8桁表示ニキシー管時計

2015年6月14日完成
時計キット購入:nixie-tube.com
http://nixie-tube.com/
ニキシー管購入:Re Elecronics
http://www.re-electronics.com/
基板作成:UNICRAFT
http://unicraft-jp.com/

150218:
手元に2粒だけあるRODAN(岡谷電機)のCD43を眺めながら、トップビューのニキシー管の小判形のやつが7粒ほど欲しいー。しかし、現在ほぼ唯一入手可能なソ連・ロシア製のIN-12は2が5だし、IN-17は小さすぎるー。とか考える…手に入りそうもない!

150309:
とか欲望を垂れ流してたところ、Re ErectronicsさんにZM1182を譲ってもらえることになったのであった。

写真見た感じではCD43と大して変わらない様子。
桁数の多いニキシー管時計が欲しいよトップビューの管で…という欲望が実現できそう!
150313:
そしてどんなケースに収めるか考える。電子工作などを収める用の汎用ケースは、アルミサッシケースとかアルミ押し出し材ケースとか言うのかな。

とりあえず
株式会社タカチ電機工業のUC型ユニバーサルアルミサッシケースケースがよさげなカンジなので、寸法どおりに紙切って箱組んで様子見てみよう…

…望むサイズのケースが無いな。ケースをカスタムオーダーする?うーんうーん。
150314:
Re ErectronicsさんよりSIEMENSのZM1182が届きました。CD43と同じに見える…

さて、ソケットをどうするか考えなきゃ。汎用のピンは手配してみたけど、プリント基板作るの面倒そうだしな…敬家印もないし。そもそも6桁で行くか8桁で行くか未だ迷ってる…間を取って7桁という手もある…

ZM1182:1500円x8=12000円
送料:700円
届いた管を観察したところ、アノードのメッシュの形とかゲッタリングとか2種類ある。ロット違いかしら。管自体の大きさも若干違うー。
150315:
汎用のピンを購入。コレをプリント基板に植えることにより、ニキシー管のソケット代わりになるのである。つまりプリント基板を作る必要がある…。

あと、半田ごてを新調した。温度調節可能な白光FX600。あと、ずっと買ってなかったこて台とか使い切ったはんだとか切れないニッパーの買い替えとか。
150317:
ためしにロシア製ニキシー管IN-12用のソケットを入手してみたが、ZM1182・CD43ともに挿さらなかったorz

実物を見て思ったが、配線が煩雑になりスペースもとるので、やはりプリント基板を作成したいところ。
150317:
フリーの基板作成ソフトでプリント基板を描いて業者に発注かけるのは敷居高い?とりあえず基板作成ソフトをダウンロードしないと始まんないな。

基板一枚作るくらいなら、感光機材やエッチング液用意するより業者にオーダーしたほうが楽そうだな…2枚作りたいだけだし。

150318:
というわけでとりあえず、機能の少なそう(簡単そう)なPCBEインストールしたけど全然解らないぞ!
http://www.vector.co.jp/soft/winnt/business/se056371.html

パットってなんじゃーい。基板の基本的な知識から入れてく必要があるな…
PCBEによる基板設計の手引き

150321:
nixie-tube.comさんより6桁ニキシー時計キットが届いた。自分じゃ回路組めないからな!既製品に頼るぜ!オプションの1/10&1/100秒表示キットも一緒に注文してみた。

6桁表示・ニキシー管時計キット(電源回路付属):7000円
1/100, 1/10表示キット:4000円
AC/DCアダプター:750円
DCジャック:50円
送料:500円

1/10&1/100秒表示キット、いかなるものかと思ってたがハード的には同店の2桁時計キットと同じだな。6桁時計が出す1秒毎のパルスに同期してカウントするのか。両方の基盤にRTCが載ってるのが無駄っぽいけど多分一番金かかる基板を共用してコストダウンしてるのだな。

早く作りたいけどダイナミック点灯させるための配線とかケースとかまだ全然用意できてなーい!ぼちぼち作る!

