Vor den Leuchtdioden (LEDs) und den Flüssigkristall-Anzeigen (LCD) hat die Elektronik-Industrie oftmals Kaltkathodenröhren verwendet, um Zahlen, Symbole oder sogar Buchstaben anzuzeigen. Obwohl diese Teile "Röhren" genannt werden, unterscheiden sie sich doch erheblich von den bekannten "Radioröhren", schon einmal dadurch, daß sie keinen Heizfaden besitzen - und deshalb im Betrieb praktisch kalt sind. Sie haben natürlich einen Glaskolben aber anders als richtige Röhren sind sie nicht luftleer: sie sind mit einem Gasgemisch gefüllt, was hauptsächlich aus Neongas besteht. Wenn man zwischen der Anode (Pluspol) und der Kathode (Minuspol) eine ausreichend hohe Spannung anlegt, wird die in Zeichenform hergestellte Kathode mit einem orange-roten bis rosa-bläulichen Entladungsleuchten überzogen.
"NIXIE" war eine Handelsmarke der Burroughs Corp. für die von ihnen hergestellten Anzeigeröhren. Es wird behauptet, daß sie diese Art Röhren erfunden hätten - aber sie halten wenigstens einige Patente darauf. Es gibt eine Menge unterschiedliche Typen dieser Röhren: mit Ansicht von der Seite, mit Ansicht von oben, kleine, mittlere, große und riesengroße, welche, wo das Symbol durch eine Entladung von hinten durch eine Maske durchgestrahlt wird und Anordnungen von vielen Nixies mit in einem gemeinsamen Glaskolben und mit Matrix-Anschlüssen. Es gibt sogar frühe "Multi-Segment" Anzeigen, mit denen man Buchstaben darstellen kann, so wie man es später von den LED-Segmentanzeigen her kennt.

Die untenstehende Animation zeigt die runde, von oben her betrachtete ZM1020
Eine Nixie mit 15mm Zeichenhöhe.

Wenn man eine Betriebsspannung Ub anlegt, dann fällt die Spannung über den strombegrenzenden Anoden- Vorwiderstand ab, sobald man eine der Kathoden K0 - K9 auf Masse legt. Die entsprechende in Kathode wird dann von einem Entladungsleuchten überzogen. Die minimalen Werte für Ub, die Anodenspannung Ua und den Kathodenstrom Ik sollte man von einem Datenblatt des Röhrenherstellers entnehmen, doch in der Praxis kommt man mit 140 V für Ua und einem Kathodenstrom Ik von 2mA als Startwerte bei den meisten Nixies ganz gut hin.

Bei einer Betriebsspannung von 220V reicht ein 47K / 0.5W Widerstand für die meisten Tests aus.
Das Datenblatt der weitverbreiteten ZM1080 / 1082 besagt, daß Ub wenigstens 170 V und der Ik sich bei 2mA einpegeln sollte. Die Anodenspannung beträgt dann etwa 140 V "Erhaltungsspannung" ("Maintaining Voltage" - im Datenblatt als Vm bezeichnet). Die Differenz zwischen Ub und Ua ist die Spannung Ura, die über den Strombegrenzungswiderstand abfällt.

Zur Vereinfachung gehen wir davon aus, daß der Kathodenstrom Ik gleich dem Anodenstrom Ia ist, da man üblicherweise ohnehin nur eine Kathode zur Zeit an Masse gelegt hat. Nixies, die mit zusätzlichen Hilfsanoden und -strömen ("primer current") arbeiten um die Kathoden schneller zu aktivieren, haben unterschiedliche Anoden- und Kathodenströme. Wir lassen diese Feinheit hier aber aus.

Vorteil: Wenn man während der Tests ein Multimeter im Milli-Ampere Bereich in die Anodenleitung schaltet, kann man sehr gut den Stromfluß durch die Nixie kontrollieren, während man die Kathodenpins oder -drähte an Masse legt - ohne mit den Meßleitungen herumzufuhrwerken. Die unbenutzten Kathodenanschlüsse kann man ruhig unbeschaltet lassen. Allerdings wird man an den unbenutzten Anschlüssen Spannung messen können, die teilweise bis an die Anodenspannung Ua heranreichen - Folge der Elektronenwanderung in der Röhre und der relativ dichten Lage der Kathoden zueinander.
Weiterer Vorteil: wenn man mehrere Nixies in einer Schaltung zusammenfaßt, führen alle Anodenwiderstände letztlich auf der Betriebsspannung Ub zusammen. Wenn man in der Leitung für die Betriebsspannung ein Milliamperemeter einfügt, kann man den Gesamtstrom für alle Nixies ablesen. Und man kann annehmen, daß der Strom pro einzelner Nixie in etwa dem Gesamtstrom geteilt durch die Anzahl der verwendeten Röhren beträgt. Nun, das ist nicht absolut genau - aber wir werden mit einer grundlegenden Untersuchung auch keinen Nobelpreis gewinnen, also lassen wir es damit gut sein.

