QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【硬件篇】

辉光数码管|Nixie tube,上世纪60-80年代的产物,电子技术发展历史的见证之一,相信有很多朋友对其了解甚少甚至从未亲眼所见。
但就是这现如今已濒临绝迹的古老器件,却让见过她的人都无法忘记那特有的显示效果,甚至开始感叹40年前的创造竟赋有如此的艺术气息…
单单是看到管身上那淡淡的白色印戳,刹那间便让人肃然起敬——这些辉光管的出生竟然比我还早许多年…
或许这样几十年,她等待的只是一份热情,一次点燃她内心火红热情的电击……

为了让这古老的并极富艺术气息的器件发辉余热,近些年来我一直在努力寻找现代技术与古典相结合的应用。虽然也创作出不少经典作品,但随着一次次的思 维枯竭,便萌发了一种把辉光管作为显示模块的想法,让喜爱她的朋友,把更多的精力和时间投入到创意制作当中,而不必去烦恼如何产生170V高压、如何整理 逻辑驱动器、如何去焊接制作……
无需硬件基础,只需要懂一点单片机知识,有一个最简单的单片机系统板,或Arduino系统板,4条IO口线,即可完成对几十个辉光管的显 示控制(每个模块还带有1个RGB全彩LED,两个氖灯作为冒号或小数点应用)。

首先感谢aGuegu在第一时间协助测试该辉光管显示模块,并开发了Arduino类库。

先简单的介绍一下辉光数码管,她是真空电子时代的产物,是利用辉光放电效应产生光亮来显示数字及符号的一种电子元件,诞生于上世纪60年代,到了80年代末慢慢的被其他技术所创造的新型器件所取代。

该辉光管模块采用的是中国产QS30-1型辉光数码管,它是一款较为常见的型号,直径30mm,顶部显示方式,插拔式13脚封装。先介绍一下辉光数码管的特点:

辉光数码管有四个特点:
1、较高的工作电压。辉光管的工作电压在直流170V以上,所以对于现代低电压设备时代来讲,要让他工作起来的难点在于如何产生DC170V以上的工作电压。
2、工作电流较小。工作电流较小是辉光放电效应的特征,辉光管的工作电流只有1mA-3mA左右,几乎没有什么功耗,并且不发热。
3、字形独特,显示具有层次感。辉光管中的数字或者符号都是一片片专门的金属制作并堆叠而成,独特完整的字形令现代的7段数码管、点阵显示模式都无法抗衡。
4、温暖的橘红色光芒。辉光管内部气体是氖气,辉光放电效应所产生的光芒为橘红色,尤其是在夜晚,朦胧之下给人温馨之感。

下面先看一下实物图片,然后再做详细介绍:

http://i1237.photobucket.com/albums/ff474/yanzeyuan/Nixie%20Module%20QS30-1/2012_07_07_IMG_5902.jpg

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IN-14(前苏联ИН-14)辉光钟|Nixie Clock.黄金珍藏版【严泽远作品】

在每个Nixie Fans看来,侧显辉光管是最具有古典气息的类型;回想起一年多前刚接触辉光管时,8元一只的QS18-12国产辉光管还供货充足,但不经意间,这种侧显的辉光管已消失殆尽,难觅芳踪,令多少新Nixie Fans为之兴叹!
从当今的角度来看,当年国产QS18-12的辉光管应该算是前苏联IN-14辉光管的”山寨版”。对IN-14这款这款个性十足的辉光管既其实早有耳闻,几经周折,最终还是有幸拿到了一些,并用它和“QS18-12黄金纪念版Nixie Clock”的底座搭配——IN-14辉光管(ИН-14)Nixie Clock|黄金珍藏版由此诞生…
形容IN-14″个性十足”其实一点也不为过,先Show一下时钟,然后再慢慢介绍:

http://i1237.photobucket.com/albums/ff474/yanzeyuan/IN-14%20Nixie%20Clock%20Golden/2012_06_03_IMG_4461.jpg
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水晶城堡换新装.前苏联IV-11荧光管时钟.古典版实木底座

从2011年3月份开始筹备DIY水晶城堡(Crystal Castle)作品,直到去年7月份才圆满完工。铝合金CNC底座,金黄色铝氧化表面处理,拉丝工艺,以及花费了很多时间和精力以及RMB定制的水晶面板……
在设计之初,就注定了水晶城堡极富现代感。硬朗的身材和梦幻的夜晚灯光效果使其无论置身于客厅的哪个角落,都会成为焦点…

