Los circuitos integrados del controlador Nixie Tube siguen muriendo

Realmente necesito una mano aquí. Estoy tratando de controlar un tubo nixie IN-19B con un Arduino UNO. Estoy usando una fuente de alimentación de 170v con una resistencia de 20K en el ánodo y el controlador IC k155id1. Tengo las cosas funcionando bien (ciclando a través de los caracteres) con el pequeño problema de que después de unos 10 a 60 segundos escucharé un pequeño clic/ruido pop y varios caracteres en el nixie se iluminarán, algunos todavía ciclando pero con otros dígitos que están girados en oscurecerlos. Asumo que este ruido es el controlador nixie que sopla y causa que algunos cátodos hagan un corto a tierra. Revisé el voltaje que estoy suministrando al chip desde mi arduino (5V) y la ubicación de todos los cables de puente y todo parece estar conectado correctamente. También intenté ejecutar el chip a 3.3v más bajos en caso de que de alguna manera lo estuviera matando, sobrevoltándolo o algo así.

Agradecería eternamente si alguien pudiera arrojar algo de luz sobre esta situación. El cementerio de controladores en mi escritorio está creciendo :(. Me puse en contacto con el vendedor de eBay que me proporcionó los controladores y están igualmente confundidos. A continuación, debe encontrar el esquema que estoy usando, las hojas de datos relevantes y una imagen de mi configuración. (Soy consciente de que el nombre del controlador en el esquema y en mi circuito son diferentes, pero por lo que vi en línea, el nombre es la única diferencia entre los dos)

Espero usar estos tubos en un proyecto para mi arte A Level, así que realmente me salvarías la vida si me ayudaras. Gracias. :)

Esquema del circuito

Hoja de datos del conductor

Ficha técnica de Nixie

Vista de configuración general[![][4]] 5

Actualizar:

El problema parece resolverse después de volver a colocar y reemplazar la resistencia en la placa de prueba, todo funciona correctamente.

Resistencia reposicionada

nixie totalmente funcional!

Gracias a todos por su ayuda y muy bien visto. Me aseguraré de aprender de errores como este y espero que esto informe a otros que vean esto.

Actualización 2:

Evolución algo preocupante. El chip que probé después de la corrección hizo lo mismo. Esta vez tomó una hora en lugar de 10 segundos, lo que definitivamente es una mejora, pero sigue siendo subóptimo.

Actualización 3:

Por pura incompetencia, entendí mal las instrucciones sobre la resistencia. Creo que esto debería funcionar. Realmente lo siento por eso a todos. Recuerdo que pensé que el tinte rosado del cátodo era extraño. Asumí que era solo una variación en los tubos, pero con la diferencia de color después de volver a colocar la resistencia, obviamente era un grito de ayuda. Gracias a todos nuevamente, disculpas por mi incompetencia. También me aseguraré de aprender de esto.

Arreglar después de una mala interpretación

Siempre debe agregar condensadores de desacoplamiento a través de los rieles de alimentación de todos sus circuitos integrados lo más cerca posible del circuito integrado. La regla general es de 10 a 100nF. Utilice condensadores cerámicos. Es posible que este no sea su problema real, pero evita que sucedan un montón de problemas impredecibles.
Gracias por el consejo, intentaré agregarlos al circuito mañana y probaré los resultados.
La resistencia que se muestra en la foto después de "Actualizar" no hace nada: está en cortocircuito por el bus de alimentación en el borde de la placa de prueba.
Oh maldita sea, entiendo lo que quieres decir ahora. Lo siento, la inexperiencia se muestra de nuevo. Publicaré otra imagen que muestre lo que ahora creo que quieres decir.
Su última solución es correcta, ¿funciona ahora? (por cierto, el tinte rosado probablemente sea causado por el vapor de mercurio en su bombilla. Muchos tubos lo tienen, ya que aumenta su longevidad. ¡Pero tenga cuidado de no romperlo!)
Si señor todo funciona. ¡Gracias! :)

Respuestas (3)

Este es un error común, y casi invariablemente para este tipo de falla, está permitiendo un estado ilegal en las entradas del chip decodificador. No hay nada de malo en usar 170-180 V para su suministro, pero debe ASEGURARSE ABSOLUTAMENTE de que siempre haya un dígito en la condición 'ENCENDIDO'. Estos tubos Nixie se diseñaron en una era en la que se usaba lógica (contadores) a pequeña escala. Los diseños de los contadores generalmente no admitían estados ilegales, por lo que el problema era discutible. Con el uso de MCU proliferando hoy en día, se debe considerar la cuestión de los estados programados.

