はどら秘密研究所
怪しいハードウェアいらいまくり
| HOME | ABOUT | E-mail | 
ニキシ管とAVRで時計を作る

まえがき

前回ニキシ管時計を作ったのが2003年でしたのですでに5年も経ってしまいました。この間に次のニキシ管時計に使うべく部品を漁ったりしていたわけですが、いい加減に形あるものに仕上げないといけません。前回作った時計の反省をふまえて新しく作る時計では次の点を仕様に盛り込む(というか入手できた部品がたまたまそうだった)ことにしました。

1. 6桁表示にしたい --- 前回はニキシ管が4桁分しか入手できなかったこともあり 秒表示はスイッチで切り替えるようにしていましたが、やはり「デジタル」っぽい表示として1秒毎にカウントアップする秒表示は欠かせません。
2. かっちょいいケースに入れたい --- 前回は適当なアクリルケースに入れましたが、今回は見た目もそれなりにしたいと思い、ジャンク品のケースを流用しました。
3. 回路を簡単にしたい --- 前回のように汎用ロジックICの組合せで作ると部品点数は増えるし、半田付け箇所も増えるしで、老眼が入り始めた私の目には少々つらいものがあります。今回はニキシ管はダイナミック点灯、ロジックにはマイクロプロセッサを使うこととし、部品点数と半田付け箇所の減少を図りました。

ニキシ管はどうする?

内外のネットオークションやニキシ管専門業者ではロシア製のニキシ管を数多く見かけます。しかし多くのロシア製ニキシ管の「5」のフォントは「2」の電極をひっくり返して使っており、せっかくの美しい数字の中で「5」だけが違和感ありまくりの表示になっています。ここはやはり国産に限るというわけではないのですが、6本セットで秋葉原で売られていたCD83Pを使うことにしました。(入手したのは5年ほど前なので今どこで売られているのかはわかりません)

コロン「:」はどうする?

前回のニキシ管時計ではオレンジ色のLEDを2個並べてコロンとしましたが、ニキシ管のネオンオレンジとLEDのオレンジは同じではないのでやはり違和感がありました。他のニキシ管時計サイトの作例を参考にしたというかパクらせていただき、通常のネオン管の前に黒ビニールテープでマスクをかける方式としました。これは電極が棒状に光る普通のネオン管の中央を黒ビニールテープでマスクして棒の両端だけが各々点状に見えるものです。正面以外から見るとバレバレですが、まあ良い感じに見えると思います。このアイデアを考えた方に感謝しています。

回路について

6桁のニキシ管はドライブに定番のSN74141、桁切り替えにはフォトMOSリレーを使ったダイナミック点灯としました。本体ロジックにはAtmel社のAVR AT90S2313を使いシンプルな回路となりました。クロック原発振は12.80000MHzのオシレータを使っています。AT90S2313は10MHz品なので、12.8MHzではオーバークロックとなってしまいますが、特に問題なく動いていますのでよしとしています。回路図はこれです。

ニキシ管の電源について

ニキシ管を動かすためには百数十Vの高電圧が必要となります。今回はジャンク屋で投売りされていたELディスプレイ用のインバータモジュールを使いました。これは5V入力で出力にAC140Vぐらいが出てくるので整流してちょうど良いぐらいの電圧になります。ただ電流はそれほど取り出せないようで、今回のようにダイナミック点灯であれば同時に1桁だけ光らせればよいので足りていましたが、スタティック点灯の構成では容量不足となりそうです。

ケースについて

ジャンク屋さんで売られていたSunのスピーカーボックスを使いました。前のパンチングメタルは両面テープでケースに貼り付けてあるだけなのでベリベリ剥がすと、小口径ながら良い音がしそうなスピーカーが顔を出します。また中には何やら高そうなA/Dコンバータチップが載ったりっぱな基板とボリュームコントロール用のタクトスイッチが載った基板が入っていました。スイッチが載った基板はそのまま時刻セットのスイッチに使えるので、それ以外は全部取っ払いました。あとはスピーカーが付いていた大きな丸穴をゴリゴリ広げてニキシ管の表示窓にします。もともとパンチングメタルが貼り付けてあった部分は1段凹んでいるので、ここに透明アクリル板をはめ込めば外装はまとまりそうです。もちろん透明なアクリル板では中身が丸見えになってしまいますからニキシ管の部分以外を裏側から黒のアクリル系スプレー塗料で塗ってマスクしてあります。さらにニキシ管表示のコントラストを上げるためにスモークアクリル板をニキシ管の前に貼り付けてあります。今回は試行錯誤の結果、スモークアクリル板と裏から塗料でマスクした透明アクリル板の2枚重ねとなりましたが、裏から塗料でマスクしたスモークアクリル板1枚でもよかったと思います。


実装について


今回のケースには秋月電子で売られている95x72mmのユニバーサル基板がぴったりでした。1枚はニキシ管とSN74141、桁切り替えのフォトMOSリレーを載せたディスプレイ基板とし、もう1枚に残りのロジックと高圧電源を載せて、それら2枚を2階建て構造として組み込んでいます。ロジック部分の基板の写真には上記回路図に書かれていないRTCチップやスーパーキャパシタが実装されていますが、これらは今後の拡張用で少々の停電では時刻が狂わないようにする予定の部分です。

AVRのプログラムについて

AVRのプログラミングにはMCS Electronics社のBASICコンパイラ BASCOMを使いました。コンパイルしてできるプログラムのサイズが4Kバイトまでという制限がありますが、デモバージョンを無料でダウンロードして使うことができるというアマチュアには神様のようなこの会社に感謝しつつ使わせていただいています。とりあえず時計として動作するものは完成しましたが、ニキシ管のダイナミック点灯のタイミングの微調整などを含めプログラムはまだまだ改善の余地があり、プログラムのソースは今のところ非公開としています。


▲戻る
Base template by WEB MAGIC.   Copyright(c)2005 はどら秘密研究所 All rights reserved.