但与此同时,也收到很多国内及国外的朋友提出的建议:
既然是上世纪的古老的东西,就应该具有一个与之相映衬的古典底座…于是,这款实木底座诞生了。
同样,还是使用SolidWorks先做3D效果图,底座的厚度、长度都通过3D模型进行仔细的调节,为的就是与IV-11荧光管完美搭配。
她采用了榉木作为主材,全部机械加工,尺寸精准,做工很精细,这全都要感谢东莞的胡哥给予大力支持。并且这款实木底座还刷上了清漆,更有古典的味道。而且背部还用激光雕刻了精美字符…

说到上下盖板,原本打算用铝合金拉丝板来做,后来还是采纳了德国Deiter的建议,使用黑色,因为黑色映衬蓝色的荧光管还是最漂亮的,所以最终这次的上盖板和底版依旧采用了激光亚克力材质,一切的一切,只为给IV-11配搭上那种古老的韵味…
SHOW一下实物图片:

http://i1237.photobucket.com/albums/ff474/yanzeyuan/IV-11%20Clock%20Woodencase/2012_03_09_IMG_2889.jpg

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SHOW.最后一批中国产QS18-12辉光管电子钟

很荣幸通过我的博客让更多的朋友了解了辉光管,也很高兴能在这里与朋友们分享我的每个作品。

很多朋友在描述辉光管的时候还是习惯称之为“灯”,也许是这个称呼很形象吧……
中国产的侧显辉光”灯”种类并不多,无外乎直径18mm和16mm两种规格,型号分别为QS18-12和QS16-12。
翻了翻箱底,找出来一批QS18-12管子,并且重新更新了QS18-12黄金纪念版时钟的PCB主板,再做最后一批中国产QS18-12辉光管电子钟。

先来SHOW一下修改过的PCB版本做出来的样机:

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SHOW.无以伦比的大气,Dieter送的新礼物,前苏联IN-18辉光管时钟。

喜爱辉光管的朋友一定对德国的Dieter有所耳闻,他从2003年开始玩辉光管,目前应该是世界上收藏辉光管最多的行家了。
认识他的时候,我们还都刚刚步入二人世界,而现在,都已为人父。不过对辉光管的兴趣爱好依然是我们永远的话题。
一个月前,他告诉我他的最新作品IN-18 Blue Dream Nixie Clock就要完工了,请我帮忙翻译说明书,Oh my god,一共16页A4纸。当然,这个木有多少难度,翻译过程中又一次领教了德国人一贯的严谨作风,不仅功能上让我们为之惊叹,几乎想要的功能都做的堪称完美(下面会做详细介绍),而且说明书的排版、字体选择等等细节都能看的出用心之处。虽然描述语言显得十分啰嗦,但确能够让每一个没有任何接触过辉光钟的人完全明白如何操作。
作为对翻译的酬谢,他告诉我 There is a mystical package on the way to you! 上周,我收到了这份神秘礼物,很震撼,啥也不多说了,先上图:

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SHOW.今儿收到德国Dieter的辉光钟,不锈钢外壳+ZM5660粗壮侧显辉光管

不知不觉玩辉光电子管已经一年多了,做过不少作品,也交到了不少朋友……
在没有亲眼见到国外的辉光作品之前,总觉得无非是个时钟,而且辉光管早已不生产,大多都是DIY出来的,谁会那么认真的去做设计、外壳、包装之类的…
直到今天收到了德国Nixie大师Dieter的另一份礼物,ZM5660的大个头辉光管时钟,Super suprise…这才明白了原来我们真的应该认真地学习一下,不仅仅是技术本身,还有的就是做事态度。
不多说,先来SHOW一下:

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QS18-12辉光钟.黄金纪念版.GPS校时.二十四小时的感动(古典版IV)【严泽远作品】

做过那么多时钟,为什么还是喜欢辉光管?原因其实很简单,它上面刻有历史…

或许您对电子管没有一点感情,也或许您见到的第一台数字电子时钟就是现代科技造就的LCD,LED甚至VFD…但透过久远的岁月,重温那时的一点一滴,想象一下没有大规模集成电路的时代,想象一下没有手机、没有网络、甚至无线电视信号也就只能收到中央电视台的时代,辉光管也只有在军队的电子装备上能够见到…

