ニキシー管時計、通電テスト

午前中は庭に蔓延ってしまったドクダミの草むしり。とにかく繁殖力がすごくて小さな庭一面、ドクダミの絨毯になっていた。グランドカバーとしてヒメツルソバ（google検索）を植えてあったがほぼ駆逐されてしまった。

その後、ホームセンタでニキシー管時計のケース用の木材を探しましたが良い感じのものは見つからず、肥料だけ買ってきました。ネットで注文するかな。

満を持して午後からニキシー管時計に通電したら奇跡的に一発で動きました。

工作部屋はWiFiが繋がらないのでntpサーバから時刻を取得できません。昨夜、急遽作ったmicroSDに書き込んだ時刻を反映する機能で表示しています。12:34 を設定して通電し、56秒経過した様子です。

まだプログラムを書き換えるので、ロジックボードとニキシー管ボードはジャンパ線で配線してあります。完全に一体化させるとプログラムの書き込み用端子が挿せない。書き込み端子を裏面にだせばよかったのですが、ケースへの収納等の都合でこのようになっています。

裏面はこんな感じで左下に付いているのが180Vの昇圧ボード。

若干、隣の数字がぼんやりと光ってしまうゴースト現象が起きています。ダイナミック点灯の宿命なのか以前作ったときも発生していた。隣の桁に表示を切り替えるときに少し時間をおくようにして対応しようかと考えています。

何はともあれ無事に動作してホッとしています。今週はプログラムのブラッシュアップとリファクタリングしていくのと、ネットでケース用の木材を探す予定。

ニキシー管時計、電気系の製作完了

時刻のコロン（：）表示部品を作りました。

ガラスチューブを被せた様子です。良い感じ。

全てのニキシー管を調べたら、先日の"3"がカソードポイズニングしていた のとは違うニキシー管でカソードポイズニングが起きているモノが見つかった。”0”の右下、第４象限が消えています。

高めの電圧を印加して1時間程経過後。

3時間程経過後。

6時間経過後。ここまでとしました。

ニキシー管を基板に半田付けします。治具代わりのマスキングテープの筒に差し込む。

この状態で半田付け。

ケース以外の全ての部品が出来上がりました。

明日、もう一度配線を確認してから通電してみます。

今夜、ESP32のプログラムにもう少し手を入れる予定。WiFiが無くてntpサーバから時刻を取得できない環境でも一応動くように時刻設定機能を組み込みます。時刻設定と言ってもスイッチは実装してないので、電源投入時にmicroSDに書き込まれている時刻を反映する簡易仕様。

ニキシー管時計作りはカメの歩み

時刻のコロン（：）表示のためのネオン管を入れるガラスチューブの取り付け方法を検討した結果、ニキシー管の取り付け方法と同じにすることにしました。

ユニバーサル基板を小さく切ってピンヘッダを取り付けて、ニキシー管を並べる基板上の丸ピンソケットに挿します。この方法でガラスチューブの高さが丁度良くなりました。

ガラスチューブには小さなネオン管を2個入れてコロンを表示します。

基板に挿した様子、ガラスチューブは最終的にはホットボンドで基板に固定するつもりです。

基板の配線チェックは一応終わりました。週末に点灯まで確認できるか？ ホームセンタに出かけたり、家内安泰のために買い物や食事にでかけたりするので時間が取れるか微妙なところ。

まぁ楽しみでやっている工作なので、ゆっくりと進めていきます。

ニキシー管時計、ロジックボードの動作確認

まだ一部ですがロジックボードの動作確認ができました。モバイルバッテリに繋いだUSB Type-Cからの電源供給、ESP32の動作、microSDから設定情報を読み込んでWiFiに繋いで、ntpサーバから時刻取得。そのあとニキシー管を下から照らすアッパーライトLEDを時刻に応じて点灯。

ロジックボードの確認時に、ニキシー管基板の高圧の配線に間違いを見つけた。1日働いてきて目がしょぼしょぼしてきたので、この修正は明日以降に行うつもり。

ニキシー管時計、ロジックボード完成

昨日見つからなかった3.3V-5Vレベル変換モジュールは、無事に見つかりました。ジャンパ線を入れておくタッパケースに入っていた。ブレッドボードでテストした後にそのままジャンパ線と一緒に仕舞っていたようです。昨日と合わせて捜索時間は1時間ほど。トホホでした。

今朝は朝から庭木の剪定作業や掃除などがあって、工作を本格化したのは午後から。でもなんとかロジックボードがほぼ完成しました。チェックはまだですが、半田（フラックス）の煙を吸ったためか喉が痛くなり今日の作業はここまで。吸煙器は使っていたのですが、細かい作業で目（顔）を近づけすぎたのがいけない。

