In questo secondo articolo dedicato al mio orologio con Nixie, vi illustrerò come pilotare tali display con un microcontrollore.
Limitare la corrente
Ogni tubo Nixie è caratterizzato da due valori di tensione:
- tensione di innesco (Vign)
- tensione di mantenimento (Vm)
e da uno o più valori di corrente:
- corrente media/di picco per i numeri (Ik)
- (eventuale) corrente media/di picco per il punto decimale (Ikdp)
E’ possibile trovare questi valori consultando il datasheet:
Il classico schema di collegamento del tubo è il seguente:
Per il calcolo della resistenza R utilizziamo la seguente formula:
Mentre la potenza dissipata sarà:
Applicando le formule ai valori della mia Nixie ottengo:
- (per i numeri) R = 12Kohm e P = 0,075W
- (per il punto decimale) R = 60Kohm e P = 0,015W
Nel mio orologio non utilizzerò il punto decimale, quindi andrà bene una resistenza da 12Kohm 1/4W.
Driver a transistor
Non è possibile pilotare direttamente un tubo Nixie utilizzando i PIN di output di un microcontrollore: ogni catodo della Nixie non connesso a massa si trova ad una tensione vicina a Vm.
La soluzione più semplice è utilizzare un transistor alla cui base collegare il PIN del microcontrollore.
Non tutti i transistor sono in grado di sostenere l’elevata tensione collettore-base (Vcbo): la scelta più diffusa è il modello MPSA42, che – come recita il datasheet - ha una Vcbo di 300V.
Il collegamento è molto semplice:
Lo svantaggio di questo approccio è che richiede un transistor per ogni numero, se quindi vogliamo utilizzare 4 Nixie avremo bisogno di almeno 40 transistors.
Driver a circuiti integrati
In passato sono stati prodotti diversi circuiti integrati progettati per pilotare le Nixie; i più diffusi sono quelli siglati 7441, 74141 o i loro “cloni” russi K155ID1 e KM155ID1 ed è ancora facile trovarli su eBay. Tutti questi integrati svolgono la funzione di bcd-to-decimal decoder to drive nixie tubes e presentano 4 PIN di input (A/B/C/D) e 10 pin di output (0..9).
Il loro funzionamento è molto semplice: inviando ai 4 PIN di input un numero (da 0 a 9) codificato in binario, viene attivata il relativo pin di output. Tutte le possibili combinazioni sono indicate nel datasheet:
Test
Ho scritto un semplice sketch per Arduino che invia su 4 PIN digitali (D8-D11) la codifica binaria dei numeri da 0 a 9, cambiando numero ogni secondo e tornando a 0 dopo il 9.
Unica nota: per poter cambiare contemporaneamente lo stato dei 4 PIN di output, non utilizzo l’istruzione digitalWrite() ma comando direttamente il registro PORTB come illustrato qui.
void setup() { pinMode(8, OUTPUT); pinMode(9, OUTPUT); pinMode(10, OUTPUT); pinMode(11, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { for(int i = 0; i < 10; i++) { Serial.println(i); PORTB = i; delay(1000); } } |
Ai PIN di Arduino sono collegati gli ingressi A/B/C/D del 74141 e, alle uscite di questo, i catodi della Nixie. L’alimentazione per il circuito integrato (5V) è presa dalla scheda Arduino, mentre la Nixie è alimentata come indicato nell’articolo precedente aggiungendo la resistenza da 12Kohm:
Ecco il circuito in azione:
Hi,
I tried to compile the short sketch in Arduino v1 and 022 but keep getting “lt” error. As you might of guessed i’m new to the Arduino. What am i doing wrong.
Hi Kevin,
could you please post the full error you get?
Hi Luca,
I get the following error:
‘lt’ was not declared in this scope
sketch_jun18a.cpp: In function ‘void loop ()’:
sketch_jun18a:12: error ‘lt’ was not declared in this scope
sketch_jun18a:12: error: expected ‘)’ before ‘;’ token
sketch_jun18a:12: error: name lookup of ‘i’ changed for new ISO ‘for’ scoping
sketch_jun18a:12: error: using obsolete binding at ‘i’
sketch_jun18a:12: error: expected ‘;’ before ‘)’ token
Also I would like to thank you for your guide to SeeedStudio’s Fusion PCB Service. It has made the process of sending suitable board files so much easier, and I’ve been very pleased with the results.
Hi Kevin!
sorry it was my mistake… something went wrong with copy&paste, now the sketch is fixed and you should be able to run it without problems!
Thanks for your feedback!
Hi Luca,
I tried the new code but it still would not compile. I used both Arduino v1 and 022.
Hi Kevin,
did you get the same error?
Hi Luca,
Not sure what went wrong works now with v1. Thank you you have been a great help to someone just starting out with Arduino’s.
Kevin, you’re welcome!
Hi, I have a questio about the circuit schematic.
Where must go the ground cable of the 180V power supply?
In the schematic, there is only 1 cable connected to the power supply. Is not missing the ground cable of the power supply?
Hi
connect the ground of the power supply to the ground of Arduino and 74141 IC.