Eine kleine Berechnungsgrundlage für den Anoden-Vorwiderstand

Ura = Ub - Ua -> 220 V - 140 V = 80 V

Ra = Ura / Ia -> 80 V / 0.002 A = 40.000 Ohm

Pra = Ura * Ia -> 80 V * 0.002 A = 0.16 Watt

Weil die E24 Normreihe der mit 5% tolerierten Widerstände aber keinen 40 KOhm enthält wird es ein 43 KOhm / 0.25 W Widerstand hier auch tun, damit man die 2 mA Kathodenstrom nicht überschreitet.

Berechnung
für den Nixie Anoden-Vorwiderstand

Betr. Spannung Ub  V  Anodenspannung Ua   V  Kathodenstrom Ik  mA Ura :  V Ra  :  K Pra :  Watt

Wenn man einfach [Ausrechnen] anklickt, werden die Ausgangswerte der drei oberen Felder für Ub, angestrebte Ua und den gegebenen Kathodenstrom Ik benutzt, um den Anoden Vorwiderstand in Kilo-Ohm, den resultierenden Spannungsabfall Ura und die sich ergebende Verlustleistung Pra in Watt zu berechnen.
Für eigene Kalkulationen einfach die Werte in den oberen drei Zellen überschreiben und wieder auf [Ausrechnen] klicken. [Zurücksetzen] trägt wieder die Beispielwerte ein und löscht die vorausgegangenen Resultate.

Nun ... der porfessionelle Ansatz wäre natürlich ein speziell hergestellter Transformator oder wenigstens ein Trenntransformator. Solange man in den "Niedervolt" Regionen der Erde lebt, wo 110V Netzspannung die Norm sind, kann man einen Stromschlag aus dem Stromnetz durchaus überleben, wenn man mal nicht aufpaßt. Wenn man aber - wie hier in Deutschland - in einer "Hochspannungsregion" lebt, dann wird einen eine Stromschlag aus dem 230 V Wechselspannungsnetz sicherlich umbringen, wenn man unglücklicherweise auch noch gut geerdet ist. Ein 1:1 Trenntrafo isoliert die Eingangs- und Ausgangsspannung voneinander, so daß man nicht direkt mit dem Stromnetz verbunden ist. Die 230 V gehen hinein und kommen als 230 V wieder heraus - aber es gibt keine Verbindung zur "Erde" und daher auch keinen Stromfluß durch den Körper, wenn man mal eine der stromführenden Leitungen berührt. Man wird - nichtsdestotrotz - gebraten, wenn man beide Ausgangsleitungen zugleich berührt ....
Der normalerweise verwendete Ausdruck ist "Galvanische Trennung". Es ist gut, den zu kennen und sich zu merken.

Trenntransformatoren sind üblicherweise groß, schwer und teuer. Nicht so teuer wie das eigene Leben natürlich, aber teuer genug, um ein Budget zu sprengen. In unserem Fall brauchen wir jedoch keine Leistungen im Kilowatt-Bereich. Ein paar Watt tun es auch schon - und daher gibt es eine einfache Methode, wie man sich seinen eigenen Trenntrafo selber bauen kann, indem man zwei kleine Trafos sozusagen "Rücken an Rücken" betreibt.

Die untenstehende Grafik zeigt diese einfache Lösung.

Die Transformatoren können ganz normale, handelsübliche Print-Trafos mit einer Leistung oberhalb von 4 Watt sein. Die beiden, die ich in einem meiner Prototypen benutze, sind 4 VA Modelle, die jeweils eine einzelne 230 V Primärwicklung und eine 12 V / 300 mA Sekundärwicklung besitzen. Ist sowas nicht zu kriegen - nimmt man eben zwei mit z.B. 15 V oder zwei mit 8 V Ausgangsspannung. Die "Zwischenspannung" zwischen den beiden Trafos ist weniger wichtig, da sie nur dazu benutzt wird, die Uhren-Elektronik zu versorgen. Der "auf der rechten Seite" muß eine 230V-Wicklung haben - der "auf der linkes Seite" kann eine 230 V oder ein / zwei 110 V Wicklungen haben - je nach dem in welchem Teil der Welt man plant, sich am öffentlichen Stromnetz anzuschließen.
Stehen einem nur zwei unterschiedlich große Trafos mit gleicher Ausgangsspannung zur Verfügung, gehört der größere an die linke Seite und damit an den Netzanschluß. Man kann keinen 10 Watt Trafo mit der Ausgangsleistung eines 5 Watt Trafos betreiben. Jedenfalls nicht lange und nicht unter zusätzlicher Last. Es mag eine Zeit lang funktionieren, aber nicht lange und nicht zuverlässig.

