輝光管時鐘——50年前的黑科技

zF 發燒友獅子君用輝光管鍾記時,與眾不同,酷到沒朋友。一起來領略復古工業之美吧~

輝光管時鐘——50年前的黑科技

輝光管屬於電真空器件,也就是電子管,玻璃外殼,通常為圓柱形,金屬電極從底部引出管身外,內部有一個陽極電極,若干個陰極電極。輝光管內部並不是真空,充滿著由氖氣、氬氣以及水銀蒸汽等組成的混合氣體,主要成分是惰性氣體氖氣。

輝光管時鐘——50年前的黑科技

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陰極:由於輝光管是金屬陰極產生輝光放電效應所發光,所以每一個數字都有一個獨立的陰極,這個金屬陰極形狀本身就是一個完整的手寫體阿拉伯數字,它們在管內依次疊放在一起,彼此絕緣。通常這些金屬數字是通過頂部和底部的兩個小孔穿起來固定而成,每穿過一片金屬數字都用一片陶瓷片或雲母片隔開絕緣。從側面可以看到每一個不同數字亮起的時候,數字所在的位置都不同,這也是輝光管的一個顯著特點——數字顯示的層次感非常強。

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陽極:在疊加的金屬數字外圍,尤其是在正面和側面,會看到一層金屬網罩,連接著背面的金屬板形成一個整體幷包圍在金屬數字陰極的周圍,這個網罩就是輝光管的陽極。工作的過程中需要給這個金屬陽極加上 170V 左右的高電壓,才能使陰極的金屬數字產生漂亮的橘紅色光芒。做成網格的目的是為了是方便閱讀,網格越細膩,內部的數字也就看的越清晰。

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我的這款輝光鍾,輝光管型號為 IN-14,產於上世紀 70-90 年代的蘇聯(現在貌似已經絕版),直徑 18.5mm-19mm,管身高度 54.5mm,內部陰極數字高度 18mm,共 13 腳,其中 1 個陽極,12 個陰極。略顯遺憾的是管子後面沒有 OTK 印章(前蘇聯質量管理體系的檢驗合格章),諮詢後官方說太多管子因為年代久遠印章不清晰,為了保持統一的美觀性,乾脆都清洗掉了。

輝光管時鐘——50年前的黑科技

PCB 底座為高效率升壓電路,靜態驅動,非動態掃描,採用工業級 RTC 模塊 DS3231SN 來做時鐘源,精度在 ±1 分鐘/年,內置 CR1220 鋰電池,在斷電後不需要再次校時,支持紅外遙控器。

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通電效果展示。輝光管內發光的並不是數字燈絲,而是利用金屬陰極在惰性氣體環境中產生輝光放電效應產生的光芒,這個光的顏色主要取決於內部的氣體的成分。由於輝光管內部主要氣體成分是氖氣,所以光輝為橘紅色。如果仔細觀察,我們會看到不是數字金屬絲在發光,而是金屬絲周圍的一層氣體在發光。

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這款輝光鍾提供了 4 種數字顯示特效,漸變、淡入淡出、翻牌、標準。下面的 gif 為漸變效果,我最常用的,淡入淡出就是和 GIF 相比,要前一個數字完全消失後,下一個數字才淡入。翻牌是數字變化時,數字會挨個顯示最後停在該顯示的數字上。

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輝光管有一個所有人不願意發生的現象叫做“陰極中毒”,主要是因為發光的數字(陰極)的炙熱金屬分子連接到非發光的電極上最終導致無法正常進行輝光放電,導致輝光管損壞。為了避免這種現象發生,保證輝光管各個數字都能長時間正常工作,我們必須讓輝光管每隔一段時間各個數字均顯示若干秒鐘。於是這款輝光鐘的設計者加入了陰極保護功能,效果為每隔一段時間,每隻輝光管的每個數字均交替顯示若干秒鐘。下圖 gif 為保護功能啟動時的效果。(除此之外還有設置自動開機/關機時間的保護功能)

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每根 IN-14 輝光管底部安裝了一顆 5050 的 RGB LED,可實現七種顏色的背光,亮度可調,還可設置三種閃爍模式:關閉、呼吸閃爍、常亮。在呼吸閃爍模式下,可以設置為固定顏色呼吸閃爍,也可以 7 種顏色之間切換呼吸閃爍,還可以設置為一週七天每天不同顏色自動切換,下圖為 7 種背景光顏色。

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最後放幾張背光美圖。

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結語:輝光管復古工業的風格(蒸汽朋克)深深的吸引了我,每天看到它溫暖的光芒都會覺得心情舒暢。誰說時間看不到摸不著?它已化作橘光,在我眼前。未來有機會我想買個更大的。


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