A Numitron.
Bozó Balázs

A Numitron cső.
Meghajtása. (7446/47)
Az óra.


Numitron
Az 1960-as években kijelzők számos variációja tünt fel. A kijelzők fejlesztései többnyire egyedi megvalósítások voltak, de számos esetben az egyik megoldás, hatást gyakorolt mások fejlesztéseire is. A ’60-as évek végén jelentkezett az amerikai RCA gyár egy merőben új megoldással. A megoldás lényege, hogy a kijelzendő számokat úgynevezett szegmensekből állítják össze. Így a nixie csöveknél már megszokott móddal ellentétben elegendő hét szegmens a 0…9 terjedő számok megjelenítésére. A későbbi ábrán jól látható, hogyan állíthatók ki a számok, szegmensek segítségével. Később a szegmensek számának növelésével már betűk is kialakíthatókká váltak. A teljes betűkészlet megjelenítéséhez 16 szegmens szükséges. Ezeket alfanumerikus megjelenítőknek nevezik. A szükség, azért leleményes embereket rávett arra, hogy hétszegmenses megjelenítőkön betűket is ábrázoljanak, amit aztán később szabványosítottak is, de halandó számára ezek nem érthetőek, kevéssé emlékeztetnek, vagy egyáltalán nem is hasonlítanak az ábrázolni kívánt betű formájára. A későbbiekben a nixie technológia is átvette a szegmensek használatát, ámbár ezek már nem váltak széles körben elterjedté, hiszen megjelentek és elérhetővé váltak a LED-es megjelenítők is. A szegmens technológia első megjelenése azonban a Numitron –okhoz köthető. Ezek a még szintén vákuumcsövek, de elektromos tulajdonságaikban az akkora elterjedő TTL áramkörökhöz tervezettek, így különösebb meghajtó fokozatra nincs szükség. Ezek a megjelenítő eszközök magukban a szegmenseknek megfelelő izzószálat alkalmaznak, akárcsak egy lámpa, vagyis 7db lámpa egy burában, a hét szegmensnek megfelelő elhelyezkedéssel. Az izzószálas megvalósítás előnye a magas fényerő a jó színezhetőség. Mivel az izzószálakat úgy tervezték, hogy üzemi körülmények között, a normál izzók szálának megfelelő fűtésnek, csak egy része jut rá, így a szálak alulfűtöttek. Emiatt élettartamuk 100 … 200 ezer óra! Izzószálnak többnyire wolfram szálat használnak. A táplálásuk a TTL környezetben történő felhasználás miatt 3,6V-5,5Vig terjedhet, fűtő áramuk 20…30mA. A javasolt minimális kitöltési tényező 16,2%-os és maximális meghajtó frekvenciájuk 100Hz lehet.

Számos variációban készült. Érdemes megemlíteni a Tungsram gyártmányait, mert igen jó minőségűnek számítottak. A Tungsram a ’70-es évek közepétől gyártott Numitronokat, TM-83 típus számmal. TM-80-as jelzéssel „+” jel, illetve TM-81 jelzéssel „-|-1” karakterek megjelenítésére alkalmas kijelzői is készültek, hogy a digitális műszer igényeket ki lehessen elégíteni. Ezek a csövek álló karaktereket tartalmaztak, de igen népszerű voltak a TM-84, TM-85, TM-87 típusú 5…7o-os szögben döntött karakterűek is. Kezembe került egy - vélhetőleg - kísérleti darab izzószálas bargraph is. Valószínűleg hangolás jelzésre készíthették. Igen érdekes a 10 csapos novál méretű foglalat és még a felső kivezetés is a csövön, amihez az utolsó, 10. szegmens csatlakozik. A felső kivezetés a PL509-esekről ismerős lehet bár itt maga cső annál jóval kisebb.

Mivel a világban számos helyen megszüntették a gyártásukat az elektroncsövekkel egyetemben, ma már inkább csak az orosz gyártmányúak elérhetőek, úgy mint: IV-9 (ИВ-9), IV-13 (ИВ-13), IV-16 (ИВ-16), IV-19 (ИВ-19). Ezek közül az IV13-at érdemes kiemelni, mert az általam ismert legnagyobb karakter méretű Numitron a maga 20mm-es karakter méretével. Az IV-19 is említésre méltó lehet, hiszen a megjelenítés formája a cső tetején leolvasható számokkal lóg ki a sorból.

A numitronok megjelenésükkor, az akkor elterjedt, az elektroncsövek között modernek számító novál (B9A) foglalatot használtak. A kor kihívásának megfelelően a japán Fuji cég DIL tokozású Numitront fejlesztett ki Minitron néven. Leginkább a Toyo gyártmányú 3015F DIL tokos változata lehet ismert. Érdekesség, hogy a Generál Electric gyártotta az Y-1938 és az Y-1939 típusú Numitront, mely már gyárilag kék burával jelent meg. Később drótlábúak is megjelentek.