150324:
ダイナミック点灯を片面基板で配線するのは諦めた!ピンの間に配線が引けなさそうorz

紙で箱を作って電源基板と時計基板の配置をシミュレートするなど。

ベッドの宮に置きたいが、その奥行きが10cmしかないので、なるべく小さくしたい。出来れば8cmに押さえたい。でもそうすると時計基板が入らないな…。

150325:
ネットで見つけたZM1182のピンアサインを元に寸法測ってPCBE上で再現して試し刷りして穴開けて実際に挿さるか確認してみる。まあ大丈夫なんじゃないかな…この寸法で基板を作ろう。

片面基板にジャンパ線這わせてダイナミック点灯の配線しようと思ってたんだけど、やっぱり両面基板で配線引こう…他の管に流用できるとかなんとかして汎用性を持たせられないかな…

さて、基板製造業者について調べる。
UNICRAFTなら、2層基板でもそれなりに現実的な価格なんだな…うーんうーん。問題は1枚でも8枚でもさほど値段変わらんというとこだ。

ん?
UNICRAFTで基板を発注して、自サイトでレビューすると無料になるキャンペーン中とな?もはやたのむしか!

 

150405:
想像力が無いので、管の間隔とか基板の仕上がりがどんな感じになるかよくわかんないから紙で基板のダミーを作る。穴開けるのめんどくせえ…96個も…飽きた!飽きた!大体こんな感じの間隔で問題なさそうだな…。
150407:
ニキシー管点けるのに、プリント基板の配線の幅はどのくらい確保しておけばいいのか?キットの配線の幅測ってみればいいんかな。0.5mm位かー。

両面基板だと脳内で2レイヤ扱わなあかんよくわからぬ!

あと、スペースを節約するため、ピンソケットは3/15に購入したものよりもっと背の低いものを使おうと考え始める。Re Electronicsさんで売ってるヤツを使おうかな…。

 

150409:
プチプチいじってたらソフトの操作にも慣れてそれっぽくなってきた・

よく考えたら両面基板の裏表で同じ経路を辿らす必要無いな…もっと太い線引けるのか?でもピンの間は通さないとダメだしな。

線間の距離が少なくてなんだか不安だが、よく考えたらカソード群は各瞬間ではどれか一本にしか電気流れないわけだし、そこからアノードの線だけ離し気味にすればいいのかな?

うーんそれでも少し狭いな…ついでだと思って引いておいたドット用の配線無くそうかな…

 

150413:
しこしこ配線引いてたけど、此の期に及んでピン配置が正確か不安になってきた!最初は背高なピン受け使って、誤差吸収するつもりだったのでな。

150414:
ニキシー管のピン間隔をちまちま測ってみた…0.1ミリくらいバラツキあるな。穴をある程度大きくして誤差を吸収できそうだし、細かいこと気にしなくてもいい気もする…

 

150418:
時計の前後サイズをなるべく押さえるためには、サイズの大きい6桁時計基板を斜めに取り付ける必要がある。

斜めに切ったゴムパイプをワッシャー代わりにして…とか考えてゴムパイプ買ってきたんだけど、別件で購入した90度のステー(タカチ電機工業 CK-100)を曲げて使えばいい気がしてきた。

 

150426:
Re-Erectronicsでソケットピンを購入。3/15に買った汎用ピンより、基板からのニキシー管の高さが押さえられそうなので、こちらをチョイス。

ソケットピン(100本):1500円
送料:700円

 

150428:
だいたいそれっぽくなったので最終確認したらガーバーデータ吐き出して
UNICRAFTに発注かけてみよう…

線がちゃんと繋がってるの追うのめんどくさいな…あとパターンが若干美しくない気がして仕方ない。

 

150429:
とりあえず印刷して配線追っかけてみる。めんどくさーい!たぶん大丈夫であろう?

と思って追っかけたら、スルーホールにする意味ないところがいっぱいあったorz表だけで済む配線を無駄に裏面に回したりしてた!やっぱり印刷してみないとチェックできないな…

配線見直して、スルーホールだいぶ減った!せいせいした!

