Nixie Clock Project 2

ニキシ管時計犬小屋式その2

2004/2/8

きっかけ

　先に製作したニキシ管時計も既に我が家の風景に溶け込み、段々ともう少し見栄えのする時計が欲しくなりました。実は前作が完成してからは少しずつ部品集約を続けていて、去年の末に何とか主要部品が揃いました。今更ニキシ管に興味のある方など少ないかと思いますが、数少ない絶滅表示デバイス関連資料の共有と、最近やたら記憶力の衰えた自分自身への防備録の意味も兼ねて、製作資料を公開することにしました。

　何がきっかけかは知りませんが、一時オークションではニキシ管がやたらと高騰していた時期があったようです。今回はφ30mmのCD11を使用しましたが、秋葉でもまだ同サイズのニキシ管を扱っているところがありました。今回使用したニキシ管はオークションで比較的安価(秋葉の新品価格に比べての話ですが)に入手したものと正体不明のジャンク測定器からの外し品を使用しています。以下の写真は今回使用したCD11の元箱です。

概要

　ハードとソフトの構成は前作とほぼ同じです。ただしサイズ的な問題で四桁表示にしたことと、CD11はDPが無いという理由により、秒表示用にネオン管を追加しました。例によって回路や制御プログラムは公開されている技術情報を参考にしたオリジナルです。

表示部 - 四桁のダイナミック点灯
　某秘密研究所製作の競作品と同じく四桁の表示ですが、スペースと部材の関係でダイナミック点灯としました。また、秒表示にはネオン管を使用していますが、他のサイトには似たような構成の製作例が既にありますので、秋葉で売っている青色のネオン管を使用し少しでも違った見てくれになるようにしています。青色ならLEDでも使えば簡単だったのですが、ネオン独特のぼぅっと光っている感じもなかなかいいものです。
　また、ニキシ管のCD11は元々パルス点灯向けでは無いようなので、とりあえず内部パネル部分だけを先に製作し、表示に耐えうるかどうかを検証しました。以下は内部パネルと青色ネオン管の写真ですが、CD11をパルス点灯にしても問題無さそうです。
電源部 - 5V単一電源, B電源はDCコンバータにより昇圧
　これも基本構成は前作と同じです。ただし今回は容量的に十分なので、秋月DCコンバータを一個使いにしました。この出力をダイオードブリッジにより整流し、ツェナーで軽くレギュレートすることによりDC 200Vを得ています。
制御部 - PIC16F84Aと74141
　前作と同じく時計のコントロールに PIC16F84、源発に高精度クロックのKTXO-18Sを用いました。KTXOは出力をそのままPICのクロックとし、タイマ割り込みによって時間計測を行っています。ニキシ管のドライブには74141を使用していますが、前作では電源部分の下に隠れてしまったので、今回は電源を下、制御部を上側になるように基板を配置しました。例によってアノードの切り替えは半導体リレーを使用しています。これは正価ではやたらと高いのですが、友人から某所で安く売っているとの情報を聞き、これ幸いとばかりに買いに走りました。これはすぐに品切れになってしまったようですが、こんな調達方法だから部品集約にやたらと時間がかかっています。(笑)

完成

　基板が完成してから長らくほったらかしにしていましたが、一月の末になってようやく重い腰を上げケース加工に取りかかりました。当初内部部品が完成した段階でケースに突っ込んでみたところ、スペーシングがかなり厳しそうだったので3D CADでパネル部分の検討を行いました。前作より少し大きなLEADのPK-4を使用したのですが、箱の色合いと表示部分の構成からこちらの制作例にやたらと似てしまい少し後悔しています。前作と同じく前面パネルを2mmオフセットさせ、そこにセピアスモークのアクリル板をはめ込んであります。今回はアルミ板金をZ型に曲げるなどという無理はせず、単純にフロントパネルのネジ穴の横へ穴を開けナットを接着しました。

　また、表示はトグルSWによりMM:SS/HH:SS 交互表示とHH:MM固定とを切り替えるようにしてあります。当初はMM:SSとHH:MM表示のトグルSWによる切り替えだったのですが、表示が止まっているようで面白くないので現状に落ち着きました。また、ネオン管は当初単純な点滅としていたのですが、表示がちかちかと目障りなので PWM点灯によりぼうっと点滅させることにしました。実際の表示はこんな感じになります。動画ではやたらとちらついているように見えますが、実際の表示ではほとんど気になりません。

設計資料

制御プログラム (c, hex, asm) -- MM:SS/HH:SS 交互表示とHH:MM固定切り替え
制御プログラム (c) -- MM:SS とHH:MMをSWで切り替え
回路図 (PNG, ce2)

その他

　パネル部分の検討に使用した3D CADはPro/ENGINEER Wildfire Student Editionです。これには同一パッケージで個人の技能修得用に用意された正式ライセンス版もあり、私はこれを購入しました。Student 専用に比べ値段は高いですが、学生でなくても購入と使用が可能です。同パッケージには機械系シミュレーションのPro/MECHANICAも同梱されていますので、大変お得だと思いました。購入はこちらからできます。日本からの問い合わせも多いのか、日本語FAQが準備されていました。Pro/ENGINEERについては、こちらのサイトが大変参考になります。