Індика́тори газорозря́дні (англ. Nixie tube)— газонаповнені прилади для візуального відтворення інформації. В англомовних джерелах часто зустрічається під терміном Nixie tube.
У газорозрядних індикаторах використовується головним чином свічення катодної області тліючого розряду . Вони мають високу надійність, довговічність (до 10 000 г ), велику яскравість (сотні — тисячі ніт ), малу споживану потужність.
Скляна трубка містить дротяний анод та кілька катодів , що мають форму цифр або інших символів. Подача живлення на один катод оточує його помаранчевим тліючим розрядом . Трубка заповнена газом під низьким тиском, зазвичай неоном та невеликою кількістю аргону, у суміші Пеннінга. У більш пізніх моделях індикаторів, щоб продовжити термін служби пристрою, додавали невелику кількість ртуті для зменшення отруєння катода та розпилення .
Хоча за зовнішнім виглядом індикатори нагадують вакуумну трубку, її робота не залежить від термоелектронної емісії електронів з гарячого катода. Такі трубки рідко перевищують 40 °C (104 °F) навіть за найсуворіших умов експлуатації в кімнаті за кімнатної температури. Вакуумні люмінесцентні дисплеї тієї ж епохи використовують зовсім іншу технологію — вони мають нагрітий катод разом із керуючою сіткою та фігурними люмінесцентними анодами.
Види газорозрядних індикаторів Розрізняють: сигнальні, в яких інформація представляється у вигляді крапки або малої області, що світиться (неонові індикаторні лампи і індикатори малих рівнів напруги); знакові, в яких інформація представляється у вигляді різних знаків, що утворюються електродами, що світяться, мають окремі виводи; лінійні (аналогові і дискретні), в яких інформація представляється у вигляді стовпчика (довжина його пропорційна силі струму, що протікає через прилад), що світиться, або у вигляді крапки, що світиться (положення крапки визначається числом імпульсів); матричні, в яких інформація представляється у вигляді сукупності крапок, що світяться, на плоскому екрані, що може складатися з декількох десятків тисяч газосвітних пікселів, створюючих матрицю.
З початку 1950-х до 1970-х років індикатори, побудовані на газорозрядному принципі, були домінуючими в техніці. Пізніше вони були замінені вакуумно-люмінесцентними та рідкокристалічними і світлодіодними дисплеями і стали досить рідкісними.
Більшість найменувань газорозрядних індикаторів вже не виробляється.
Дизайн Найпоширеніша форма лампи газорозрядних індикаторів має десять катодів у формі цифр від 0 до 9 (а іноді й однієї чи двох десяткових ком), але є також типи, які показують різні літери, знаки та символи. Оскільки цифри та інші символи розташовані один за одним, кожен символ відображається на різній глибині, що надає індикаторам особливого вигляду. Деякі види совєтських індикаторів, наприклад, ІН-14, використовували перевернуту цифру 2 як цифру 5, ймовірно, для економії виробничих витрат.
Кожен катод можна змусити світитися характерним неоновим червоно-помаранчевим кольором, подавши напругу близько 170 вольт постійного струму з силою кілька міліампер між катодом і анодом. Обмеження струму зазвичай реалізується як анодний резистор опором кілька десятків тисяч Ом (наприклад 22кОм). Газорозрядні індикатори демонструють негативний опір і підтримують своє світіння зазвичай на 20-30 В нижче напруги запалювання. Можна спостерігати деякі варіації кольору між типами, спричинені різницею у використовуваних газових сумішах. Довговічні лампи, які були виготовлені в останні роки випуску, містять ртуть для зменшення розпилення, що призводить до синього або фіолетового відтінку випромінюваного світла. У деяких випадках ці кольори фільтруються червоним або помаранчевим покриттям на склі.
Одна з переваг газорозрядних індикаторів полягає в тому, що її катоди мають типографічне рішення та форму для зручності читання. На відміну від семисегментних індикаторів, де цифри збираються з паличок (і через це вони виглядають незграбно, наприклад, цифра «4» без верхівки або «7» з кутів), у газорозрядних лампах кожен катод — це суцільна металева заготовка, викарбувана у формі конкретної цифри.
