Fragen zu Anzeigeröhren (Nixie)

Guten Morgen,

bezüglich meiner Nixie-Uhr habe ich mal eine Frage. Wie lange halten solche Röhren?

Folgendes Problem: Ich habe vor etwa 4 Jahren eine solche Uhr gebaut nach Elektor Vorlage mit 6 Röhren und 2 Glimmlampen. Aktuell werden alle Röhren am unteren und oberen Rand nicht mehr exakt ausgeleuchtet. wenn die beiden Glimmlampen (Doppelpunkt) im Takt aufleuchten wird dieser Effekt noch stärker.

Da ich davon ausgehe, dass die Röhren gleichseitig nicht so gleichmäßig "nachlassen" und sich die o.g. Veränderung mit den Punkten ergibt, würde ich den Fehler eher in der Spannungsversorgung 180V suchen?

Wo könnte der Fehler liegen?

Danke, Gruß Alexander

Hallo Alexander,

einfach klassische Fehlersuche betreiben: Die 180V mal messen und mit "Oszilloguck" anschauen. Wahlweise bekannt saubere 180V von extern einpeisen (an der Schaltung geht dadurch nichts kaputt).

Weitere Kandidaten sind die Vorwiderstände.

Die Nixieröhre an sich ist eine Glimmlampe und bei richtiger Stromeinstellung "unbegrenzt" haltbar. 4 Jahren machen ja schon VFD-Anzeigen klaglos mit und die haben einen Leuchtstoff, der mit der Zeit verschleißt.

Gruß
Christian

Hallo Christian,

Zitat:

Original von kampfruderer 4 Jahren machen ja schon VFD-Anzeigen klaglos mit und die haben einen Leuchtstoff, der mit der Zeit verschleißt

die sowjetische IN-Serie wurde mit 10.000h angegeben und hielt höchstens 4 Jahre bei stark nachgelassener Helligkeit.

Bei den Ziffernanzeigeröhren kommt es wie generell bei Glimmlampen sehr auf den Kathodenstrom an. Bei kleinen Strömen ist der Verschleiß kaum messbar, ab einer gewissen Stromstärke nimmt dieser rapide zu.

Das lässt sich gut an abschaltbaren Steckdosenleisten beobachten. Wenn dort die Glimmlampe von Beginn an recht hell leuchtet ist der Vorwiderstand (absichtlich?) zu gering dimensioniert (oft nur 100k, entspricht ca. 1,5 mA Stromfluss) und nach eins zwei Jahren ist der Ein-Zustand kaum noch zu erkennen.

Auch ist der Multiplex-Betrieb bei Nixies umstritten, das WF als Hersteller hatte hierzu seinerzeit einen Artikel in der rfe veröffentlicht.

VG René

Guten Morgen,

kurzes Update, ich habe gestern mal messen wollen, zuvor die Uhr wieder eingeschaltet und das Problem trat nicht auf ???


Ich hasse sowas, aber mal sehen, wie lange das funktioniert, ggf. wird da auch was warm...

Update, wenn es was neues gibt. Danke erstmal für Eure infos

Gruß Alexander

Hallo René,

einen Wecker mit sowjetischer VFD aus der Serie habe ich mal über ein Forenmitglied bekommen. Als ein Bekannter mal in der ehemaligen SU Röhren bestellte, habe ich eine neue VFD mitkommen lassen. Großer Fehler: Dat Dingen is jetzt so hell, daß man dabei lesen kann. Bei Weckern also besser über den Verschleiß freuen als ärgern. In Stade weckt mich jetzt ein WF-Wecker aus Julian's Beständen. Der leuchtet nur dezent und auf Tastendruck.

Das mit den Glimmlampen an Steckdosen habe ich auch beobachtet, aber es waren nicht die eigenen. Also habe ich keine Ahnung, wie lange die gelaufen haben, bis sie dunkler wurden. An den eigenen (Industriequalität, z.T. gebraucht gekauft) kann ich das nicht feststellen -> richtig ausgelegt.

