Versions revisitées des affichages victoriens à 21 segments

Il me semble que, de nos jours, nous avons l'embarras du choix en matière de technologies d'affichage. Par exemple, j'ai récemment vu une horloge qui, à première vue, semblait utiliser six tubes Nixie. Quoi ? Comment ça, « C'est quoi des tubes Nixie ? » C'était l'un des principaux moyens d'afficher des informations numériques (essentiellement les chiffres indo-arabes 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9, même s'il existait de nombreuses variantes) à la fin des années 1950, dans les années 1960 et au début des années 1970.

Les tubes Nixie ont une forme similaire à celle des tubes à vide, mais au lieu du vide, ils sont remplis de gaz à basse pression, généralement du néon mélangé à un peu de mercure ou d'argon, dans ce que l'on appelle un mélange de Penning. Le tube contient également une anode à treillis métallique et plusieurs cathodes ayant la forme de chiffres ou d'autres symboles. Chaque cathode peut briller de la couleur rouge-orange caractéristique du néon en appliquant une tension d'environ 170 volts (V) CC à quelques milliampères entre cette cathode et l'anode.

Les tubes Nixie ont fini par être remplacés par d'autres types d'affichages pour les applications commerciales, mais continuent de susciter l'engouement des amateurs, des férus de DIY et des makers. Jusqu'à récemment, le seul moyen d'obtenir des tubes Nixie était de les récupérer sur de vieux équipements ou d'acheter d'anciens produits provenant d'Allemagne de l'Est ou de Russie. Quand je dis « anciens produits », je veux parler de vieilles marchandises qui n'ont jamais été vendues, mais qui sont encore « neuves » dans leur emballage d'origine.

Figure 1 : Les tubes Nixie R|Z568M présentent un brochage compatible avec les tubes Z568M classiques, avec une taille d'affichage de 5 cm de large et 10 cm de haut. (Source de l'image : Dalibor Farny)

Toutefois, il y a quelques années, un jeune homme du nom de Dalibor Farny, qui vit en République tchèque, a commencé à proposer les tubes R|Z568M (Figure 1), où la lettre « R » signifie « Résurrection ». Ces magnifiques pièces affichent des chiffres de 5 centimètres (cm) de large sur 10 cm de haut (la plupart des tubes sont beaucoup plus petits), et présentent un brochage compatible avec les tubes Z568M d'origine, qui sont largement reconnus comme faisant partie des plus beaux tubes jamais fabriqués.

Pour tout vous dire, je possède un jeu de tubes de Dalibor dans mon bureau. Les miens présentent un treillis d'anode en cuivre et des bases en bronze. Il s'agit de l'un des deux jeux très spéciaux qu'il a fabriqués, mais je m'égare…

J'ai commencé cet article en disant que les concepteurs d'aujourd'hui avaient l'embarras du choix en matière de technologies d'affichage. À titre d'exemple, j'ai mentionné une horloge qui semblait utiliser six tubes Nixie. Un examen plus approfondi a toutefois révélé que les tubes de verre contenaient chacun un petit affichage OLED, qui pouvait être utilisé pour présenter n'importe quelle image bitmap, y compris des images ressemblant à l'anode et aux cathodes lumineuses dans les tubes Nixie.

Pour poursuivre mon raisonnement, je suis sûr que vous connaissez tous les affichages LED à sept segments, comme le LSHD-5601 de Lite-On Inc., disponible dans diverses couleurs dans des configurations à anode commune et à cathode commune. Je me souviens de la première apparition de ces affichages au début des années 1970. À l'époque, on pouvait avoir n'importe quelle couleur… du moment que c'était du rouge.

Ces affichages LED à sept segments ont rapidement été utilisés dans toutes sortes de dispositifs qui devaient afficher des chiffres, notamment les montres et les calculatrices électroniques à quatre fonctions. Dans ce dernier cas, en plus des décimales, ces affichages pouvaient également être utilisés pour présenter des valeurs hexadécimales, même si les caractères alphabétiques se présentaient sous forme de mélange de symboles en majuscules et en minuscules : A, b, C, d, E et F.