Die vier Gleichrichterdioden 1N4001 für den Niederspannungskreis können durch einen Blockgleichrichter wie etwa B40-C1000 ersetzt werden; die 4 Dioden 1N4007, die den Gleichrichter des Hochspannungskreises bilden, sind durch z.B. einen B1000-C1000 Blockgleichrichter ersetzbar. Dieser Gleichrichter muß in der Lage sein, dauerhaft an einer 350 V Spannung zu laufen, daher sind die minimalen Anforderungen 1N4004, die mit 400V spezifiziert sind.

Darüberhinaus gibt es keine Geheimnisse in dieser Schaltung. Der 100 KOhm Widerstand parallel zu dem 10 µF / 350 V Kondesator im HV-Teil soll diesen - zur Sicherheit - entladen, wenn die Schaltung ohne Last am Ausgang läuft. Das ist alles. Zum eigenen Vergnügen kann man einen 1 KOhm Widerstand und eine Leuchtdiode am +12 V Ausgang anlöten, damit man daran erinnert wird, daß die Schaltung in Betrieb ist. Allerdings ... diese eine LED verbraucht schon mehr Strom, wie die gesamte dahinterliegende CMOS Zählerbaugruppe, aus der die Uhr im Wesentlichen besteht.

Mit meinen beiden 4-Watt Trafos bekomme ich zwischen den beiden eine Leerlaufspannung von ca. 15V AC, 210 V AC Leerlauf an der Hochspannungseite. Ebenfalls im Leerlauf liegen am Siebkondensator 18.5 V DC an, bzw. 250 V DC am Hochspannungs-Kondensator. Die Hochspannung bricht allerdings auf ca. 200 V DC zusammen, wenn sie mit 4 x ZM1080 oder 4 x ZM1020 belastet wird, die zusammmen einen Strom von 4.8 mA ziehen. Eine so aufgebaute Stromversorgung wird sicherlich für die meisten Fälle ausreichend sein, wo man mal mit verschiedenen Nixie-Typen herumspielen möchte und um einige Einsichten und Erkenntnisse für ihren Betrieb zu gewinnen - oder für eine kleinere Uhr mit 4 Ziffern und den genannten kleineren Röhren.

Wichtig: Sicherheit - und ein paar nützliche Hinweise

Wenn man so ein Netzteil, wie oben beschrieben, aufgebaut hat, braucht man eine mittelträge 0.315 A Sicherung im Eingangskreis von der Netzspannung. Zur Sicherheit, falls - schlimmstenfalles - der Trafo durchbrennt. Außerdem sollte man das ganze Netzteil in einem isolierenden Plastikgehäuse berührungssicher einbauen, so daß es praktisch ncht möglich ist, versehentlich mit der Netzspannung in Kontakt zu kommen. Das oben gezeigte Muster ist wirklich nur ein Prototyp, der so niemals verwendet werden sollte.

Wenn man eine dieser als "Wandwarzen" bekannten Steckernetzteile bekommen kann, die etwa 500 mA bei 12 V Wechselspannung abgeben, dann ist man fein raus. In dem Fall braucht man nur einen Trafo in der Uhr selber und hat stattdessen nur eine Steckbuchse, wo man diesen Netzadapter reinsteckt. In dem obenstehenden Schaltbild ist das der Trafo auf der linken Seite und das Steckernetzteil wird dann an den Punkten angeschlossen, die mit "X" und "Y" gekennzeichnet sind.
Einige dieser Steckernetzteile kann man umbauen, falls es gelingt, das Gehäuse zu öffnen, ohne es zu zerstören. Einfach das ganze Gekröse, Dioden, Gleichrichter, Regler usw. auslöten und das Geräte-Anschlußkabel direkt an der Trafowicklung anlöten. Dann muß man nur noch den Teil der Netzteilschaltung rechts vom linken (Eingangs-) Trafo aufbauen und braucht sich um den netzspannungsführenden Teil nicht mehr zu kümmern. Das spielt sich alles innerhalb des Steckernetzteils ab. Die 12 V Wechselspannung (oder 8 oder 9 oder was immer) kommen vom Steckernetzteil und der zweite Trafo muß natürlich passend dazu ausgewählt werden. Und - wenn man niedriger geht - muß der 7812 Spannungsregler vielleicht gegen einen 7808 (8 V Ausgang) oder 7805 (5 V Ausgang) ausgetauscht werden. Die Funktion der Schaltung selbst stört das kaum. Die 40xx Serie C-MOS ICs läuft an Spannungen von 5 - 15 V DC.