La hoja de datos del 74141 muestra claramente el problema:

ingrese la descripción de la imagen aquí

NO reduzca su suministro a 55V + voltaje de huelga ya que tendrá problemas para encender sus dígitos. Debe tener alrededor de 20-50 V en su resistencia de 20k Ohm para permitirlo. También tenga en cuenta que el voltaje de choque aumenta cuando el tubo está frío.

Dado que está manejando su decodificador desde un microprocesador, los pines del puerto que está utilizando están configurados como entradas cuando la MCU se inicia por primera vez. por lo tanto, las entradas al decodificador serán altas y TODOS los dígitos estarán apagados. Durante este tiempo, está imponiendo una sobretensión severa en las salidas del controlador. La corriente fluirá a través de los diodos zener y el zener más débil saltará... luego el siguiente... luego el siguiente y así sucesivamente. Los zeners fallan en el cortocircuito en su mayoría, por lo que todos los dígitos comienzan a aparecer.

La solución más fácil es colocar una resistencia desplegable de salida en los pines de la unidad al decodificador para manejar la situación de encendido. Tiene que programar su MCU para que nunca use los estados ilegales... es decir, siempre tenga un dígito habilitado y no pase tiempo entre dígitos en estados ilegales.

Si necesita que los dígitos estén APAGADOS (supresión de cero inicial), entonces debe sujetar el voltaje del ánodo para ese dígito.

Actualización: para responder a una pregunta planteada, solo necesita desplegar una entrada en el decodificador para asegurarse de que siempre tenga estados legales en la entrada. Los requisitos actuales para A,B,C,D varían, siendo A el menos actual. Dado que un mínimo válido es <= 0,8 V, esto se puede lograr colocando una resistencia de 470 ohmios desde A a tierra. Si el pin del puerto se establece en una entrada, entonces A = 0, por lo que el dígito '0' estará activado. Cuando la MCU funciona correctamente, tendrá que generar 11 mA, lo que está bien dentro de la clasificación. Aún debe asegurarse de que cuando programe los pines de su puerto y estén configurados en salidas, maneje los valores para asegurarse de no obtener un estado ilegal.

