Rivista #239: Display a LED Nixie Style

Tra i contenuti del fascicolo 239 (ottobre 2019)  attualmente in edicola, il progetto che rievoca le affascinanti valvole Nixie attraverso dei display basati su pacchetti di lastrine in plexiglass incise a laser, illuminate mediante LED Neopixel. 

Per chi è nato nell’era dei display allo stato solido, siano essi a LED, 7 segmenti, a matrice di punti, ed anche a cristalli liquidi, è difficile immaginare come si visualizzavano scritte e numeri prima del loro avvento; ebbene, coloro che hanno intorno al mezzo secolo certamente ricordano che i primi display elettronici utilizzati erano quelli basati sulle “valvole nixie” ossia tubi elettronici (che è improprio chiamare valvole termoioniche giacché tale termine indicava i tubi a vuoto capaci di aprire, chiudere o modulare il flusso di corrente) contenenti degli elettrodi a griglia sagomati come i caratteri da rappresentare, che diventavano luminosi grazie all’emissione termoionica e alla luce ottenibile pilotandola mediante un campo elettrico sufficientemente intenso. Questi caratteri, ossia i rispettivi filamenti, erano tanti quanti i caratteri da mostrare per ciascun digit (e quindi per ogni tubo) e risultavano fisicamente disposti -all’interno del tubo di vetro- tutti in fila uno dietro l’altro, con davanti quelli meno ingombranti per ragioni di visibilità di quelli che si trovavano dietro.

Con il progetto di queste pagine vogliamo un po’ rispolverare il fascino delle nixie attraverso un circuito capace di coniugare il principio di visualizzazione di quei componenti dal fascino indiscutibile con la tecnologia più recente, simulando il modo di costruire i caratteri delle nixie attraverso modernissimi LED Neopixel e piastrine di plexiglass incise in modo da creare percorsi per la luce, visibile osservandoli frontalmente.

IL PROGETTO

Vediamo dunque in cosa consiste ciò che proponiamo in queste pagine, che nella sostanza è un sistema modulare composto da un certo numero di cifre, ossia di digit, ciascuno dei quali è un modulo base composto da 10 lastrine in plexiglass incise a laser con la sagoma di un numero, montate accostate su un telaio (impacchettate, se preferite…) alla base del quale è situato un circuito stampato che ospita un certo numero di LED Neopixel miniatura che proiettano la loro luce nella direzione della lunghezza, facendo illuminare la figura incisa nel plexiglass. Ogni lastrina viene illuminata dal basso (ossia da una delle facce strette) mediante due LED; tale quantità non è arbitraria ma è stata scelta perché abbiamo visto che con un solo LED si illuminava in maniera soddisfacente il numero 1, ma quelli più grandi come ad esempio l’8 sarebbero risultati non molto chiari e comunque, in proporzione, meno luminosi di quelli più piccoli. Questo concetto è rilevante anche perché i numeri grandi come 6, 8, 9, per esempio, sono posti dietro gli altri e quindi, a causa delle inevitabili perdite da assorbimento derivanti dalla posposizione rispetto alle lastrine dei numeri piccoli, perderebbero visibilità.

La composizione proposta in questo articolo conta sei digit con i quali abbiamo realizzato il visualizzatore per un orologio digitale, pilotando opportunamente i circuiti contenenti i LED Neopixel; questi ultimi sono collegati in cascata ed allo scopo sono stati progettati per essere affiancati e collegati tra loro mediante ponticelli di filo di rame.

A pilotare la cascata è una scheda di comando che incorpora un modulo WiFi con il quale, se è presente una rete wireless, possiamo collegarci a Internet e in particolare a un servizio NTP (NETWORK TIME PROTOCOL) che consente di avere l’ora esatta costantemente aggiornata, i cui dati saranno poi elaborati e inviati ai display.

Il sistema siffatto è quindi basato su un ESP8266 montato su una semplice basetta che integra lo stadio di alimentazione necessario per ricavare il 3,3V occorrenti al modulo, partendo da una tensione d’ingresso di 5V (necessari invece per i led Neopixel). Il modulo WiFi si collega al sito us.pool.ntp.org in UDP da cui estrae l’ora e visualizza questa sul display Nixie a LED.

Quindi l’elettronica è formata da due tipi schede: quella di controllo, che è unica, e quelle contenenti i LED Neopixel che fanno da base ai display; queste ultime sono una per ciascun digit del display. Nel nostro caso, siccome proponiamo la realizzazione di un orologio con visualizzazione di ore, minuti e secondi, i digit sono 6 e altrettante risultano le schede a LED (schede Neopixel).

Ciascun modulo digit appare come mostrato dal rendering in Fig. 1. ed è formato da un circuito stampato riportante dal lato componenti i LED SMD Neopixel disposti in modo da proiettare la luce alla base delle rispettive lastrine, ognuna delle quali, come vedrete più avanti, è sagomata in fondo riportando delle tacche finalizzate al miglior accoppiamento ottico possibile e perciò disposte in modo da affacciarsi ciascuna su un LED.

L’articolo completo è pubblicato sul numero 239 (Ottobre 2019), acquistabile in tutte le edicole. 

 

 

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