Hlavním prvkem hodinek AiV Nixie jsou indikátory výboje IN-18.
Jak funguje indikátor plynové výbojky?
Indikátor plynového výboje je iontové zařízení pro zobrazování informací pomocí doutnavého výboje. Oproti jedinému indikátoru – neonové lampě – má širší možnosti.
Nejznámější mezi indikátory výboje jsou znakové indikátory typu Nixie trubice, skládající se z deseti tenkých kovových elektrod (katod), z nichž každá odpovídá jednomu číslu nebo znaku, a zapínají se jednotlivě. Elektrody jsou uspořádány tak, že se různé číslice objevují v různých hloubkách, na rozdíl od plochého displeje, ve kterém jsou všechny číslice ve stejné rovině vzhledem k pozorovateli. Trubice je naplněna inertním plynem, neonem (nebo jinou směsí plynů). Když se mezi anodu a katodu přivede elektrické napětí 120 až 180 voltů DC, kolem katody se objeví záře. Složení plynu určuje barvu záře. Nejběžnější lampy jsou plněny neonovým plynem, který vytváří červeno-oranžovou záři.
Historie vývoje
Indikátory výboje plynu Nixie byly vyvinuty v roce 1952 bratry Hajdu a později prodány společnosti Burroughs Business Machines. Název Nixie pochází ze zkratky NIX 1 – Numerical Indicator eXperimental 1 (“experimentální digitální indikátor, vývoj 1”). Jméno bylo přiřazeno celé řadě takových ukazatelů a stalo se pojmem. Například domácí indikátory IN-14 jsou v zahraničních katalozích zapsány jako IN-14 Nixie.
Od počátku 1950. let do 1970. let XNUMX. století dominovaly v technologii indikátory založené na principu plynového výboje. Ty byly později nahrazeny vakuovými fluorescenčními, LCD a LED displeji a dnes se staly poměrně vzácnými. V současné době se již většina typů indikátorů vypouštění plynu nevyrábí.
Indikátory vybití se používaly v kalkulačkách, měřicích zařízeních, prvních počítačích, leteckých a ponorkových aplikacích, značkách výtahů a zobrazování informací na burze v New Yorku.
Indikátory HID jsou v posledních letech stále oblíbenější díky svému neobvyklému starožitnému vzhledu. Na rozdíl od LCD vydávají jemné neonově oranžové světlo. Několik společností nabízí hodinky, které používají indikátory HID. Pro pouzdra těchto hodinek se používá dřevo, ocel a akrylový plast. Obvykle mají takové hodinky malou funkčnost a plní čistě estetickou funkci, ale hodinky AiV Nixie jsou příjemnou výjimkou. Kombinují originální vzhled, který nenechá nikoho lhostejným, a bohatou funkčnost, kterou ocení všichni uživatelé bez výjimky.
Typy indikátorů výboje
Existuje mnoho typů indikátorů vypouštění plynu: lineární (kontinuální a diskrétní), se znaménkem, segmentové a maticové. Indikátory IN-18 používané v hodinkách AiV Nixie jsou ikonické indikátory. Tento typ indikátorů vypouštění plynu je možná nejznámější a nejznámější. Ve většině případů se konkrétně v souvislosti s nimi používá výraz „ukazatel vypouštění plynu“. Je také známo, že až do počátku 1970. let XNUMX. století se v sovětské technické literatuře v souvislosti s takovými indikátory používal dnes již téměř zapomenutý termín „digitální lampa“ (zřejmě pauzovací papír z německého „ziffernröhre“).
Znaménkové indikátory jsou reprezentovány domácími modely se znaky ve formě čísel: IN-1, IN-2, IN-4, IN-8, IN-8-2, IN-12A, IN-12B, IN-14, IN -16, IN -17, IN-18, se znaky ve formě písmen, označení fyzikálních veličin a dalších speciálních symbolů: IN-5A, IN-5B, IN-7, IN7A, IN-7B, IN-15A, IN-15B, IN-19A, IN-19B, IN-19V.
Většina symbolických indikátorů deficitu nepředstavuje. Ve většině případů jsou lampové hodiny vyrobeny na základě běžných indikátorů IN-8, IN-12 nebo IN-14. Najít takové ukazatele na prodej není těžké a jejich cena je poměrně nízká (asi 2-5 dolarů za kus).
