第二章 世界线变动率探测仪 | Divergence Meter 辉光管选型与型号对比

Divergence Meter所用的8个用来显示数字的器件是什么?没错,她们叫做 辉光管 | Nixie tube ,这是一个不争的事实。
这8颗辉光管是世界线变动率探测仪最核心的部分,也是最有意思的部分,无论是Baidu还是Google,我们可以看到很多关于“世界线变动率探测仪用的辉光管是什么型号?”之类的问题讨论,而且大家讨论的热情高涨。所以在这一章,我也根据我所掌握的信息与经验来为大家分析一下相关内容。

为什么Divergence Meter使用的是辉光管?

为什么Divergence Meter上面安装的这8颗是辉光管?为什么不是VFD荧光管?为什么不是LED数码管?这要从辉光管的特点说起,而这些特点在原作中的Divergence Meter上都能得到充分体现。

 1. 辉光管外形是一个圆柱形玻璃管
图片剪切 js 简单来说,辉光管属于电真空器件的一种,也就是电子管,它是由玻璃做外壳,外形通常为圆柱形,金属电极从底部引出管身外,内部有一个阳极电极,若干个阴极电极。阳极就是包裹在最外层的金属网,阴极就是内部的数字或者符号。但辉光管内部并不是真空,而是充满着由氖气、氩气以及水银蒸汽等组成的混合气体,主要成分是惰性气体氖气(Ne)
 2. 辉光管的数字颜色是温暖的橘红色
windows 8 图片浏览器 辉光管内部发光的数字并不是灯丝,很多朋友都认为它像灯泡一样是灯丝发光,其实辉光管是利用金属阴极在惰性气体环境中产生辉光放电效应 而产生的光芒,而这个光的颜色主要取决于内部的气体的成分。由于辉光管内部主要气体成分是氖气,所以辉光管显示的数字颜色是橘红色。如果我们仔细观察,会看到不是 金属丝在发光,而是做成数字形状的金属丝周围的一层气体在发光。而VFD荧光管也是一种电真空器件,它内部是真空的,显示数字是利用电子轰击荧光粉产生的 光亮,绝大多数荧光管的颜色是蓝绿色。
 3. 辉光管的数字形状为手写体阿拉伯数字且有层次感
acrobat 图片 pdf 由于辉光管是金属阴极产生辉光放电效应所发光,所以每一个数字都有一个独立的阴极,而且这个金属阴极形状本身就是一个完整的手写体阿拉伯数字,它们在玻璃 管内依次叠放在一起,但彼此绝缘,通常这些金属数字是通过顶部和底部的两个小孔穿起来固定而成,每穿过一片金属数字都用一片陶瓷片或云母片隔开绝缘。从侧 面来看可以看到每一个不同数字亮起的时候,数字所在的位置都不同,这也是辉光管的一个显著特点:数字显示的层次感非常强。而从VFD荧光管开始,数字的形 状已经开始使用类似现代的7段数码管的显示字形,棱角分明,且每个数字都由若干的水平/垂直的线段组成。
 4. 辉光管的数字外有金属网罩
图片文字识别算法 在叠加的金属数字外围,尤其是在正面和侧面,会看到一层金属网罩,这个金属网罩连接着背面的金属板形成一个整体并包围在金属数字阴极的周围,这个网罩就是辉光管的阳极,工作的过程中需要给这个金属阳极加上170V左右的高电压,才能使阴极的金属数字产生漂亮的橘红色光芒。而做成网格的目的是为了是阅读更加方便,所以网格越细腻,内部的数字也就看的却清晰。

选择Divergence Meter所使用的辉光管外形种类

辉光管是上个世纪60-80年代被普遍采用的数字显示器件,当然也在世界范围内被大量生产。截止上个世纪90年代初,辉光管退出了历史舞台,目前能够找到的辉光管主要产自于上世纪的中国、前苏联、日本、美国欧洲这四个地区。不同国家、不同生产商所生产的辉光管虽然工作原理相同,但外形大小、尺寸、管脚定义等等均不尽相同,并且受到不同的生产工艺水平的影响,不同型号辉光管的质量和寿命也有较大差异。

