Tubes Nixie allumés !

Un peu d’histoire…

Quand j’étais Erasmus en Espagne, en 2009, mon binôme et néanmoins ami, José-Manuel, m’avait parlé des tubes Nixie. Vous ne connaissez pas ? C’est assez normal. Il s’agit de tubes à vide possédant plusieurs filaments en forme de chiffres, de lettres et autres symboles. Ils servaient dans les anciens appareils comme afficheurs. Voici par exemple un multimètre 7050 de Fairchild avec des tubes Nixie (photo trouvée sur Ebay) :

Les tubes Nixie ont évidemment été supplantés depuis bien longtemps par d’autres types d’afficheurs, plus pratiques, plus simples. Il ne s’en fabrique plus mais on trouve encore facilement sur Internet, issus de stocks neufs . Notamment des stocks soviétiques. Ils sont devenus maintenant un objet tentant pour les hobbyistes qui en font notamment des horloges. C’est d’ailleurs en me parlant d’horloge Nixie que José-Manuel m’a fait découvrir ces tubes ! Quand j’étais arrivé à Nantes après mon séjour valencien, j’avais eu envie de me fabriquer une telle horloge. J’avais acheté des tubes sur E-Bay en 2011, j’avais trouvé un montage pour les alimenter sur le net, j’avais acheté les composants, j’avais tout branché et…. rien. Je n’avais pas d’oscilloscope à l’époque, et faire de l’électronique sans n’est pas très facile. J’étais surtout jeune, je n’avais quasiment rien compris au montage d’alimentation. A la fin de l’année dernière, ce même José-Manuel a partagé sur la page Facebook de Triode Engineering un lien vers une horloge Nixie dans un widget Android. J’ai installé le widget et je me suis dit qu’il était temps de ressortir mes tubes du placard !

Tube allumé !

Quand je suis rentré de la Réunion en janvier, je me suis renseigné sur les moyens d’alimenter ce genre de tubes. Ah oui, je ne l’ai pas dit : pour les allumer, il faut appliquer une différence de potentiel de l’ordre de 170 V aux bornes des tubes ! Pas si simple donc. J’ai alors trouvé plusieurs montages autour d’un NE555. C’est pour ça que je me suis intéressé à ce composant dans de précédents articles (monostable et astable). J’ai lu, j’ai bricolé, j’ai compris, et j’ai réussi ! Début février, voici ce qu’il y avait sur mon bureau :

Tadam !

Mes tube Nixie

Les tubes qui dormaient depuis quelques années dans mon placard sont des tubes soviétiques. Leur nom russe est ИН-14, adapté IN-14 pour les occidentaux. Vous trouverez leurs spécifications techniques sur Tube Tester. Ce site contient des tonnes d’informations sur toutes sortes de tubes Nixie. Si vous cherchez des informations sur vos tubes, rendez-lui visite !

Le site TubeHobby donne aussi pas mal d’informations et nous donne une datasheet des IH-14 traduite du russe. Leur tension d’allumage (firing voltage) est de 170 V. Cela nous donne la tension que doit produire le circuit d’alimentation pour être certain d’allumer tous les tubes de ce type, même si vous constatez sur la photo ci-dessus que 141 V sont suffisants pour ce tube-ci.

Ca parait beaucoup 170 V mais mon binôme de 4e année d’INSA (qui est lui aussi un ami), Sébastien, m’a fait remarqué que c’est de la basse tension.

Circuit d’alimentation

Mon point de départ pour élaborer ce circuit est un article d’Andrea Biffi sur instructables : High Voltage Power Supply for Nixie and Valve Tubes. Le montage est un « simple » boost converter. C’est une alimentation à découpage et c’est justement un NE555 en mode astable qui assure la commutation. De lien en lien, j’ai beaucoup appris sur ce type d’alimentation. Je pense que tout est résumé dans cette note d’application de Microchip : Generating High Voltage Using the PIC16C781/782.

J’avais en stock une diode UF5408, un MOSFET IRF740, une bobine de valeur inconnue ainsi qu’un condensateur 2,2 µF / 350 V pour faire la partie puissance (issus de ma tentative de 2011). J’ai alors expérimenté la partie commande autour de mon NE555. Au début, j’ai eu 15 V en sortie. Et puis un peu plus. J’ai finalement trouvé 2 résistances qui collaient bien avec mon condensateur de valeur inconnue (mais calculée à 10nF) pour faire une fréquence de l’ordre de 32 kHz comme dans la note d’application de Microchip. J’ai donc acheté une bobine de 330 µH pour arrêter de tâtonner. Sans boucle de retour, ce montage me donne une tension à vide de 299 V. Pour pouvoir régler cette valeur de sortie, j’ai fait la boucle de retour avec un BC547 (je crois que les seuls transistors que je possède sont des BC547…) et un pont diviseur de tension. C’est assez proche du montage d’Andrea Biffi, ça permet de modifier la sortie du NE555 à travers la pin CONTROL. Un petit potentiomètre me permet de régler la valeur de sortie.

Ce type d’alimentation est simple à mettre en oeuvre. Il y a peu de composants, tous sont facilement trouvables. L’entrée Vin est assurée par une bête alimentation 9 V et c’est que je souhaitais : je ne voulais pas faire un montage qui transforme le 230 V alternatif du secteur.

J’ai presque terminé le routage de la carte, il me reste à placer les borniers que j’ai acheté mardi dernier. Quand la carte sera prête, je vous en dirai plus sur le circuit ; )

Bibliographie

En plus des trois liens précédents, un peu de lecture.

Flyback Converters for Dummies par Ronald Dekker
Si vous ne deviez suivre qu’un seul de liens de cette bibliographie, suivez celui-ci. Il explique très bien les boost converters mais parle aussi des alimentations travaillant directement à partir du secteur.

The Calculator d’AdaFruit
Un calculateur qui pourra vous aider à dimension votre boost converter.

A 555 based simple low power boost converter par Tom
Un boost pour des tensions de sortie bien plus faibles, entre 2 et 24 V. Il n’est pas toujours question d’alimenter des Nixies ^^

My Nixie Clock Project par Peter H. Wendt
Un projet complet d’horloge Nixie sans micro-contrôleur.

Nixie Stuff par threeneurons
L’article porte bien son nom : des trucs intéressants sur les tubes Nixie.