Wenn man sich für diese Art der Stromversorgung entscheidet, kann man das Gehäuse der Uhr auch auch "gefährlichen Materialien" machen - wie etwa Stahl, Kupfer, Blech, Karbonfaser oder andere stromleitende Sachen. Man hat ja schließlich keine Netzspannung im Gerät selbst. Das Schlimmste, was passieren kann, ist, daß der Trafo im Netzadapter durchbrennt, wenn man irgendwas kurzschließt.

Gute Frage. Heutzutage kann man schnell und billig überall Digitaluhren mit LCDs oder Siebensegment-Anzeigen in jedem Supermarkt bekommen. Aber - wie sehen die aus ? Einfach langweilig.
Geht mal zurück zu der Nixie Animation weiter oben. Guckt mal einen Moment darauf, wie die Zahlen wechseln und wie die aussehen und ich bin sicher man kann den Unterschied schnell herausfinden.
Ich habe schon in den 70ern Uhren mit LED 7-Segmentanzeigen und 74xx TTL-Bausteinen aufgebaut. Die kommerziellen Uhren verwenden integrierte Spezialchips, haben Wecker und sowas, aber die sahen einfach total billig aus und haben mir überhaupt nicht gefallen. Und die, die mir gefallen haben, waren wahnsinnig teuer. Also habe ich mir meine eigene Schreibtischuhr gebaut.
Selber Grund für die Nixie Uhr: ein selbstgebautes Gehäuse mit den antik aussehenden Glasröhren irgendwo darin oder darauf - ein weites Feld von möglicherweise kreativen, ungewöhnlichen Designs. Man kann es aus allem möglichen Materialien machen, von denen man schon immer eine Uhr haben wollte. Holz, Stahl, Acrylglas. Durchscheinend, durchsichtig oder massiv.
Allerdings: die hier beschriebene Nixie Uhr ist nur eine reine Uhr. Keine Stopuhr, kein Wecker oder sowas. Man kann natürlich ein paar "Glocken und Pfeifen" hinzufügen, aber durch den Aufbau der Schaltung ist das kein einfaches Unterfangen und kann schon etwas komplizierter werden. Mehr davon später.

Herzstück jeder Uhr ist ein Zeitgeber. Die billigen netzbetriebenen Weckeruhren benutzen die 50 oder 60 Hz des Stromnetzes um daraus ein mehr oder weniger genaues Taktsignal zu erzeugen - ausgehend von der Annahme, daß die Abweichung der Netzfrequenz über das Jahr hinweg ungefähr 1% beträgt. Trotzdem habe ich mich entschieden, das nicht so zu machen. Der erste Grund war eine Unabhängigkeit von den Netzfrequenzen zu bekommen. Der zweite liegt darin, daß eine Quarz-Zeitbasis eine weitaus bessere Genauigkeit bietet, als die Netzfrequenz. Und drittens hatte ich eine bereits langjährig erprobte Schaltung bei der Hand. Hauptvorteil: diese Schaltung arbeitet mit einem gewöhnlichen 32.768 KHz Uhrenquarz, der ziemlich einfach zu bekommen ist - und sie kommt mit einem 1 Hz Zeittakt heraus.
Die Schaltung ist untenstehend abgebildet.

Es gibt darin zwei Widerstände: ein 2.2 KOhm, der als Strombegrenzungs- Widerstand fungiert und ein 4.7 MOhm Bias- Widerstand. Der letztere ist a) teilweise abhängig von der Betriebsspannung der Schaltung und b) abhängig vom Stromfluß durch den Quarz und dessen Kapazität. Ich habe gute Erfahrungen gemacht, einen 4.7 MOhm als Startwert zu benutzen. Bei einigen Quarzen kann der Widerstand entfallen oder auf 10 MOhm erhöht werden. Die individuellen Ergebnisse können unterschiedlich ausfallen.

