Zaloguj
Zasada działania
Układ jest zasilany z baterii 6F22 o napięciu 9 V. Rozwiązanie to pozwala na zamknięcie całości w małej obudowie, dzięki czemu tester zawsze możemy mieć przy sobie. Nigdy nie wiadomo, kiedy trafi się okazja kupienia w atrakcyjnej cenie takich wyświetlaczy. Układ można podzielić funkcjonalnie na trzy bloki. Pierwszy to generator fali prostokątnej o częstotliwości równej częstotliwości zegarkowego rezonatora kwarcowego, czyli 32768 Hz. Drugi to układ sterujący z wysokonapięciowymi tranzystorami odpowiedzialnymi za wyświetlanie kolejno każdej cyfry. Odbywa się to w tempie znaków na sekundę. Blok trzeci to przetwornica zasilana napięciem 9 V i wytwarzająca około 150 V.
W bloku pierwszym wykorzystano układ 4060. Jest to 14–bitowy licznik z wbudowanym generatorem. W prezentowanym układzie licznik jest taktowany sygnałem o częstotliwości 32768 Hz stabilizowanej rezonatorem kwarcowym. Dodatkowo, sygnał ten dostępny na wyprowadzeniu 9 układu U2, zasila bramkę tranzystora MOSFET kluczującego dławik L1. Na najstarszym bicie wyjściowym częstotliwość jest 214 razy mniejsza od taktującej i wynosi 2 Hz. Sygnał ten jest podawany na wejście drugiego bloku sterującego przełączaniem wyświetlanych znaków.
Powielacz napięcia to klasyczna przetwornica pracująca w układzie flyback, działająca na zasadzie kluczowania dławika L1. Tranzystor Q11 przełącza dławik od plusa zasilania do masy układu. Dzięki stałemu napięciu zasilania prąd płynący przez dławik narasta liniowo, a dioda D1 jest spolaryzowana w kierunku zaporowym. Gdy tranzystor otwiera się, to polaryzacja napięcia na dławiku zmienia się na przeciwną i zmagazynowana w nim energia przepływa przez diodę ładując kondensator C3. Dławik zachowuje się tak, jak źródło energii.
Blok sterujący lampą NIXIE to układ licznika pierścieniowego 4017. Do dziesięciu jego wyjść podłączone są bazy tranzystorów T1...T10. Każdy tranzystor steruje załączaniem pojedynczej cyfry. Na wyjściach układu pojawia się tylko jeden stan wysoki zmieniający swoje położenie w takt sygnału zegarowego doprowadzonego do nóżki 14. Cyfra w lampie zaświeca się wówczas, gdy tranzystor jest nasycony i na odpowiednią nóżkę lampy Nixie podawana jest masa zasilania. Zasilanie anody lampy doprowadzone jest przez rezystor R12, który ogranicza płynący prąd do bezpiecznej wartości.
Montaż i uruchomienie
Schemat ideowy przedstawiono na rys. 1, a montażowy na rys. 2. Płytkę wykonano na laminacie jednostronnym, co spowodowało konieczność wykonania trzech zworek, od których powinien rozpocząć się montaż. Jedna ze zworek powinna być zamontowana zamiast rezystora R12 (patrz: Zmiany i modyfikacje układu). Następnie montujemy rezystory, podstawki pod układy scalone, tranzystory. Montaż kończymy umieszczając układy scalone w podstawkach. Kondensator C3 oraz rezonator kwarcowy montujemy poziomo a rezystory R1, R2, R4...R6 pionowo. Jeśli dostępny dławik będzie wykonany w technologii SMD, to należy przylutować go wykorzystując pozostałości doprowadzeń rezystorów. Można również przylutować dławik od strony druku. Płytka jest tak zaprojektowana, że można ją zmontować bez użycia oryginalnej podstawki pod lampę. W układzie modelowym jest zastosowana podstawka pod lampę NIXIE, jednak ze względu na to, że podstawki są tak stare, jak same lampy, nie są one już dostępne i nie wchodzą w skład zestawu. Zamiast podstawki można zastosować goldpiny (lub podobne wyprowadzenia, np. z wtyku zasilacza komputerowego), łamiąc je pojedynczo i wlutowując w wewnętrzne otwory okręgu pod lampę.
Poprawnie zmontowany układ nie sprawia żadnych trudności przy uruchomieniu. Po włączeniu zasilania 9 V, napięcie na kondensatorze (bez lampy w podstawce) powinno wynosić ok. 250 V, a prąd pobierany z zasilacza ok. 90 mA. Uwaga nie dotykać elementów, ani ścieżek ze względu na wysokie napięcie! Napięcie spada do ok. 140 V w momencie włożenia lampy w podstawkę. Bardzo ważne jest, aby lampę włożyć w podstawkę przed włączeniem zasilania. Odwrotna kolejność postępowania jest szkodliwa dla lamp, ponieważ napięcie biegu jałowego jest zbyt wysokie. Układ jest przystosowany do zasilania bateryjnego i z tego powodu do załączenia zasilania najlepiej jest zastosować włącznik monostabilny. Zapewnia on zasialanie układu tylko na czas przyciśnięcia.
Tester został sprawdzony na lampach Nixie typu Z566M, LC631, LC513 i ZM1040. Wszystkie mają identyczny rozkład wyprowadzeń, który pasuje do zaprojektowanej płytki. Tester można również używać do lamp, które mają wyprowadzenia w postaci drutów. W takim przypadku należy zwrócić uwagę tylko na to, aby anodę lampy dołączyć do odpowiedniego doprowadzenia podstawki – resztę drutów można włączyć na chybił–trafił. Nie ma to żadnego wpływu na pracę układu. Chodzi przecież tylko o test lampy i kolejność załączania nie ma żadnego znaczenia.
Możliwość zmian
W zależności od potrzeb, układ można zmodyfikować. Zmniejszając indukcyjność dławika uzyskuje się większe napięcie anodowe. Zmniejszając jednak tę wartość zwiększa się prąd płynący przez L1, co z kolei zmusza do zastosowania dławika o większym dopuszczalnym prądzie i przez to większych gabarytach. Zwiększając napięcie anodowe należy dobrać eksperymentalnie wartość rezystora R12. Najlepiej tymczasowo w miejsce R12 wlutować potencjometr 50 kΩ i regulując jego wartość, doprowadzić do stanu, w którym segmenty w lampie będą całkowicie rozświetlone, bez ciemnych miejsc. Następnie należy go wylutować i zastąpić rezystorem o wartości jak najbliższej zmierzonej oporności potencjometru.
Piotr Witczak
