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IN-17(ИН-17)15桁 制作メモ


  • 発想 2017年12月8日
    • VFDでも考えたがニキシー管でも年月日時分を切り替え無しで表示できる時計を作りたい。

  • 構想 2017年12月8日
    • 12月8日

      IN-17を使えば大きさはある程度抑えられた物が出来るだろう。 曜日、秒まで表示するならば15桁になる。


  • 実装についての考え
    • 12月16日

      ダイナミック表示も15桁になると一周期の時間が長くなるのでちらつくのではないか。 半分ぐらいにしてドライブICを2個使うほうが良いだろう。mega328でピン数が間に合わないかもしれない。 Xmega32D4を使えば間に合うかな?

    • 2018年5月7日

      IV-27時計の設計が終わり基板を注文して一段落したので、こちらを少し具体的に考えてみたい ダイナミック表示は2系統にして7桁か8桁駆動にする方針で行きたい。高圧(200V)は njm2360を使い、 CPUと無関係な高圧にしたい。(CPU制御するとプログラムのデバッグがやりづらいので) 桁駆動(アノード)はPNPとNPNトランジスタの組み合わせで行いたいが、2系統の共通のデコーダーで行きたいが、 コロンをダイナミック駆動とすると、5桁分増えて20桁になってしまう。 つまりPNP+NPN回路が5組とその制御ビット分の1ビット増えて、カソード側のドライブ回路NPNが一つふえる。 ニキシー管の駆動ICに繋ぐと内蔵ツェナーダイオードの影響で常に点灯すると思える。 もう少し全体像を決めて、CPUの必要なビット数が決まってから考えることにする。

    • 2018年5月9日

      コロン制御に関して少し考えてみる。

      1. 電流変動が大きくなる事を配慮しなければ、それぞれ左側のニキシー管のアノード制御と共通にして、 カソードは全てのコロンを共通にし、NPNのトランジスタでドライブする。
      2. もう少し電流変動に配慮すれば、コロン全てを行けたみたいな考えとして、アノードを全て共通にして カソード側は分けて、NPNトランジスタを5個使う事にする。制御ビットはニキシー管用のコードの3ビットx2を使う。
      3. ソフト的に簡単な制御にするならば、5個のコロンを完全にスタティックに制御する。

      部品の数から考えると1番目が良さそう。

      必要なビット考えると

      • スイッチ入力にselectとsetとリセットの 計3ビット
      • 赤外線にRXDビット(シリアル受信)の1ビット
      • RTCに CS,SCLK,DOUT、DIN、INT(割込み)の 計5ビット
      • ニキシー管のアノード選択に3ビット(上下共通で0~7のデコーダを2つ使う。8アノードx2)
      • ニキシー管のカソード選択に8ビット(上下別々で0~9のデコーダを使う)
      • ネオン管(コロン)のカソード選択に1ビット
      • 周囲の明るさセンスにA/D1ビット
      • インジケータ用LEDに1ビット

      合計22ビット必要になる。ATmega328で間に合いそう。回路的にはIN-18時計をアレンジするのが良いだろう。 アノードのデコーダ部分と カソードのデコーダ部分は結構な変更になるはず。

    • 5月17日

      パイプに入れる事を考えると、45mmパイプにに入れる為には35mm幅になる。50mmパイプだと楽そうだが、 長さが300mm位なので存在感が有り過ぎる。パイプを断念するか、基板を二枚重ねにするか。 二枚重ねにする時はコネクタをどうするか。ハーフピッチは耐圧が低いので200Vはかけられない。 200V関係はニキシー管と一緒にするか。その他の5V関係をもう一枚の下側基板にするか。 パイプをニキシー管が入るギリギリにして、主な部品は左右に張り出した余裕のある所に配置するか? そうするとパイプは30mm位で入りそうだが長さが相当長くなって400mm位まで行くのではないか? そこまで行かなくても350mmは行くだろう。