Der Quarz, den ich benutze, ist ein Miniatur Uhrenquarz in einem kleinen zylindrischen Gehäuse mit 19 pF interner Kapazität. Der 100 pF "Aufzieh" Kondensator ist ein Keramiktyp mit niedrigem Verlust, der Trimmkondensator ist ein Standard Plastiktyp. Mit einem Frequenzzähler an Pin 9 des 4060 kann man die gepufferte Quarzfrequenz messen und mit dem Trimmer auf genau 32.768 KHz einstellen
Der 4013 ist ein doppeltes RS Flipflop, welches die 2 Hz Ausgangsfrequenz des 4060 noch einmal teilt und damit das 1 Hz Zeitbasissignal liefert. Die zweite Hälfte des 4013 kann zu eigenen Zwecken benutzt werden - was ich hier jedoch nicht eingezeichnet habe. Wenn die zweite Hälfte des 4013 nicht benutzt wird, müssen die Pins 8, 10 und 11 auf Masse (GND) gelegt werden; die Pins 9, 12 und 13 bleiben unbeschaltet. Wenn man diese Hälfte benutzt, dann ist Pin 11 der Eingang, Pin 13 der Ausgang.

Es ist dringend empfohlen, alle Drahtverbindungen innerhalb dieser Baugruppe so kurz wie möglich zu halten und die Anschlußdrähte der Bauelemente (Widerstände, Kondensatoren) so dicht wie möglich über der Leiterplatte abzutrennen. Es empfiehlt sich außerdem, das Gehäuse des Quarzes mit einem kurzen Draht auf Masse (GND) zu legen, um Störungen von außen abzublocken.
Wenn der Oszillator wider Erwarten nicht startet oder nach wenigen Sekunden stehenbleibt, solte man sehen, ob der 4.7 MOhm größer werden muß. Im Notfall kann man ihn auch ganz weglassen. Die größeren HC-Quarztypen mit höheren internen Kapazitäten erfordern eventuell eine Anpassung des Bias-Widerstandes auf 100 K - 1 MOhm. Falls man keinen Trimmkondensator zu Abstimmung wünscht, kann dieser durch einen Keramik-Kondensator von 22 - 37 pF ausgetauscht werden. Auf die Genauigkeit der Schaltung hat das nur wenig Einfluß.

Der CMOS Schaltkreis 4017 ist ein "5-Stufen Josephson Dekadenzähler" mit eingebautem Code-Wandler. Jeder Übergang von 0 nach 1 (= "positive Flanke") am Takteingang 14 zählt den Baustein einen Schritt zwischen den Positionen Q0 bis Q9 weiter. Der jeweilige Anschluß dabei wird auf hohen Pegel gelegt. Eine logische "1" am Reset-Eingang 15 setzt den Zähler zurück auf Q0.
Um nun die Sekunden zählen zu können, müssen wir die Reset-Eingänge mit 100 K Widerständen auf Masse legen, damit die Zähler bei Q0 beginnen. Der erste Zähler zählt mit jedem positiven Impuls des 1 Hz Taktsignals von 0 bis 9 weiter aufwärts. Nach dem 10. Impuls springt der Zähler zurück auf 0 und gleichzeit wird der Übertrags-Ausgang CO an Pin 12 von 0 auf 1 geschaltet. Dieses Signal zählt in der zweiten Stufe eine Position weiter. Der zweite Zähler hat den Ausgang Q6 an den Reset-Eingang geschaltet. Nach dem 60. Taktsignal springen beide Zähler wieder auf "00" zurück und eine Minute ist gezählt. Die Übertrags-Ausgänge CO werden nach dem 6. Taktsignal übrigens wieder von 1 auf 0 heruntergeschaltet.

Der Sekundenzähler wird vom Minutenzähler gefolgt. Der sieht genauso aus und funktioniert auch genauso, nur die Bezeichnungen sind natürlich anders.

Jetzt kommt ein etwas komplizierterer Teil. In Europa, wo ich wohne, haben wir eine 24-Stunden Einteilung. Wir sind hier keine "AM/PM Leute". 24 ist aber etwas schwierig zu decodieren, weil es weder ein kompletter Übergang, noch ein einzahliger Übergang ist. Also beachtet mal bitte die Reset-Logik der Stundenteilerstufe. Es ist ein "verdrahtetes UND" mit zwei NPN Transistoren, welche die "Master Reset" Leitung aller Zähler auf logisch "1" legen, wenn eine "4" in der niedrigen und gleichzeitig eine "2" in der hohen Stelle des Zählers steht. Einfach, nicht ?

