Декатрон

Декатро́н — многоэлектродная газоразрядная лампа с холодным катодом, предназначенная для работы в цифровых схемах счётчиков, регистров сдвига, коммутаторов (Коммутирующие декатроны), делителей частоты. Как правило, на одной лампе реализуется десятиразрядный (декадный) счётчик, от этого и происходит название лампы (дека-: десять). Декатроны были вытеснены полупроводниковыми интегральными схемами в 1970-е годы. Лампы-счётчики, в которых коэффициент деления отличен от десяти, также называются полиатро́нами.

Устройство и принцип действия

Наиболее проста конструкция двухимпульсного реверсивного декатрона. Вокруг единственного дискового анода расположены десять изолированных штырьков — индикаторные катоды. Между каждой парой соседних индикаторных катодов расположены два т. н. подкатода — первый и второй; все первые и все вторые подкатоды объединены двумя подкатодными шинами. Выходное напряжение снимается с резисторов, включенных между катодами и землёй. Таким образом, 10-разрядный счётчик-коммутатор имеет 13 выводов (анод, 10 катодов и 2 подкатода); существуют также декатроны-делители, в которых только один из десяти катодов имеет внешний вывод.

В состоянии покоя на подкатоды подаётся относительно небольшое положительное смещение относительно индикаторных катодов (30—40 Вольт). При подаче на анод постоянного положительного напряжения, достаточного для возникновения тлеющего разряда (130—150 В для медленных декатронов, заполненных смесью инертных газов, или 420—450 В для быстрых декатронов, заполненных водородом), разряд возникает между анодом и одним из индикаторных катодов. Разряд не может перейти ни на подкатоды (из-за положительного смещения), ни на соседние индикаторные катоды (подкатоды образуют эффективный барьер, а анодное сопротивление ограничивает ток разряда). Для того, чтобы счёт начинался именно с нулевого катода, а не с произвольно загоревшегося, на нулевой катод подаётся сбрасывающий импульс напряжением 100—150 В.

Для перемещения разряда на соседний катод следует вначале подать короткий отрицательный импульс на первый подкатод. Амплитуда импульса должна быть достаточна, чтобы потенциал подкатода опустился ниже потенциала катодов. Как только смещение на подкатоде становится отрицательным, разряд перемещается с катода на подкатод. Следующий отрицательный импульс подаётся на второй подкатод с небольшим перекрытием относительно первого, в результате разряд перескакивает на второй подкатод. При снятии второго импульса, потенциал второго подкатода возрастает, и разряд перескакивает на ближайший индикаторный катод. Хотя все катоды находятся под одним и тем же напряжением относительно общего подкатода, загорается только тот катод, который ближе всего к ионизированной зоне.

После десяти пар управляющих импульсов разряд описывает полный круг. Если конструкция подкатодов симметрична, то лампа может сдвигать разряд между катодами как по часовой стрелке, так и против неё — для этого достаточно подавать первый импульс на второй подкатод, а второй ипульс — на первый подкатод.

Советские декатроны

Советские декатроны представлены различными моделями, отличающимися габаритами, видом цоколя, устройством, предельной частотой счёта, продолжительностью наработки и иными параметрами, видом газового наполнения, и, соответственно, цветом свечения.

Оранжево-красный цвет свечения имеют декатроны А101, А102, ОГ4, ОГ9, А201.

Голубой цвет свечения имеет декатрон А107.

Синий цвет свечения имеют декатроны А109, А110, ОГ7, ОГ8.

Фиолетово-синий цвет свечения имеют декатроны А103, А108.

Фиолетовый цвет свечения имеют декатроны ОГ3.

Особенности применения

• Скорость счёта ограничена 10..100 кГц для быстрых декатронов с водородным наполнением и единицами кГц — для декатронов, заполненных инертными газами. При этом водородные декатроны менее надёжны и стабильны;
• При долговременном удерживании разряда на одном из катодов ухудшаются эмиссионные свойства других катодов, и декатрон «стареет», однако это старение до известного предела обратимо. Декатроны восстанавливаются при быстром счёте, поэтому конструкторы многоразрядных счётчиков рекомендовали периодическую смену приборов в разных разрядах;
• Анодный ток декатронов ограничен значениями в десятые доли и единицы миллиампер, при этом для увеличения срока службы рекомендуется выбирать рабочий ток анодов в ~1/2 от максимально допустимого тока;
• При эксплуатации следует строго соблюдать последовательность включения — вначале смещение, затем анодное напряжения, и в последнюю очередь — импульс сброса;
• Декатроны требуют для своего питания напряжения около 400 В, поэтому необходимо тщательное соблюдение мер электробезопасности при наладке и ремонте устройств, содержащих эти приборы.
• При построении многоразрядных счётчиков декатроны нельзя соединять между собой непосредственно. Обязателен согласующий межкаскадный усилитель, выполненный на лампе, тиратроне или транзисторе.