 

150501:
unicraftの無料キャンペーンでは、10cm×10cmの基板が作成できるので、空きスペースにB1592またはZ566Mの挿せるパターンを作成したんだけど、穴位置がピンに合うかの確認が済んでない…ので、ポンチで穴開けて確認。

150506:
意を決して、
UNICRAFTにガーバーデータを送ってみた…無料キャンペーン利用である。はたしてどうなるかなー。

 

150516:
ユニクラフトに発注したニキシー管をダイナミック点灯させる基板が届いたよ。ふおお…先月まで画面の向こう側にしか無かったものがこっち側にある…!

両面(2層)パターン、両面レジスタ、シルク印刷は片面のみ。かっちりした基板に仕上がってます。シルク印刷が少し厚みが薄い感じで、わずかにかすれてる箇所があったのが気になるくらいかな…実用上は支障なし。穴とレジスタとパターンのズレもなく精度良く仕上がっているように見えます。


別途Re-Erectronicsで購入しておいたピンソケットを使用して問題なく刺さる感じ!これ嵌らなかったらおしまいだったよ…。

そしてシルクスクリーンの数字間違えてるorz途中で配線変更したからミスった!なぜ今気づくああああorz

ところで3枚の基板を1枚に面付けしたんだけどガラエポ基板ってどうやって切るの?堅そうorzカッターで根気よくカリカリするかしら。

無料キャンペーンだとVカット指示(溝を掘っておいてパキッと折れるようにしとく指示)は不可なのです。

 

Pカッターでギッコギッコやってみたけどカッターの刃があっという間に丸くなった気がするorzバラバラにできたけど、もう二度と切りたくないな…硬いよガラエポ基板!

配線間違ってなければいいけど。すこしふあん!テスターで確認するかね。

 

無料キャンペーンはサイズ上限10cm x 10cmなので、真ん中でぶった切って発注した基板を接合する。ピンヘッダのピンをコの字に曲げたやつを使って繋いでみた。意外としっかり付いてるな。
  試しに光らせてみたところ、隣の桁のニキシー管が漏れて光っちゃうううう何故だ!

光ってる管のアノードから他の光ってないカソード経由で電流が流れて光っちゃうみたいなのあったっけ…?
  別のニキシー管…CD65なら漏れなく点灯した。基板側の問題ではない?よかった!よくない!管がスタティック点灯にしか対応してないとかか?
とりあえず時計キットに繋いでみるか…。時計キット側でなんらかの対処がされてるんではないかと願いつつ組んでみる!
  ニキシー管配置用の基板ができたところで、方眼紙の上に各基板を並べてボディサイズを検討する…。

ケース奥行きを8cmにしたいが、少し無理がありそう…やはり諦めて10cmにすべきなのか…ある程度内部の空間は広くしといたほうがいい気がするしな。

8cmにしたいけど、時刻調整スイッチの配線スペースもいるし、そもそもニキシー管の基板へ線を30本ほど配線しないといかんのだ。うーんうーん…という感じで2ヶ月くらい悩んでる気がする…。

回路自分で組んで基板も作れたら、こんな悩みも無くなるのに!

とりあえず配線を始めてみた。
奥行き8cmだと、配線が相当ぎゅうぎゅうになりそうだなこりゃ…よっしやめやめ!10cmだ10cm!

ニキシー管時計の配線するときはカシオキミと唱えながら行った。フルでは『カシオ キミ ムクチ ダネ (赤白青 黄緑 紫黒茶 橙鼠)』なんだけど手元に6色セットのワイヤしかなくて…この語呂合わせ、前半5色は割とポピュラーな線色なので便利だ


150517:
ニキシー管6桁分の配線済ませてテスト点灯をした。いきなりエラー表示かまされて軽く絶望したが、単に電源の供給電圧が高すぎるだけだった。
電圧をアジャストしたら直ったびっくりしたー。

というわけでニキシー管をダイナミック点灯させる基板の作成は成功であった。

まあ、7桁目と8桁目のアノードを逆に繋いだり、カソードの接続順をニキシー管側の基板を01234の順でカシオキミってやってたのに時計キット側の出力端子が09876って並んでて気付かず0から順に全部結線して点灯したら表示がカウントダウンする羽目にorz泣きながらはんだ溶かして線抜いて付け直したorz

あと半田付けしなおす時念のためK155ID1をICソケットから抜こうとして失敗して足折ったorz手持ちの未完成キットの部品を代わりに挿したけど新しいの買っとかないとな…



こんな感じで、時計の内部は完成…あとはケースだ。
オネアミスみたいでカッコよかろうと思って下2桁を追加したんだけど、
チカチカして超鬱陶しいorz

上6桁と下2桁で制御が別だから明るさに差異があるな…
下2桁の基板の電源に少し抵抗かませばいいんかな。
どのくらいかしら…?

