Recreación de pantallas victorianas de 21 segmentos

Me parece que, hoy en día, tenemos muchas opciones en cuanto a tecnología de visualización. Recientemente, por ejemplo, vi un reloj que, a primera vista, parecía emplear seis tubos Nixie. ¿Qué? ¿Cómo que “¿Qué son los tubos Nixie?”. Bueno, fueron una de las principales formas de mostrar información digital, principalmente los números hindú-arábigos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9, aunque hubo muchas variantes, a finales de los 50, durante los 60 y a principios de los 70.

Los tubos Nixie tienen una forma similar a los tubos de vacío, pero en lugar de estar vacíos, se llenan con un gas a baja presión, generalmente neón mezclado con un poco de mercurio o argón, lo que se conoce como una mezcla Penning. El tubo también contiene un ánodo de malla de alambre y varios cátodos, que tienen forma de números u otros símbolos. Se puede hacer que cada cátodo brille en el característico color rojo naranja neón aplicando un voltaje de encendido de aproximadamente 170 voltios CC a unos pocos miliamperios entre el cátodo y el ánodo.

Finalmente, los tubos Nixie fueron reemplazados por otros tipos de pantallas para aplicaciones comerciales, pero aún tienen seguidores como los aficionados, los entusiastas del bricolaje y los fabricantes. Hasta hace poco, la única forma de obtener tubos Nixie era recuperarlos de equipos antiguos o comprar NOS (productos antiguos nuevos) procedentes de Alemania del Este o Rusia. Las siglas NOS hacen referencia a los productos antiguos que nunca se vendieron a un cliente, pero que aún están “nuevos” en su empaque original.

Figura 1: Los tubos Nixie R|Z568M son compatibles con pines con los tubos Z568M clásicos, cuya pantalla tiene un tamaño de 2 in de ancho y 4 in de alto. (Fuente de la imagen: Dalibor Farny)

Sin embargo, hace unos años, en el momento de escribir este artículo, un joven llamado Dalibor Farny, ubicado en República Checa, comenzó a ofrecer tubos R|Z568M (Figura 1), cuya “R” significa “Resurrección”. Estas magníficas bellezas muestran números de 2 in de ancho por 4 in de alto (la mayoría de los tubos son mucho más pequeños) y son compatibles los pines con los tubos Z568M originales, que son ampliamente reconocidos como uno de los tubos más hermosos que jamás se han hecho.

De hecho, tengo un juego de tubos de Dalibor aquí en mi oficina. Los míos tienen mallas de ánodo de cobre y bases de bronce, uno de los dos únicos juegos de steampunk que él ha hecho, pero estoy desviándome del tema.

Comencé esta columna señalando que los diseñadores de hoy tienen muchas opciones en cuanto a tecnología de visualización. Como ejemplo, mencioné un reloj que parecía emplear seis tubos Nixie. Sin embargo, un examen más detallado reveló que cada uno de los tubos de vidrio contenía una pequeña pantalla OLED, que podría usarse para presentar cualquier imagen de mapa de bits, incluidas las imágenes que se parecían al ánodo y a los cátodos iluminados de los tubos Nixie.

Por otro lado, estoy seguro de que todos conocemos las pantallas de led de 7 segmentos, como la LSHD-5601 de Lite-On Inc., que está disponible en una variedad de colores tanto en configuraciones de ánodo común como de cátodo común. Recuerdo cuando estas pantallas aparecieron por primera vez en escena a principios de la década de los 70. En ese momento, podías elegir cualquier color que quisieras, siempre que ese color fuera rojo.

Estas pantallas de led de 7 segmentos aparecieron rápidamente en todo tipo de dispositivos que necesitaban mostrar números, incluidos los relojes y las calculadoras electrónicas de cuatro funciones. En este último caso, además de los dígitos decimales, también podrían usarse para presentar valores hexadecimales, aunque los caracteres alfabéticos debían presentarse como una mezcla de símbolos en mayúsculas y minúsculas: A, b, C, d, E y F.