Mein einziges Gerät mit Ziffernröhren ist ein RFT "Universalzählsystem", das mindestens 40 Jahre alt ist und im ersten Leben im "Fermeldetechnischen Zentralinstitut" sicher viel mitgemacht hat.
An dem war zum Kaufzeitpunkt einiges kaputt, aber keine Ziffernröhre. Die verrichten hell und klar ihren Dienst. Sie werden auch konstant angesteuert, jede an einem BCD -> 1-aus 10-Dekoder. Der Hersteller wird sich an die Datenblätter des WF gehalten haben

Gruß
Christian

Hallo Christian,

das Problem an den verbrauchten VFD ist nicht die nachlassende Leuchtkraft an sich, sondern die Unterschiedlichkeit der Segmente. Das Erscheinungsbild ist dann hässlich verwaschen.

Das Problem ist. dass die voreingestellten Ströme oft unnötig hoch sind und sich so der Verschleiß sinnlos erhöht. Auch in manchen Röhrenradios mit EM/UM11 ist das übrigens so. Ich hab das dort teilweise mit Spannungsabsenkung an der Anode geändert, weil diese Augen inzwischen ein Vermögen kosten.

Vor 2 Jahren habe ich einen schönen ukrainischen Bausatz mit sowjetischen, 50 Jahre alten Nixies aufgebaut.

Die leuchten noch wie am ersten Tag.

Mit zu hoch eingestellten Strömen kann man aber auch bei Nixies viel falsch machen. Man sollte immer so bemessen, dass die Ziffern geradeso vom Leuchtsaum bedeckt werden.

Mit Messgeräten kann man eine 24/7-Uhr schlecht vergleichen, da diese heute nur noch in Ausnahmefällen im Dauereinsatz sind.

Mein Kumpel hat übrigens seine eigene (Arduino-)Uhr kreiert und ihr einen PIR verpasst, der die Nixies nur dann zuschaltet, wenn sich jemand in der Nähe aufhält.

VG René

Hallo!

Was ist denn ein PIR?

Guido

PIR ist der neuzeitliche Fachbegriff für einen IR-Bewegungsmelder, so wie heutzutage ein FI-Schutzschalter RCD heißt, ist ein Bewegungsmelder ein PIR

Steffen

Röhren?? Ok, komme ich mal wieder mit meinem Senf....


Nixies aka Glimmziffernröhren halten sehr sehr lange ..wenn man sie ordentlich behandelt.
Leider tut dies ein großer Teil der üblichen Arduino oder PIC Uhrenschaltungen eher nicht.

Man sollte rekapitulieren was in solch eine Röhre bzw. einer Glimmlampe stattfindet. Die Spannung steigt so lange an, bis die Röhre zündet, das ist eine "Stoßionisation", d.h. innerhalb kurzer Zeit steigt der Strom in der Röhre von 0 auf unendlich..wenn er nicht durch externe Maßnahmen begrenzt wird, anderenfalls würden Einem ja die Scherben um die Ohren segeln.
Dieser Zündvorgang ist Streß für die Kathode, es werden geringe Mengen Material verdampft und das um so mehr, je höher der Strom ist. Wird der Strom nicht begrenzt, geht die Glimmentladung in eine Bogenentladung über die sehr niederohmig ist und gewaltige Wärmemengen freisetzt..will man eher nicht.

Der Ein- oder Andere wird sich an die Aussage erinnern das Leuchtstoffröhren im Wesentlichen durch die Startvorgänge altern, nicht durch die Brenndauer. Dies wird durch exakt die selben Vorgänge hervorgerufen. Man sollte eine LSL lieber kurze Zeit weiter leuchten lassen, anstatt sie aus und dann wieder ein zu schalten. Einer Glühlampe ist das egal...