但无论是何种型号的辉光管,从外形上来分类共分为两种:顶显(Top view)和 侧显(Side view)

1. 顶显(Top view)
从字面意思上可以看到,顶显也就是顶部显示,辉光管安装面与显示面平行,观看数字的时候是从辉光管的顶部往下看,往往能直接看到安装电路板或者外壳。顶显的辉光管从显示面来看往往成圆形或椭圆形。常见的中国产型号有:风光QS30-1,南昌QS30-1,南昌QS27-1,南昌QS16-1,宇宙SZ-8等。
常见的日本产型号有:CD11,CD7,CD28等。
常见的前苏联产型号有:IN-1(ИН-1),IN-2(ИН-2),IN-4(ИН-4),IN-12(ИН-12),IN-17(ИН-17)等。
常见的美国产型号有:National Electronics NL-8421,NL-6091,NL-7153, Burroughs B-6033,B-8091等。
常见的欧洲产型号有:Dolam LC-513,RFT Z560M,SIEMENS ZM1020,VALVO ZM1022等。由于辉光管种类繁多,以上只列出具有代表性的很少一部分。
2. 侧显(Side view)
侧显与顶显不同,辉光管安装面与显示面垂直,我们观看数字是从圆柱形玻璃管的侧面观看,抽气口一般在顶部或者底部,外形上更有经典电子管的味道,世界线变动率探测仪上用的辉光管就是这种侧显的类型。常见的中国产型号有:新光QS18-12,南昌QS18-12,南昌QS16-12等。
常见的日本产型号有:B-5870,B-5853,CD47,CD61,CD66,CD71,CD78,CD79,CD81,CD83LD-866,GR155等。
常见的前苏联产型号有:IN-16(ИН-16),IN-14(ИН-14),IN-8(ИН-8),IN-18(ИН-18)等。
常见的美国产型号有:National Electronics NL-807,NL-5440/5441, Burroughs B-5870,B-5750等。
常见的欧洲产型号有:RFT Z570M,Z566M,Z568M,VALVO ZM1000,PHILIPS ZM1040,SIEMENS ZM1042等。由于辉光管种类繁多,以上只列出具有代表性的很少一部分。

选择Divergence Meter所使用的辉光管尺寸大小

第一章 Divergence Meter 结构方案设计 中我们根据顶部面板(万能实验电路博纳)的标准IC间距来推算出了原作中所使用的辉光管的直径为0.6inch = 2.54mm × 6 = 15.24mm。15.24mm大概是个什么概念呢?我用一个大家非常熟悉并且直径非常接近的5号电池(AA电池)来做一个对比。

 

首先我利用3D打印技术按照我推算的尺寸制作一个1:1比例的底座,即长 x 宽 x 高 = 154.94mm x 43.18mm x 25.7mm,当然,底座细节不重要,主要为了看比例。然后放8节AA电池在上面,为了保持与原作辉光管的高度比例相同,我们将5号电池下沉4mm,这样一来,我们就能有了一个较为清晰的实物概念。

这个模型是用一台价值200多万RMB的工业级高精度3D打印机打印的,说实话比较浪费,很幸运身边有一位朋友给帮忙,这个模型打印的出乎我的意料,无比的精细,早知道就把细节也都加上了。不过 只是用来观察大小比例,这样已经足够了,请看下图:

 

 

然后我们模拟几个动画中的真实场景:

场景一:第14集 形而下的坏死 中 阿万音铃羽(あまね すずは,Amane Suzuha)右手握住Divergence Meter
从对比照片上看起来,实际上PLMM的4根手指与Divergence Meter的比例与动漫截图中近似,略大于 阿万音铃羽 的手 (也许是日本MM的手比较小的缘故吧),所以实际制作Divergence Meter时我们可以适当的放大一点比例。

场景二:第17集 虚像歪曲的混合 中 冈部伦太郎(日文名:おかべ りんたろう)左手按住Divergence Meter
从对比照片来看,我的左手也略大于 冈部伦太郎 的左手,当然,我比177cm高的冈部伦太郎要高一些,可能手也会大一些吧 ;-)
所以如果现实中存在比15.24mm直径略大一点的辉光管,将会是比较合适的选择。