写真は上がニキシー管を挿すボード、右下が今日作ったロジックボード、左下が180Vを作るDDコンボード。

ESP32モジュールへのプログラム書き込みピンは横に出ていたものを取り外し裏面側に出しました。で、すぐ横にピンヘッダを立ててそこに配線。プログラム書き込みはピンヘッダにジャンパ線（メス）を挿して行う。

電源はUSB Type-C供給、一応PD充電器にも対応していますが、受電は5Vのみです。

それぞれ裏面側です。

左下のDDコンボードに載っている青色の部品が半固定抵抗で、これで発生電圧を調整してニキシー管の明るさを調整します。ケースに収めたとき、裏から調整できるようにここに配置。

ニキシー管ボードの裏にはピンヘッダが出ていて、これにロジックボードとDDコンボードを挿して2階建てになります。

あと残りはコロン表示用のネオン管の固定方法の検討です。ガラスチューブに入れますが、そのガラスチューブをニキシー管基板にどう固定するか悩んでいます。

あとケース用の木材をどうするかもまだ決めていない。庭木の肥料も必要なので来週あたりホームセンタに行くか。

ニキシー管のカソードポイズン解毒

ニキシー管のひとつで”3”が欠けて表示されるカソードポイズン状態になっているのに気付いた。写真は解毒するために高めの電圧を印加している状態だが、右下が欠けている。他の数字は問題ない。

2時間位経過した様子。若干回復しているがまだまだ。

６時間経過後、ほぼ回復したのでここまでにした。高電圧をかけ続けると寿命にも影響するので。

他のニキシー管はまだ調べてないが、問題ない事を願う。一応8本あるので2本は余裕があるが、将来点灯しなくなった時の予備にしておきたいので。

高耐圧デコーダとフォトカプラ(白色)はニキシー管基板の下に収まるように実装した。一応、裏面の配線もほぼ完了ですが確認は明日。

写真の上はロジック基板のレイアウトを検討中です。WiFiの通信品質確保のためにESP32のアンテナが基板の端になるようにしたいが、そうするとプログラムの書き込みピンが真ん中になってしまいもどかしい。他にはUSB Type-Cコネクタモジュール、MicroSDスロットモジュール、3.3V-5Vレベル変換モジュールが載る。

3.3V-5Vレベル変換モジュールがひとつ見つからない。2個買ってヘッダピンをはんだ付けしたのは確かなのだが、、、モジュールは200円だが送料が500円かかるので痛い。明日もう一度探して見つからなければ注文だ。トホホ

ニキシー管時計の昇圧基板

ニキシー管時計作りはゆっくり進展中。ようやく5Vから180V位を発生する昇圧基板ができました。ニキシー管基板の裏側にピンヘッダを立てて差し込む形です。ESP32を載せる基板とは別基板。

仮に電源アースを繋いでいるジャンパ線を挿しているソケットがニキシー管基板側のピンヘッダに挿さる。コイルと電解コンデンサがでかいので配置に苦戦し、このようになっています。

基板の裏側に電圧制御用の半固定抵抗をつけてあり、明るさを調整できるようにしてある。完成後にケース裏側からでも調整できるように裏側に付けた次第。

明日からはESP32を載せるロジック基板に着手予定。でも、先日アマゾンで買った浴室ドア用のスプリング が前倒しで届くらしいので、その対応のため工作はあまり進まないかも。

物価上昇対策、月々290円のスマホ回線に乗り換え

スーパなどに行くと物価上昇が身に染みる日々です。初任給アップや大幅ベースアップがニュースになったりしているが、どこの話？ という感じです。きっと珍しいからニュースになるのだと思うことにしている。

ということで、少しでも節約するためにスマホのキャリアを変更することにしました。今までマイネオの月々1,300円くらいのプラン（通信容量1GB、無料通話無し）だったが、1GBも使わず毎月捨てていたので1,300円は勿体なかった。通話も滅多にしない。かと云ってスマホを持たないのはちょっと厳しい。

日本通信の合理的シンプル290という月々290円のプランが、これまでと同じ1GB、無料通話無しなのでこれに乗り換えることにした次第。日本通信は余った通信容量を翌月に持ち越せないが、今までは持ち越したものも捨てていたので無問題。実は昨年 楽天モバイルから乗り換えたサブ回線 でもこのプランで契約している。サブ回線はかみさん名義なので、今回自分のメイン回線もこれにすることにした。同じ回線になりバックアップという面ではよろしくないが。

