輝光管時(shí)鐘——50年前的黑科技

zF 發(fā)燒友獅子君用輝光管鐘記時(shí),與眾不同,酷到?jīng)]朋友。一起來領(lǐng)略復(fù)古工業(yè)之美吧~
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輝光管屬于電真空器件,也就是電子管,玻璃外殼,通常為圓柱形,金屬電極從底部引出管身外,內(nèi)部有一個(gè)陽(yáng)極電極,若干個(gè)陰極電極。輝光管內(nèi)部并不是真空,充滿著由氖氣、氬氣以及水銀蒸汽等組成的混合氣體,主要成分是惰性氣體氖氣。


陰極:由于輝光管是金屬陰極產(chǎn)生輝光放電效應(yīng)所發(fā)光,所以每一個(gè)數(shù)字都有一個(gè)獨(dú)立的陰極,這個(gè)金屬陰極形狀本身就是一個(gè)完整的手寫體阿拉伯?dāng)?shù)字,它們?cè)诠軆?nèi)依次疊放在一起,彼此絕緣。通常這些金屬數(shù)字是通過頂部和底部的兩個(gè)小孔穿起來固定而成,每穿過一片金屬數(shù)字都用一片陶瓷片或云母片隔開絕緣。從側(cè)面可以看到每一個(gè)不同數(shù)字亮起的時(shí)候,數(shù)字所在的位置都不同,這也是輝光管的一個(gè)顯著特點(diǎn)——數(shù)字顯示的層次感非常強(qiáng)。

陽(yáng)極:在疊加的金屬數(shù)字外圍,尤其是在正面和側(cè)面,會(huì)看到一層金屬網(wǎng)罩,連接著背面的金屬板形成一個(gè)整體并包圍在金屬數(shù)字陰極的周圍,這個(gè)網(wǎng)罩就是輝光管的陽(yáng)極。工作的過程中需要給這個(gè)金屬陽(yáng)極加上 170V 左右的高電壓,才能使陰極的金屬數(shù)字產(chǎn)生漂亮的橘紅色光芒。做成網(wǎng)格的目的是為了是方便閱讀,網(wǎng)格越細(xì)膩,內(nèi)部的數(shù)字也就看的越清晰。

我的這款輝光鐘,輝光管型號(hào)為 IN-14,產(chǎn)于上世紀(jì) 70-90 年代的蘇聯(lián)(現(xiàn)在貌似已經(jīng)絕版),直徑 18.5mm-19mm,管身高度 54.5mm,內(nèi)部陰極數(shù)字高度 18mm,共 13 腳,其中 1 個(gè)陽(yáng)極,12 個(gè)陰極。略顯遺憾的是管子后面沒有 OTK 印章(前蘇聯(lián)質(zhì)量管理體系的檢驗(yàn)合格章),咨詢后官方說太多管子因?yàn)槟甏眠h(yuǎn)印章不清晰,為了保持統(tǒng)一的美觀性,干脆都清洗掉了。

PCB 底座為高效率升壓電路,靜態(tài)驅(qū)動(dòng),非動(dòng)態(tài)掃描,采用工業(yè)級(jí) RTC 模塊 DS3231SN 來做時(shí)鐘源,精度在 ±1 分鐘/年,內(nèi)置 CR1220 鋰電池,在斷電后不需要再次校時(shí),支持紅外遙控器。

通電效果展示。輝光管內(nèi)發(fā)光的并不是數(shù)字燈絲,而是利用金屬陰極在惰性氣體環(huán)境中產(chǎn)生輝光放電效應(yīng)產(chǎn)生的光芒,這個(gè)光的顏色主要取決于內(nèi)部的氣體的成分。由于輝光管內(nèi)部主要?dú)怏w成分是氖氣,所以光輝為橘紅色。如果仔細(xì)觀察,我們會(huì)看到不是數(shù)字金屬絲在發(fā)光,而是金屬絲周圍的一層氣體在發(fā)光。






這款輝光鐘提供了 4 種數(shù)字顯示特效,漸變、淡入淡出、翻牌、標(biāo)準(zhǔn)。下面的 gif 為漸變效果,我最常用的,淡入淡出就是和 GIF 相比,要前一個(gè)數(shù)字完全消失后,下一個(gè)數(shù)字才淡入。翻牌是數(shù)字變化時(shí),數(shù)字會(huì)挨個(gè)顯示最后停在該顯示的數(shù)字上。

輝光管有一個(gè)所有人不愿意發(fā)生的現(xiàn)象叫做“陰極中毒”,主要是因?yàn)榘l(fā)光的數(shù)字(陰極)的炙熱金屬分子連接到非發(fā)光的電極上最終導(dǎo)致無法正常進(jìn)行輝光放電,導(dǎo)致輝光管損壞。為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生,保證輝光管各個(gè)數(shù)字都能長(zhǎng)時(shí)間正常工作,我們必須讓輝光管每隔一段時(shí)間各個(gè)數(shù)字均顯示若干秒鐘。于是這款輝光鐘的設(shè)計(jì)者加入了陰極保護(hù)功能,效果為每隔一段時(shí)間,每只輝光管的每個(gè)數(shù)字均交替顯示若干秒鐘。下圖 gif 為保護(hù)功能啟動(dòng)時(shí)的效果。(除此之外還有設(shè)置自動(dòng)開機(jī)/關(guān)機(jī)時(shí)間的保護(hù)功能)

每根 IN-14 輝光管底部安裝了一顆 5050 的 RGB LED,可實(shí)現(xiàn)七種顏色的背光,亮度可調(diào),還可設(shè)置三種閃爍模式:關(guān)閉、呼吸閃爍、常亮。在呼吸閃爍模式下,可以設(shè)置為固定顏色呼吸閃爍,也可以 7 種顏色之間切換呼吸閃爍,還可以設(shè)置為一周七天每天不同顏色自動(dòng)切換,下圖為 7 種背景光顏色。







最后放幾張背光美圖。



結(jié)語(yǔ):輝光管復(fù)古工業(yè)的風(fēng)格(蒸汽朋克)深深的吸引了我,每天看到它溫暖的光芒都會(huì)覺得心情舒暢。誰(shuí)說時(shí)間看不到摸不著?它已化作橘光,在我眼前。未來有機(jī)會(huì)我想買個(gè)更大的。

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