"no pases tiempo entre dígitos en estados ilegales". ¿Hasta dónde tienes que llegar para lograr esto? (es decir, ¿tiene que ir tan lejos como para escribir en todo el registro GPIO en una sola escritura? ¿En lugar de manipular el GPIO pin por pin atómicamente?)
Hmm, este pasaje no es correcto: "No hay NADA de malo en usar 170-180 V para su suministro, pero debe ASEGURARSE ABSOLUTAMENTE de que siempre haya un dígito en la condición 'ENCENDIDO'". Tengo un reloj Nixie construido yo mismo, uso 74141, y su estado "display=off" se implementa enviando el estado 15 a todos los decodificadores. Han sobrevivido a esto durante años .
¿Publicar el código que estoy usando ayudaría aquí? Si tuviera que intentar esta solución, ¿qué valor de resistencia desplegable recomendaría? Tampoco tengo completamente claro dónde se debe colocar exactamente la resistencia, pero es probable que se deba a mi falta de experiencia. Realmente aprecio tu ayuda.
@anrieff No estoy seguro de lo que está diciendo, ya que no explica cuál es la resistencia del ánodo o el alto voltaje. Sin embargo, reitero ... no hay absolutamente nada de malo en tener un alto voltaje de 170-180 V si el diseño se adapta a esto. No tenemos forma de juzgar lo que diseñas.
@DKNguyen La programación es relativamente segura una vez que tiene al menos una resistencia desplegable (el encendido inicial es el verdadero peligro). Dado que el dígito que está a punto de apagar está conduciendo, continuará conduciendo corriente hacia el zener por un corto tiempo. Mientras tanto, programa otro dígito para que esté encendido (microsegundos). Si toma demasiado tiempo en los estados ilegales, ciertamente puede generar un zener de salida, pero nunca he tenido problemas con las escrituras secuenciales donde la demora es de solo unos pocos microsegundos como máximo.
Gracias por la aclaración. A pesar de que el problema está solucionado, aún buscaré hacer esto para evitar otros problemas futuros.
@JackCreasey, la resistencia de mi ánodo es de 10k, el voltaje es de 160-170V. No estoy tomando ninguna precaución especial sobre los estados no válidos, pero, por supuesto, la MCU se inicia más rápido de lo que aumenta el suministro de HV. Estoy 100% seguro de que mantener un dígito en blanco indefinidamente a través de los estados "apagados" 11-15 es la forma esperada de usar un 74141, y los decodificadores de mi reloj han estado funcionando así sin quemarse durante años.
@anrieff ¡Entonces te sugiero que tengas un par de problemas!) Parece que tienes demasiada corriente para la mayoría de los Nixies con los que he tratado. 2) Si se pone en blanco usando estados ilegales, entonces tiene una corriente significativa que fluye a través del zener de valor más bajo en cada dispositivo 74141. Es posible que haya funcionado para usted hasta ahora, pero sugeriría que es un diseño deficiente. Hay muchos comentarios sobre el uso de estados ilegales... y ciertamente no debería hacerlo (en mi opinión). Por lo general, uso FET para controlar los cátodos y no uso el decodificador de estilo antiguo.
@JackCreasey, 1) es una pantalla de ánodo multiplexada, que usa 3 decodificadores para un total de 6 dígitos; 2) el uso de los estados "ilegales" está permitido e incluso recomendado en la misma hoja de datos que vinculó, para borrar los ceros iniciales. Como dije, mi reloj Nixie ha estado funcionando durante años en ese diseño, sin efectos nocivos. Sí, probablemente haya alguna fuga de corriente a través de los zeners, pero no hace que se ilumine un dígito, por lo que supongo que es bastante insustancial.
@JackCreasey sobre su sugerencia de "usar FET para los cátodos": esto solo es realmente factible si está dispuesto a diseñar y soldar de 30 a 60 transistores. Con la fabricación moderna (autoruta, SMD, pick & place) esto está bien. Si está haciendo un trabajo casero, los circuitos integrados dedicados son mucho más convenientes.
@anrieff La hoja de datos NO recomienda el uso de estados ilegales ... lo que sí dice es que "con un circuito externo mínimo puede usar estos estados ilegales para dejar en blanco los dígitos iniciales/posteriores". Entonces, uno debe interpretar esto como que algunos circuitos externos SÍ requerido cuando se utilizan los estados ilegales para el borrado. Estuve expuesto a estos durante décadas... y trabajé en muchos contadores Nixie en los que el voltaje del ánodo se cambiaba para evitar que pasara demasiada corriente por los zeners.
@JackCreasey, como dije, mañana puedo intentar medir qué es realmente esta "demasiada corriente". Creo que está en el rango µA (porque si pruebo los voltajes del cátodo con un DMM, las pequeñas corrientes de polarización del voltímetro son suficientes para hacer que un dígito se ilumine tenuemente; la corriente de fuga del 74141 de los estados en blanco es, por lo tanto, más pequeña, porque el tubo está completamente oscuro). También creo que lo que quieren decir con "circuitos externos mínimos" es solo la resistencia del ánodo. Si tuviera un interruptor de ánodo por cada tubo, ¿por qué usar 74141 en absoluto, por qué no 7441?
@JackCreasey, hice los experimentos propuestos. Sin embargo, solo tengo К155ИД1. La corriente de fuga es de alrededor de 0,1 µA o menos con un esquema como +70V→[10kΩ]→[К155ИД1 colector]→GND, con un estado de entrada ilegal. 10 cátodos consumen digamos 1 µA, esto es un orden de magnitud menor que un milivatio desperdiciado en el decodificador.
... pero tengo que retirar mis palabras de que los decodificadores pueden soportar +160V. ellos no La fuga aumenta bruscamente por encima de 75 V en el colector. La respuesta IV no lineal del tubo Nixie es muy importante, se presenta casi como un circuito abierto cuando los decodificadores están en blanco. La mayor parte de la caída de voltaje de 160 V está en ellos, los colectores del К155ИД1 solo "ven" 20-30 voltios cuando un tubo está en blanco.
@anrieff No es que la fuga aumente por encima de 75V en su caso. Los zeners conducen a su voltaje de rodilla... lo que realmente no se consideraría una fuga. El voltaje que se ve en la salida del controlador (20 V en su caso) se debe a una fuga y probablemente esté dominado por la fuga del transistor de salida. El flujo de corriente es altamente variable (OMI) y debería poder medir fácilmente la diferencia entre las corrientes oscuras y claras para los dígitos.