    • 7月8日

      パイプに実装するのはパイプ長が大きくなり過ぎる。それでも基板に実装するには50Φ位は必要になる。 取りあえず止め、100x100mmのテスト用基板を作って進めたい。

    • 7月19日

      100x100mmの基板には入らないので 200x100で基板を設計する。 高圧(170V)関係の沿面距離をどの位の部分に反映するか? 電圧から行くと1.7mmは必要になるが、それは出来ないだろう。 適当な段階で基板を注文して回路的な検証をしてから本格的な実装を考えるのも有りかもしれない。

    • 7月21日

      200x200mmの基板で沿面もある程度配慮した基板が出来たので、これで最終版にしたい。 回路的にも机上でもう少し煮詰めることにする。ソフトもある程度動きそうな物を作っておきたい。


  • 現状
    • 12月16日

      IN-17を18個Sovtubeに注文した。(6個組を3組)

    • 2018年1月5日

      IN-17が届いた。 中身はダンボールの筒が9本で、 1本の中にIN-17が2つ入っていた。

    • 1月6日

      動作を確認した。すべてOK

    • 4月26日

      コロン用(表示区切り用)ネオン管INS-1を アマゾン(clockworks)から8個購入した。動作も確認した。すべてOK

    • 5月17日

      とりあえず Atmega328を使って回路図は書いた。但し、45mmパイプにに入れる為に考えると この回路を幅35mmの基板に入れるのは難しそう。ニキシー管を入れるとICを入れる所が少ない。

    • 7月8日

      100x100mmの基板に入るか設計を進める。回路の確認の意味合いも有るので修正等を考えると 表面実装は止め、スルーホールにすべきだろう。100x100から外れてもスルーホールにすべきだろう。

    • 7月19日

      200x100で回路と基板を設計した。高圧関係の沿面距離を無視している。

    • 7月21日

      高圧関係の沿面距離もできる限り取った基板を設計した。

    • 7月23日

      取りあえず部品表も作ってみた。

    • 7月25日

      取りあえず、ガーバーファイルを作った。 上下にサンドイッチ状態にするアクリル板は100x100mmの大きさで2枚に分ける事にした。 下側は左右同じ物、上側は左右違う物で DXFファイルとしては3つになる。

    • 9月27日

      IV-21パイプの基板と一緒に基板だけをElecrowに注文した。中国は休日が入るのでいつになるか....。

    • 10月8日

      基板が到着した。速い。土日祝日が入って11日で来た。 基板の(表) (裏) 見た所問題は無いみたい。

    • 10月10日

      不足部品を秋月、マルツに注文した。

    • 10月11日

      部品が来たので、基板の組み立てができるが、まだ手を付けない。

    • 10月13日

      ニキシー管、ネオン管以外の部品は取り付けた。() プログラムがまだ出来ていないので、プログラムを作りながら動作チェックをする事になる。

    • 10月23日

      12Vを入れた時、5Vと200V(190V)が出ている事は確認した。。

    • 10月27日

      プログラムを作り始めたが、一回の出力で全ての表示をOFFでリルタイミングがない。 ダイナミック表示の切り替え時の一度OFFにする時が素早くできない。2,3ステップ掛かる。 多分人間の目には見えないと思うが、ごみが標示される筈。 桁選択のデコーダに3to8(HC238)を使ったが、4to10(CD4028)を使うべきだった。

    • 11月1日

      INS-1の中心の穴を0.2mmぐらい大きくした方が入れやすい。ピン間は0.4ぐらい狭くした方がぴったり入りそう。

    • 11月12日

      10日の夜に千石に注文した「ATmega328と74HC4028」が届いた。 ここの所、朝早く出かけて20時以降に帰る状態だったが コンビニ支払いでネコポス送りにしたので問題なく12日の夜には手に入った。 ネコポスは結構便利。「投函した」のメールも送ってきてくれる。      

