24小时的感动- NIXIE真空管时钟-数字管原理摘自：
www.diyzone.net 作者：Alex_Chiang
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对DIY玩家来说，光是动手装机已经是乐趣无穷，但如果有空，不妨花些时间来了解动作原理吧！我参考了国外一些网站, 整理并撰写了一些原理及测试说明, 希望想对NIXIE TUBE CLOCK入门的网友, 能有一些帮助。其本上,NIXIE TUBE数字管是一种运作原理非常简单的真空管,我先以举ZM1080这根管子说明：
图说：ZM1080的原厂DATASHEET，可提供网友与电子工程师快速的查询参考。
图说：NIXIE TUBE数字管运作原理图。
NIXIE TUBE基本原理解说
1.当我们提供ZM1080 Ub的电压供给, 当K0接GND导通时, 则产会产生Ura 及 Ik等电流, 使得NIXIE中的数字发热显示。
2.若Ub = 220V时, 依据DATASHEET, ZM1080 Anode(阳极)至少需要170V以上, NIXIE的支撑电压Ua需要140V以上, Ik(阴极电流)才会流过2mA的电流, ZM1080 才会正常运作。
在原厂的Data Sheet中也有提到, 1.5mA< Ik<3.5mA 管子才能正常运作, 计算式如下:
Ura = Ub - Ua -> 220 V - 140 V = 80 VDC
Ra = Ura / Ia -> 80 VDC / 0.002 A = 40000 Ohms
Pra = Ura * Ia -> 80 VDC * 0.002 A = 0.16 Watts
在一次只有导通一个Channel(数字)的原则下, Ia= Ik, 所以Ra这个限流电阻的选择上则以阻值43~47K , 0.25W的电阻才为保险. 所以在运作原理中, Ra这颗电阻担任着保护NIXIE数字管重要的角色。
在DZ规划的套件中，所使用的NIXIE TUBE数字管为IN14，基本应用与ZM1080差不多，仅是在接脚对应上略有不同，下面先看看IN14的资料：
IN14 NIXIE TUBE
Standard vertical view tubes, with long flying leads. These are classic tubes from the old soviet union Reflector factory, new old stock. These test very well, great looking digits, and very bright. The lit images are at +170VDC (optimum 170-180VDC), and a 33K series resistor, its rated current is 2.5mA.
The digit height is 18mm, the overall width is 19mm. The dimensional diagram is in millimeters. Great for Nixie clocks, easy to wire, no sockets required. The Anode (pin 1) is very easy to identify, it has white insulation inside, and is at the edge of the pin gap. The silicone base insulator improves the mechanical strength of direct board attachment, without damaging tubes.
Pin 1, Anode
Pin 2, LHDP
Pin 3, K1
Pin 4, K2
Pin 5, K3
Pin 6, K4
Pin 7, K5
Pin 8, K6
Pin 9, K7
Pin 10, K8
Pin 11, K9
Pin 12, K0
Pin 13, RHDP
拿到DZ提供的IN14之后，紧接着在原本搭设的NIXIE CLOCK上进行测试，确认必要参数的修正。在DATASHEET中, IN-14支撑电压在170V, 管子是最佳运作状态, 此时RA=33K. 我是利用110AC , 半波再倍压后, 约300多V DC电压测试, 我Ra使用10K,实测Ia约为2.6~2.7mA, 如下图：
图说：测试IN14时所使用的电路图。
图说：先用鳄鱼夹简单测试IN-14运作情形。
图说：直接用IN-14取代原本国外套件的NIXIE TUBE，经过必要的修改后，动作相当完美。
到此为止，DZ这个NIXIE CLOCK的设计与规划已经告一段落，我们预计可以在一周内提供外观设计样品照片，并对PCB Layout进行设计定案。换言之，再过几周，网友就可以顺利收到完整的NIXIE TUBE套件。
在下一篇文章中，我们将描述PCB的装配，一点一滴的把NIXIE CLOCK打造出来。