Интересные факты

• По причине дефицитности декатронов, к любителям не так часто попадает более одного прибора одного и того же типа. Поскольку для изготовления часов этого мало, наиболее распространённой радиолюбительской конструкцией на декатроне является так называемая «декатронная вращалка», множество схем которой находятся поисковыми системами по запросу «dekatron spinner». Это декоративный прибор, в котором декатрон заставляют считать периоды переменного напряжения в сети. Поскольку все элементы конструкции гальванически связаны с сетью, напряжение которой, к тому же, в схеме подвергается удвоению, при её сборке и эксплуатации следует строжайше соблюдать меры безопасности.

См. также

• Десятичная система счисления

Литература

• Б. В. Кацнельсон, А. М. Калугин, А. С. Ларионов. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы. — М.: Радио и связь, 1985. — С. 491-505.
• В. С. Згурский, Б. Л. Лисицын. Элементы индикации. — М.: Энергия, 1980. — 304 с., ил.

Отрывок, характеризующий Декатрон

– А вы, Михаил Никанорыч? – обратился он к дядюшке.
Дядюшка ехал насупившись.
– Что мне соваться, ведь ваши – чистое дело марш! – по деревне за собаку плачены, ваши тысячные. Вы померяйте своих, а я посмотрю!
– Ругай! На, на, – крикнул он. – Ругаюшка! – прибавил он, невольно этим уменьшительным выражая свою нежность и надежду, возлагаемую на этого красного кобеля. Наташа видела и чувствовала скрываемое этими двумя стариками и ее братом волнение и сама волновалась.
Охотник на полугорке стоял с поднятым арапником, господа шагом подъезжали к нему; гончие, шедшие на самом горизонте, заворачивали прочь от зайца; охотники, не господа, тоже отъезжали. Всё двигалось медленно и степенно.
– Куда головой лежит? – спросил Николай, подъезжая шагов на сто к подозрившему охотнику. Но не успел еще охотник отвечать, как русак, чуя мороз к завтрашнему утру, не вылежал и вскочил. Стая гончих на смычках, с ревом, понеслась под гору за зайцем; со всех сторон борзые, не бывшие на сворах, бросились на гончих и к зайцу. Все эти медленно двигавшиеся охотники выжлятники с криком: стой! сбивая собак, борзятники с криком: ату! направляя собак – поскакали по полю. Спокойный Илагин, Николай, Наташа и дядюшка летели, сами не зная как и куда, видя только собак и зайца, и боясь только потерять хоть на мгновение из вида ход травли. Заяц попался матёрый и резвый. Вскочив, он не тотчас же поскакал, а повел ушами, прислушиваясь к крику и топоту, раздавшемуся вдруг со всех сторон. Он прыгнул раз десять не быстро, подпуская к себе собак, и наконец, выбрав направление и поняв опасность, приложил уши и понесся во все ноги. Он лежал на жнивьях, но впереди были зеленя, по которым было топко. Две собаки подозрившего охотника, бывшие ближе всех, первые воззрились и заложились за зайцем; но еще далеко не подвинулись к нему, как из за них вылетела Илагинская краснопегая Ерза, приблизилась на собаку расстояния, с страшной быстротой наддала, нацелившись на хвост зайца и думая, что она схватила его, покатилась кубарем. Заяц выгнул спину и наддал еще шибче. Из за Ерзы вынеслась широкозадая, чернопегая Милка и быстро стала спеть к зайцу.
– Милушка! матушка! – послышался торжествующий крик Николая. Казалось, сейчас ударит Милка и подхватит зайца, но она догнала и пронеслась. Русак отсел. Опять насела красавица Ерза и над самым хвостом русака повисла, как будто примеряясь как бы не ошибиться теперь, схватить за заднюю ляжку.
– Ерзанька! сестрица! – послышался плачущий, не свой голос Илагина. Ерза не вняла его мольбам. В тот самый момент, как надо было ждать, что она схватит русака, он вихнул и выкатил на рубеж между зеленями и жнивьем. Опять Ерза и Милка, как дышловая пара, выровнялись и стали спеть к зайцу; на рубеже русаку было легче, собаки не так быстро приближались к нему.