Für eine lange Lebensdauer ist es deshalb wichtig den Strom zu begrenzen, dabei darf aber auch nicht vergessen werden das parallel zur Röhre noch Schaltkapazitäten liegen, die im Zündmoment entladen werden. Eine Nixie oder eine Glimmlampe an einer langen Zuleitung wird nicht lange leben sondern beizeiten schwarz werden (das ist das abgesputterte Kathodenmaterial das sich da am Glaskolben niederschlägt) da sich die Leitungskapazität im Zündmoment unbegrenzt in der Lampe auswirkt.
Unnötige Zündvorgänge sind zu vermeiden und das ist der eingangs angesprochene Punkt mit "modernen" Uhrenbausätzen. Oft wird aus Effekthascherei eine "Überblendmimik" zwischen Ziffern oder eine Dimmbarkeit implementiert, dies und Multiplexvorgänge im Allgemeinen sind aber eigentlich genau das, was zu vermeiden ist, ständige Neuzündungen mit hoher Frequenz. In den DDR Datenblättern zu Glimmziffernröhren wird nur eine einzige Röhre erwähnt die für Multiplexbetrieb zugelassen ist, das ist die winzige Z590 .. für Tischrechner. Alle anderen sind statisch zu betreiben!

Der Effekt das Ziffern nur unvollständig leuchten ist auf ein Vergiftung der Kathode durch Ionenbeschuß zu erklären, leider läßt sich dieser nicht vermeiden. Man kann solch Röhren aber regenerieren in dem man die betreffenden Ziffern eine Zeit lang mit überhöhtem Strom betreibt, die Ziffer "wächst da langsam wieder zu" und funktioniert danach wieder. Ich habe das noch nie machen müssen und müßte im Bedarfsfall nach den verwendeten Strömen selber mal googeln. Der Effekt tritt übrigens gerne bei nur selten benutzen Ziffern zu erst auf, beispielsweise bei der 2 der Stundenzehner einer Uhr zuerst.

VFDs sind ein grundsätzlich anderes Paar Schuhe, das sind im Prinzip moderne magische Augen. Der Leuchtstoff ist gegenüber früher schon deutlich strapazierfähiger geworden, magische Augen haben gerne völlig taube Leuchtschirme, aber der Elektronenstrom durch die Röhre selbst ist noch völlig ok.

Die Röhren werden hauptsächlich durch Abnutzung taub, wo nichts hell leuchtet, wird auch nix taub. In seltenen Fällen läßt aber auch die Emissionsfähigkeit der Kathode nach. Wie bei jeder Röhre sollte man vemeiden diese zu heizen ohne Strom fließen zu lassen, das macht Kathoden taub, aber die Technologie hat das mittlerweile sehr gut im Griff. Früher gab es Röhren für die Rechentechnik oder Digitaltechnik im Allgmeinen, bei diesen Röhren wurde kein Wert auf Rausch- oder Klingarmut gelegt, aber die Kathode war dafür ausgelegt lange Zeit ohne fließenden Anodenstrom klar zu kommen. Flipflops stehen nun mal gerne lange Zeit auf nur einer Seite, durch ein Röhre fließt Strom, durch die daneben aber nicht.

Gruß,
Holm

Hallo Holm,

ganz so kann es nicht sein, dann würden Glimm- und Leuchtstofflampen bei Wechselspannungsbetrieb (mit 100 Nulldurchgängen pro Sekunde) sehr schnell verschleißen, da sie ja ständig neu gezündet werden.

Tun sie aber nicht...

VG Remé

Zitat:

Original von Goofi Hallo Holm, ganz so kann es nicht sein, dann würden Glimm- und Leuchtstofflampen bei Wechselspannungsbetrieb (mit 100 Nulldurchgängen pro Sekunde) sehr schnell verschleißen, da sie ja ständig neu gezündet werden. Tun sie aber nicht... VG Remé

Deshalb sind Glimmlampen eher schwarz als Glimmziffernröhren und erreichen bei Wechselspannungsbetrieb nicht die Lebensdauer von Nixies.
Bei LSL bleibt die Kathode heiß, der Glühfaden wird aus Temperatur und damit emissionsfähig gehalten, diese Kahtode in ihrer Ausführung als Glühkathode ist für Wechelspannungsbetrieb optimiert. Die zünden dann bereits bei um die 20V Spannung über der Röhre.

