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Selbstbau einer Nixieuhr

Nixieröhren waren in den 1970er Jahren des vorigen Jahrhunderts modern. Sie wurden u.a. in Uhren, Tischrechnern und Messgeräten eingesetzt. 

Eine Nixieröhre ist quasi eine Glimmlampe (Gasantladungs- lampe) in die 10 aus dünnem Blech ausgestanzte Ziffern eingebracht worden sind. Hierbei sind die Ziffern die Kathode. Eine Anode bildet den Gegenpol. Es wird jeweils nur eine Ziffer angesteuert. Nixieröhren benötigen, anders als Radioröhren, keine Heizung und werden mit einer Spannung von ca. 170 Gleichspannung betrieben. Zur Darstellung einer Ziffer wird diese Spannung über einen Vorwiderstand zwischen Anode und der entsprechenden Ziffer (Kathode) angelegt.

Ich konnte preiswert 4 Stück Nixieröhren Typ ZM1022 und 2 Stück ZM1020 erwerben. Beide Typen sind identisch, nur die ZM1022 hat keine rote Farbkappe. Die 2 Röhren mit den roten Kappen habe ich für die Sekundendekade verwentet. Im Internet-Shop der Fa. Nocrotec fand ich diese Röhren nebst Treiber-ICs. Ferner fand ich dort Röhrenfassungen, die mit blauen LEDs bestückt werden konnten, was die Uhr noch interessanter aussehen lässt. Die Fassungen bestehen aus Pressstoff mit langen Buchsenstiften, damit zwischen Fassung und Röhre noch Raum für max. 4 blaue 3mm LEDs bleibt. 

Auf Elektronikflohmärkten findet man auch noch oft brauchbare Nixieröhrensätze. Die Eigenschaften der unterschiedlichen Nixieröhrentypen sind ähnlich, sie unterscheiden sich lediglich im Aussehen.

Nixieuhren wurden anfänglich mit konventionellen ICs aufgebaut, was die Schaltung durchaus recht umfassend werden liess. Die Zeiterzeugung, die Stelleinrichtung und die Ansteuerung der Röhren musste diskret aufgebaut werden. 

Ich habe meine Uhrensteuerung mit einem Mikroprozessor ATmega 16 aufgebaut. Dieser stellt 32 Ein- Ausgabeports zur Verfügung. Mit Hilfe von 3 Stk. 8-Bit-Speicher-ICs konnte ich die 3 Dekaden meiner Uhr ansteuern. Benötigt wurden noch Prozessor-Eingänge für Schalter und Taster sowie die Systemein- Ausgänge. Für eine Erweiterung um ein DCF77 Modul blieben noch ein paar freie Pins übrig. 

Die gesamte Schaltung wurde auf einzelne Lochstreifenrasterplatten aufgebaut. Für jede Nixiedekade wurde eine eigene Platine ersellt. Auf jeder ist ein Speicher-IC und zwei Treiber-ICs. Dadurch hält sich der Drahtverhau in Grenzen. Durch den Einsatz von Stecksockeln konnte die Servicefreundlichkeit erhöht werden. 

Die Stromversorgung der Nixieröhren stellt auch kein Problem dar, denn es gibt preiswerte Schaltregler und Leistungs-MOS-FETs mit denen das recht einfach möglich ist. Selbst eine Batterie-Versorgung ist aufbaubar. Der Stromverbrauch der Nixieröhren sollte dabei nicht unterschätzt werden. Es sind etwa 2mA pro Röhre nötig, das ergibt bei 170V immerhin 0,34W.

Auf der Rückseite sind die Bedienelemente zu sehen: rechts die Netzeinspeisung mit Sicherung und Hauptschalter. Am linken oberen Rand von links: Die COM-Schnittstelle als Programmierhilfe für den ATmega, ein Taster und der Drehencoder zum Stellen der Uhr sowie Freigabeschalter für's Stellen, Umschaltung Uhrzeit-/Datumanzeige und der Schalter für die blaue Hintergrund- beleuchtung.

FERTIG!!

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