A meghajtás.
Bár az RCA cég aki a Numitron név tulajdonosa is, kifejlesztette hozzá a meghajtó integrált áramkörét is CD2501E típus névvel, szokásos meghajtó áramkörei leginkább a jól ismert TTL sorozatból kerülhetnek ki 7446, illetve 7447 vagy ezek variánsaiként (LS/HC/HCT). Adott felhasználásnál érdemes az áramkör adatlapján ellenőrizni, hogy a kiválasztott típus megfelelő e a felhasználni kívánt Numitronhoz, főleg áram tekintetében.

A 7447 egy BCD – 7 szegmenses kódoló áramkör. A BCD binárisan kódolt Decimális számot takar, amiből az áramkör hétszegmenses kijelzők meghajtására alkalmas 7 kimenetet produkál. Bemenetként tehát elegendő a 4 bit. Az áramkör ezen kívűl el van látva a kijelző tesztelésére szolgáló LT (3) bemenettel is. Ha ide L szint kerül az összes kimenet aktívvá válik. A kijelzés tiltható az RBI (5) és az BI/RBO (4) lábakra adott L szintekkel. Illetve a tovább fűzhető az RBO jel segítségével. Mint az ábrán látható az áramkörrel a decimális tartományon túli értékek is kijelezhetőek így akár hexa megjelenítőnek is alkalmazható. Én annak idején építettem két ilyen áramkörrel a számítógép párhuzamos portjára hexa megjelenítőt, ami jó szolgálatot tett a programok hibakeresésében, debugolásában is.

Mivel ez az áramkör nyitott kollektoros kivitelű a Numitron kivezetései közvetlenül csatlakoztathatóak, nem kell korlátozó ellenállásokkal bajlódnunk mint a LED-es kijelzőknél.

Az óra.
Sikerült 4db Numitronhoz hozzájutnom, így természetesen :) órát csináltam belőle. Az óra a Nixie verziónál szokásos megoldású, bár itt kontrollernek PIC16F876-ot használtam és így megspóroltam pár további tokot a meghajtásból. A meghajtó áramköröket is teljesen elhagyhattam volna ha a sok lábszámú 877-el építem, de a 7447-ből mindig is akartam építeni valamit, mert tetszett a „6” illetve a „9” megjelenítésének módja, meg nélkülük az áramkör túl egyszerű volna. A programot is módosítottam kissé, mert sajnos csak 4db Numitront tudtam szerezni így a másodperc kijelzésről le kell mondanom, illetve a 3 gombos „kárc” óráknál megszokott módon egy gomb megnyomására aktivizálódik a másodperc kijelzése. Azért ha valaki rendelkezik 6db numitronnal az első
Nixie órám kapcsolása egyszerűen átalakítható hozzá. Csak a 74141-eket kell 7447-re cserélni. Mivel a Nixie változat rajza kezdetleges itt most berajzoltam a változtatásoknak megfelelő változatot. Kipróbáltam az egykijelzős változatot is, de a mátrix villodzása nem megfelelő a Numitronnak, túl lassú hozzá, ezért csak a normál változatot javaslom. (Szintén ki kell cserélni a 74141-et 7447-re.) Mivel ez a 4db az összes csövem, nem terveztem neki panelt, egy próba panelen is gyorsan összeállítható. A numitron izzószálas, ezért a használat során az izzókra jellemző óvatosság elkel. Eleinte szép az, ha megmozdítjuk a szálak szépen rezegnek, mint a gitár húrok, de ez gondolom az idő előre haladtával szakadásukat is okozhatja. Magától értetődő, hogy az órát a percektől elválasztó tizedes pont itt pici rizsszem izzó, amit ugyan a kontroller lába közvetlenül is meghajthatna, de óvatosságból inkább egy tranzisztoron keresztül hajtottam meg. Egy ellenállás segítségével beállíthatjuk a megfelelő fényerőt, hogy a Numitrontétól ne üssön el. A kapcsolás további érdekessége lehet, hogy gomb spórólás miatt az egyik gomb egy potméter lett. Ezt az tette lehetővé, hogy a 16F876 rendelkezik A/D átalakítóval is, beépítve. A potit a számok közvetlen beállítására lehet használni.

Felhasznált irodalom:
[1] Dr Szentiday Klára - Mészáros Sándor:Információ és Képmegjelenítő eszközök. ISBN 9632145674
[2] Kis-Halas Endre - Mészáros Sándor - Dr Szentiday Klára:Optoelektronikai Kijelzők és Megjelenítők, Műszaki könyvkiadó 1984, ISBN 9631055140
[3] Vincent Wood: Numitron Readout (Popular Electronic 1970 marc.)
[4] A.J. Bouwens: Digitális műszerek és mérések (Műszaki könyvkiadó Bp. 1987 ISBN 9631071103)