Reicht Dir diese Erklärung? :-)

Hallo,

das Wiederzünden in jeder Halbwelle ist nicht ganz so kritisch wie das Neu-Zünden (Leuchtstofflampen...aber auch Hochdrucklampen), aber das Argument hat trotzdem eine Berechtigung, weil es ja auch wechselstrombetriebene Glimmlampen gibt und bei Glimmlampen ist der Unterschied zwischen Erstzündung und Wiederzündung bei jeder Halbwelle vernachlässigbar.

Grundsätzlich sind die Ausführungen von Holm aber richtig ! Es kann aber sein, daß die Glimmanzeigeröhren im Gegensatz zu gewöhnlichen Glimmlampen empfindlicher auf die ständigen Neuzündungen reagieren, das zeigen die vielfältigen Erfahrungen mit dem Multiplexbetrieb sehr deutlich.
Etwas Wichtiges kommt aber noch hinzu: Um bei Multiplexbetrieb eine gute Helligkeit zu bekommen, muß während der geringen Einschaltdauer ein wesentlich höherer Strom gefahren werden, da ja durch Multiplexbetrieb zwangsläufig eine PWM mit geringer Einschaltdauer entsteht! Glimmlampen haben im Gegensatz zu LED aber ein ungünstigeres Proportionalitätsverhalten Strom zu Helligkeit, so daß hier gern einfach viel zu hohe Ströme während der kurzen Leuchtdauer gefahren werden müssen, um auf die gewünschte schöne Helligkeit zu kommen ! Das kann also neben dem Sputter-Effekt durch das ständige Schalten der bestimmendere Faktor sein.
Gleichstromdauerbetrieb vermeidet beide und viell noch mehr Nachteile und man hat lange Freude an den Röhren. (...war ich glücklich, als ich mit 13 endlich eine für 16 Ostmark Sonderpreis im FSGW ergattern konnte... vom Drachen im Werksverkauf ^^)

Ich verstehe nicht, wieso man bei Glimmanzeigeröhren überhaupt Multiplex fahren muß, im Gegensatz zu 7-Segment gibts doch pro Draht eine fertige Zahl und mit Zwischenspeicher vor dem Dekoder spart man hier doch eh nichts ?? Multiplex ist doch eher für Kombi-Anzeigen mit vielen Stellen, um hier die Anzahl der Drähte vom und zum Display zu minimieren. Der andere Schickimicki wie Überblenden wäre schon cool, WENN die Anzeige dabei nicht so leiden würde...

Ich würde NIXIE-Uhr stets mit normalem CMOS-Gedöns + Hochspannungstransistoren MPSA 42 je Zahl.. aufbauen, aber ich bin wie so oft zu minimalistisch-konservativ... bei Funkuhrkonzepten dürfte das aber auch gut gehen mit entsprechendem Zwischenspeichern um damit die Röhren statisch ansteuern zu können.

Gruß Ingo

Nee, Holm.

Unsere Treppenlichtschalter hatte ich vor ca. 15 Jahren mal mit Glimmlampen vom Conrad und 470k-Vorwiderständen versehen, damit man sie im Dunkeln findet.

Die sind nach dementsprechend ca. 160.000 Betriebsstunden alle noch am Leben und nicht schwarz.

Dagegen pfeifen die überlasteten GL aus den Billig-Steckdosenleisten mit ihren 100k-Rvs schon nach 2 Jahren auf dem letzten Loch.

Schließlich will man neue an die verehrte Kundschaft bringen. Ran kommt man an die Sch***dinger ja nicht.

VG René

Hallo René,

kleine Glimmlampen sind eine andere Welt, wenn auch die Grundphysik die gleiche ist.
Die Schwärzung mit der Zeit ist EXTREM vom Strom abhängig, deshalb werden Dauerglimmlichter mit weniger Strom als die von kurzzeitigen Einschaltkontrollen gefahren, es gibt bei BJ auch unterschiedliche Glimmlampeneinsätz 0,6 und 1,5 mA afair... bitte nachsehen.

Mit 470kOhm bist Du da im Niederstrombereich, d.h. kein Wunder, daß die so lange gehen, ich habs oft auch schon anders gesehen, nach 10 Jahren keinerlei erkennbares Licht mehr trotz Stromflusses (auf dem Labortisch ausprobiert).