– Ругай! Ругаюшка! Чистое дело марш! – закричал в это время еще новый голос, и Ругай, красный, горбатый кобель дядюшки, вытягиваясь и выгибая спину, сравнялся с первыми двумя собаками, выдвинулся из за них, наддал с страшным самоотвержением уже над самым зайцем, сбил его с рубежа на зеленя, еще злей наддал другой раз по грязным зеленям, утопая по колена, и только видно было, как он кубарем, пачкая спину в грязь, покатился с зайцем. Звезда собак окружила его. Через минуту все стояли около столпившихся собак. Один счастливый дядюшка слез и отпазанчил. Потряхивая зайца, чтобы стекала кровь, он тревожно оглядывался, бегая глазами, не находя положения рукам и ногам, и говорил, сам не зная с кем и что.
«Вот это дело марш… вот собака… вот вытянул всех, и тысячных и рублевых – чистое дело марш!» говорил он, задыхаясь и злобно оглядываясь, как будто ругая кого то, как будто все были его враги, все его обижали, и только теперь наконец ему удалось оправдаться. «Вот вам и тысячные – чистое дело марш!»
– Ругай, на пазанку! – говорил он, кидая отрезанную лапку с налипшей землей; – заслужил – чистое дело марш!
– Она вымахалась, три угонки дала одна, – говорил Николай, тоже не слушая никого, и не заботясь о том, слушают ли его, или нет.
– Да это что же в поперечь! – говорил Илагинский стремянный.
– Да, как осеклась, так с угонки всякая дворняшка поймает, – говорил в то же время Илагин, красный, насилу переводивший дух от скачки и волнения. В то же время Наташа, не переводя духа, радостно и восторженно визжала так пронзительно, что в ушах звенело. Она этим визгом выражала всё то, что выражали и другие охотники своим единовременным разговором. И визг этот был так странен, что она сама должна бы была стыдиться этого дикого визга и все бы должны были удивиться ему, ежели бы это было в другое время.
Дядюшка сам второчил русака, ловко и бойко перекинул его через зад лошади, как бы упрекая всех этим перекидыванием, и с таким видом, что он и говорить ни с кем не хочет, сел на своего каураго и поехал прочь. Все, кроме его, грустные и оскорбленные, разъехались и только долго после могли притти в прежнее притворство равнодушия. Долго еще они поглядывали на красного Ругая, который с испачканной грязью, горбатой спиной, побрякивая железкой, с спокойным видом победителя шел за ногами лошади дядюшки.
«Что ж я такой же, как и все, когда дело не коснется до травли. Ну, а уж тут держись!» казалось Николаю, что говорил вид этой собаки.
Когда, долго после, дядюшка подъехал к Николаю и заговорил с ним, Николай был польщен тем, что дядюшка после всего, что было, еще удостоивает говорить с ним.


Когда ввечеру Илагин распростился с Николаем, Николай оказался на таком далеком расстоянии от дома, что он принял предложение дядюшки оставить охоту ночевать у него (у дядюшки), в его деревеньке Михайловке.
– И если бы заехали ко мне – чистое дело марш! – сказал дядюшка, еще бы того лучше; видите, погода мокрая, говорил дядюшка, отдохнули бы, графинечку бы отвезли в дрожках. – Предложение дядюшки было принято, за дрожками послали охотника в Отрадное; а Николай с Наташей и Петей поехали к дядюшке.
Человек пять, больших и малых, дворовых мужчин выбежало на парадное крыльцо встречать барина. Десятки женщин, старых, больших и малых, высунулись с заднего крыльца смотреть на подъезжавших охотников. Присутствие Наташи, женщины, барыни верхом, довело любопытство дворовых дядюшки до тех пределов, что многие, не стесняясь ее присутствием, подходили к ней, заглядывали ей в глаза и при ней делали о ней свои замечания, как о показываемом чуде, которое не человек, и не может слышать и понимать, что говорят о нем.