(Anmerkung: man kann dafür auch ein UND-Gatter nehmen .... aber noch einen Chip dafür verblasen ? Neee .... muß nicht sein !)

Ebenfalls bemerkenswert ist der 10 µF Kondensator, die 1N4148 Diode und der 100 K Widerstand. Diese drei bilden den "Power On Reset" Schaltkreis, der alle Zähler auf 0 zurücksetzt, wenn die Betriebsspannung eingeschaltet wird. Das mag unnötig sein - aber bei diesen CMOS Zählern weiß man das nie so genau.
Das Übertragssignal CO des letzten Zählers könnte man dazu verwenden, um mit einem weiteren 4017 und z.B. einer hinterleuchteten Anzeige in der Frontplatte den "Tag der Woche" anzugeben. Seid kreativ.

Falls man sich entscheided, den "US Stil" mit AM/PM Anzeige aufzubauen, dann könnte man dazu die zweite Hälfte des 4013 aus der Zeitbasis zu verwenden, um den 12-Stunden Übergang anzuzeigen. Dazu muß die Schaltung des Stundenzählers etwas verändert werden. Der Reset-Anschluß der höheren Stelle wandert von 2 (Pin 4) an 1 (Pin 2), der der niederen Stelle von 4 (Pin 10) an 2 (Pin 4). Anschließend kann man mit dem RS-Flipflop des 4013 die untenstehende Schaltung hinzufügen und mit zwei weiteren Treiberstufen zwei Neon-Glimmlampen für die Anzeige von AM und PM ansteuern. Das war's.

Das Problem mit den Nixies ist, daß sie eine relativ hohe Betriebsspannung benötigen. Jeder Kathodenanschluß, der nicht auf Masse liegt, wird durch die interne Elektronenwanderung in der Röhre auf eine Potential gezogen, welches nahe bei der Anodenspannung Ua liegt. Das können so um 140 V sein - oder mehr bei einigen Röhrentypen.. Eine Schaltung, welche die Kathoden von dieser Leerlaufspannung auf Masse ziehen soll, muß in der Lage sein, mit diesen Spannungen umzugehen. Wenn man dazu NPN Transistoren verwendet, dann liegt der Emitter (E) an Masse, der Kollektor (C) ist mit einem der Kathodenanschlüssen verbunden. Die Basis (B) ist über einen angemessenen Vorwderstand mit dem entsprechenden Ausgang eines Zählers verbunden. Der Transistor muß eine entsprechende Spannungsfestigkeit besitzen (Werte Ucb0 und Uce0 in den Datenblättern), die über dem Wert der Anodenspannung Ua liegt. Das wirft die meisten üblichen Transistoren aus der Auswahl heraus, weil deren Spannungsfestigkeit in der Regel nur 15 - 60 V beträgt.

Aber - es gibt zum Glück entsprechende Transistoren. Namentlich solche, die für Fernseh-Anwendungen (Video-Endstufen, Farbendstufen, Ablenkeinheiten) oder für Schaltnetzteile entwickelt wurden. Wenn man Zugriff auf Listen hat, in denen die Transistoren mit ihren Daten aufgeführt sind, wird man ganz leicht entsprechende Typen finden können. Der am häufigsten verwendete Billigtyp ist der MPSA-42, ein NPN-Transistor mit Ucb0 = 300 V, Ic = 0.5 A und Ptot = 0.625 W, entwickelt für TV Stufen. In Deutschland zahlt man dafür 0.08 Euro pro Stück - weniger, wenn man gleich 100 abnimmt.
Ebenfalls verwendbar sind BF118, BF179C, BF259, BF338, BSS48, BUW37 (alle mit Metallgehäuse) or BF413, BF420A, BF422A, BF483 (Plastigehäuse), AT1, AT2, DC oder NMPSA-42 (SMD Typen) um nur ein paar zu nennen.

Alternativ kann man auch die Leerlaufspannungen der Kathoden nach Masse mit je einem 100 KOhm Widerstand pro Kathode ableiten - ohne daß die Kathode dann schon anfängt, zu leuchten. In diesem Fall sind auch Transistoren mit niedrigerem Ucb0 verwendbar, sofern dieser mindestens 65V beträgt. Dann tun es auch BC174B, BC546 oder BC846. Allerdings braucht man dann dreimal so viele Widerstände.

Das untenstehende Schaltbild zeigt die Unterschiede.