(Es stört bei Glimmlampen auch nicht, wenn die Kathoden nicht bedeckt sind, aber das ist ja nicht einziges Thema gewesen -> Schwärzung und unvollständig bedeckte kathoden sind wahrscheinlich zu trennende Phänomene)

Gruß Ingo

Zitat:

Original von Goofi Nee, Holm.

Was..nee?

Zitat:

Unsere Treppenlichtschalter hatte ich vor ca. 15 Jahren mal mit Glimmlampen vom Conrad und 470k-Vorwiderständen versehen, damit man sie im Dunkeln findet. Die sind nach dementsprechend ca. 160.000 Betriebsstunden alle noch am Leben und nicht schwarz. Dagegen pfeifen die überlasteten GL aus den Billig-Steckdosenleisten mit ihren 100k-Rvs schon nach 2 Jahren auf dem letzten Loch. Schließlich will man neue an die verehrte Kundschaft bringen. Ran kommt man an die Sch***dinger ja nicht. VG René

Meine Aussage schließt doch nicht aus das es beschissen dimensionierte Vorwiderstände in Schaltungen gibt.
Du hat keinen direkten Vergleich und Du hast die Vorwiderstände in den Billigsteckdosen nicht gemessen.
Gängige Größe ist übrigens 150-180KOhm an 220-230V.

Gruß,
Holm

Zitat:

Original von ELEK Hallo, das Wiederzünden in jeder Halbwelle ist nicht ganz so kritisch wie das Neu-Zünden (Leuchtstofflampen...aber auch Hochdrucklampen), aber das Argument hat trotzdem eine Berechtigung, weil es ja auch wechselstrombetriebene Glimmlampen gibt und bei Glimmlampen ist der Unterschied zwischen Erstzündung und Wiederzündung bei jeder Halbwelle vernachlässigbar. [..] Gruß Ingo

Das stimmt so auch nicht Ingo. Der Ionisationsgrad einer über den Nulldurchgang verlöschenden Glimmlampe ist wesentlich höher, als einer die ein paar Minuten aus ist.

Hast Du noch nie einer ausgelutschten Glimmlampe mit der Taschenlampe nachgeholfen zu zünden?

Gruß,
Holm

Hallo Ihr,

wow, das ist interessant! Ich lerne gerade mächtig dazu, weil ich keine Ahnung von Röhren habe. Macht bitte weiter so!

VG Marcus

Hallo Ingo,

Zitat:

Original von ELEK Ich verstehe nicht, wieso man bei Glimmanzeigeröhren überhaupt Multiplex fahren muß, im Gegensatz zu 7-Segment gibts doch pro Draht eine fertige Zahl und mit Zwischenspeicher vor dem Dekoder spart man hier doch eh nichts ??

doch man spart. Dekoder, Treiber und/oder Ports.

Bei Multiplex genügt ein Dekoder für 6 Stellen. Wenn man dann noch einen SN/MH74141 bzw. K155ID1 (wie im Bausatz) einsetzt spart man noch dazu die Zifferntreiber.

VG René

Zitat:

Das stimmt so auch nicht Ingo. Der Ionisationsgrad einer über den Nulldurchgang verlöschenden Glimmlampe ist wesentlich höher, als einer die ein paar Minuten aus ist. Hast Du noch nie einer ausgelutschten Glimmlampe mit der Taschenlampe nachgeholfen zu zünden?

Hallo Holm, Der Vergleich zu Bogenentladungen hinkt deshalb, weil die Glimmlampe verhältnismäßig "kalte" Kathoden hat ! Leuchtstofflampen und Hochdrucklampen haben dagegen "heiße" Kathoden, man braucht ja den Zündimpuls bei Leuchtstoff und NA/HQI-Lampen nur für die erste Halbwelle, danach (Glimm-Bogenübergang erfolgreich) ist die Wiederzündspitze kleiner als der Netzspannungsscheitel. (HQL ist Sonderfall, weil hier die Hauptentladung über Glimmentladung einer Hilfselektrode eingeleitet wird, grundsätzlich ist der Mechanismus auch hier da).