Kromě toho existuje mnoho zahraničních analogů domácích indikátorů vypouštění plynu. Zahraniční lampy mají tradičně vyšší náklady (1,5–2krát dražší za podobnou lampu) a je velmi obtížné je najít v prodeji.
Proč jsou naše hodinky vyrobeny pomocí IN-18?
Indikátory IN-18 jsou největší ikonické indikátory vyráběné v SSSR. Výška číslic v IN-18 je 40 mm, což je výrazně větší než u běžně používaných IN-8, IN-12, IN-14 (18 mm). Tak velká velikost číslic IN-18 umožňuje jejich snadné čtení, zejména v noci a pro osoby se špatným zrakem.
Mezi zahraničními analogy jsou lampy s výškou číslic mnohem větší než 40 mm. Například japonská lampa Rodan CD-47 má výšku číslic 135 mm. Najít takové lampy v prodeji je téměř nemožné a stojí více než 1000 XNUMX dolarů za kus.
Zahraniční lampy, velikostně podobné IN-18, stojí asi 50-60 dolarů za kus a jsou vzácné. Náklady na samotné IN-18 jsou asi 30-40 dolarů za kus. Jsou sice mnohem vzácnější než běžné IN-8, IN-12, IN-14, přesto se dají sehnat nové ze skladu v požadovaném množství. Náklady na lampy jsou tedy asi 20 % nákladů na hodiny lamp pro řešení založená na IN-18 a ještě méně na hodiny založené na lampách IN-8, IN-12, IN-14.
S přihlédnutím k velikosti čísel, ceně a vzácnosti lamp jsou lampy IN-18 jedinou optimální volbou pro výrobu exkluzivních lampových hodin.
Vlastnosti použití IN-18
Obecně se použití indikátorů IN-18 neliší od použití jiných indikátorů vypouštění plynu, ale existuje několik funkcí. Hlavním z nich je, že díky konstrukčním vlastnostem indikátorů IN-18 jsou náchylnější k efektu „modrých skvrn“ než jiné menší indikátory. Tento efekt spočívá ve výskytu modrých svítících bodů uprostřed lampy, k němuž dochází v důsledku nesprávného zařazení lampy. Právě tento efekt, spolu s vysokou cenou a vzácností lamp IN-18, omezuje použití těchto indikátorů většinou vývojářů lampových hodin.
Faktem je, že 99% obvodů hodin lampy používá k ovládání katod lamp domácí mikroobvod K155ID1. Tento mikroobvod (včetně jeho zahraničního analogu) je jediným specializovaným ovladačem mikroobvodů pro indikátory výboje plynu, který byl kdy vyroben. Přestože je specializovaný, není schopen zajistit správné ovládání indikátorů výboje, protože průrazné napětí pro řídicí výstupy mikroobvodu je pouze 60 V, přičemž je nutné spínat katodové napětí až na 180 V. chrání před průrazem, je mikroobvod vybaven Zenerovými diodami, které slouží k omezení napětí na katodě na 60 V. Tedy anodovo-katodové napětí pro osvětlenou číslici je 180 V a anoda-katodové napětí zbývajících číslic v lampě (které právě nesvítí) je 180 – 60 = 120 V, což nestačí na to, aby se objevila ionizace plynu a záře. Všechny katody nesvítících číslic jsou však pod napětím, což vytváří síťovou slabou ionizaci uvnitř lampy a vede ke vzniku „modrých skvrn“. Někteří lidé se mylně domnívají, že výskyt „modrých skvrn“ je vadou samotných lamp IN-18. Ve skutečnosti je to důsledek nesprávného zapnutí lampy. U různých exemplářů IN-18 se tento efekt projevuje vizuálně různými způsoby a může v průběhu času buď zmizet, nebo se objevit. Je extrémně vzácné narazit na vzorky IN-18, u kterých efekt „modrých skvrn“ zcela chybí.
