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Tubo Nixie: il display numerico

Indice Argomento Corrente

1) Nixie: Di cosa si tratta

2) Struttura Meccanica

3) Caratteristiche Elettriche

4) Durata nel tempo e difetti

5) Storia

6) Consigli per l'utilizzo

1 - Nixie: Di cosa si tratta

Il tubo nixie può essere considerato una variante della lampada al neon, è un display di solito numerico, ma può rappresentare qualsiasi simbolo. Il colore dell'alone luminoso che compare attorno al simbolo da visualizzare, solitamente di tonalità arancio, dipende dalle percentuali delle miscele di gas contenute. Per aumentare il contrasto e nascondere alla vista la struttura interna, alcune tipologie presentano esternamente una smaltatura trasparente arancione o rossa che funge da filtro ottico.

Sopra il simbolo circuitale del tubo nixie. Il pallino nero all'interno indica la presenza di un gas. Si nota un catodo per ogni simbolo che vogliamo visualizzare.

2 - Nixie: Struttura Meccanica

E' costituito da un tubo all'apparenza simile alla valvola termoionica, al cui interno sono disposti un anodo (particolare foto a destra) e una serie di elettrodi sagomati a forma delle dieci cifre decimali (catodi) e all'occorrenza altri simboli (come +, -, %, etc.), sovrapposti uno sull'altro e leggermente distanziati tra di loro.

Il tubo è provvisto di una serie di reofori, ciascuno collegato al relativo catodo e un reoforo comune collegato ad un anodo costituito da una trasparente reticella posta a semicerchio intorno ai catodi (che si vede molto bene nella fotografia ingrandita sulla sinistra).

All'interno del tubo è contenuta una miscela di gas, di solito neon, ma anche mercurio e argon.
La scarica di gas forma un alone di plasma intorno al catodo di turno, permettendone l'illuminazione.

3 - Nixie: Caratteristiche Elettriche

L'accensione delle cifre avviene fornendo una tensione continua di circa 170 volt tra l'anodo e uno degli elettrodi costituenti i catodi con una corrente di qualche milliAmpere limitata di solito da un resistore. La corrente richiesta è in funzione del modello di nixie, di solito qualche milliAmpere. Il Nixie ha pendenza negativa, quindi, dopo l'accensione, richiede per il mantenimento una tensione di 20-30 Volt più bassa di quella di innesco.

4 - Nixie: Durata nel tempo e difetti

La durata di un nixie dell'ultima generazione può arrivare a 200.000 ore, mentre era di circa 5000 ore nei primi modelli immessi sul mercato. Si tratta di un componente relativamente fragile, quindi suscettibile di rotture del vetro e degli elettrodi interni dovuta a vibrazioni e con possibile infiltrazione di aria esterna che rende il display inutilizzabile. Di seguito i problemi più comuni:

• rottura meccanica semplice,

• perdita delle tenuta ermetica che consente all'atmosfera di entrare,

• avvelenamento del catodo che rende illeggibile una parte del carattere che rappresenta, traducendosi in una illuminazione non uniforme (differenze di conduzione della superficie del catodo),

• maggiore tensione di funzionamento che causa sfarfallio o il mancato innesco,

• opacizzazione della parete interna che blocca la vista dei catodi,

• elettrodi staccati o corto circuiti che possono essere causati da sbattimento o vibrazioni.

I catodi rispetto all'osservatore non sono messi in sequenza numerica, ma in modo da non oscurarsi reciprocamente, o quantomeno posizionati in modo da ridurre tale fenomeno.

5 - Nixie: Storia

Un passo fondamentale nell'invenzione del nixie fu compiuto con l'invenzione della lampada al neon. Si tratta di un tipo di lampada a scarica nel gas costituita da un bulbo di vetro trasparente contenente gas neon a bassa pressione. Fu inventata da Georges Claude e venne presentata al Grand Palais di Parigi il 9 novembre del 1909. Emette una debole luce arancione e viene usata per scopi di segnalazione e non di illuminazione, ad esempio come spia di funzionamento, non di rado in apparati valvolari. E' presente anche nei cacciaviti "cercafase". Può essere alimentata in continua e in alternata, l'alone luminoso appare attorno al catodo, in alternata essendovi una continua inversione delle polarità tutti e due gli elettrodi appaiono luminosi.

Il primo display nixie è stato prodotto da un piccolo produttore di tubi termoionici chiamato Haydu Brothers Laboratories, poi comprato dalla Burroughs Corporation che brevetto il marchio "nixie". Il nome nixie è stato derivato da "NIX I" che è l'abbreviazione di "Numeric Indicator eXperimental No. 1". I primi dispositivi che funzionavano in modo simile sono stati brevettati nel 1930 e la prima produzione di grossi quantitativi sul mercato risale al 1954 ad opera della National Union Co. con il nome commerciale di "inditron" ma soffrivano di una scarsa affidabilità, un tempo di vita breve e una circuiteria di contorno complessa che ne pregiudicarono la penetrazione sul mercato.

Burroughs acquisendo Haydu venne in possesso anche di una valvola che operava come contatore digitale e poteva pilotare direttamente un nixie. Questa venne chiamata "Trochotron" più tardi conosciuta anche con il nome di tubo contatore "Beam-X Switch". Un'altro nome fu "magnetron beam-switching tube" riferendosi alla similitudine con una cavità magnetron. Il trochotron fu usato per costruire il computer UNIVAC 1101, come contatore.

Nella storia ci sono stati molti dispositivi Nixie-simili costruiti da altri costruttori e svariati marchi registrati come Digitron, Inditron o Numicator. Un nome generico proprio che descrive questo gruppo di dispositivi potrebbe essere "tubo di lettura al neon a catodo freddo" ma per descrivere il genere si è imposto il termine "Tubo Nixie" più corto e immediato.

Quindi questi dispositivi sono stati impiegati fino ai primi anni settanta in radiosveglie, orologi, strumenti di misura elettronici, macchine a controllo numerico. È andato rapidamente in disuso all'avvento dei display a stato solido, molto più compatti, robusti ed economici, come ad esempio i display lcd (cristalli liquidi) o i display led a sette segmenti nati negli anni ottanta.

6 - Nixie: Consigli per l'utilizzo

Un conveniente utilizzo, vista la bellezza dell'effetto scenico del nixie è quello di indicatore di ingresso attivo, in un preamplificatore stereo, la luminescenza del nixie ben si abbina con il rosso dei filamenti delle valvole. Non ha nessun altro uso pratico per quello che concerne il nostro ambito di interesse (amplificazione del suono).