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Horloge Nixie IN-18

J’avais 6 tubes IN-18 depuis pas mal d’années en stock que je gardais pour quelque chose de spécial mais sans vraiment trouver quoi. Puis je me suis qu’il serait sympa si, au lieu d’utiliser un ordinaire pont de diodes moderne pour le redressement de la HT, j’utilisais un tube électronique ! Donc au final, une horloge Nixie avec un tube électronique ! Il s’agit donc clairement d’une réalisation électronique pour se faire plaisir. En gros, je l’ai fait parce que c’était possible !

Les tubes Nixie sont des afficheurs numériques à cathode froide à décharge. En gros, on a une anode et 10 cathodes (une pour chaque chiffre généralement, parfois une ou deux autres pour un point) et le tube est rempli d’un gaz néon, d’où leur couleur orangée si caractéristique. Lorsqu’on fait passer le courant d’une anode vers une seule cathode, les électrons se détachant de la cathode pour aller vers l’anode et entrant en contact avec le gaz, ionise celui-ci ce qui provoque l’illumination d’un chiffre.

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Mais les IN-18 sont particulièrement rares de nos jours. Il y a quelques années, genre 6-7 ans, on pouvait en trouver en pelleté grâce au matériel militaire russe réformé qu’on trouvait sur les sites comme eBay. Je me souviens que j’avais acheté des tubes IN-8-2 pour 6€ les 4 neufs, soit 1,50€ l’unité. Maintenant, on est sur du 24-28€ les 2 neufs, soit 12-14€ l’unité. Et c’était des petits tubes facilement trouvables. Les IN-18 se trouvaient mais était quand même cher du fait de leur taille et des beaux chiffres qui donnent, environ 100-125€ les 6 en 2010. Maintenant, les stocks russes sont quasiment épuisés, les prix ont augmenté avec la rareté, on est dans les 300€ les 6 IN-18. Heureusement, j’avais fait mon stock pour les petits tubes. Par contre, pour les IN-18, j’en ai que 6, donc il ne faut pas qu’il y en ait un qui pète !

Les tubes IN-18 sont posés sur des supports trouvés à la manière des supports pour circuit intégré qui permettent également d’avoir des LEDs qui éclairent à la base du tube. Vu que le matériau extérieur des tubes Nixie est le verre, cela donne un rendu tout à fait joli.

J’ai choisi d’utiliser une lampe EZ80 comme tube électronique de redressement de tension (autrement appelé valve) parce que c’est le premier tube électronique que j’ai fait fonctionner (je me souvent encore de mon émerveillement lors de la montée de la tension sur l’affichage de mon l’oscillo). Il n’est plus fabriqué mais on le trouve facilement d’occasion sur Internet. J’aurais pu utiliser une lampe EZ90 qui est toujours fabriquée et qu’on trouve neuve dans n’importe quelle boutique de tubes électroniques ou j’aurais pu également utiliser une lampe EZ81, qui a le même bronchage que l’EZ80, qui est donc compatible et qui a plus de puissance. Mais non, je préfère utiliser une bonne vieille EZ80 ! Au pire, si j’en trouve plus, je mettrais une EZ81 à la place.
Ce tube, utilisé pour le redressement de tension est une double diode qu’on pourrait représenter de nos jours comme ceci :
ez80_diode.jpg
Par rapport à 2 simples diodes récentes, ce tube demande une tension de chauffage du filament à 6,3V afin générer un flux d’électrons au niveau d’une cathode à l’intérieur pour faire passer le courant que dans un seul sens (des 2 anodes vers la cathode).
Mais utiliser un tube électronique a un autre inconvénient par rapport à 2 diodes modernes, les tubes s’usent ! La capacité à générer un flux d’électrons par le filament, et donc de faire passer le courant de l’anode vers la cathode, diminue au fur et à mesure de son utilisation. Les tubes électroniques grand public, qu’on trouvait dans les postes de radio, les télévisions ou encore les platines vinyles avec ampli intégré, avaient une durée de vie moyenne de 5000 heures. Celui que j’ai utilisé était déjà d’occasion ! Pourtant j’ai terminé l’horloge en Février dernier et le tube fonctionne toujours très bien depuis. Cela reste impressionnant pour cette technologie ancienne, utilisée dans les premiers ordinateurs et qui tombaient assez souvent en panne. J’avais prévu d’en acheter un petit stock sur Internet, je ne l’ai toujours pas fait.
Au final, ce tube permet un redressement jusqu’à une tension de 350V avec, au maximum, 90mA. On est sur du 250V avec 35-40mA donc c’est bon.