Správné rozsvícení výbojek znamená úplné odstranění anodovo-katodového napětí pro nesvítící číslice. Mikroobvod K155ID1 není vhodný pro realizaci takového řízení, protože je nutné použít budiče s průrazným napětím alespoň 200 V. Obvykle je takový řídicí obvod vyroben na vysokonapěťových tranzistorech. Pak pro každou lampu, místo jedné K155ID1, musíte nainstalovat 20 samostatných součástek (10 tranzistorů a 10 rezistorů). Pro hodiny se 4 nebo 6 číslicemi je potřeba 80, respektive 120 součástek, což komplikuje instalaci, zvětšuje rozměry a prakticky znemožňuje implementaci obvodu na olověné součástky: musí se používat pouze součástky pro povrchovou montáž. Pouze několik vývojářů hodinek na světě implementuje takové správné schéma přepínání. Naše hodinky AiV Nixie mají správný obvod spínání lampy, který zabraňuje vzniku efektu „modrých skvrn“.
„Otrava“ katod lamp
Jednou z technických nevýhod indikátoru vypouštění plynu je to, že čísla jsou naskládána za sebou a vzájemně se překrývají. Při ojedinělém sepnutí jednotlivých indikátorových katod a činnosti ostatních se proto částice kovu rozprášené provozními katodami usazují na málo používaných katodách, což přispívá k jejich „otravě“. Za prvé to vede ke vzniku nerovnoměrného svitu u zřídka používaných čísel (vzhled tmavých oblastí) a při další „otravě“ části těchto čísel přestanou svítit úplně. Všechny indikátory vypouštění plynu jsou náchylné k tomuto efektu, při použití kterých se některá čísla zapínají mnohem méně často než jiná. To je přesně případ, kdy se k zobrazení času používají lampy: hodiny a desítky hodin se přepínají velmi zřídka.
Klasický způsob boje proti „otravě“ lampových katod, který je implementován téměř ve všech lampových hodinách, včetně AiV Nixie, je umožnit různé efekty prohledávání všech čísel v lampě (jako efekt hracího automatu) při změně minut. To znamená, že při každé změně minut se v kruhu provede rychlé vyhledání všech čísel. Tato metoda může výrazně snížit míru „otravy“ katody a prodloužit životnost výbojek. Mnoha lidem se ale nelíbí, když při změně minut hodinky místo zobrazení aktuálního času na chvíli přepínají čísla v kruhu. Proto v hodinkách AiV Nixie můžete tento efekt deaktivovat, hodinky poskytují alternativní způsob boje proti „otravě“ katod.
Existuje metoda pro obnovu „otrávených“ katod zvýšeným proudem, která je implementována v hodinkách AiV Nixie. Podstatou metody je zahřívání katod výbojek zvýšeným proudem, v důsledku čehož se katody samočistí a odstraňují z nich oxidy, což zvyšuje emisi elektronů z katod a obnovuje původní jas katod. záře. Pro obnovení katod lamp mají hodinky AiV Nixie speciální režim, který umožňuje uživateli nezávisle obnovit jas lamp IN-18.
O životnosti IN-18
Podle datového listu pro žárovky IN-18 je střední doba mezi poruchami nejméně 5000 hodin. Při nepřetržitém provozu je to pouze 208 dní. Za poruchu se považuje porušení stanovených limitů následujících parametrů: zapalovací napětí nebo indikační proud pro čísla. I přes tak krátkou životnost deklarovanou výrobcem fungují indikátory plynových výbojů skutečně mnoho let. Nikdo samozřejmě nemůže zaručit, jak dlouho bude konkrétní jednotka fungovat, kromě výrobce, který nastavil dobu provozu na 5000 hodin. Stojí za zmínku, že životnost žárovek IN-18 není uvedena v pasu a žárovky IN-18 se nevyrábějí déle než 20 let. Často se setkáváme s novými lampami z konce 70. a začátku 80. let, které jsou staré 35 let a stále skvěle fungují.
Potvrzením dlouhé životnosti lamp IN-18 je absence stížností na jejich rychlé selhání ze strany majitelů lampových hodin po celém světě. Životnost těchto svítilen je těžké byť jen přibližně odhadnout. Existují příklady hodinek s indikátory vypouštění plynu, které vyrobili naši otcové v SSSR, které dodnes fungují správně. Předpokládá se tedy, že lampy IN-18 mohou bez problémů fungovat velmi dlouhou dobu.
Mnohem palčivější je otázka mizení lamp IN-18 z prodeje: skladové zásoby ze sovětských dob jsou téměř všechny vyčerpány, nové lampy se již dlouho nevyrábějí. Téma lampových hodin se v posledních letech stalo obzvláště populární, což vedlo k prudkému nárůstu poptávky po indikátorech výboje plynu. Každým rokem je stále obtížnější tyto lampy získat, a proto jejich cena roste.