アマゾンで契約のためのスターターパックを購入すると2,900円で購入できて、サイトで直接契約する3,300円よりお得。アマゾンのポイントも溜まるし。

今回、前の回線から電話番号を引き継ぐためにナンバーポータビリティ(NMP)を使うのが気がかりだったが、マイネオのサイトで申請したらすぐに予約番号を受け取れた。昔は、キャリアに電話して予約番号を貰うがこの電話がなかなか繋がらないし、繋がったら繋がったで引き止められたりして結構面倒だったがそれが無くなっていてよかった。
日本通信のSIMは申し込みから中2日ほどで届いた。回線切り替えを行い、SIMを差し替え、回線プロファイルを入れ直したらすんなり繋がった。なおプロファイルは事前に以前の回線のものを削除しておかないと上手くインストールできなかった。
ちなみにマイネオでは安いau回線を使っていたのですが、日本通信はdocomo回線なので接続性もよくなった気がする。気のせいかも。今のところ何事も問題なく繋がっている。あまりパケットを使わない人にお勧め。無料通話がついたプランも安い。
毎月1,000円のコストダウンになったが物価上昇には全然追いつかない。日々コストダウンのネタを探す毎日です。でも収入を上げることを考えた方がベターですね。

ステンレス針金と半田ごてでバネ作り

昨夜、浴室のドアノブの動きが悪くなり、下手をするとドアが閉まったまま開かなく

なりそうだった。ということで、今朝から急遽分解してみたら大事に。

ドアノブユニットを外したら中身がサビだらけで大変なことになっていた。浴室のドアにこんなサビ易いものを使うのもどうかと思うが、コストダウン？

サビで折れてしまい短くなったバネ（写真上）。押し下げたドアノブをこのバネで戻す機構だが反発力がなくなり戻らない。またバネだけでなく各所にサビが詰まってしまい動けない感じだった。写真下が急遽手元にあった100均の0.9mmステンレス針金を丸めただけのバネ。針金が細くて反発力は弱いし、押しても完全には元に戻らない。

下の写真はサビ取りなどが終わって組み立て直したときの様子ですが、黄色の線で囲んだところのバネ。

バネの焼き入れ方法をググってみたら、バネ用のステンレス針金の場合は、350℃で20分程度加熱すればよいらしい。ググったサイトでは油で揚げていたがそれは大変なので、先日のダメダメだった中華半田ごてで焼き入れした。丁度ヒータ部分にピッタリ収まった。

焼き入れ前後で色合い若干変化。指で押さえてみると反発力は少し強くなり、ちゃんと戻るようになった。でも弱い。まぁなんちゃってスプリングだから仕方ない。もう少し太い針金だと少しはよかったのかも。

ドアノブユニットのサビ取り前の様子は写真撮り忘れた。とにかくひどいサビで中の機構がスムーズに動かない状態だった。写真はワイヤブラシや紙やすりで擦ってさびを大まかに取り除いた様子。このあと赤サビを黒サビに変えるサビ転換材を塗る。黒サビになるとそれ以上はサビが進まないらしい。

サビ転換が終わると真っ黒になる。サビのなかった場所は変化なし。

スプレーグリスを塗布しながら組み立てた様子。

ドアノブも仮に付けてみた。樹脂部分には樹脂用グリスを塗って滑りをよくした。

ドアに取り付けて一応完成。しかし、バネの反発力が弱く、押し下げたドアノブが自然には戻らない。手で軽く支えると戻る。サビ転換材などを塗ったので各所の動きが渋くなっていることもあると思う。

ということで、似たようなバネをアマゾンで探して注文してみました。丁度良い長さのものが見つからなかったので長いものを購入。届いてからケースに合わせてカットするつもりですが、アマゾン発送なのに到着予定が5月29日～6月24日とかなり先です。

思いのほか手間がかかってしまい今日のニキシー管時計工作は休み。

ニキシー管時計、ユニバーサル基板に実装中

9連休のGWで身体がなまってしまったのか、連休明けの今週は疲れてしまい平日の工作はできませんでした。

今日から再開し、ニキシー管を載せる基板の工作に着手しました。まずは細長い基板が必要なのでユニバーサル基板をカットして繋げる作業です。真ん中の小さな基板は裏から当ててつなぎ目の強度を出すためのモノ。接着はエポキシ接着剤です。基板がガラエポなので相性はよいかと思います。

