Un tubo Nixie es un componente electrónico que se utiliza para mostrar números y otra información . Consiste en un tubo de vidrio que contiene un ánodo de malla de alambre y varios cátodos que tienen la forma de símbolos para ser exhibidos. El tubo se llena con un gas de baja presión, generalmente compuesto principalmente de neón y, a menudo, algo de mercurio y / o vapor de argón (esto se conoce como una mezcla de Penning ). Cuando se aplica un voltaje a un cátodo, está rodeado por un halo naranja debido a las descargas en el gas.
El término " Nixie " se deriva de "NIX I" ("Indicador numérico eXperimental No. 1"). fue introducido en 1954 por Burroughs Corporation .
Aunque un tubo Nixie parece un tubo de vacío , su funcionamiento no se basa en la emisión termoiónica de electrones de un cátodo calentado. Por tanto, se trata de un tubo de cátodo frío , o una variante de la lámpara de neón . Estos tubos rara vez superan los 40 ° C, incluso en las condiciones de funcionamiento más adversas, en una habitación a temperatura ambiente.
La mayoría de las veces, los tubos Nixie tienen diez cátodos que tienen la forma de números arábigos del 0 al 9, a veces complementados con uno o dos separadores decimales. También hay modelos que pueden mostrar varias letras y símbolos. Una variante, llamada pixie tube en inglés, comprende máscaras de estarcido perforadas con agujeros en forma de números en lugar de los cátodos antes mencionados. Algunos tubos Nixie de origen soviético, por ejemplo el IN-14, utilizaron la misma forma de electrodo para el 2 y el 5, probablemente para reducir los costos de fabricación, ya que no existe una razón técnica o estética obvia para esta elección.
Un halo rojo anaranjado característico de los tubos de neón se obtiene aplicando un voltaje directo de aproximadamente 170 V, bajo unos pocos miliamperios , entre un cátodo y el ánodo. La limitación de corriente generalmente se logra utilizando una resistencia de ánodo de unas pocas decenas de miles de ohmios . No todos los modelos tienen exactamente el mismo color, debido a las diferencias en los materiales y mezclas de gases utilizados. Posteriormente aparecieron tubos con mayor longevidad, en los que el gas contiene más mercurio para reducir la pulverización . Estos tubos pueden reconocerse por su tono púrpura.
Los tubos Nixie se utilizaron para hacer pantallas digitales para los primeros modelos digitales de voltímetros , multímetros , medidores de frecuencia y muchos otros dispositivos técnicos. También se han implementado en costosos cronómetros utilizados en establecimientos militares y de investigación. Equiparon muchas calculadoras de escritorio en sus primeros días, incluida la primera, el Sumlock-Comptometer ANITA Mk VII lanzado en 1961 . Posteriormente, se utilizaron versiones alfanuméricas en forma de pantallas de 14 segmentos en las tablas de llegada / salida de los aeropuertos, así como para la visualización de los precios de las acciones. Algunos ascensores también usaban tubos Nixie para mostrar los números de piso. Se equiparon modelos de balanzas electrónicas para la visualización de pesos y precios.
La vida media de los tubos Nixie osciló entre 5.000 horas para los primeros modelos, hasta 200.000 horas o más para los modelos posteriores producidos. Sin embargo, no existe una definición formal del "fin de la vida útil" de un tubo Nixie, excepto en caso de falla mecánica. Algunas personas consideran que un tubo no funciona cuando la luz emitida se reduce en un 50%. Sin embargo, otros consideran que los tubos que tienen depósitos en los cátodos son inoperables, aunque esto generalmente no impide que se utilice el tubo. Los tubos Nixie están sujetos a múltiples daños, que incluyen:
El uso de tubos Nixie fuera de su rango de funcionamiento nominal (en términos de parámetros eléctricos) acelera su degradación, en particular una corriente demasiado fuerte que aumenta la atomización de los electrodos. En algunos casos extremos, el chisporroteo ha llegado incluso a la desintegración completa de los cátodos.
Como prueba de la longevidad de los tubos Nixie y de los dispositivos que los utilizaban, en 2006 varios proveedores siguieron ofreciendo tubos Nixie estándar como repuestos, nuevos y en su embalaje original. Todavía hay una gran cantidad de dispositivos de tubo Nixie en excelente estado de funcionamiento, a pesar de un uso bastante intenso durante los últimos 30 o 40 años. Algunos dispositivos se encuentran en excedentes por sumas modestas. En la Unión Soviética , los tubos Nixie se producían en masa hasta finales de la década de 1980, por lo que los tubos Nixie de Rusia y Europa del Este son generalmente más fáciles de encontrar y más baratos.
Con la excepción de algunos modelos fabricados específicamente sin mercurio, los tubos Nixie no están permitidos en los submarinos de la Marina de los EE. UU. Porque contienen mercurio.
Una ventaja de los tubos Nixie es que sus cátodos tienen formas diseñadas para respetar la tipografía, para ser leídas con facilidad. En la mayoría de los modelos, no se colocan en orden numérico de atrás hacia adelante, sino de modo que los cátodos frente a un cátodo iluminado lo oscurezcan lo menos posible.
La pantalla de tubo Nixie fue desarrollada por un pequeño fabricante de tubos electrónicos llamado Haydu Brothers Laboratories , y fue comercializada en 1954 por Burroughs Corporation, que registró la marca Nixie . Componentes funcionales similares se desarrollaron en la década de 1920, y los primeros tubos de visualización producidos en masa fueron lanzados a finales de la década de 1930 por National Union Co. y Telefunken . Sin embargo, su acabado fue menos exitoso y no pudieron encontrar salidas importantes hasta que la electrónica digital alcanzó un nivel suficiente de desarrollo en la década de 1950.