Por supuesto, no pasó mucho tiempo antes de que los diseñadores decidieran que necesitaban mostrar más caracteres que números hexadecimales, lo que rápidamente llevó a la introducción de versiones de 9, 14 y 16 segmentos de estos dispositivos.

Lo antiguo vuelve a ser divertido

Por alguna razón, la mayoría de nosotros tenemos la tendencia a pensar que todo lo que vemos a nuestro alrededor se inventó recientemente. En realidad, casi todo se ha visto antes de una forma u otra. Como dice el predicador en Eclesiastés 1:9: “Lo que fue, es lo que será y lo que se hizo, es lo que se hará, no hay nada nuevo bajo el sol”. (Tengo la impresión de que no lo invitaron a muchas fiestas).

El punto es que, cuando vi por primera vez una pantalla de led de 7 segmentos, pensé que era lo mejor desde que se inventó la rueda, como dicen, y nunca me di cuenta de que había algo así antes. Entonces, puedes imaginar mi sorpresa cuando descubrí que un inventor llamado George Lafayette Mason presentó una patente para pantallas de 21 segmentos en 1898, lo que las sitúa con firmeza en la era victoriana (la patente finalmente se otorgó en 1901). Cada segmento de la pantalla tenía una pequeña bombilla incandescente y todo se controlaba con un complicado interruptor electromecánico, que activaba los segmentos necesarios para representar el carácter deseado (Figura 2).

Figura 2: Inventado por George Lafayette Mason en 1898, cada uno de los 21 segmentos de esta pantalla tenía una pequeña bombilla incandescente y todo se controlaba con un complicado interruptor electromecánico. (Fuente de la imagen: Oficina de Patentes de los EE. UU.)

La razón por la que estoy hablando de todo esto aquí es que mi amigo Steve Manley, que vive en el Reino Unido, junto con tu humilde narrador están felices creando versiones de 10 caracteres de estas pantallas utilizando ledes tricolores para iluminar los segmentos. Los segmentos más cortos tienen un led, mientras que los segmentos más largos tienen dos ledes, lo que da como resultado 35 ledes en total. Como parte de esto, Steve ha diseñado una pequeña placa de circuito (50 mm de ancho y 64 mm de alto) junto con una carcasa impresa en 3D de 10 mm de profundidad (Figura 3).

Figura 3: La placa de circuito de led (izquierda) y la carcasa impresa en 3D (derecha) para una recreación de 10 caracteres de la de Mason, con el uso de 35 ledes tricolores en lugar de bombillas incandescentes. (Fuente de la imagen: Steve Manley)

Los ledes, que están conectados en cadena, son de la variedad WS2812B, como el 4684 de Adafruit Industries LLC. Cada led tiene un condensador asociado de 100 nF (nanofaradios) montado en sus terminales de 0 voltios y 5 voltios. Además, la placa tiene un solo condensador de 47 µF (microfaradios) montado en sus entradas de energía de 0 voltios (tierra) y 5 voltios, junto con una resistencia de 330 ohmios (Ω) montada en serie con la entrada de datos de la placa.

Conclusión

Con solo mirar la placa de 21 segmentos con sus 35 ledes tricolores como se muestra en la Figura 3, comienzas a pensar en todas las cosas que podrías hacer con una sola placa; y recuerda que Steve y yo usamos diez de ellas cada uno en nuestras pantallas. Además de presentar números, letras y signos de puntuación, también podemos mostrar algunos patrones y efectos sorprendentes. Incluso podemos hacer que nuestras pantallas reaccionen al sonido.

Por supuesto, esto significa que necesitamos alguna forma de controlar todo, por eso hemos diseñado una placa de control especial para la tarea, el tema de mi próximo blog. Mientras tanto, como siempre, agradezco tus comentarios, preguntas y sugerencias.