymi przesuwały blask stopniowo do następnej głównej katody. Typy z dwoma lub trzema zestawami katod prowadzących mogły liczyć w dowolnym kierunku. Dobrze znana nazwa handlowa liczników z transferem jarzeniowym w Wielka Brytania była Dekatronem . Typy z połączeniami do każdej indywidualnej katody wskazującej, które umożliwiały ustawienie stanu lampy na dowolną wartość (w przeciwieństwie do prostszych typów, które można było wyzerować bezpośrednio tylko do zera lub niewielkiego podzbioru ich całkowitej liczby stanów), nosiły nazwę handlową lampy Selectron .

Urządzenia, które działały w taki sam sposób, jak lampy Nixie, zostały opatentowane w latach trzydziestych XX wieku, a pierwsze masowo produkowane lampy wyświetlaczy zostały wprowadzone w 1954 roku przez firmę National Union Co. pod marką Inditron. Jednak ich konstrukcja była bardziej prymitywna, ich średnia żywotność była krótsza, a ze względu na skomplikowane obrzeża nie znalazły wielu zastosowań.

Projekt

Najpowszechniejsza forma lampy Nixie ma dziesięć katod w kształcie cyfr od 0 do 9 (i czasami przecinek lub dwa), ale są też typy, które pokazują różne litery, znaki i symbole. Ponieważ cyfry i inne znaki są ułożone jeden za drugim, każdy znak pojawia się na innej głębokości, dzięki czemu wyświetlacze oparte na Nixie mają odrębny wygląd. Powiązanym urządzeniem jest rurka pixie , która wykorzystuje maskę szablonową z otworami w kształcie cyfr zamiast ukształtowanych katod. Niektóre rosyjskie Nixies, np. ИH-14 (IN-14), używały odwróconej cyfry 2 jako cyfry 5, prawdopodobnie w celu zaoszczędzenia kosztów produkcji.

ИH-14 (IN-14) Rurki Nixie z napisem „25”. 5 jest realizowane z odwróconą 2.

Każda katoda może świecić charakterystycznym neonowo czerwono-pomarańczowym kolorem, przykładając około 170 woltów prądu stałego przy kilku miliamperach między katodą a anodą. Ograniczenie prądu jest zwykle realizowane jako rezystor anodowy o wartości kilkudziesięciu tysięcy omów . Nixies wykazują negatywny opór i utrzymają swój blask przy typowo 20 V do 30 V poniżej napięcia uderzenia. Pomiędzy typami można zaobserwować pewne różnice w kolorze, spowodowane różnicami w stosowanych mieszankach gazowych. Lampy o dłuższej żywotności, które zostały wyprodukowane później na osi czasu Nixie, zawierają rtęć dodaną w celu zmniejszenia rozpylania , co powoduje niebieskie lub fioletowe zabarwienie emitowanego światła. W niektórych przypadkach kolory te są filtrowane przez czerwoną lub pomarańczową powłokę filtracyjną na szkle.

Jedną z zalet lampy Nixie jest to, że jej katody są zaprojektowane typograficznie, ukształtowane pod kątem czytelności. W większości typów nie są one rozmieszczone w kolejności numerycznej od tyłu do przodu, ale ułożone tak, aby katody z przodu minimalnie zasłaniały zapaloną katodę. Jednym z takich układów jest 6 7 5 8 4 3 9 2 0 1 od przodu (6) do tyłu (1). Rosyjskie tuby ИH-12A (IN-12A) i ИH-12B (IN-12B) używają układu liczbowego 3 8 9 4 0 5 7 2 6 1 od przodu (3) do tyłu (1), przy czym 5 jest do góry nogami w dół 2. Tuby ИH-12B mają dolny skrajny lewy przecinek dziesiętny między cyframi 8 i 3.

Zastosowania i żywotność

Ułożony w stos układ cyfr w tubie Nixie jest widoczny w tym (rozebranym) ZM1210.
Para kineskopów NL-5441 Nixie

Nixies były używane jako wyświetlacze numeryczne we wczesnych woltomierzach cyfrowych , multimetrach , licznikach częstotliwości i wielu innych typach urządzeń technicznych. Pojawiały się także w kosztownych cyfrowych wyświetlaczach czasu stosowanych w placówkach badawczych i wojskowych oraz w wielu wczesnych elektronicznych kalkulatorach biurkowych , w tym w pierwszym: Sumlock-Comptometer ANITA Mk VII z 1961 roku, a nawet w pierwszych elektronicznych centralach telefonicznych . Późniejsze wersje alfanumeryczne na wyświetlaczu czternastosegmentowym format znalazł zastosowanie w znakach przylotów / odlotów na lotniskach i wyświetlaczach giełdowych . Niektóre windy używały Nixies do wyświetlania numerów pięter.

Średnia żywotność świetlówek Nixie wahała się od około 5000 godzin w przypadku najwcześniejszych typów do nawet 200 000 godzin lub więcej w przypadku niektórych z ostatnich wprowadzonych typów. Nie ma formalnej definicji tego, co stanowi „koniec życia” Nixies, z wyjątkiem uszkodzeń mechanicznych. Niektóre źródła sugerują, że niepełne pokrycie blasku glifu („ zatrucie katodą ”) lub pojawienie się blasku w innym miejscu lampy byłoby nie do przyjęcia.