故在此我们汇总一下世界各地生产的辉光管,按照直径不同来划分,大概有以下几种直径:
(其实每种直径都有若干种型号,这里每种直径只列举几个常见型号)

辉光管直径 9.5mm 12.5mm 13mm 14mm 15.5mm 16mm 18mm 19mm 30mm 50mm 135mm
代表型号 CD71
CD78
CD79
CD90
B-5750
CD81
CD83
B-5750
B-5870
ZM1080
ZM1332
Z570M
Z590M
IN-16
ZM1000
ZM1010
Z870M
ZM1030
ZM1032
NL-900
NL-5560
CD66
CD70
NL-5440A
NL-5441
IN-14
IN-8
IN-8-2
ZM1000
Z574M
CD66
XN1
NL-901
NL-841
QS18-12
QS18C
Z566M
ZM1040
ZM1042
IN-18
Z568M CD47

其中,我认为15.5mm直径至19mm直径的辉光管,将会是比较适合于制作Divergence Meter的型号,但除了直径之外,还需要考虑高度的比例,字形的比例,还有是否容易寻找等等。

透过原作细节分析Divergence Meter所使用的辉光管所具有的特点

搞清楚了世界线变动率探测仪上用的辉光管外形种类,我们也就确定了选择范围,下面我们就开始透过原作动画截图中的特写镜头来分析原作中所使用的辉光管的特点。
文章的开头我便讲过,原作作者对电子还是有一定基础和积累的,也比较熟悉Nixie tube辉光管,这个Divergence Meter上的8颗辉光管所具备的这些大部分特点,也是现实中某些辉光管所具备的。
这些特点或许有些非常重要,如果不具备,则将不适合用来制作Divergence Meter,但有些特点则不影响总体感觉,所以在这里,我将重要等级分为三类:

1. 非常重要:此类特点为必要特点,如果不具备,则制作出来的Divergence Meter将无法表现出原作所呈现出来的主要功能与显著特点。
2. 一般重要:此类特点不是必要条件,如果不具备或不相同,则制作出来的Divergence Meter与原作无显著差别,仅为细节差异。
3. 不重要:此类特点可有可无,也许是原作作者的想想或臆测,如果不具备或不相同,不影响整体感觉。