У більшості типів вони розміщені не в числовій послідовності ззаду вперед, а так, щоб катоди спереду мінімально закривали запалений катод позаду. Одне з таких розташування - 6 7 5 8 4 3 9 2 0 1 спереду (6) назад (1). Совєтські лампи ІH-12A та ІH-12B використовують числове розташування 3 8 9 4 0 5 7 2 6 1 спереду (3) назад (1), де 5 - це перевернута 2. Лампи ІH-12B мають нижню ліву десяткову кому між цифрами 8 та 3.
Застосування та термін служби Газорозрядні індикатори використовувалися як числові дисплеї в ранніх цифрових вольтметрах, мультиметрах, частотомірах та багатьох інших видах технічного обладнання. Вони також з'являлися в дорогих цифрових годинниках, що використовувалися в дослідницьких та військових установах, а також у багатьох ранніх електронних настільних калькуляторах, включаючи перший: Sumlock-Comptometer ANITA Mk VII 1961 року та навіть в перших електронних телефонних комутаторах . Пізніші буквено-цифрові версії у форматі чотирнадцятисегментного дисплея знайшли застосування в покажчиках прибуття/вильоту в аеропортах. Деякі ліфти використовували газорозрядні індикатори для відображення номерів поверхів.
Середній термін служби ламп коливався від приблизно 5000 годин для найперших типів до 200 000 годин і більше для деяких останніх видів. Немає офіційного визначення того, що вважається «кінцем терміну служби» для газорозрядних індикаторів, за винятком механічних пошкоджень. Деякі джерела припускають, що неповне покриття світінням гліфа (« отруєння катода ») або поява світіння в інших частинах трубки є неприйнятним.
Газорозрядні індикатори схильні до кількох режимів відмови, зокрема:
Проста поломка Тріщини та протікання герметичних ущільнень, що дозволяють повітрю проникати всередину Катодне отруєння, що перешкоджає освітленню частини або всіх символів одного чи кількох Підвищена напруга запалювання, що призводить до мерехтіння або відсутності світла Розпилення металу електродів на скляну оболонку, що закриває катоди від огляду Внутрішні розриви або короткі замикання, які можуть бути спричинені фізичним навантаженням або розпиленням
Катодне отруєння можна зменшити, обмежуючи струм через лампи значно нижче їх максимального значення , використовуючи індикатори, виготовлені з матеріалів, що запобігають цьому ефекту (наприклад, не містять силікатів та алюмінію), або програмуючи пристрої на періодичне перемикання всіх цифр, щоб активувалися ті, що рідко відображаються (так званий ефект "Slot machine").
Як свідчення їхньої довговічності та довговічності обладнання, в якому вони використовувалися, станом на 2006 рік кілька постачальників все ще продають поширені типи індикаторів як запасні частини, нові в оригінальній упаковці.Пристрої з дисплеями на газорозрядних індикаторах у відмінному робочому стані все ще є в наявності, хоча багато з них використовуються вже 30-40 років і більше. У колишньому Радянському Союзі газорозрядні індикатори вироблялися у великих обсягах у 1980-х роках, тому радянські та східноєвропейські індикатори все ще доступні для придбання.
Альтернативи та наступники Інші технології числових дисплеїв включають світлодіоди, дисплеї із зворотною проекцією та світлодіодами з боковим підсвічуванням (усі вони використовують окремі лампи розжарювання або неонові лампи для освітлення), індикатори з нитками розжарювання Numitron, семисегментні дисплеї Panaplex та вакуумні люмінесцентні дисплеї. До того, як газорозрядні індикатори стали поширеними, більшість числових дисплеїв були електромеханічними, використовуючи крокові механізми для відображення цифр або безпосередньо за допомогою циліндрів з друкованими цифрами, прикріпленими до їхніх роторів, або опосередковано шляхом підключення виходів крокових перемикачів до індикаторних лампочок. Пізніше деякі старовинні годинники навіть використовували різновид крокового перемикача для керування газорозрядними індикаторами.
Походження назви Nixie Етимологія терміна «Nixie» — це класична історія про те, як внутрішня робоча назва інженерів випадково стала світовим брендом.