Die linke Schaltung ist die Einfachheit selbst: nur ein 33 K Widerstand zwischen dem Zählerausgang und der Basis des Transistors. Wogegen man in der rechten Schaltung einen Basis-Spannungsteiler mit 47 K / 4K7 Widerständen zwischen dem Zählerausgang und der Basis plus dem zusätzlichen 100 K Widerstand von der Kathode nach Masse braucht.
Um die Wahrheit zu sagen: ich habe mich mit dieser zweiten Schaltung nie abgegeben. Tatsächlich stammt sie aus einer Schaltung von einer Kanalanzeige eines alten Fernsehers, der dafür ebenfalls eine Nixie Röhre benutzt hat. Die MPSA-42 Transistoren sind ziemlich preisgünstig und deshalb gibt es eigentlich keinen Grund, Transistoren mit niedrigerer Spannungsfestigkeit zu verwenden, welche auch nicht billiger kämen - falls überhaupt. Es sei denn, man hat davon noch mehrere hundert herumliegen .... bitte sehr, nur zu !

Die Schaltung der Treiberstufen selber ist sehr übersichtlich: das positive Signal von einem Zählerausgang führt über den 33 K Vorwiderstand und steuert die Basis des Transistors auf, wodurch die Kollektor-Emitterstrecke leitend wird, welche nun die Kathode der Nixie auf Masse zieht und diese Kathode vom Entladungsleuchten überzogen wird.

Da diese Uhr nun leider nur ein einfacher Zähler ist, bekommt sie ihre Zeitangabe nicht automatisch. Allerdings: wegen der "Auto-Null" Funktion könnte man natürlich auch versuchen, die Uhr genau um Mitternacht mit dem Stromnetz verbinden ...
Also brauchen wir Schalter. Ich mag Uhren, wo man die Stunden und Minuten getrennt einstellen kann. Und wo man nicht mit einem Schnellen Vorlauf durch einen ganzen 24-Stunden Ablauf rasseln muß, um dann die Zeit mit einem langsameren Modus genau zu treffen. Ich ziehe es vor, erst die Minuten und dann die Stunden einzustellen, so daß ich nicht alles wiederholen muß, wenn ich mich vertan habe. Und nochmal. Und wieder.

Die Lösung ist ganz einfach. Zwei Umschalter, einer zwischen dem Sekunden- und Minutenteiler und einer zwischen Minuten- und Stundenteiler reichen dazu aus. Schaut her:

Die gemeinsamen Kontakte der Umschalter sind mit den Eingängen der jeweils zu stellenden Zähler (Stunden oder Minuten) verbunden. Die RC-Kombination von diesem Kontakt nach Masse soll das Kontaktprellen etwas unterdrücken, damit die Einstellung beim Umschalten vom Stellen zurück auf den Normalmodus nicht "durchläuft".
Der obere Kontakt (NC - jetzt geschlossen) ist mit dem Ausgang der vorhergehenden Stufe verbunden. Die Diode dient zur Entkoppelung. Sie ist nicht unbedingt notwendig, hilft aber Problemen vorzubeugen, wenn der Schalter dazu neigt, im Umschaltmoment für einen Augenblick beide Schaltkontakte mit dem gemeinsamen Kontakt zu verbinden.
Der untere Kontakt (NO - jetzt geöffnet) ist mit dem Ausgang der 1 Hz Zeitbasis verbunden. Wenn man das als zu langsam empfindet - insbesondere beim Einstellen der Minuten - könnte man natürlich auch das 2 Hz Signal von Q13 (Pin 3) des 4060 nutzen. Oder sogar das 4 Hz Signal von Q12 (Pin 2).

Diejenigen, die eine Uhr mit 4-stelliger Anzeige für Stunden und Minuten aufgebaut haben (und dabei mindestens 16 Transistoren und Widerstände gespart haben) würden sich sicher manchmal wünschen, daß es etwas gibt, was als Funktions-Indikator oder Sekundensignal fungiert. Analog zu dem blöden blinkenden ":" bei anderen Digitaluhren.
Einfach zu machen. Wenn die verwendeten Nixies Dezimalpunkte haben, könnte man einen von denen verwenden. Haben die Nixies einen rechten Dezimalpunkt, verwendet man die niederwertige Stelle der Stundenanzeige - haben sie linke Dezimalpunkte verwendet man den der höherwertigen Minutenanzeige. Man muß dafür - was die Nixies betrifft - keine besonderen Vorkehrungen treffen. Der Anodenstrom erhöht sich um eine Winzigkeit, aber das macht insgesamt gesehen nichts aus.

