QS30-1 Nixie Module for Arduino v2.0.0 | 辉光管显示模块【硬件篇】

辉光数码管|Nixie tube,这种问世于上世纪的古老器件,已经令越来越多的爱好者着迷,相信浏览过我的博客的朋友都无法忘记那特有的显示效果…

由于辉光管的工作原理决定了她必须由170V的高压才能驱动,为了使更多喜爱她的朋友能够使用她来创作,不必去烦恼如何产生高压、如何整理高压逻辑驱动器,一年半之前我开发了QS30-1 Nixie Module v1.0.0,并且受到了很多国内外朋友的喜爱,也因此结识了许多世界各地对开源硬件着迷的朋友,收到他们作品照片的同时,也分享和体验了那份成就感。

更多关于老版本QS30-1 Nixie Module v1.0.0的信息和辉光管的详细介绍请移步:

QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【硬件篇】 QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【软件篇】 QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【应用篇】 Adapter for QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块转接板 QS30-1 Nixie Module for Arduino v1.0.1 | 新版辉光管显示模块

本次推出的v2.0.0版本的辉光管模块,针对v1.0.1版本进行了一些改进,主要体现在:

改进了升压电路方案,模块驱动电压由原来的12V DC改为5V DC。 采用体积更小集成度更高的逻辑器件,由双层PCB板改为单层PCB板设计。 整体厚度从57mm降低为44mm(含辉光管和陶瓷管座高度)。

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NCH6100HV 辉光管高压升压模块 | Nixie Power Supply

辉光管绚丽的色彩源自辉光气体放电效应,但辉光气体放电的必要条件就是高电压,故很多喜爱辉光管的朋友在制作辉光管应用之前,往往止步于这个如何产生高压的问题; 从我最早的QS30-1辉光管时钟作品,到最新的IN-14辉光钟v2版一路走来,曾设计和更新了多种DC-DC高压升压电路;这一次,我把升压电路单独封装成高压升压模块,为各种不同电压和电流应用需求提供了方便可靠的能量源;

NCH6100HV高压升压模块是一款专为荧光管、辉光管、电平指示管等高压用电设备设计的高效率直流至直流变换器,它采用高性能固定频率电流控制模式控制器为核心,内置精密陶瓷可调电位器,输入电压范围12-24v,输出电压范围85-235v,并且具有外部控制引脚,能够方便的打开和关闭高压输出。 整个模块体积小巧,转换效率高,发热量低,并且带有免接线式输入/输出端子,使用方便,也可以使用标准的2.54mm间距插针将本模块方便的固定在其他电路板上。

先Show看一下整个模块的实物照片:

再看一下它的驱动能力:(下图为12颗前苏联产IN-18辉光管,阳极电压170v,阳极电阻6.8KΩ,符合IN-18推荐阳极电流4-6mA)

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红外线遥控器全新升级 | New IR Remote

相对于复杂的造型设计,我更追求简约的外形风格,所以,我的时钟作品几乎都采用红外线遥控器来进行控制;例如开关机、查看日期和闹钟以及温度、设置日期时间等等; 之前一直采用时下流行的超薄遥控器,她身材娇小,很薄,21个按键也能够满足需要,但通过这些年的观察发现,超薄薄膜型红外遥控器的寿命比较短,使用时间久了需要用力按压按键才能正常使用。

为此,经过对市场上众多同类产品的对比和筛选,Nixie Clock Home的新款红外线遥控器全新升级!

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IV-18(前苏联ИВ-18)荧光管电子钟【Energy Pillar.能量柱】【严泽远作品】

一直以来,对金属质感的东西颇有些亲睐,但鉴于DIY金属外壳的难度,自从水晶城堡作品诞生以后,就没有打算在金属外壳设计上再投入大量的时间和精力。直到……

直到遇见IV-18荧光电子数码管以后,又开始了一轮新的折腾……的确,IV-18荧光管独特的外形、通透的管身,冷艳的色彩,让她与金属外壳搭配一定是完美的创作。于是,经过一次又一次的设计、修改、打样,一年多断断续续的制作,又一款电子管时钟作品诞生——Energy Pillar能量柱……

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IV-22 VFD Module for Arduino [hardware design]

VDF tube, vacuum fluorescent display, which was invented in Japan in 1967, typifies the display component of the vacuum electronic era.

Just as the Nixie Tube, VFD tube is also on the verge of extinction. It has been fade out from modern applications since the 1990’s. Young generations may have never seen its limpid cyan […]

NixieModule登上《无线电》杂志封面…

同许多80后一样,告别纸质媒介已近十年… 回想起大学里必订的4本杂志《无线电》、《电子世界》、《电脑爱好者》、《中学科技》,恐怕现在已经被网络冲击的销量大不如从前;

但作为曾经的《无线电》忠实读者,而且有幸将自己的作品再次刊登在上面,并荣登封面,还是颇有喜悦之感!

这次刊登的作品是QS30-1 Nixie Module for Arduino,与官微宏(Agu’s Mill)一起从硬件设计到Arduino应用均进行了详细的介绍; 其实大部分内容均出自本博客相关的博文,有兴趣的朋友欢迎前去浏览。 在此感谢《无线电》杂志社,感谢各位朋友的关注与支持!

IN-14(前苏联ИН-14)辉光钟v2版|Nixie Clock【严泽远作品】

我的上一代IN-14辉光钟诞生于3个多月前,延续了QS18-12辉光钟经典的功能和特点,仅仅是和QS18-12黄金纪念版使用了不同的辉光管。 很多朋友在收藏以后,纷纷提出了一些个人想法,经过仔细的斟酌,汇总了一些需求,结合本人的改进思路,IN-14辉光钟v2版由此诞生…

先来SHOW一下IN-14辉光钟v2版:

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QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【应用篇】

辉光管显示模块作为一类创意元素,重在应用;而在传统应用方案中,时钟是最经典,也是最实用的一个! 尤其是在有了强大的Arduino类库支持以后,我们可以更加随心所欲的实现自己的应用创意。 为了组合应用,今天准备了一些4联的背板和6联的背板,结合相应的控制程序,做了两款时钟: 1、4位QS30-1辉光钟 2、6位QS30-1辉光钟 具体的实现方法不再赘述,方案颇多,DS1302、DS3231等等等等,尤其是使用该模块以后,每个模块的背景LED颜色都可以单独配置,比起以前我设计的辉光钟来说,又多了很多种玩法,上图先! 六位QS30-1辉光管电子钟:

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QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【软件篇】

在上一篇文章QS30-1 Nixie Module【硬件篇】中,重点介绍了辉光管显示模块的硬件部分及设计、制作过程。

或许我们对她独特的显示效果始终难以忘怀,但要让她焕发夺目色彩,重点还在于应用。该模块在其硬件方面已经具备了完备的功能,应用软件方面则需要结合实际应用要求来设计。先来回忆一下那种火红的朦胧:

无论何种应用方案,基于硬件设计原理,该模块的底层控制实为对74HC595的通讯控制,在这里,我以51单片机控制板为核心来介绍一下底层驱动软件的设计方法。

每个显示模块的辉光管数字0-9和RGB LED以及两颗Neon Lamps均由两片74HC595来控制,共需要16bit(2Byte)数据。根据原理图,两片74HC595共有16个输出端对应16bit数据,对应关系表如下:

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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:

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