そして、時計のケースは10cmにするつもりだったんだが、
配線束ねたら割とコンパクトにまとまったので
8cmでもいけるかも…?
とか思い始めてまた逡巡しておる!

150519:
ケースを
株式会社タカチ電機工業に、奥行き8cmで発注してみたー。どうなるかな!

幅192mm x 高さ41mm x 奥行80mm
ケース色・パネル色ダークグレー
コーナー3R ゴム足S

150520:
タカチに直接メールしたら代理店通せって言われた!
マルカ電機工業から発注。

150522:
見積り来た。1個12923円、2個15182円。やはり高いな!とりあえず、失敗の可能性も視野に入れて、2個で発注しておこうかな。

たかがケースで1万越えは少々ツライが、しかしその前提で中身作っちゃったしな…

150523:
大須ウロウロしてスペーサーとかポリカのナットとか買ってきた。あと必要なのはニキシー管保護のアクリル板だな…スモークで1.5mm厚ってのが見つからないんだが…

ケースのサイズを、念のため高さ方向に1mm余裕みて発注したんだけど別に余裕みなくても良かったかなって悶々としてる変わらねーなと思いつつも詰めとくべきだった気がする…!

150530:
ケースが届いた。市販品みたいな組み立て済み状態で入ってるかと思ったらバラバラだったぜ!
に穴あけは進んでおる

基板は無理なく入りそうだ。やはりわざわざ1mm高くしなくてもよかったな…。

さて取り付けステーとかどうしようかな。

150531:
基板類は、スペーサー等を使用してケース底面に直接ネジ止めする。皿ネジを埋めて使用するので、面取りカッターで皿取り加工を行う。

開けるべき穴はだいたい開いたかな…これバリどうやって処理しよう…ケース下の見えないとこだし、適当にやすっとくか。

ケース内部のスペース足りないので電源キットを低めに組んでみた(手前)。結線部にはピンヘッダを間引いて使用。

150601:
ケース背面に時刻調整スイッチとDCジャックの穴あけ…ドリルはφ6.5mmまでしか持っていないのでそれより大きい穴はシャーシリーマーで広げるんだけど、その径も足らん!

背面パネルは内機を組みつけてからはめ込む算段をしていたが、スイッチやジャックが引っかかって後からでは入らないことが判明したので、先に組みつけられるように線の配置を考え直す。

スイッチ:155円x3=465円


配線の接続部はQIコネクタとピンヘッダを適宜使用して、

背面(スイッチとジャック付き)
底面(電源回路付き)
内機(時計基板とニキシー管)

の3モジュールに分割できるようにした。

時計・ニキシー管間も分割したかったんだがコネクタ入れるスペースが無く、またその必要もなさそうだったので止め。

無事ケースに収まった…つかれた!さて動作確認しつつ寝る。

150602:
で、翌朝。時間えらい遅れてるぞ…?

どう考えても動作がおかしい(気がつくと時間が戻ってる)ので時計キットの購入元に連絡してみることにした。載ってる部品少ないし、PICが原因としか思えないが果たして。

とかTwitterでつぶやいてたら、高圧系からのノイズじゃね?みたいな意見を目にした。

誤動作といえばノイズといえばアースじゃろ?という素人考えで、電源回路の出力の高電圧・5V・GNDのうちGND端子から線伸ばして金属ケースに繋いでみた。一晩様子見…。

150603:
翌朝確認したら狂わなくなってる…!ノイズの影響だったのか。そういうもんなの?よくわからぬ!