Alle die Nixies ohne Dezimalpunkte verwenden oder von dem Aussehen dieser Idee nicht sonderlich begeistert sind, könnten eine einzelne kleine Neon-Glimmlampe irgendwo mittig zwischen die Stunden- und Minutenanzeige plazieren. Siehe untenstehende Schaltung.

So sieht die blinkende Sekundenanzeige mit einer einzelnen, mittig angeordneten Neon Glimmlampe bei meinem zweiten Prototyp aus: es ist eine relativ lange und schmale Lampe, die ich irgendwann in den frühen 70ern mal aus einem elektrischen Gerät ausgeschlachtet habe. Dekaden später kommt sie gerade recht, um als blinkender Punkt in meiner Selbstbau-Nixie-Uhr Verwendung zu finden. Manchmal ist das Leben schon lustig.

Man kann natürlich auch eine LED nehmen - oder ein "Magisches Auge" (Leuchtband / Fächer Anzeigeröhre) verwenden, wo sich die Länge des Leuchtbandes oder der Fächerwinkel im Laufe der Sekunden einer Minute verändert. Aber die magischen Augen sind richtige Röhren, die einige 100 mA Heizstrom verbrauchen, wogegen die gesamte Uhrenelektronik mit 8 CMOS Bausteinen, den Treibertransistoren und so weniger als 10 mA verbraucht. Die Nixies brauchen dann nochmal 1 - 5 mA pro Röhre (je nach Typ) - und das war's. Wenn man da eine "Radioröhre" einbaut, muß man beide Stromversorgungen entsprechend vergrößern. So kommt man im Normalfall vielleicht mit gut 6 Watt davon - eine Effizienz der verwendeten Trafos von ca. 80 % vorausgesetzt.

Eine relativ einfache Methode, um eine Zusatzfunktion zu realisieren, ist die Verwendung eines integrierten Soundmoduls. Normalerweise werden diese Bausteine mit einem positiven Signal an einem Eingang gestartet und spielen dann eine Klangfolge oder ein Geräusch ab. Angenommen, man bekommt ein Modul, was den "Big Ben" Glockenschlag abspielt, würde es ausreichen, wenn man die beiden "0" Zählerausgänge der Minutenanzeige (Pins 3 der beiden 4017) mit einem UND-Gatter verknüpft und auf den Aktivierungsanschluß führt.

Resultat: Zur vollen Stunde, wenn die Minutenanzeige auf "00" springt, wird dann die Melodie abgespielt.
Hinweis: Es ist vielleicht empfehlenswert, einen Schalter einzubauen, mit dem sich das Soundmodul deaktivieren läßt. Manchmal stellen sich diese "Super-Ideen" nach einiger Zeit als echte Nervensägen heraus. Dann ist es gut, wenn man sowas abschalten kann. (Grins !)

Bis jetzt habe ich drei unterschiedliche Prototypen gebaut. Nach einigem Testen und Erproben sowie diversen Detailarbeiten hat sich die Schaltung auf die oben angeführten Einzelteile stabilisiert. Trotzdem gibt es noch reichlich Raum für Verbesserungen, Zusätze und was nicht noch. Insbesondere die Schalter für die Einstellung der Uhr sind Gegenstand fortdauernder Änderungen und Erprobungen. Eine gedruckte Leiterplatte fehlt auch noch, aber ich arbeite daran.

Hier sind ein paar Bilder der funktionierenden Uhren.

	Die 1 Hz Zeitbasis. Mini-Aufbau - in "Studie" verwendet.
6 x ZM1040 in Rot. 30mm Zeichenhöhe. Um 30° nach rechts montiert. Die Schiene war für ZM1020.	Ursprünglich eine ZM1040 normalerweise mit rotem Filter-Überzug. Für bessere Optik entfernt. Die ZM1042 ist die klare Version.	Noch ohne die Neonlampe in der Mitte. Nixies waren ZM1080, die ich entfärbt habe.
Eine Standard-Europakarte. Die LED braucht mehr Strom wie die Logik.		Die "Freileitungsphase". Schalter nicht installiert.
Gehäusestudie mit 4 x Z5600M. (ex-DDR ZM1020-equivalent) Gerade fertiggestellt.		Board und Display gestapelt. Mit anderen Schaltern.
Nicht genug Platz ? Kompakter bauen. So mach' ich das.	Alles auf sehr kleinen Boards. Paßt ins "Studien" Gehäuse.	Eine Teiler / Treiberstufe. Kompaktbauweise. Eins von Zwei.
	Ein Blick hinein. Ja - ist gut gefüllt.