    • 11月15日

      組立てた基板で動作確認が通らないので、ブレッドボードにスイッチとLEDを付けた物を作って、プログラムのチェックだけを始めた。
      取りあえずスタティック表示チェックで
      1.スイッチ名称が回路図とプログラムは合っているが、基板のシルクとは違っている。
        -->基板にシールを張る
      2.桁選択のB0とB3(PC0とPC3)がいつもHになっている。
        -->プログラム修正
      3.ネオン表示の時B2だけが点灯する。全部点灯して全部消灯するはず。
        -->プログラム修正
      その他はまだわからない。      

    • 11月17日

      IN-17を全て取り付けた。
      下側グループ(U5のK155ID1)の表示が「5」と「7」しか出ない。
      スタティックでもダイナミックでも同じ。D0(3ピン、PB0の14ピン)とD2(7ピン、PB1の15ピン)がいつもHみたい。
      ブレッドボードではコードが正常に出ていたので はんだ付けブリッジ 又はパターン 又はIC(K155ID1)の不良か?
      ICを外すとLになる。取り付けると約2V(H)になる。違うロットのICに交換しても同じ。上側グループの信号は約0Vまで落ちている。 ATmega328のPBポートのドライブ能力が足りないのか? 規格上では20mAのシンク電流は取れるはず。K155ID1はTTLの筈なので Low入力の流れだし電流は数mA(74141の規格で3.2mA)は必要でも20mA有れば大丈夫なはず.....?      

    • 11月18日

      ATmega328を交換したが変わりなく下側グループは5と7の表示になる。
      PB0とPB1の設定が入力のままで出力にされていなかった。つまり「1はプルアップON」、「0はプルアップOFF」の動作になっていた。 その為ICが無い時は1がHに見え、0の時はオープンなのでテスターの入力抵抗でかろうじてLで見えたのだろう。 出力に設定をしたら正常に数字を表示した。
           

    • 11月19日

      ネオン管(ドット、コロン代用)を取り付ける。
      年-月のネオンが点灯しない。
      ネオン管がだめ見たい。交換したら点灯した。(購入時には動作確認をしたのだが....。)
      点灯しないのとは関係ないが、コモンの抵抗が大きいので1kΩに変更し、各ネオン管に直列についている抵抗を220kΩに変更した。
           

    • 11月20日

      時計表示、設定動作、電池バックアップも確認した。
      赤外線受光の動作がだめ。
      600BPSがズレて居るのかもしれないので、調整用のルーチンを作ったが、まだ書き込んでいない。
           

    • 11月21日

      600BPS調整用のルーチンを書き込んだで動作させたが、赤外線はまだ駄目。
      赤外線受光器の出力にLEDを付けていたのでHレベルが足りなくなっていた。LEDを外したら動作は正常になった。
      調整用のルーチンは残して置くことにしてもう少し表示を考えることにする。
      電源電圧(12V)の監視ルーチンを追加。
       8.5V以下でLED点滅し、9.5V以上になったら消灯する。
       一度8V以下になったら電源を切るまで点灯しっぱなし。
      これで動作確認は出来た筈      

    • 11月22日

      曜日の設定が出来ていなかったので追加した。
      部品表回路図を最終的に修正した。 基板図は変更していない。プログラムも出来たこととする。      

    • 11月23日

      性能的には出来たと思う。
      この基板はこれが目標ではなく、15桁のニキシー管表示をやりたくてユニバーサルの代わりに作ったような物。 なので、ニキシー管、ネオン管ともに基板に完全には差し込まず、ブラブラの状態ではんだ付けをしてある。 今後 どの様は形状にするか考える。回路的には基本的な所は変更しない。74HC238-->74HC4028は変更する必要が有るだろう。

    • 11月25日

      74HC238-->74HC4028の子基板を ユニバーサルで作って動かした。子基板配線表) ネオン管が薄く点灯する現象は無くなった。
      取説も書いた。回路図も修正した。


  • 参考資料

ホーム          カメラと写真        2018年11月25日更新 Taishi