Nixie Tube Tester

13.07.2022

Dieses Projekt ist im Zuge des Praktikums Schaltungstechnik an der HFU im 6. Fachsemester entstanden. Die Idee war ein Netzteil zu bauen, dass dazu genutzt werden kann Nixie Röhren, wie sie auch in der Nixie Röhren Uhr verbaut sind, testen zu können.
So können die Röhren nicht nur auf Funktionalität getestet, sondern auch die wenig genutzten Ziffern beleuchtet werden, um einer zu starken Oxidation durch sog. „sputtering“ entgegenzuwirken.

Anforderungen

Um den Tester nicht direkt an Netzspannung betreiben zu müssen, soll dieser wieder an einem 12V Steckernetzteil mit galvanischer Trennung betrieben werden. Ein weiterer Vorteil daran ist, dass der Boost Converter der Nixie Röhren Uhr wieder verwendet werden kann.
Maximal soll das Netzteil 200VDC bei 20mA ausgeben können. Dieser Strom ist ausreichend, um auch mehrere IN-18 Röhren gleichzeitig betreiben zu können. Die Spannung und der Strom sind jeweils begrenzt und lassen sich auch geringer einstellen.

• Eingang
  • 12VDC / max 1A
• Ausgang
  • 30VDC – 200VDC
  • 1mA – 20mA
  • Einstellbar
  • Kurzschlussfest
• Mechanisch
  • Steckplatz für IN-18 Röhre
  • Schraubklemmblock zum Anschluss anderer Lasten / Röhren
• Interface
  • Messung & Anzeige: Strom und Spannung
    • Anzeige von Strom und Spannung der Röhre bei Betrieb
    • Anzeige der Strom und Spannungsbegrenzung bei Einstellung
  • Einstellungen
    • Schalter zum Nixie Röhre galvanisch vom Tester zu trennen / zu verbinden
    • Auswahl der stromführenden Kathode
• Sicherheit
  • Schmelzsicherung zur Absicherung der 12V Spannungsversorgung
  • Schmelzsicherung zur Absicherung der Ausgabespannung
  • Erdbezugsfreier Betrieb

Konzept

Der Nixie Tube Tester verwendet den Boost Converter, der bereits für die Nixie Röhren Uhr dimensioniert und getestet wurde. Dieser soll jedoch nicht wie bei der Nixie Röhren Uhr digital durch einen Mikrocontroller geregelt werden, sondern analog. So kann das Projekt ohne Software auskommen.
Da die Nixie Röhren Uhr (insbesondere der Funkempfang) etwas anfällig für leitungsgebundene EMV ist, wurde ein größeres Augenmerk auf die EMV Eingangsbeschaltung gelegt. Dabei wird eine Gleichtaktdrossel eingesetzt, die mit den gewählten Kapazitäten ein Filter bildet, der die durch den Boost Converter verursachten Störimpulse filtert.
Die einstellbare Stromsenke dient zur Begrenzung des Stromes durch die Last und wurde so ausgelegt, dass sie auch im Kurzschlussfall die gesamte Leistung des Netzteils permanent aufnehmen kann. Die Einstellung erfolgt durch Potentiometer und kann auf den Anzeigen abgelesen werden, wenn die Last nicht bestromt wird. Natürlich – passend zu Nixie Röhren – werden stilecht Drehspulmesswerke verwendet.
Eine weitere Auswahl kann am Multiplexer getroffen werden: Durch einen Wählschalter kann die angezeigte Ziffer der Röhre gewählt werden werden.

Gehäuse

Die Leiterplatte hat Eurokartenformat und ist somit für standardisierte Gehäuse geeignet. Jedoch wollte ich etwas Peppiges und habe endlich einen Grund gefunden eine dieser „BMW-Keksdosen“ zu kaufen. „Inspektion – Wartung – Reparaturen“ schien mir ebenfalls ein passender Slogan zum Nixie Tube Tester zu sein. Abgerundet wird das ganze von den Drehspulmessinstrumenten neben der Röhre.
Scharfsinnigen Lesern ist es vermutlich schon seit Beginn des Artikels ein Dorn im Auge, dass die für den vertikalen Einbau gedachten Messinstrumente horizontal eingebaut wurden, da ihre Genauigkeitsklasse dann nicht eingehalten werden kann. Dazu gibt es zu sagen, dass die Messung jeweils mit Messbereichserweiterung durchgeführt wird, bei der der Lagefehler durch je einen Trimmer kompensiert wird. Die Anzeige wurden entsprechend meinem Multimeter kalibriert und justiert.