Neustále se mluví o obnovení výroby plynových indikátorů soukromými podnikateli v Rusku nebo zahájení jejich velkovýroby v Číně, ale zatím se nic takového neplánuje, i když z pohledu moderní výroby Výroba indikátorů výboje je stejně elementární jako výroba klasické žárovky.
indikátory úniku plynu, Zařízení na vypouštění plynu určená pro vizuální reprodukci informací. Indikátory plynového výboje zpravidla využívají záření z oblasti katody nebo kladného sloupce doutnavého výboje, a proto se tyto indikátory také nazývají indikátory doutnavého výboje. Působení indikátorů výboje plynu je založeno na výskytu optického záření (záře) při průchodu elektrických výbojů v plynech. Výbojová záře je spojena buď s excitací atomů dopady elektronů a následným návratem atomů do nevybuzeného stavu s uvolněním energie ve formě světelných kvant, nebo s rekombinací kladných iontů s elektrony v objemu nebo na stěny zařízení, doprovázené také uvolňováním přebytečné energie ve formě optického záření. Použití doutnavého výboje umožňuje vytvořit indikátory plynového výboje se studenou, nezahřívanou katodou, získat rovnoměrně svítící povrchy požadovaného tvaru a pracovat s nízkými měrnými výkony (asi 10–2 W/cm 2 ). Indikátory výboje jsou nejčastěji plněny směsí inertních plynů na bázi Ne (jasně oranžové záření s vysokým jasem). Do směsi plynů patří také Ar, Kr, Xe atd. jako přísady (pro snížení zapalovacích napětí, změnu spektrálního složení záření atd.). Katody indikátorů plynového výboje jsou vyrobeny buď z čistého kovu (například Mo) nebo aktivované (obsahující alkalické kovy nebo kovy alkalických zemin), používají se také katody polní elektronické.
Použití elektrického výboje určuje takové vlastnosti indikátorů plynového výboje, jako je schopnost adresovat (selektivně zapínat a vypínat) články s plynovým výbojem – zobrazovací prvky – podél indikátorového pole (část přední plochy indikátoru určená pro vizuální reprodukce informací), ukládání informací a také modulace jasu optického záření, které jsou nezbytné pro reprodukci polotónového obrazu. K adresování zobrazovacích prvků v indikátorech vypouštění plynu se běžně používají dvě metody. U koincidenční metody dochází k lokalizaci a výskytu výboje pouze při současném přivedení elektrických signálů na odpovídající (dvě nebo více) elektrody plynového výbojového článku. Při metodě nábojové vazby je výskyt výboje v jedné mezeře stimulován výbojem v jiné mezeře. Kombinace nábojové vazby s přiváděním vícefázových řídicích napětí k elektrodám umožňuje dosáhnout přímého přenosu výboje (samosnímání).
Na základě jejich konstrukčních a funkčních charakteristik existuje několik hlavních typů indikátorů vypouštění plynu. V signálních indikátorech, když dorazí indikovaný signál, výboj svítí (při absenci signálu není žádná záře). Mezi signální indikátory výboje patří především neonové lampy, používané např. k indikaci napětí nebo elektrického pole. Indikátory znaků jsou navrženy tak, aby reprodukovaly obrázky čísel, písmen a dalších symbolů s omezeným počtem symbolů (několik desítek). Podle způsobu tvorby obrazu se takovéto indikátory výboje dělí na indikátory s holistickou prezentací informace (tzv. figurální neboli paketové), ve kterých mají katody tvar zobrazeného symbolu, a indikátory s syntetizovaný obraz, jehož katody se skládají z jednotlivých prvků ve tvaru segmentů, pruhů atd.
Indikátory stupnice (diskrétní nebo analogové) poskytují odečet naměřené hodnoty podle polohy svítící plochy vzhledem k začátku stupnice (ukazatele s pohyblivou tečkou) nebo po délce svítícího sloupce (páskové indikátory); používá se v automatizačních zařízeních pro indikaci a signalizaci, dále v měřicích zařízeních pro monitorovací a řídicí systémy v průmyslu, dopravě, lékařství a dalších oborech.