電源キットと時計キットの間の配線を、5Vと高電圧とGNDを全部まとめて這わせてたのがよくなかったんだろうか…?
高電圧は離すべきだったのかな?

150604:
高電圧と5V・GNDの配線を、バラバラにして距離をとった。

あと、DCジャック→電源ユニットへの12V配線も無駄に長くてこれもよくない気がしたので出来るだけ短く切り詰め。

筐体へのアースも、電源ユニット出力直後からもう一カ所足してみた。
組み上げて動作確認、問題なさそう。

150606:
直ったぽいので購入元に直りましたゴメンナサイのメールしといたのであった。

あと、ニキシー管オンオフするには?って質問も送ったら図付きの返信届いた。電源回路のパターンを一部切ってスイッチ挿入するとな。
そうかそもそも高電圧を生成する前に12Vをオンオフすればいいのか…ナルホド。

150604:
はざいやでアクリル板を注文してみたぞ。1.5mm厚のが欲しかったが無かったので角にテーパー加工することで対処してみた…果たしてどうなるかなー。

150607:
アクリル板の内側となるニキシー管周囲はブラックアウトさせたいので、昔買っていっぱい余ってた植毛紙を貼ることにする。

ニキシー管時計の上6桁と下2桁が別々の基板で制御してて明るさが揃ってないので、下2桁側の基板に載ってる電流制限抵抗4.7kΩをでかくして暗くしようと思って抵抗を10本くらい買ってきたんだけど、買った内で一番でかい6.8kΩでもまだ明るいorz結局家にあった15kΩでちょうどだった。

抵抗を抜き差しできる構造にしておこうとおもって丸ピンのICソケットを買っておいたんだけど、まあいいかと思って抵抗はじかにはんだ付けした。

15kΩ抵抗:5円

オルタネイトの押しボタンスイッチと、丸くて小さいロッカースイッチを買ってきた。

割と無計画にケースに詰めてるから空きスペースが無い…トグルスイッチはコンパクトでいいんだけどレバーが出っ張るので、オルタネイトのボタンとかにしたいんだがあまりカッコいいのなかった。

内部スペースを検討した結果、ロッカースイッチを使用することに。

ロッカースイッチ:129円

ニキシー管時計の、高圧生成系への電源供給をぶった切って管をオフするスイッチを挿入する。

電源基板の12V入力からコイルへ繋がってるパターンを剥離して、間にスイッチを挿入できるように配線を伸ばす。

動作確認…問題なし。貧乏性だから見てないときはニキシー管を消して寿命を延ばしたいのである。あとはスイッチをいい感じに設置するだけだな。


150609:
朝出勤前にドリルで開けた穴を、会社行ってる間に家に届いたリーマーで、帰宅後にひっそり作業して広げて高圧系のオンオフスイッチを付ける…スペースギリギリだな。(すぐ横に下2桁の基板が入る)

DCジャックから12Vを分岐、片方は電源基板の5V生成系へ。もう一本はロッカースイッチを経由して、電源基板の高電圧生成系へ。


ニキシー管の基板は、無料キャンペーンのサイズ上限10x10cmに収めるために真ん中で繋いであったり配線接続部が丸見えだったりしてて少々見苦しい。

なので手近なプラ板(VHSテープの箱)で目隠しを作成する。

基板データを印刷したものを型紙として糊で貼り、ピン位置を参考に鉛筆で穴を書いてカッターと彫刻刀で切り抜く。


お湯で洗って紙を剥がしてニキシー管の背後に挟む。
ケース内側サイズにぴったりに切り出したので、特に固定しなくても、問題はなかった。

150611:
はざいやからアクリル板届いた。色とか厚みが判らないので何種類か発注したんだけど3mmは厚すぎたorz

厚み3mmをテーパー磨き深さ1.5mmにしたら、端の厚みが1.5mmになってケースの溝に入るかと思ったんだけどまだ厚かった。

あと、そもそも3mmは厚すぎてニキシー管に干渉するorz厚み2mmの磨き深さ1.5mmでちょうど良かったんじゃないかな…。

まあそんな事もあろうかと、2mm厚の無加工のアクリル板も注文しておいたのである。
色はグレースモーク、ブラウンスモークの2枚を頼んでおいたがブラウンスモークをチョイス。