Es difícil decirlo a partir de las fotos, pero me parece que puede haber hecho un cortocircuito en la resistencia de 20 K en la placa de prueba, lo que producirá el tipo de resultados desafortunados que está viendo.

¡Buena atrapada! Como dices, difícil de ver pero vale la pena mirar.
Muy bien visto. Lo aislé y lo intenté de nuevo, pero lamentablemente obtuve el mismo resultado. Aunque realmente aprecio la idea.
Esta es muy posiblemente la respuesta. @CallumCooper, actualice su pregunta con nuevas fotos después de la corrección sugerida aquí.
Parece que me estoy comiendo mis palabras aquí. Después de colocar un chip y una resistencia nuevos (la última vez solo un chip nuevo), el circuito ha funcionado sin problemas durante los últimos 3 minutos. ¡Un nuevo récord! Gran solución muchas gracias.

Si no recuerdo mal, el SN74141 está clasificado para manejar un máximo de 60 V CC en los pines de salida.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Averigüe (mida) cuál es la caída de voltaje a través de un dígito ionizado y agregue 55 a ese valor. Con suerte, ese voltaje es más alto que el voltaje mínimo de encendido (disparo) de su tubo Nixie. Ajuste su suministro de alto voltaje para que sea algo menor que ese valor.

Entonces lo más probable es que necesite ajustar el valor de la resistencia de límite de corriente para lograr la corriente deseada.

Supongo que hay numerosos artículos disponibles a través de Google que muestran cómo usar ese chip para impulsar los tubos Nixie que están disponibles actualmente.

Esto es muy interesante gracias. Otra respuesta ha sugerido que esto puede causar dificultades para que los dígitos se iluminen, pero si otras soluciones no funcionan, parece una buena opción. Gracias de nuevo :)
> "Si no recuerdo mal, el SN74141 está clasificado para manejar un máximo de 55 V CC en los pines de salida". No, este no es el caso. Puede manejar 160 voltios.
@anrieff Absolutamente NO. Los zeners en la salida del 74141 son de aproximadamente 60-65V. Mira la hoja de datos. neon1.net/nixieclock/sn74141.pdf
@JackCreasey, ¿de dónde obtienes esos valores de la hoja de datos? ¿El parámetro "Voltaje de salida de estado desactivado"?
@anrieff Lo agregué a la respuesta de Dwayne ... formulario directo de la hoja de datos de TI.
@JackCreasey, esta no es una calificación máxima absoluta. Supongo que a voltajes de colector más altos, las corrientes de fuga se vuelven sustanciales, de ahí la recomendación. Tengo algunos К155ИД1 y puedo probarlo mañana en la oficina si tienes curiosidad.
Los circuitos integrados del controlador Nixie Tube siguen muriendo
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