Speciálním typem indikátorů plynového výboje jsou doutnavý indikátor tyratrony (IT) – víceelektrodová zařízení obsahující jednu nebo více mřížek, které umožňují řídit vznik výboje při nízkém (5–10 V) napětí. Na bázi IT byly vytvořeny maticové indikátory určené zejména pro zobrazování alfanumerických informací. IT funguje v režimech s ukládáním informací a bez nich; K adresování se používá jak koincidenční metoda, tak metoda nábojové vazby. Jas těchto indikátorů výboje plynu dosahuje 150 cd/m2 nebo více. IT se používá hlavně jako součást obrazovek indikátorů pro společné použití.
Nejrychleji se rozvíjející třídou plynových výbojových zobrazovacích zařízení jsou plynové výbojové zobrazovací panely (GID), obsahující velké množství světelných zobrazovacích prvků (plynových výbojových článků) ve formě matice řádků a sloupců spojených do jednoho. bydlení. Na rozdíl od konvenčních indikátorů výboje plynu jsou GUI navržena tak, aby řešila složité informační problémy: zobrazování velkých polí symbolických informací, informací prezentovaných v grafické formě, obrázků s gradací jasu, barevných obrázků atd. Ve většině GUI jsou vytvořeny prvky emitující světlo. v průsečíku vzájemně kolmých soustav elektrod – anod a katod, tedy řad, respektive sloupců (počet článků je roven součinu počtu anod a počtu katod). Když je na elektrody aplikováno napětí dostatečné k vyvolání výboje plynu, dojde k záři v odpovídajících prvcích. Výběr určité kombinace světelných bodů a modulace jejich jasu umožňuje získat poměrně složité obrazy. Nejběžnější typy GUI jsou:
AC GUI se skládá ze dvou skleněných desek oddělených mezerou, které jsou drženy na místě tenkými dielektrickými distančními vložkami. Na vnitřní straně desek jsou soustavy vzájemně kolmých kovových elektrod potažených izolační tenkou vrstvou dielektrika. Na dielektrickou vrstvu jsou nanášeny emisní a ochranné povlaky, vyznačující se vysokou hodnotou sekundárního emisního koeficientu, ke kterému dochází vlivem dopadů kladných iontů. Mezera mezi deskami je vyplněna plynem (obvykle směsí na bázi neonu) pod tlakem blízkým atmosférickému. Takové panely mají schopnost zapamatovat si informace, což umožňuje na jejich základě vytvořit obrazovku s prakticky neomezenou informační kapacitou. Používají se tři provozní režimy – záznam, mazání a ukládání informací. Mezi soustavami vertikálních a horizontálních elektrod je neustále přiváděno střídavé podpůrné napětí, jehož amplituda je nedostatečná pro vyvolání výboje, ale zajišťuje jeho udržení. Pro záznam nebo vymazání informací jsou na elektrody článku aplikovány krátkodobé napěťové impulsy. Rychlost vstupu informace je 20 μs na řádek.
Bylo vyvinuto AC GUI s řadou prvků 512 × 512; jsou široce používány k zobrazování symbolických a signografických informací v automatizovaných řídicích systémech a displejích.
Hojně se používají GUI s plazmově-elektronickým buzením fosforu (tzv. plazmové elektronické maticové indikátory, neboli plazmové panely), což je plochá obdélníková krabice, uvnitř které je na jedné stěně (čelem k pozorovateli) luminiscenční obrazovka. , a kovová studená clona na protější stěně. Zařízení je rozděleno na dvě části systémem adresování elektrod obsahujícím řádky a sloupce. V katodové části zařízení (která je minimálně o řád tlustší) je možné vybudit plynový výboj a vytvořit plazmovou katodu, v druhé (screen) části pak pouze urychlování elektronů v kvazivakuu. podmínky jsou možné. Pokud je na některé elektrody řad a sloupců přiveden kladný potenciál (50–100 V), pak elektrony z výbojového plazmatu procházejí do otvorů v průsečíku těchto elektrod, jsou urychlovány a excitují fosfor (urychlovací napětí asi 4 kV). Použití elektronického buzení umožňuje výrazně zvýšit světelnou účinnost takových zařízení ve srovnání s jinými typy HIP. Plazmová GUI jsou navržena pro zobrazování alfanumerických informací a informací ve stupních šedi a také pro reprodukci televizního obrazu.
Publikováno 28. března 2023 ve 13:32 (GMT+3). Poslední aktualizace 28. března 2023 ve 13:32 (GMT+3). Zpětná vazba