Rury Nixie są podatne na wiele trybów awarii, w tym:

  • Proste pęknięcie
  • Pęknięcia i hermetyczne uszczelnienia przepuszczają powietrze
  • Zatrucie katody uniemożliwiające zaświecenie się części lub całości jednej lub więcej postaci
  • Zwiększone napięcie udarowe powodujące migotanie lub brak światła
  • Napylanie metalu elektrody na szklaną bańkę blokującą widok katod
  • Wewnętrzne przerwy lub zwarcia, które mogą być spowodowane przemocą fizyczną lub rozpylaniem

Prowadzenie Nixies poza ich określonymi parametrami elektrycznymi przyspieszy ich upadek, zwłaszcza nadmiar prądu, który zwiększa rozpylanie elektrod. Kilka skrajnych przykładów rozpylania doprowadziło nawet do całkowitego rozpadu katod rurowych Nixie.

Zatrucie katody można złagodzić, ograniczając prąd płynący przez lampy do znacznie poniżej ich maksymalnej wartości znamionowej, stosując lampy Nixie zbudowane z materiałów, które unikają efektu (np. Nie zawierają krzemianów i aluminium) lub programując urządzenia tak, aby okresowo przechodziły przez wszystkie cyfry, aby uaktywnić te rzadko wyświetlane.

Jako świadectwo ich długowieczności i sprzętu, który je zawierał, od 2006 r. Kilku dostawców nadal dostarczało popularne typy lamp Nixie jako części zamienne, nowe w oryginalnym opakowaniu. [ Potrzebne źródło ] Urządzenia z wyświetlaczami Nixie-tube w doskonałym stanie roboczym są nadal obfite, chociaż wiele z nich jest używanych od 30 do 40 lat lub dłużej. Takie przedmioty można łatwo znaleźć jako nadwyżki i uzyskać bardzo niewielkim kosztem. W byłym Związku Radzieckim Nixies były nadal produkowane masowo w latach 80., więc rosyjskie i wschodnioeuropejskie Nixies są nadal dostępne.

Alternatywy i następcy

wyświetlacze z projekcją tylną i podświetlane krawędziowo (wszystkie wykorzystujące pojedyncze żarówki lub neony do oświetlenia), odczyty żarówek Numitron , Panaplex wyświetlacze siedmiosegmentowe i próżniowy wyświetlacz fluorescencyjny rury. Zanim lampy Nixie stały się widoczne, większość wyświetlaczy numerycznych była elektromechaniczna, wykorzystując mechanizmy krokowe do wyświetlania cyfr bezpośrednio za pomocą cylindrów z nadrukowanymi cyframi przymocowanymi do ich wirników lub pośrednio przez okablowanie wyjść przełączników krokowych do żarówek wskaźników . Później kilka starych zegarów używało nawet przełącznika krokowego do napędzania lamp Nixie.

Lampy Nixie zostały zastąpione w latach 70. przez diody elektroluminescencyjne (LED) i próżniowe wyświetlacze fluorescencyjne (VFD), często w postaci wyświetlaczy siedmiosegmentowych . VFD wykorzystuje gorące włókno do emitowania elektronów, siatkę kontrolną i anody pokryte fosforem (podobnie jak kineskop ) w kształcie przedstawiającym segmenty cyfry, piksele wyświetlacza graficznego lub całe litery, symbole lub słowa. Podczas gdy Nixies zazwyczaj wymagają 180 woltów do oświetlenia, VFD wymagają jedynie stosunkowo niskiego napięcia do działania, co czyni je łatwiejszymi i tańszymi w użyciu. VFD mają prostą strukturę wewnętrzną, co zapewnia jasny, ostry i niezakłócony obraz. W przeciwieństwie do Nixies szklana obudowa VFD jest raczej opróżniana niż wypełniana określoną mieszaniną gazów pod niskim ciśnieniem.

Specjalistyczne układy sterowników wysokiego napięcia, takie jak 7441/74141, były dostępne do napędzania Nixies. Diody LED lepiej nadają się do niskich napięć, z których zwykle korzystają półprzewodnikowe układy scalone , co było zaletą w przypadku urządzeń takich jak kalkulatory kieszonkowe, zegarki cyfrowe i podręczne cyfrowe przyrządy pomiarowe. Ponadto diody LED są znacznie mniejsze i bardziej wytrzymałe, bez delikatnej szklanej osłony. Diody LED zużywają mniej energii niż lampy VFD lub Nixie o tej samej funkcji.

Dziedzictwo

Zegar Nixie z sześcioma lampami ZM1210 firmy Telefunken
Zegarek Nixie na nadgarstku Steve'a Wozniaka , współzałożyciela Apple Inc.

Powołując się na niezadowolenie z estetyki nowoczesnych wyświetlaczy cyfrowych i nostalgiczne zamiłowanie do stylizacji przestarzałej technologii, znaczna liczba entuzjastów elektroniki wykazała zainteresowanie ożywieniem Nixies. Niesprzedane lampy, które leżały w magazynach od dziesięcioleci, są wydobywane i używane, najczęściej stosowane w domowych zegarach cyfrowych. W czasach swojej świetności Nixies były ogólnie uważane za zbyt drogie do użytku w masowych towarach konsumpcyjnych, takich jak zegary. Ten niedawny wzrost popytu spowodował znaczny wzrost cen, szczególnie w przypadku dużych lamp, dzięki czemu produkcja nowych urządzeń na małą skalę znów stała się opłacalna.

Oprócz samej lampy, innym ważnym czynnikiem jest obwód stosunkowo wysokiego napięcia niezbędny do napędzania lampy. Oryginalne serii 7400, takie jak sterownik dekodera 74141 BCD , już dawno zostały wycofane z produkcji i są rzadsze niż lampy NOS . Tylko „Integral” na Białorusi wymienia 74141, a jego radziecki odpowiednik, K155ID1, jest nadal w produkcji. Jednak nowoczesne tranzystory bipolarne o wysokich napięciach znamionowych są teraz dostępne tanio, takie jak MPSA92 lub MPSA42.

Zobacz też

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nixie_tube&oldid=1126310400 ”