Wenn man über einer Glimmlampe an U~ ein Oszilloskop schaltet, wird man dagegen feststellen, daß die Wiederzündspitze zwar etwas kleiner als die Kaltzündspannung ist, jedoch nicht wesentlich ! In der Praxis bei Neonglimmlampen zwischen 60...70V (mit Toleranz ist klar), bitte testen.

Es ist deshalb nach meinem Wissen...Erfahrung tatsächlich so, daß eine Glimmlampe während jeder Halbwelle annähernd "kalt" zündet...zünden müß, wobei Du GRUNDSÄTZLICH Recht hast mit der qualitativen Aussage ! Man darf auch nicht vergessen, daß der Ionisationsgrad bei Glimmentladungen viel kleiner als bei Bogenentladungen ist (die Leuchtstofflampe funktioniert bereits mit echter Bogenentladung). Bei einer Bogenentladung wird das Gas auch thermisch ionisiert und durch die schweren Ionen ergibt sich damit eine größere Zeitkonstante als bei stromschwachen Glimmentladungen...

Aber ganz 100% genau kann ichs auch nicht beschwören, würde aber von meinen Messungen her behaupten, daß der Unterschied zwischen Zünden und Wiederzünden bei jeder Halbwelle ausgeprägter sein müßte, wenn das so relevant wäre was Du sagst.

Den Lichteinfluß auf die Zünd-Daten hab ich bei meinem Jakubaschk'schen Wechselblinker anschaulich sehen können (da war ich 12 glaubich...), die Frequenz hing vom Beleuchtungsgrad ab... Das hat aber nichts mit der Ionisierung durch ein vorheriges Brennen zu tun, der Effekt ist immer da.
Bei LS-Startern muß deshalb teilweise radioaktives Gas verwendet werden, damit die zuverlässig zünden... Das hat aber nicht so wirklich viel mit dem unterstellten Phänomen zu tun, ich glaub nicht, daß das (Restionisation nach jeder Halbwelle bei 50Hz~) wesentlich die Zündspannung verschiebt... Könnte man aber nochmal kleines Praktikum zu machen, ich würde sagen, ein geringer Unterschied ist schon da, stelle aber in Frage, daß dieser nennenswert zum Sputtering beiträgt wie z.B. bei Leuchtstoff- und Hochdrucklampen: Hier ist es sehr wichtig, daß die Entladung schnell aus der Glimm- in die thermische Bogenentladung übergeht! Gelingt das nicht und zündet z.B. eine Leuchtstofflampe an 50Hz-Drossel "kalt" (das häßliche Flimmern besonders bei Röhren bis 20W), wird sehr viel Lebensdauer in kurzer Zeit verbraucht. Das Sputtern bei Entladungslampen und Lebensdauerverlust wird durch den Startvorgang bestimmt und deren Häufigkeit und Ablauf, völlig korrekt, aber bei der Glimmlampe spielt das Mmn. keine so große Rolle... aber im Vergleich zu stationärer Gleichstromentladung im Gegensatz zu Wechselstrom kann dennoch ein Einfluß da sein, keine Frage, der bei NIXIEs eben deutlich erkennbar ist !

Gruß Ingo

Zitat:

doch man spart. Dekoder, Treiber und/oder Ports. Bei Multiplex genügt ein Dekoder für 6 Stellen. Wenn man dann noch einen SN/MH74141 bzw. K155ID1 (wie im Bausatz) einsetzt spart man noch dazu die Zifferntreiber.

o.k., was kostet aber heute ein IC und was eine NIXIE-Röhre ? ich hätte "heut..." dazuschreiben müssen, in den 60-er/70-ern war das anders. Von den Hochvolt-Treiber-IC war ich noch nie ein großer Freund, die Vorbehalte werden durch zahlreiche Ausfälle bestätigt... aber klar, ein klassischer Aufbau mit CMOS + MPSA42 ist sehr aufwendig, war 2002 mein Hochwasserprojekt in DD.

Gruß Ingo