特点1:辉光管顶部为平头略微凸起,没有尖尖的抽气口。(非常重要)从原作中任何一个角度的截图都可以明显看到此特点,也许作者是为了美观性来考虑,不过事实上圆顶或者平顶的辉光管是很多的,例如前苏联产IN-18,德国SIEMENS的ZM1042,日本的CD47,美国的NL-900等等。Steins;Gate是日本创作,按理讲辉光管的特点应该更多的符合日本产的辉光管特点,但在这一点上,原作中的辉光管却有点欧洲系列的辉光管的风格,顶部没有尖尖。其实辉光管本身其实是有抽气口的,只不过为了美观性需求,有些抽气口都放在了底部,所以顶部是平的或者微微凸起。
特点2:能够显示右侧的小数点。(非常重要)小数点在原作中是必不可少的,因为世界线变动率是一位数字+小数点+6位小数,位于左边第二位的辉光管,就是用来显示这个小数点的,所以这个显示小数点的功能必不可少。不过事实上并不是所有的侧显辉光管都能够显示小数点,如果要显示小数点意味着必须有一个形状和小数点一样的金属阴极,并且单独引出辉光管,可以进行控制,比如我们常见的非常漂亮的前苏联产IN-18辉光管,比例上看起来和原作非常相似,但它就没有小数点这个显示功能,所以没有办法用它来制作Divergence Meter。
特点3:数字字体类似手写体并有一定特点。(一般重要)辉光管显示的数字原本就不是规则的7段数字,而是像独立手写体,原作中辉光管显示的数字字体也算不上特殊,与现实中常见的辉光管的字体有些类似,但确有一些特点。最显著的特点是数字1和数字8。原作中的Divergence Meter在显示数字1的时候,在1的顶部有一个指向左下方的勾勾,而现实中,没有任何辉光管在显示数字1的时候带这个勾勾。另外就是数字8,我们可以看到原作中的数字8在中间的两个圆形连接的部分是空的,不连接的,但现实中的没有辉光管的数字8是这样显示的。但这个特点并不明显,也不是必须满足的条件。
特点4:底部带有隔离座。(一般重要)这个特点倒是符合某些型号日本产辉光管的特点,例如JRC的B-5870,美国也有一些型号例如Burroughs的B-5750也有一个塑料的隔离座,包括前苏联的IN-16和IN-14辉光管,也有一个塑料的隔离座。个人认为这个塑料的隔离座是为了使管脚排列更加规则和一致,另外就是避免焊接的时候使焊接点离玻璃管身太近,造成辉光管损坏。这一特点并不算是必须满足的条件,只是有了它以后更加接近原作的创意。
特点5:消气片在顶部。(不重要)消气片是用来去除残余空气的一种特殊材料,通常被固定在辉光管内部的主体框架上,有些是固定在背部,有些被固定在顶部。从原作的辉光管特写镜头来看,作者把这个消气片放在了顶部,颇有些前苏联产辉光管的味道,前苏联产的IN-14型辉光管顶部和原作顶部非常相似,有一个横跨左右的固定架,消气片被固定在这个横架上。个人认为这一特点并不重要,是否与原作一致不影响整体效果。
特点6:阳极金属网呈横竖田字格形状。(不重要)前面在介绍辉光管特点的时候提到过这个金属网,这个金属网是辉光管的阳极,它需要将所有的金属数字阴极包裹起来,但为了不影响阅读数字,所以做成了镂空的网状。但不同型号的辉光管这个网格的形状不尽相同,从原作上来看,Divergence Meter所用辉光管的阳极栅网网格呈横竖均匀的田字格形状,但实际上现实中所存在的辉光管内部的阳极栅网有横竖均匀的田字格形状,也有分布均匀的6边型蜂窝状。例如中国产的风光牌QS30-1型辉光管内部的阳极网就是横竖田字格形状,而南昌牌QS30-1辉光管的阳极栅网就为六边形蜂窝状排列。个人认为这一特点并不重要,是否与原作一致不影响整体效果。

选择适合制作Divergence Meter的辉光管型号

通过以上分析并结合实际进行讨论,我们了解了辉光管的类型、适合选用的尺寸、应具有的特点,下面我们就将具体的以图文介绍的方式来对现实中存在的一些辉光管做最终的对比。
这一对比过程将会对现实中存在的辉光管进行多方面衡量,最终将选取某些型号做为确定的型号,并注明选择的原因。不适用于制作Divergence Meter的辉光管,我也会注明分析原因。

先来一张我收藏的一部分辉光管合影,这里面有顶显的辉光管,也有侧显的辉光管,有平顶的也有带尖尖的,还有一些穿有彩色外衣,另外还有一些是VFD荧光管。
种类比较多,略显凌乱,所以下面我会用列表的形式来对比一些典型的辉光管型号。

以下型号按型号名称字母排序:

B-5441 (Burroughs U.S.A.)
直径大小:19mm
是否合适:较合适
原因分析:直径大小合适,带有左右小数点,但为尖顶。
B-5750 (Burroughs U.S.A.)
直径大小:13mm
是否合适:不合适
原因分析:直径太小,但带有左右小数点。
CD66 (Rodan Japan)
直径大小:19mm
是否合适:较合适
原因分析:直径大小合适,带有右小数点,但为尖顶。
CD71 (Rodan Japan)
直径大小:9.5mm
是否合适:不合适
原因分析:直径太小,但带有右小数点。
CD81 (Rodan Japan)
直径大小:13mm
是否合适:不合适
原因分析:直径太小,但带有右小数点。
CD83P (Rodan Japan)
直径大小:13mm
是否合适:不合适
原因分析:直径太小,且不带小数点。
CD90P (Rodan Japan)
直径大小:9.5mm
是否合适:不合适
原因分析:直径太小,但带有右小数点。
IN-8 (Melz USSR)
直径大小:19mm
是否合适:不合适
原因分析:不带小数点。
IN-8 Type2 (Melz USSR)
直径大小:19mm
是否合适:不合适
原因分析:不带小数点。
IN-8-2 (Melz USSR)
直径大小:19mm
是否合适:较合适
原因分析:直径大小合适,带右小数点,但为尖顶。
IN-14 (Rovno USSR)
直径大小:19mm
是否合适:较合适
原因分析:直径大小合适,带左右小数点,但为尖顶。
IN-14 Type2 (Rovno USSR)
直径大小:19mm
是否合适:较合适
原因分析:直径大小合适,带左右小数点,但为尖顶。
IN-14 Type3 (Rovno USSR)
直径大小:19mm
是否合适:较合适
原因分析:直径大小合适,带左右小数点,但为尖顶。
IN-16 (Rovno USSR)
直径大小:16mm
是否合适:不合适
原因分析:直径太小,但带有左右小数点。
IN-18 (Rovno USSR)
直径大小:30mm
是否合适:不合适
原因分析:直径太大,且不带小数点。
LD-836 (NEC Japan)
直径大小:扁体形12 x 16mm
是否合适:不合适
原因分析:外形不合适,但带有右小数点。
NL-812 (National U.S.A.)
直径大小:21MM
是否合适:不合适
原因分析:直径太大,且不带右小数点。
NL-821 (National U.S.A.)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:不带右小数点。
NL-841 (National U.S.A.)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:不带右小数点。
NL-901 (National U.S.A.)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:不带右小数点,但为难得的平顶。
NL-5440A (National U.S.A.)
直径大小:19MM
是否合适:非常合适
原因分析:直径大小比例合适,带左右小数点,且为平顶。
NL-5440A Type2 (National U.S.A.)
直径大小:19MM
是否合适:非常合适
原因分析:直径大小比例合适,带左右小数点,且为平顶。
NL-5560 (National U.S.A.)
直径大小:13MM
是否合适:不合适
原因分析:直径太小,且字符为倒置。
NL-5859 (National U.S.A.)
直径大小:13MM
是否合适:不合适
原因分析:直径太小,但带有左右小数点。
NL-5750 (National U.S.A.)
直径大小:13MM
是否合适:不合适
原因分析:直径太小,但带有左右小数点。
QS16-12 (南昌 China)
直径大小:16MM
是否合适:不合适
原因分析:直径太小。
QS18-12 (新光 China)
直径大小:18MM
是否合适:较合适
原因分析:直径大小合适,有带右小数点的版本,但为尖顶。
QS18C (新光 China)
直径大小:18MM
是否合适:不合适
原因分析:直径大小合适,但不带右小数点,但为尖顶。
XN1 (HIVAC England)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:不带小数点,且有黑色消气剂。
XN1 Type2 (HIVAC England)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:不带小数点,且有黑色消气剂。
XN3 (HIVAC England)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:不带小数点,且有黑色消气剂。
Z566M (RFT Germany)
直径大小:30MM
是否合适:不合适
原因分析:直径太大,且不带小数点。
Z570M (RFT Germany)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:不带小数点,且为红皮。
Z570M Type2 (RFT Germany)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:不带小数点。
ZM1000 (PHILIPS Holland)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:直径合适但高度较小,不带右小数点。
ZM1000R (VOLVO Germany)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:直径合适但高度较小,不带右小数点,且为红皮。
ZM1010 (PHILIPS Holland)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:直径合适但高度较小,不带右小数点。
ZM1020 (Telefunken Germany)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:不带小数点,且为红皮。
ZM1042 (TESLA Czech)
直径大小:30MM
是否合适:不合适
原因分析:直径太大,且不带小数点。
ZM1080 (Telefunken Germany)
直径大小:19MM
是否合适:不合适
原因分析:不带小数点,且为红皮。
ZM1082T (TESLA Czech)
直径大小:19MM
是否合适:较合适
原因分析:直径大小合适,带左右小数点,但为尖顶。
ZM1240 (SIEMENS Germany)
直径大小:19MM
是否合适:较合适
原因分析:直径大小合适,带右小数点,但为红皮且为尖顶。

看表格容易让人头晕,下面这幅图也许能让你从思绪凌乱步入一目了然,请注意最右边是一颗标准的5号电池,大小和比例由此尽现:

还有这些漂亮的原装包装盒,忍不住再来一张:

特别鸣谢:在此感谢头目同学在选型过程中提供了一些他的私人珍藏。上面照片中一部分的辉光管来自他的收藏品。他是一名nixie fans,喜欢收集各种各样的辉光管,做数码电子管时钟,传送门TubeClock

那么现在要抉择一下了,综合一下管身直径、高度与直径的比例、是否符合原作所具有的重要特征、现存数量、购买的难易程度等几个方面考虑,最终决定使用的型号如下:

1. NL-5440A/5441A   ( NATIONAL ELECTRONICS Made in U.S.A. )

美国 NATIONAL ELECTRONICS 生产的辉光管被广泛应用于军事领域的仪器仪表上,寿命非常长,而且能够适用于受冲击和震动的应用环境,满足军事领域应用的需求,并且字形优美,可读性好,发光明亮。原文的英文介绍是:NATIONAL READOUT TUBES – electronic display devices that are logest life of any readout, shock and vibration meet military requirements, well shaped characters, bright even color.

也许是因为当年生产的数量比较多,现在还能找到一些全新库存的NL-5440A/5441A,并且还带有原盒包装。其中包装有两种,一种类似于现在的工业包装,用的是托盘包装,每个托盘装100pcs,而且管身背部没有任何标记,用于军事领域或直接向仪器仪表工厂供货。另一种包装类似于现在的商业包装,每一颗管子都是独立包装盒,且每5颗管子为一组,用纸盒包裹起来。
关于5440A和5441A的区别,在上面的表格中已经展示的比较明显,在官方资料中显示,NL-5440A是没有左右小数点的,但是左右小数点的阴极引脚还保留着,所以引脚伸到管子内部的那一节也会产生辉光效应发光;而NL-5441A在设计阶段就设计的有左右两个圆形的小数点,官方资料上有明确定义,其实在我看来,只是在伸到管子内部的引脚上焊接了两个圆形的小数点的金属片。

最重要的原因还有就是NL-5440A/5441A都是平顶并微微凸起的形状,与原作吻合,且寿命超长,他的安装也很方便,配合管座可以很容易插拔和更换,所以NL-5440A和NL-5441A是制作Divergence Meter的首选

好吧,我想大家早已经忍不住在内心里问我一千遍了,这颗NL-5440A/5441A辉光管的寿命如何?答案请见下方的官方资料:Life = 200,000 hrs 也就是说二十万个小时,换算一下寿命为 20万小时 = 8333天 = 22.8年,我想,这个数字已经说明了一切。

2. B-5440A/5441A   ( Burroughs Made in U.S.A. )

美国Burroughs在1956年就在美国注册了”NIXIE”这个商标,这也就是为什么辉光管叫做 NIXIE tube的由来,其实在NIXIE这个商标注册之前,显示数字的辉光管都被叫做 Number readout tubes。 Burroughs生产的辉光管种类非常多,也被大量应用在军事领域以及各种仪器仪表设备上,并且Burroughs还生产很多配套的周边配件,例如管脚座以及显示屏等等。

B-5440A/5441A从外形上来看和NL-5440A/5441A基本一模一样,并且管脚定义也是相同的,字形也几乎一模一样,所以拔下来一颗NL-5440A/5441A直接用B-5440A/5441A代换是完全没有问题的。同NL-5440A/5441A一样,B-5440A也是没有左右的小数点,但保留了小数点的阴极管脚,同样也能点亮作为小数点来显示应用,只是没有5441A显示的小数点圆。

同时,B-5440A/5441A也都是平顶并微微凸起的形状,与原作吻合,且寿命超长,同样,她也是硬脚管脚,配合管座使用可以很容易插拔与更换,所以B-5440A和B-5441A也是制作Divergence Meter的首选

我们再说说大家关心的问题,寿命。这颗B-5440A/5441A辉光管的寿命如何?答案与NATIONAL ELECTRONICS的一致:Life = 200,000 hrs 二十万个小时,换算一下寿命为 20万小时 = 8333天 = 22.8年,具体请见下图原文:

3. IN-8-2 (ИН-8-2)   ( МЭЛЗ Factory Made in Russia, USSR )

IN-8-2这个型号是前苏联生产的一款直径19mm的辉光管,与NL-5440A/5441A直径相同,但顶部有一个抽气口,没有NL-5440A/5441A的顶部那么完美,但是这颗管子的顶部抽气口被加工过,是平的,并不是一个很尖的玻璃尖,最重要的是IN-8-2直径与长度的比例非常合适,细长型,而且内部结构紧凑,字形饱满大气,具体显示效果可以往回看一下列表中的数字图片,所以我们如果不介意顶部的尖尖的话,IN-8-2将是不错的选择。

IN-8-2辉光管是前苏联时期被大量广泛使用于军事领域以及仪器仪表上的一款辉光管,当年的工厂位于莫斯科的梅尔茨,在冷战时期被大量的制造,目前还能买到一些。但不知道是否由于技术水平和工艺的问题,这款IN-8-2辉光管的寿命从官方数据来看,只有10,000小时,10,000小时 = 417天 = 1年+1个半月,比NL-5440A/5441A小了太多,不过我也和几位资深的朋友探讨过这个问题,也许是前苏联工程师比较保守,至少我有在使用的辉光钟已经连续24小时使用超过3年时间,且使用的就是这个IN-8-2的型号,至今无任何问题,所以,使用IN-8-2前苏联辉光管制作Divergence Meter将会是不错的选择。

4. IN-14 (ИН-14)   ( Газотрон Factory Made in Ukraine, USSR )

IN-14应该算是目前还能找到的最多的前苏联产辉光管,它在当年也被广泛使用在军事领域及仪器仪表等设备上,我们能看到很多老旧的俄罗斯仪器设备还都使用的是IN-14组成的数字显示屏。他的直径也为19mm,并且他的直径与高度的比例也非常符合原作中Divergence Meter的需求,唯一不足的就是顶部的抽气口的问题,会影响美观性,如果对这一点没有绝对的要求,那么这一款IN-14的电子管将也是制作Divergence Meter非常不错的选择。

IN-14这款辉光管从上世纪60年代就开始被生产并应用到很多仪器仪表上,直到1993年苏联解体之后还有在生产,工厂位于乌克兰西北部城市 罗夫诺。从上世纪60年代开始生产以来,IN-14型号的辉光管一共经历过4个版本,但不仔细看是看不出来的,主要的区别在于阳极的栅网形状,其中早期的一个版本在显示数字4时没有右边的一条短横线,在这里就不过多讨论,有兴趣的朋友可以关注我的博客,我会在适当的时候写一篇文章专门介绍这几代不同版本的区别。

关于IN-14的寿命,我并没有在其官方资料里找到相关介绍内容,但我用这款IN-14辉光管制作辉光钟已经有超过4年的经验,4年前制作的辉光钟每天24小时开着还依然光芒四射,IN-14辉光管内部也有水银蒸汽,根据我的使用经验和从购买过我作品的朋友那里得到的反馈,IN-14在24小时连续使用的条件下寿命在3-4年没有任何问题。

 

考虑如何安装NL-5440A(5441A) / B-5440A(5441A) / IN-8-2 / IN-14这几种辉光管

这几种型号的辉光管的安装方式各有不同,所以针对于不同型号的辉光管,我们要制作不同规格的顶部面板,来适应其管脚的排列顺序和排列直径。其中NL-5440A / NL-5441A / B-5440A / B-5441A这四种规格的辉光管的管脚定义和尺寸是完全相同的,也就是说他们可以使用同一种规格的管座,但这也给我带来了不小的困扰,因为这个管座极其难觅,甚至于比辉光管本身还要难找,而且很多都是拆机旧品,并且即便找到新的,也不一定会是圆形的形状,在官方资料中,我们看到了几种规格,都不是我们想要的形状。

National Electronic RTS-54 Burroughs SK194/SK-196 Burroughs SK-197/198/199/200 Burroughs SK-182/183/184/185

我们先看一下图一,National Electronics的标准配件RTS-54型管座,适用于NL-5440A/NL-5441A/NL-5440/NL-5441辉光管,从前面看,是 一个圆形,看起来比较适合于制作Divergence Meter,但是从后面看确是直边,严重影响外观感觉。