很多朋友第一眼见到辉光管,即评价:这个灯很耗电吧…其实一点也不意外,毕竟了解辉光管的朋友不多,甚至大多数人都还认为这里面是灯丝通电发热才显示,其实,辉光管工作的时候根本就不发热,1mA的电流即可点亮,相当于170mW的功率,几乎不怎么有功耗。

最喜欢辉光管的有三点:
首先它显示数字很有层次感,所有数字前后错落有致,从稍侧面看去,层次感极强。
其次就是辉光的那种温暖的橘红色光芒,尤其是在夜晚,朦胧之下给人温馨之感。
再次就是字体的形状,LED,点阵都无法与其媲美,毕竟每个字都是一片专门的金属制作而成,独特的完整的字形,类7段显示的模式都无法抗衡。

言归正传,QS18-12是70-80年代中国造最大尺寸的侧显辉光数码管,当然,现在这个型号的辉光管已经濒临灭绝,是极其罕有之物,在辉光管当中,其实又分为顶显与侧显,侧显的管身直立,更有电子管的味道,所以备受亲睐。这次的QS18-12管子也非常非常少,物以稀为贵,为了能够匹配这稀缺的具有历史意义的QS18-12辉光管,历时两个多月的筹划与设计,QS18-12黄金纪念版辉光电子时钟正式揭开它的神秘面纱,先来几张大图秀一秀:


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SHOW德国Nixie大师Dieter送的新年礼物,德国VALVO ZM1040超大辉光管Nixie Tube,Super surprise

发烧Nixie tubes好久了,做过不少时钟,但大多都是国产的管子,QS30-1,QS18-12,QS27-1,包括VFD的YS18-3,YS13-3,YS27-3…自从认识德国Nixie大师Dieter以后,才发现原来德国和俄罗斯的管子比我们国产的管子种类多太多了,而且一直仰慕于那些大个头的辉光管。
昨天收到了Dieter寄来的新年礼物,超大惊喜,6颗德国VALVO的ZM1040辉光管,论个头,论做工,论效果…是我见过最大、最好、最棒的管子…一致性非常好,玻璃的透明度很高,粗细、高度一致,顶部还有个十字叉,没有尖尖。仅比最大的俄罗斯管IN-18 矮一点点,直径是相同的。
发烧电子管的朋友应该都知道德国VALVO,管子价格不菲。用这个辉光管做得辉光钟,在ebay上都是500USD以上。
Dieter顺便还寄了一瓶德国黑啤,Happy…
比起国产的侧显辉光管QS18-12,唉,就像摩天大楼和小平房的感觉。
管子直径30mm(1.181″),高度69mm(2.717″),工作电压170V,启辉电压140V,工作电流4.5mA。
计划用它来做一台辉光钟…不然太可惜了这些管子。等到点亮了再上效果图。
SHOWTIME  下面亮着的是我用国产QS18-12管子做得辉光钟,对比一下个头小太多了 :(在这里借用几张Dieter的辉光钟图片)


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二十四小时的感动(古典版III) 自制YS18-3荧光管电子钟【严泽远作品】

从虎年腊月到兔年正月,饱含了我对时钟所有期待新作品终于制作完成。

在这之前从LED到辉光管再到VFD点阵、从石英晶体到温补再到GPS校时,从静态显示到动态滚屏翻页,还是那句话:时钟虽简单,想做完美不容易…
这次的DIY作品从设计之初就考虑到了很多功能上的细节、操作上的细节、效果上的细节,以前我对SMD情有独钟,这次头一回全部采用直插元器件(只有一颗 DS3231采用贴片),每个元器件的选型、位置、大小、高度,甚至是立着放还是躺着放都经过了周密考虑。电路板每个元器件的封装库都根据实际元器件大小 测绘,没有一个焊盘位置与实际元件有差别。以前在制作电子钟的时候,不少朋友提出了忠肯的建议和意见,也为这次DIY提供了原动力,所以在人性化操作和功 能方面比较完备。至于炫彩的七彩背景光效,还有近4000行代码所编辑出来的Crossfade等数字变换效果等等只能从视频上才能看出…
我就先介绍一下这次DIY作品的一些功能和特点,然后再具体介绍一下DIY设计过程【有图片、有视频】,重点部分的源代码我也会公开,希望能与大家一起交流。

老规矩,先上美图,SHOW TIME:


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