Het gebruik van de 74141 en de alternatieven op de 74141 komen hier aan bod.

De 74141 (of de CD4028BE) heeft een 4 bits BCD kode nodig als ingang (binary coded decimal). Als een ongeldige kode gestuurd wordt (bijvoorbeeld IIII), dan wordt de uitlezing onderdrukt (als je gelukt hebt). Dit kan men gebruiken om een getal te doen knipperen.

Om 7 6 BCD kodes te leveren hebben we 23 20 communicatielijnen met de processor nodig. Dit is doenbaar met bepaalde processoren, maar men moet niet vergeten dat men een aantal lijnen (die als input of output geschakeld kunnen worden) nodig heeft voor de bediening (3 lijnen) en om een real time klok aan te sluiten (2 lijnen). De Arduino die we willen gebruiken heeft echt te weinig lijnen.

De real time klok heeft een hogere betrouwbaarheid dan de ingebouwde klok van de processor en dankzij een batterijtje van 3V blijft de klok lopen bij stroomonderbreking. De kristalfrekwentie in al deze klokken bedraagt 32.768kHz die gemakkelijk omlaag geconvertreerd kan worden.

We gebruiken 3 latches van het type CD4099BE als 8 bits geheugen om het aantal communicatielijnen tot 7 te beperken.

• Met de W lijn (Write) kunnen we het IC selecteren (dit correspondeert met een CE of Chip Enable).
• De datalijn die naar alle IC's loopt geeft aan of we een I of een O moeten schrijven.
• De drie adreslijnen geven aan welke bit van het IC we willen veranderen.

Laten we als voorbeeld nemen dat we een "5" willen schrijven op de eenheden positie van de seconden. De 74141 driver moet een kode 0101 op zijn lijnen krijgen:

1. We zetten de waarde 000 op de adresbus
2. We zetten een 1 op de databus
3. We wachten 1µs (blijkt uiteindelijk niet nodig te zijn)
4. We geven een schrijfopdracht door de W-lijn laag te maken gedurende 1µs.
5. We zetten de lijn W opnieuw hoog en wachten 1µs (het wachten is hier ook niet nodig in de praktijk)
6. We herhalen de operatie met adresbus 001 (data = 0)
7. We herhalen de operatie met adresbus 010 (data = 1)
8. We herhalen de operatie met adresbus 011 (data = 0)

1. Adres 100, een 0 schrijven
2. Adres 101, een 0 schrijven
3. Adres 110, een 1 schrijven

We willen ook de dag van de week aangeven, maar we hebben een latch te kort. Gelukkig hebben we uitgangen van iedere 4099 over: de tientallen seconden en minuten hebben voldoende aan 3 bits en voor de tientallen uren hebben we genoeg met 2 bits. We hebben dus 4 lijnen gerecupereerd, waarvan we d'er 3 gebruiken om de dag van de week te coderen en één voor een alarm.

Uiteindelijk hebben we de dag van de week niet gebruikt, waardoor we met 6 buizen in plaats van 7 toekomen, maar de uitleg blijft erbij, voor het geval u een ontwerp zou willen maken met indicatie van de dag van de week.

Om een cijfer te doen knipperen (geselecteerd om te wijzigen), geeft men alternerend de kode van de cijfer en een ongeldige kode (dan wordt geen uitgangslijn geselecteerd en blijft de nixiebuis donker). Dit is ook mogelijk voor de dag van de week, waarbij men hier ook een ongebruikte kode heeft, namelijk 000.

Dit maakt de programmatie nogal complex, maar het is eenvoudiger een regel kode te wijzigen dan een IC te vervangen.

De IC's CD4099BE die we als latch gebruiken is gebouwd in CMOS technologie. CMOS verbruikt bijna geen stroom, maar is niet echt snel (zeker niet onder 5V). Om fouten te vermijden moet iedere schrijfopdracht gevolgd worden door een pauze van 1µs. Dit vormt in de praktijk geen probleem, want we moeten slechts 6 of 7 cijfers doorsturen.

De 74141 die we gebruiken om de nixie buizen aan te sturen heeft geen uitgangen in een logische volgorde 12345..., maar volledig door elkaar. Als je een flatcable gebruikt is het beter van de draden aan te sluiten in de volgorde van de pennetjes, om dan de correctie uit te voeren aan de kant van de buisvoetjes (die veel bredere contacten hebben).

Cathode poisoning

Bij de werking komt er materiaal van de werkende kathode los en die slaat neer op de niet-aktieve cathodes. Dit wordt veroorzaakt door het ionenbombardement van de cathode (de electronen gaan naar de plus (anode) en de ionen die altijd aanwezig zijn gaan naar de min (cathode). Dit wordt cathode poisoning of cathodevergiftiging genoemd. Cathodevergiftiging treed ook op bij electronenbuizen.

De cathodes die niet gebruikt worden, worden op bepaalde plaatsen bedekt met losgeslagen materiaal uit andere electroden. Op die plaats is de geleiding minder, waardoor de nixiebuis op die plaats mnder oplicht. Het effekt is vooral zichtbaar op plaatsen waar de andere cathodes dicht bij de betreffende cathode lopen.

De losgeslagen deeltjes kunnen ook op het glas terechtkomen, waardoor die een grijze waas krijgt, maar dit is minder voorkomend.

Men kan dit probleem oplossen door de betreffende cathodes te laten werken op een wat hogere stroom (bijvoorbeeld 30mA in plaats van 15mA) totdat het fenomeen verdwenen is.

Een andere mogelijkheid is om de weinig gebruikte cathodes te gebruiken op tijdstippen dat er niemand naar de buizen kijkt. Een werkingspercentage van 2% lijkt voldoende te zijn om dit fenomeen te vermijden.

Het vervolg: CMOS en TTL technologie door elkaar.