Évidemment, les concepteurs ont vite déterminé qu'ils avaient besoin d'afficher plus de caractères que les nombres hexadécimaux, ce qui a rapidement entraîné le lancement des versions à 9, 14 et 16 segments de ces dispositifs.

L'ancien revient à la mode

Pour je ne sais quelle raison, la plupart d'entre nous ont tendance à penser que tout ce qui nous entoure a été inventé récemment. En réalité, presque toutes ces choses ont déjà existé avant, sous une forme ou une autre. Comme le prêcheur le dit dans l'Ecclésiaste 1:9, « Ce qui a été, c'est ce qui sera, et ce qui s'est fait, c'est ce qui se fera, il n'y a rien de nouveau sous le soleil. » (Je pense qu'il n'a pas dû être invité à beaucoup de fêtes.)

Le fait est que lorsque j'ai vu un affichage LED à sept segments pour la première fois, je me suis dit que c'était une invention géniale, et il ne m'est jamais venu à l'esprit qu'il ait pu exister une telle chose auparavant. Alors je vous laisse imaginer ma surprise quand j'ai découvert qu'un inventeur dénommé George Lafayette Mason avait déposé une demande de brevet pour des affichages à 21 segments en 1898, ce qui les place clairement dans l'ère victorienne (le brevet a finalement été accordé en 1901). Chaque segment de l'affichage comportait une petite lampe à incandescence, et tout était contrôlé par un interrupteur électromécanique complexe, qui permettait d'activer les segments requis pour représenter le caractère souhaité (Figure 2).

Figure 2 : Dans l'affichage inventé par George Lafayette Mason en 1898, chacun des 21 segments comportait une petite lampe à incandescence, le tout étant contrôlé par un interrupteur électromécanique complexe. (Source de l'image : Bureau américain des brevets)

La raison pour laquelle je vous raconte tout ça, c'est que mon ami Steve Manley, qui vit au Royaume-Uni, et moi-même sommes en train de créer des versions à 10 caractères de ces affichages en utilisant des LED tricolores pour éclairer les segments. Les segments plus courts comportent une LED, tandis que les segments plus longs en comportent deux, ce qui fait 35 LED au total. Dans le cadre de ce projet, Steve a conçu une petite carte à circuit (50 millimètres (mm) de large et 64 mm de haut) avec une coque imprimée en 3D de 10 mm d'épaisseur (Figure 3).

Figure 3 : La carte à circuit LED (à gauche) et la coque imprimée en 3D (à droite) pour la version revisitée à 10 caractères du modèle de Mason, avec 35 LED tricolores au lieu des lampes à incandescence. (Source de l'image : Steve Manley)

Les LED, qui sont connectées en chaîne, sont de type WS2812B, comme le modèle 4684 d'Adafruit Industries LLC. Chaque LED est associée à un condensateur de 100 nanofarads (nF) monté sur ses bornes de 0 V et 5 V. De plus, la carte est dotée d'un unique condensateur de 47 microfarads (µF) monté sur ses entrées d'alimentation de 0 V (terre) et 5 V, et d'une résistance de 330 ohms (Ω) montée en série avec l'entrée de données de la carte.

Conclusion

Rien qu'en regardant la carte à 21 segments avec ses 35 LED tricolores, illustre à la Figure 3, vous devez commencer à imaginer tout ce que vous pourriez faire avec une seule carte. Et n'oubliez pas que Steve et moi en utilisons chacun dix dans nos affichages. En plus d'afficher des chiffres, des lettres, des symboles de ponctuation, nous pouvons également afficher quelques motifs et effets incroyables. Nous pouvons même faire en sorte que nos affichages réagissent au son.

Évidemment, cela signifie que nous avons besoin d'un moyen de tout contrôler, c'est pourquoi nous avons conçu un système de commande spécial à cet effet, qui sera d'ailleurs le sujet de mon prochain article. En attendant, comme toujours, n'hésitez pas à m'envoyer vos commentaires, questions et suggestions.