右边三种规格都是 Burroughs的标准配件,型号有很多种,SK-182/183/184/185/193/194/195/196/197/198/199 /200,但是外形尺寸只有这三种,不同的规格仅仅是连接脚的电镀处理和引脚的固定方式有稍稍的差别。我们来看一下这三种规格,图二和图一非常类似,也是 后部为直边,影响整体感觉,右边两种就更不用说了,用它们来配合NL-5440A辉光管来做Divergence Meter会严重影响外观感觉。

既然如此,一不做二不休,是否有可能自己来制作一款管座来适用于NL-5440A/5441A和B-5440A/5441A这几种辉光管呢?我们先来研究一下这个管座的一些参数。

管座的作用当然是用来连接辉光管的引脚,起到固定辉光管的作用,所以既要保证接触良好,又要保证有一定的锁紧功能,那我们先来看一下NL-5440A辉光管的管脚直径是多少。关于辉光管管脚的直径我并没有在National Electronics的资料和Burroughs的资料里找到,但是用卡尺量了一下大,管脚直径大概介于0.75-0.78之间,对于这个尺寸,是不难找到对应的连接器的,我找到符合这个尺寸要求的连接器插座,把连接器的插针母端取出来备用。然后再观察一下管脚的排列,排列顺序和角度关系在官方资料里能找到,其实就是上面的图一,我们可以看到管脚的排列,第1脚与垂直90度之间的角度值是18°45′,也就是说一共16个脚,每个脚之间的角间距是均等的,均为21°30′。再看一下官方资料中介绍的管脚排列所在的圆的直径,0.65英寸=16.51mm,有了这些数据,就可以使用Solidworks来将管座的3D模型来画出来,然后再用CNC的方式加工出管座的外壳,用激光切割的方式切出来固定插针母端的圆片,虽然各个尺寸参数,包括激光切割的光路误差都会影响最终的效果,但经过若干次的调节和测试,自制的辉光管管座无论在接触的可靠性上还是美观性上都很理想,请见下图 ;-)

要知道,NL-5440A/5441A和B-5440A/5441A是最适合制作Divergence Meter的辉光管,她的固定方式和最终的效果是最重要的。当然,IN-8-2和IN-14这两种辉光管也是需要考虑的,不过这两种辉光管的管脚都是Fly pins,也就是软脚,不需要管座的,安装的时候是直接焊接在电路板上,所以只需要根据管脚排列布局,设计好对应管脚排列的封装尺寸即可。

还有一点需要说明,是针对IN-14辉光管的,因为IN-14辉光管出厂时自带有一个塑料的隔离座,就个人而言我比较喜欢这个设计,一来他可以保证管脚的排列都非常一致,而来他可以保护焊接的时候玻璃管底部不会因为过热膨胀而导致辉光管的损坏,不过这个塑料的隔离柱也非常有意思,第一她有很多种颜色,不同颜色混在一起我觉得并不好看,第二IN-14辉光管本身的直径与高度比例非常合适,加上这个塑料隔离柱的厚度以后反而变得更长,所以在这里用她来制作Divergence Meter时,我会将这个塑料隔离柱摘掉。

最终选定的三种型号辉光管整体效果对比

由于NL-5440A和B-5440A的外形效果一模一样,所以最终我用这三种外形的Divergence Meter分别制作了三个版本:

1. Divergence Meter EDGE – NL-5440A NIXIE tube
2. Divergence Meter Plus – IN-8-2 NIXIE tube
3. Divergence Meter Pro – IN-14 NIXIE tube

请欣赏对比图:

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世界线变动率探测仪 | Divergence Meter 项目首页
第一章 Divergence Meter 结构方案设计
第二章 Divergence Meter 辉光管选型与型号对比
第三章 Divergence Meter 外观零件选型与细节对比
第四章 Divergence Meter 外壳制作过程
第五章 Divergence Meter 电路方案设计与制作
第六章 Divergence Meter 电路板组装与调试
第七章 Divergence Meter 功能设计与操作说明
第八章 Divergence Meter 包装设计及附件选型

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