ただし、ケース側の溝の幅が2mm弱なので入らないのです。1.5ミリ厚アクリル板の扱いも無い…

アクリル板 ブラウンスモーク(押出し) 2mm厚
38x189mm:110円
送料:900円 (他に5枚ほど買ったので少し高い)


これのエッジを人力で紙やすりで1.5mmくらいまで研磨するorz
角のRも棒ヤスリで現物合わせでそれっぽく。

良い感じにはめ込めたし、エッジの面がパキッとして無いのもさほど目立たない。



というわけで、3月ごろから組み立ててた
8桁ニキシー管時計が概ね完成したよー。
単なる機械部品みたいな感じを目指してみたが
目指しすぎてなかなか意味不明な印象で、
1/100秒がチカチカして鬱陶しいし
そもそも何時かよくわからないよ!

最初は、既製品みたいなニキシー管時計にしよう!とか思ってたがジャンクのパタパタ時計を再利用するとかしか思いつかなかったのでやめ!
上下左右の余白が少ない小判型のトップビュー管なので、それを主張するコンパクトなパッケージにすることに。

枕元に置くことを想定してケースの奥行きを8cmに決めたので、中身はギチギチで時計の基板を斜めに設置する羽目に。ニキシー管への配線は、両面基板を発注したので薄くできた。

背面はこんな。当初は放熱のために穴あきアルミ板にするつもりだったんだけど、1.5mm厚で穴の細かいのが入手できなかったので諦めた。

赤ボタンは時刻調整モードへ、黒ボタンは時刻のプラス&マイナス。電源は12V。左端は高圧系のオフスイッチ。

スイッチ配置は、横一列で並べたほうがスッキリするとは思ったんだけど、それだとどれが時刻調整モードでどれがプラスかマイナスか、あとプラスボタンは00秒リセット、マイナスボタンは30秒リセットの機能もあるので絶対忘れる!と思ってこの配置になった。
配置が機能の意味を示すから忘れないぜ!

ケースはタカチ。最初はUC型ユニバーサルアルミサッシケースを使おうと思ってたんだけど、背が低くて幅広で奥行きの短いやつがないので、サイズをミリ単位で指定できるUCS型フリーサイズケースに。

まあその甲斐あって、ベッドサイドに収まるコンパクトサイズのニキシー管時計に仕上がったよ…まあ満足である。でも昼間に園児がベッドへ遊びに来襲する事案が発生するから、毎朝出社前にコード抜いて片付けてるのorz置きっ放しにしたいよー。


150613:
ニキシー管がスケスケな方が良いかな…と思って
はざいやでもっと薄い色のを再度購入。

ミスティスモークだ!今度は2mm厚を1.5mm深さでテーパー加工したので、角を棒ヤスリで丸く削れば入る。ブラウンスモークの板と交換ー。

アクリル板 ミスティスモーク 2mm厚
38x189mm テーパー磨き 深さ1.5mm:557円
送料:360円

理屈で考えると、オレンジ色の発光なんだからカバーのアクリル板はブラウンスモーク(上側)でいいんだろうけどなんとなく好みではないな…無彩色グレー系のが好きなんだよ…というわけでミスティスモーク(下側)にしてみたんだけど、クリアレッドも試しに発注してみるべきだった気がする!

アクリル板のエッジがピカピカしてるので、紙やすりでこすって無反射的にしておいた。

今度は少し透け透けしすぎな気がするな!右端の管だけロット違いでアノードの形違うのばれちゃう!ええいもう!好みの濃さのスモークのアクリル板を作るスキルが欲しい!

やっぱブラウンスモークの方がいいかなあ。うーんうーん。いつでも替えられるんだけどさー。

150613:
ヤフオクで入手したニキシー管時計キットに付属してたZM1162?が、ロットばらばらな感じだったんだけど、うち1本がグリッド形状とかがこっちに使ってるのと同じだったので差し替えた。1/100秒桁だけグリッドの形状違ってたんだけど揃ってスッキリした!

同じ1個が手に入ったのは運がよかったのであろう。せいせいした!



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