On a les tubes Nixie avec leur HT pour les alimenter, maintenant il faut quelque chose pour contrôler tout ça. Et là, on fait appel à la seul technologie récente dans ce projet, le microcontrôleur ! Mais avant de choisir le modèle de microcontrôleur, il a fallut déterminer quel type d’affichage j’allais devoir gérer, chaque chiffre indépendamment ou multiplexé ?
- Indépendamment permet des chiffres plus lumineux car allumés tout le temps mais aussi consomme plus pour la même raison.
- Multiplexé permet une économie d’énergie car un seul tube est allumé à la fois très rapidement et aussi une économie de composants vu que les chiffres sont mis en parallèle et que l’affichage est gérer au niveau logiciel par le microcontrôleur.
Même si ça consomme plus, j’ai choisi indépendamment, ça sera plus agréable à voir et la consommation ne dépasse pas la capacité du tube électronique.
Mais avec chaque chiffre indépendamment, ça va en faire des connexions pour chaque chiffre ! Heureusement, les 10 cathodes de chaque tube Nixie sont gérés par une contrôleur K155ID1 qui ne demande que le chiffre au format binaire en entrée.
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Donc pour gérer tous les tubes Nixie via leurs K155ID1, j’ai utilisé un microcontrôleur PIC16F874.
pic16f874.JPG

L’énergie pour tout ça est fournie par un transformateur torique destiné aux amplis à lampes qui fourni 250V pour la haute tension, 6,3V pour le chauffage de la seule lampe et 12,6V (normalement destiné au chauffage d’autres lampes) pour les LEDs et les puces.

Vu qu’on avait tout le matériel, il ne retrait plus qu’à programmer le microcontrôleur et on obtient ça :

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Deux cadrans ont étés rajoutés à l'avant afin de surveiller la haute tension et l'intensité (et accessoirement, il font classe aussi).

Toute l’électronique a été insérée dans un boîtier Hammond 1444-16CWW pour faire classe avec ses cotés boisés et qu’il fallait bien ça pour des si beaux tubes Nixie.

20170115_215619.jpg

Et voici le schéma avec le code source du microcontrôleur :
schema_horloge_nixie_in18_jelora.jpg
(Cliquez dessus pour agrandir ou version PDF: schema_horloge_nixie_in18.pdf)

Code source pour PIC16F874 sous MPLAB : Horloge.c

5 Juin 2019 20:52
Bonjour, j'ai réaliser votre montage qui est très bien pensé, mais une fois fini j'ai pu remarquer que mon horloge prenait de l'avance (environ 30 sec d'avance toute les 10 min).Cette avance n'est pas négligeable sur le long terme.Avez vous une solution ? je vous remercie à l'avance de votre réponse.Continuer ce que vous faite cela est très enrichissant.

Jelora
15 Juin 2019 18:54
Dans mon horloge, le quartz du microcontroleur se trouve à l'intérieur du boitier où règne une certaine chaleur à cause du transformateur et du tube électronique. Cette chaleur a une incidence sur la fréquence réelle du quartz. J'avais adapté le code du microcontroleur pour qu'il en tiennent compte en mettant des boucles de temporisation.
Il est possible de modifier l'exactitude de la seconde en changeant les valeurs de la variable "frameMax" ligne 34 et en changeant les valeurs dans les boucles de temporisation de précision ligne 196 à 199.

21 Juin 2019 00:21
Bonsoir, je modifierai donc le code comme vous me le conseillez, merci beaucoup de votre réponses et continuez ce que vous faite cela est très cool ;)

16 Octobre 2019 09:38
Bonjour, j'essaye actuellement de réaliser un projet identique avec des tubes nixies, mais le souci c’est que je ne sais pas comment me débrouiller avec un transformateur pour alimenter les 6 tubes, plus réguler la tension pour pouvoir alimenter le PIC 16F... et grâce a votre blog des plus enrichissant j'ai pu voir que vous deviez connaitre la solution à mon problème.
j'aurai besoin de votre aide ;)

Jelora
18 Octobre 2019 21:29
Tu peux poser tes questions ici. :)

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