Según un artículo de junio de 1973 en la revista Scientific American (p. 66), el nombre Nixie proviene de la abreviatura "NIX I" utilizada en Burroughs, que significa "Indicador numérico eXperimental No. 1".
Burroughs incluso tocó otro tubo Haydu que servía como contador digital y podía pedir directamente un tubo Nixie para su visualización. Este tubo se llamó trochotron , luego Beam-X Switch contratubo o tubo de magnetrón interruptor de haz , que evoca su similitud con el magnetrón de cavidad . Se utilizaron trochotrones en la computadora UNIVAC 1101 , así como relojes y medidores de frecuencia.
Los primeros trochotrones estaban rodeados por un imán cilíndrico hueco, cuyos polos estaban ubicados en los extremos. Había un campo dentro del imán, cuyas líneas eran principalmente paralelas y paralelas al eje del tubo. Era un tubo de vacío, que tenía un cátodo central, diez ánodos y diez electrodos en forma de aguja. El campo magnético y los voltajes aplicados a los electrodos hicieron que los electrones formaran una superficie gruesa que se dirigía solo hacia uno de los ánodos (como en el magnetrón de la cavidad). Al aplicar un pulso de ancho y voltaje dados a las agujas, la superficie del electrón avanzó al siguiente ánodo, donde permaneció hasta el siguiente pulso. No se pudo cambiar la dirección del conteo.
Los tubos producidos más tarde, llamados Beam-X Switches , tenían diez imanes cilíndricos de aleación de metal. Estos imanes también sirvieron como electrodos.
Los tubos del medidor de neón, generalmente de base 10, tenían un funcionamiento muy similar. Se iluminó uno de los diez cátodos; se podía ver a través de la parte superior de la bombilla. Dos grupos de cátodos, diez por grupo, colocados entre los cátodos indicadores, movieron la iluminación al siguiente cátodo, en dos saltos. Dekatron era una marca británica muy popular.
Algunas pantallas similares a los tubos Nixie pero fabricadas por otras empresas tenían varios nombres, como Numicator o Digitron . El término genérico apropiado fue neón y tubo de visualización de cátodo frío , pero la marca de tubos Nixie se utilizó rápidamente como nombre . Muchos fabricantes fabricaron cientos de variaciones de tubos Nixie desde la década de 1950 hasta la de 1990.
Al mismo tiempo, existían otras tecnologías de visualización:
Antes de que se extendieran los tubos Nixie, la mayoría de las pantallas digitales eran mecánicas, basadas en interruptores giratorios, ya sea directamente conectando los rotores a los cilindros donde se imprimían los números, o indirectamente conectando la salida de los interruptores a las lámparas indicadoras. Más tarde, algunos relojes clásicos incluso usaron interruptores giratorios para impulsar los tubos Nixie.
Los tubos Nixie fueron reemplazados en la década de 1970 por diodos emisores de luz (LED) y pantallas fluorescentes (VFD), a menudo en forma de pantallas de siete segmentos . Las pantallas fluorescentes eran más simples que los tubos Nixie, más brillantes y, sobre todo, la ausencia de la compleja estructura del cátodo permitía aumentar la resolución.
Los LED se adaptaban mejor a los bajos voltajes utilizados por los circuitos integrados , lo que fue una ventaja decisiva (y a veces esencial) para los dispositivos portátiles que aparecieron en esta era: calculadoras de bolsillo, relojes digitales y dispositivos de medición portátiles. Además, los LED eran más pequeños y robustos porque no tenían bombilla sellada. Consumieron menos que las pantallas fluorescentes y los tubos Nixie. Sin embargo, no fue hasta una década después que pudieron competir con las pantallas fluorescentes en términos de brillo.
Un número significativo de ingenieros electrónicos aficionados, no convencidos por la estética de las pantallas modernas y nostálgicos por el estilo de las tecnologías anticuadas, se han interesado recientemente en los tubos Nixie. Los tubos sin vender que habían estado almacenados en almacenes durante décadas encontraron de repente compradores y usuarios. La mayoría de las veces se implementan en relojes de diseño personal. Irónicamente, en el momento de su gloria, los tubos Nixie generalmente se consideraban demasiado caros para ser utilizados en el mercado principal, especialmente para fabricar relojes. Este reciente aumento de la demanda ha provocado una fuerte subida de precios, en particular los de los modelos de grandes tubos. El modelo más grande utilizado por los coleccionistas, el Rodan CD-47 / GR-414 (220 mm de alto), se vendió por varios cientos de dólares cada uno, pero es muy raro y solo los compradores adinerados pueden desenterrarlo en algunas partes del mundo. Entre 1998 y 2005, los precios de otros tubos Nixie grandes (cifras superiores a 25 mm) se duplicaron o triplicaron.
Además del tubo Nixie en sí, es importante considerar el circuito del controlador del tubo. Uno de los métodos de conducción más populares es utilizar el circuito integrado SN74141 de Texas Instruments , o sus equivalentes rusos, el K155ID1 y KM155ID1 (respectivamente en carcasas de plástico y cerámica). Estos son decodificadores BCD para conducir tubos Nixie. Hace tiempo que no se fabrican, al igual que los tubos que les corresponden.