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.
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 :
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.
Donc pour gérer tous les tubes Nixie via leurs K155ID1, j’ai utilisé un microcontrôleur PIC16F874.
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 :
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.
Et voici le schéma avec le code source du microcontrôleur :
(Cliquez dessus pour agrandir ou version PDF: schema_horloge_nixie_in18.pdf)
Code source pour PIC16F874 sous MPLAB : Horloge.c