很早就知道有一種老式輝光管,外形和電子管一樣也是玻璃管殼,點亮后里面發(fā)出類似白熾燈似的幽暗的黃光,很有復(fù)古的感覺。
實際上它是在液晶顯示和LED、數(shù)碼管技術(shù)出現(xiàn)之前,用作各種儀表燈顯示數(shù)據(jù)信息用的。這種輝光管是利用氣體的輝光放電效應(yīng)來工作的。
輝光管與電子管一樣,是由玻璃殼封裝,內(nèi)部為陽極金屬網(wǎng)和十個數(shù)字形狀的陰極組成。通電工作時,通過高壓擊穿管內(nèi)的惰性氣體使陰極附近發(fā)光,這樣便可現(xiàn)實出數(shù)字形狀。
輝光管體積大、工作壽命短,并且工作時需要升壓電路產(chǎn)生上百伏的高壓,譯碼驅(qū)動電路也較復(fù)雜,價格也較高,故在LED數(shù)碼管出現(xiàn)后就不再使用這種傻大粗笨的輝光管了。
現(xiàn)在輝光管早已停產(chǎn),市場上可以買到的也是以前倉庫的存貨,所以隨著管子越來越少,反而成了稀有資源。一些人把他做成了電子鐘,確是另有一番復(fù)古的味道,也可以算作半個藝術(shù)品了。
但網(wǎng)上這種成品的售價挺高,最少要大幾百塊。而輝光管的價格卻不是很高,而且還能找到不少DIYer的制作參考資料,所以打算自己做一個。
我的設(shè)計是這樣的:
輝光管: 使用QS30-1,頂部顯示,比側(cè)顯的價格便宜很多,網(wǎng)上還找到很有年代感的資料
控制電路 :arduino mini板配合DS3231時鐘模塊DS18B20溫度傳感器
高壓控制 :使用一款俄羅斯生產(chǎn)的數(shù)字輝光管專用芯片K155ID1(這個芯片竟然是2016年生產(chǎn)的,據(jù)說俄羅斯人現(xiàn)在很多軍事設(shè)備上還是用輝光管顯示數(shù)字,老毛子就是厲害!)
2016年坦克大賽,俄軍訓(xùn)練使用的靶場計數(shù)器,真是太懷舊了。。。
電源: 使用網(wǎng)購的5V轉(zhuǎn)170V變壓模塊方便取電。輝光管雖然電壓高,但是單個數(shù)字點亮?xí)r電流只有2mA,所以總體電流不大。
結(jié)構(gòu)外殼: 直接用一個紅酒木盒,好看又省去了加工的麻煩。
下面是制作過程:
首先進行電性驗證,由于每個高壓控制芯片只控制一個輝光管,而每個高壓芯片需要4個IO控制,IO腳是肯定不夠用的,需要進行IO擴展,選用了移位緩存器595。它只需要3個IO進行控制,每個芯片可擴展出8位,多個芯片還可以級聯(lián)。所以四個輝光管只需要兩個595就可以解決,僅占用3個IO引腳。
在面包板上搭了一下595的電路,測試arduino擴展IO成功。
接著,5V轉(zhuǎn)170V的高壓模塊到貨了,測試一下單個數(shù)字的點亮成功(高壓危險,需謹慎)!
還買了幾個氖泡,用做時鐘的冒號,測試點亮成功!
DS3231時鐘模塊調(diào)試,顯示在液晶屏上進行測試,時鐘顯示正確并可斷電保持時間
電性能測試完成,接下來開始用萬用板焊接電路,焊萬用表是個艱苦的工程,每一個信號引腳都需要自己焊接,讓我回想起大學(xué)里的日子。
到剝下的一堆線皮就知道有多費勁了
電路美觀略差,已盡力……
正面走的電源,反面走的信號線。下面一片595對應(yīng)兩片K155ID1,上面是四個排針插座對應(yīng)四個輝光管
同時進行結(jié)構(gòu)加工,在紅酒盒上打四個圓孔,在中間掏出矩形方孔用來放冒號。
輝光管基座裝在一塊木板上,位置與木盒圓孔一致。后面焊排線和插頭,每個輝光管11根線,共陽1根,10個數(shù)字陰極。
測試四支輝光管同時循環(huán)數(shù)字顯示成功
木盒顏色發(fā)白沒有光澤,在外面涂上了蜂蠟,頓時復(fù)古的感覺就出來了。
接著在電路上加入主控板、時鐘模塊和氖泡控制電路,電路部分至此完成
整體顯示效果如下
看網(wǎng)上的文章提到輝光管的中毒問題,就是說如果一個陰極長時間在其他陰極被點亮的時候未被點亮,則沉積在該陰極上的非活性物質(zhì)將變得越來越厚。當它足夠厚時,被覆蓋的陰極部分變得不具備發(fā)射電子的能力。
所以要加入防中毒程序,也就是定時循環(huán)點亮各個數(shù)字符號。
最后又加入了溫度測量,時鐘循環(huán)顯示時間->溫度->防中毒。
溫度顯示
輝光管電子鐘前后折騰了一個多月,最后作品還算滿意,各位感興趣的朋友歡迎交流~!
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