1. Помилка, що стала назвою На початку 1950-х років компанія Burroughs Corporation (точніше, їхній підрозділ Haydu Brothers Laboratories) розробляла цей тип індикатора. Провідний інженер проєкту, Гленн Марстон, назвав розробку технічною абревіатурою:
N.I.X. 1 — що розшифровувалося як Numeric Indicator eXperimental №1 (Експериментальний числовий індикатор №1).
Колеги та працівники лабораторії почали називати пристрій просто «Нікс-і» (Nixie), додаючи закінчення для зручності вимови. Назва настільки прижилася всередині компанії, що коли прилад був готовий до серійного випуску, маркетологи вирішили не вигадувати нічого нового й офіційно зареєстрували торгову марку Nixie®.
2. Співзвучність із міфологією Цікаво, що в німецькій та скандинавській міфології слово «Nix» або «Nixie» означає водяних духів (щось на кшталт наших русалок чи водяників). Хоча інженери Burroughs не закладали цей сенс навмисно, назва виявилася дуже вдалою: магічне помаранчеве світло, що "плаває" всередині скляної колби, підсвідомо асоціювалося з чимось містичним та ефірним.
3. Загальна назва (Generic Trademark) Подібно до того, як ми називаємо будь-який копіювальний апарат «Ксероксом» (Xerox), назва «Nixie» стала загальною для всіх газорозрядних індикаторів, навіть якщо їх виробляли інші компанії (наприклад, Mullard, Telefunken або радянські заводи, що випускали серію «ІН»).
Офіційна технічна назва в англомовній літературі — Cold Cathode Neon Readout Tube (холоднокатодна неонова трубка зчитування).
Багатоелектродні індикатори тліючого розряду виробництва СРСР Назви подані в оригіналі (рос. мовою) згідно довідника Кацнельсона Б. В. «Електровакуумні, електронні та газорозрядні прилади».
Цифрові індикатори - ИН-1, ИН-2, ИН-4, ИН-8, ИН-8-2, ИН-12А, ИН-12Б, ИН-14, ИН-16, ИН-18.
Знако-літерні - ИН-5А, ИН-5Б, ИН-7, ИН-7, ИН-7А, ИН-7Б, ИН-15А, ИН-15Б, ИН-19А, ИН-19б, ИН-19В.
Лінійні індикатори - ИН-9, ИН-13, ИН-20, ИН-26. Розрізняють два види цих індикаторів: аналогові (в яких світіння має форму суцільного стовпчика, а його висота змінюється в залежності від рівня електричного сигналу який подається на індикатор) та дискретні (в яких світіння є в вигляді крапки або стовпчику, який складається з групи крапок).
ИН-23 - цей індикатор має цікаву конструкцію, на відміну від інших індикаторів. Катоди цього індикаора виконані в вигляді прямолінійних та дугоподібних сегментів які мають окремі виводи. Всі катоди-сегменти розташовані в одній площині. Подаючи напругу на різні сегменти, та обираючи комбінацію сегментів, можна створювати синтезовані зображення цифр, літер російського та латинського алфавіту та інші знаки. Перевагою цього індикатора є те, що всі сегменти розташовані на одній "глибині" та сприймаються рівноцінно.
Відродження газорозрядних індикаторів Посилаючись на невдоволення естетикою сучасних цифрових дисплеїв та ностальгічну любов до стилю застарілих технологій, значна кількість ентузіастів електроніки виявили інтерес до відродження газорозрядних індикаторів. Непродані лампи, що десятиліттями лежали на складах, скуповуються та використовуються, найпоширенішим застосуванням є саморобні цифрові годинники.
У період свого розквіту газорозрядні індикатори загалом вважалися занадто дорогими для використання в масових споживчих товарах, таких як годинники. Це нещодавнє зростання попиту призвело до значного зростання цін, особливо на великі лампи, що зробило дрібносерійне виробництво нових ламп фінансово вигідним.
Окрім самої лампи, ще одним важливим фактором є відносно високовольтна схема, необхідна для керування лампою. Оригінальні інтегральні схеми драйверів серії 7400, такі як драйвер декодера 74141, давно зняті з виробництва та зустрічаються рідше, ніж самі газорозрядні індикатори.