目次
ニキシー管時計製作記
中学3年の終わりに作ろうと決めたニキシー管時計が
高校1年の夏季休業期間中についに完成しました!
ということで、
夏季休業期間中の作業をまとめました。
はじめに
このページは「画像表示版」です。
動作の様子などを動画で画質高めに見たい方は、
「動画表示版」ページでご覧ください。
※データ通信量が多くなります。予めご了承の上ご覧ください。
〜ニキシー管時計完成までの道のり
（目次）〜
1,大まかな構造紹介
確認用LED・ブザー
↑
RTC・GPSー→Arduino Mega←ー温湿度センサー・Cdsセル
↓
ニキシー管ドライバ
RTC(時計)やGPS、温湿度センサーから取得したデータをArduino Megaというマイコンで処理し、ニキシー管を点灯させるためのドライバ(IC)に各桁毎に2進数のデータを送ります。
※正確には間にシフトレジスタを介しています。
(4pin*6桁分 = 24本もデジタルピンが必要になるため。)
2,実装する機能等
実装する機能は以下です。
- 時刻表示
- 日付表示
- 温度表示
- 湿度表示
- 緯度表示
- 経度表示
- 標高表示
- 「Pretender」のジャケ写と同じ数値
(052519)表示 - アニメ「Steins;Gate」世界線表示デモ
- 明るさ表示
- 「Pretender」を再生(電子ブザー)
- 「Steins;Gate」関連曲再生
- GPSによる自動時刻補正
- アラーム機能
- リモコン操作
- 本体に設置のスイッチで操作
3,ブレッドボード上で制御確認
ブレッドボード上でArduino Mega、シフトレジスタ、各種センサーを組み、シフトレジスタからきちんと2進数のデータが出力されているのかを確認しました↓
見えづらいですが、左下から順に0010,0010,0011,0010
となっており、10進数で2,2,3,2が表示されています!
4,基板にはんだ付け
動作確認ができたので、(ユニバーサル)基板に
部品を載せていきます。
今回はメンテナンス性を考慮し、何枚かの基板に分けることでパソコンのように抜き差しして手入れできるようにしました。
↑電源とシフトレジスタの配線
↑ブザーとRTCの基板
↑ニキシー管ドライバ用のピンソケット取り付け中…
↑ニキシー管取り付け位置確認
↑電源は18650を3本直列もしくはACアダプタによる電源供給どちらでも動作するようにしました。
↑基板全体図(3枚の基板が抜き差し可能です。)
5,ニキシー管についてと点灯確認
ニキシー管の点灯確認シーンを集めてみました!
ニキシー管は物にもよりますが、約180Vの電圧をかけて点灯させます。
管の中に0~9のプレートが入っており、プレート自体が光っているように見えますが実は放電で光っています。
そのため、プレート自体が光っているのではなく、その周りが光っているのです。
近くで見てみると線が丸みを帯びているのがわかります。これがまた最高です!!
ニキシー管は昔は自販機や電子レンジの表示灯として今のLEDのようによく使われていましたが、LEDの普及によって現在は製造されておらず、ソ連などにあった大量の在庫を消費し続けている状況です。
そのため価格はどんどん高騰しています(泣)
ここからはニキシー管が点灯している様子をご覧ください!
6,箱の作成
あとは箱を作って完成です!
箱の材質は100均に売っていたMDF板にしました。
色々と扱いづらいのでちゃんとした木材の方がいいと思いますが、お金がないので妥協です…
ルーターとかのこぎりとかで頑張って加工しました。
7,完成!
はい、完成しました!
と言いつつも、実はここまでに1ヶ月くらいかかってます。
なにはともあれ完成形をご覧いただきましょう!
なんとか夏季休業期間中に完成しました!
8,各機能の動作の様子
- 時刻表示
- 日付表示
- 温度表示
- 湿度表示
- 緯度表示
- 経度表示
- 標高表示
- 「Pretender」のジャケ写と同じ数値(052519)表示
- アニメ「Steins;Gate」世界線表示デモ
- 明るさ表示
- 「Pretender」を再生(電子ブザー)
動画のみでの表示です。
ご覧になりたい場合は、ページトップのリンクより動画表示版ページを開いてください。 - 「Steins;Gate」関連曲再生
動画のみでの表示です。
ご覧になりたい場合は、ページトップのリンクより動画表示版ページを開いてください。 - GPSによる自動時刻補正
- アラーム機能
動画のみでの表示です。
ご覧になりたい場合は、ページトップのリンクより動画表示版ページを開いてください。
9,材料費
このページ作成時点で把握できた分の材料費です。
工具類の金額は含まれていません。
| 鉛フリーはんだ150g(φ0.8mm) | 2,211円 |
| フラックス(30mL) | 400円 |
| ピンソケット | 646円 |
| 電磁パワーリレー DC5V用*10個 | 1,501円 |
| ニキシー管 IN-16*6本 | 9,280円 |
| 薄型ユニバーサル基板 | 1,078円 |
| 電線6色 各9m 22AWG | 1,799円 |
| 6角スペーサー | 890円 |
| ピンヘッダ | 450円 |
| 熱収縮チューブ | 378円 |
| 1/2W炭素皮膜抵抗器 1Ω〜1MΩ | 1,949円 |
| ユニバーサル基板 32枚 | 1,730円 |
| ニキシー管 ドットランプ IN-3*6本 | 850円 |
| Arduino Nano*3個 | 1,480円 |
| 圧電ブザー*20個 | 590円 |
| 電解コンデンサ 12種各10個 | 480円 |
| 透明LED 10色各20個 | 849円 |
| スズメッキ線 10m(φ0.5mm) | 536円 |
| Arduino Mega 2560 互換 | 1,499円 |
| 無水エタノール 500mL | 1,304円 |
| 18650バッテリーホルダー・充電モジュール | 980円 |
| 18650バッテリー 4本 & 充電器 | 3,850円 |
| DC-DC降圧モジュール*2個 | 346円 |
| 18650バッテリー 3個直列接続用モジュール | 228円 |
| ICソケット(8ピン) 30個 | 390円 |
| ピンヘッダ&ピンソケット 40ピン各10個 | 491円 |
| ニキシー管ドライバIC K155ID1*2個 | 490円 |
| DS3231 RTCモジュール*2個 | 599円 |
| その他もろもろ | ???円 |
10,編集後記?(感想等)
今回ニキシー管時計を作ってみて、やっぱりきちんと設計図や回路図を書いてから作り出したほうがいいと痛感しました。
今回はちょっとメモ書きする程度でほとんど思いついたままに作ったので、寸法やら配線やら大変なことになりました。
でも正直回路設計とかそこそこ面倒くさいんですよね...
なのでぼちぼちそういうのもできるようになっていこうかと思っています。
以上です!!ご覧いただきありがとうございました!