DS02L_步进管驱动板

DS02L

(Dekatron Spinner kit v2, modified by Lssg97)

　　本项目是一款针对双向双脉冲冷阴极十进制步进计数管的可变速旋转驱动板。复刻了国外 Threeneurons 大神的 Variable Dekatron Spinner Kit 项目。原理图和 PCB 设计均为抄板外加小部分本土化修改，替换成立创商城元件封装。知识产权不归本人所有，仅供学习参考。下图展示的是国产安阳 OQ-1 紧凑型计数管的驱动效果。

　　关于 Dekatron 的相关知识，欢迎阅读我的博客：关于 Dekatron 的前世今生。

电路介绍

　　本项目原理图包括两个部分。左边是 12 V 升 230 V 的 Boost 升压电路，使用了一颗 LM393 双路比较器。其中一路做方波发生器，直接驱动 IRF730 MOSFET 来切换电感电流产生脉冲高电压；另一路为电压比较器，保证输出电压质量。相比很多专业升压芯片需要优化布线和外部元件，这种简单构造甚至可以让其在面包板这种糟糕环境上稳定工作。此外，IRF730 的关断是比开启更重要的转换过程：LM393 采用集电极开路输出结构，在电阻 R6 的作用下，其导通速度较慢，但通过开路级直接接地，可以做到迅速关断。生成的 230 V 经过电荷泵倍压，最终达到步进管阳极所需的 460 V。

　　右边的驱动部分是一个以 NE-2 氖管为核心的弛豫振荡器，经过 RC 延时电路，产生前后两个低压脉冲，用于驱动管子的两组引导极。主阴极 K0 和 K1-9 施加 60 V 偏压，其中 K0 外接一颗 LED 用于显示进位效果。

　　板子左上角添加了一个 DIP-16 芯片底座 J2 用于设置跳线，是管座通电的桥梁。默认情况下，该处的管座与电路板没有电气连接。因为不同的管子引脚定义不同，这种设计可以允许该驱动板用于不同型号的 K8A 引脚封装（大八脚）Dekatron。该处板子上有五对裸露的半圆焊盘，将每对焊盘焊接在一起可实现管座部分引脚与电路板的连接，这种连接方式适用于国产安阳牌 OQ-1 Dekatron。而 J2 的作用则是为其它型号管子提供跳线连接方式。

制作说明

关于步进管 TU1 的选型与购买：排除身居国外或拥有海淘能力的情况，目前在国内咸鱼或淘宝还能买到的大八脚 Dekatron 包括英国爱立信生产的 GC10 系列、苏联阳极军工厂生产的 OG 系列、国产解放牌 OQ-1、安阳牌 OQ-1、结合牌 OQ-4 和 OQ-5（氩气管）。因生产时间久远，就算所谓全新包装的管子也可能存在各种质量问题，包括漏气（氦气管和氩气管基本都漏完了）、阴极粘连（阴极活性物质丧失或阴极中毒）等。这里考虑成本和稳定性，强烈建议优先选择氖气填充的计数管，如解放牌 OQ-1。有能力获得各种其它型号管子也可根据技术文档自行测试，详见第 6 条；
关于管座 P1 的选型与购买：立创商城不售卖电子管座，需额外购买。需要注意的是部分管子（如安阳牌 OQ-1）使用紧凑型封装：无电木基座，引脚更细，玻封直出。若要驱动该类型管子，P1 需要同时选择配套的 GZC8-Y-8 型管座，标准 K8A 规格就选择 GZC8-Y-2 型管座；
关于 NE1 的选型和购买：立创商城不售卖氖气指示灯，需额外购买。先说结论，必须选择长度大于 16 mm 的标准亮度 NE-2 氖气指示灯！在原项目 BOM 中，NE1 标注为通用型 NE-2 氖气指示灯。虽说通用但是在网上一搜索就会发现规格非常杂乱，有不同长短粗细，有高亮型号或彩色型号……这颗氖气指示灯在驱动电路中充当气体放电管，是产生低压脉冲，驱动 Dekatron 步进的核心。过小体积的指示灯启辉电压和最小维持电流都很低，无法正常灭辉会导致振荡器停振；而高亮版本的 NE-2-H 则因起辉电压过高无法点亮。购买时务必向商家说明。放一个购买链接；
R18 电位器焊盘设计了三种封装，立式、卧式甚至是数字电位器均可使用；
Q2 和 Q3 使用的三极管在嘉立创的封装库中有些问题，焊盘距离很近，焊接时需要特别留意不要连锡；
有海外购买能力的辉光爱好者可能会热衷于一些比较奇特的管型，如发玫瑰红色辉光的氦气管（如苏联产 OG-3，英国产 GC10D），发蓝紫色辉光的氩气管（如苏联产 OG-7 和 OG-8，国产 OQ-5）或发橙黄色辉光的彭宁管（日本产 DK23）。排除一切质量问题，若使用其它型号 Dekatron，需要根据对应的技术文档调整脉冲宽度和阳极电流，对应元件 C5、R14 和 R10。比如用于调整阳极电流的 R10 阻值：氩气管需要替换为 150 kΩ，彭宁管需要替换为 390 kΩ。原项目给出一个快速替换方案：电路板上 R10 位置可以焊接 150 kΩ 电阻，需要更高阻值如 680 kΩ 可以在 J2 处以跳线方式额外添加 530 kΩ 电阻，其它元件的调整方法请参照原项目说明。

使用说明

　　接入 12 V 直流电源或 9 V 交流电源即可上电。调整 R18 电位器可以改变管子步进速度，顺时针加速，逆时针减速。

　　若有外部脉冲驱动或输出进位信号（如串联两个 Dekatron 实现进位效果）的需求，请按原项目说明修改电路结构。

注意事项

高压警告！！！ 本电路板通电时会产生 460 V 的高电压。虽然功率不高，误触不足以致命但依然比较危险，尤其对心脏相关疾病患者来说更要谨慎操作。
短路警告！！！ 本电路没有防短路设计。若决定通过跳线方式连接管座电路，务必不要焊接 J2 插座处的五个连接点，以防电容爆炸或电阻过热烧毁！