蛇の目が一直線になるように裏側からピンヘッダを2列挿してあります。洗濯ばさみ型のクランプで固定します。マスキングテープは裏の基板にくっつかないようにするため。

ユニバーサル基板には丸ピンソケットを実装し、そこにニキシー管基板を挿しました。白いDIP ２つは高耐圧フォトカプラ、その左の茶色のDIPは高耐圧デコーダICです。レイアウト検討のために仮に挿しただけでまだ半田付けしていません。

裏側はこんな感じであまりキレイに配線できませんでした。ダイナミック点灯なのでカソードピンは同じピン同士を繋いで計50本。間違いがないかテスタで導通確認しました。細かい作業で疲れたので今日の作業はここまで。この先はまだ回路図が描けてないので、間違えないように回路図を描いてから作業再開予定。

取り合えず、ESP32の載っているユニバーサル基板に繋いでLEDが点灯するところまでは確認しました。今までと変わり映えしない。

次は180Vへの昇圧基板を作る予定。ニキシー管基板の下に収めて2階建てにします。ロジック部と同じ1枚の基板にするかまだ決めかねています。

ニキシー管時計のカソードポイズニング対策

ニキシー管を使い続けると数字の一部が消えるカソードポイズニングという現象が起きます。以前作ったニキシー管時計 でも発生しました。そのときは、あまり表示が変化しない一番左の"10時"の桁で起きた。1か2しか表示しない上に２の表示時間が短いので、1の点灯中のスパッタリングによって2のカソードが絶縁されてしまい消えた。他の桁でも起こりうる。

ということで、この現象を回避するために、時々すべての数字を表示してスパッタリングを解消するリフレッシュ機能を実装した。市販されているニキシー管時計には組み込まれている模様。

下の画像はテストのために毎分0秒時にリフレッシュ動作させている。実際には15分とか30分に1度程度でよいようだ。まだデバッグなので7セグLED表示。

0～9までの数字を100ms毎に切り替えそれを3回繰り返して約3秒。 

数字の表示順にあまり意味はないかもしれないが、アノードから近い順に表示してみた。一番奥から手前に順次点灯させる。下図がIN14のピン配、アノードに一番近い（一番奥）"6"から一番手前の"1"まで順番に表示している。

ニキシー管時計作りはゆっくり進行中

ニキシー管時計は各部品の採寸を行ってケース設計中ですが、コロン表示の小さなネオン管とガラス管が届きました。以前アリエクで買ったガラス管 より細い外径φ7mmのものを見つけたので、それに収まるような小さなネオン管と合わせて注文しました。ガラス管の中に2個のネオン管を入れています。ニキシー管と並べて表示させてみるといい感じです（背景は5m方眼）。明るさがニキシー管と合ってないので今後調整。

ニキシー管を基板に挿してアッパーライトLEDを点灯してみました。まだ半田付けはしてなくて挿しただけ。ピンもカットしなかったので少し浮いています。下からオレンジ色で照らすと真空管のようです。LEDの輝度は100%ですがちょっと明るすぎるかも。

輝度を20％にして青色点灯した様子ですが青色は似合わない。もう少し輝度を上げた方がよいかも。輝度はmicroSD内の設定ファイルで制御できるので、完成後に調整可能。

ダイソーのコレクションケースに合わせて基板への実装方法を検討し、一応基板サイズは決めました。木製ベースをどのようにするかはまだ検討中。木材はネットで購入するかも。ネットで注文できるフリーカットの木材だとサイズは丁度よいものが手に入るけど、質感が分からないのと、小さい割に送料が高くなるのがネックです。

上の写真の右端に写っているのがニキシー管。ケースカバーは丁度良いサイズ感です。

ニキシー管時計のケース調査、セラコン実装

所用のついでに町田のハンズに寄って、ニキシー管時計のベースによさそうな木材を見てきました。ハンズは久しぶりでしたが、マテリアルや工作関係が縮小されていて残念。モノづくりする人は減っているのか？ ハンズという名が体を表さなくなってきた。カインズに買収されたのでハンズという名前もそのうち無くなるのかな？ 

木材は高級感のある色合いで高密度の丁度よいサイズのものがありませんでした。一応、次善の候補はあったので、他で見つからなければそれにするかも。

ダイソーのコレクションケースから基板サイズを決めてベースの設計をしてみます。設計と云っても大したことはなく、基板が収まって、ケースが上から被せられて、電源供給のUSB端子とmicroSDスロットの位置を決める程度です。あと、基板が見えないようにする工夫。

昨日起きていたESP32のstack smashingエラーはなんとか収まりました。直接原因はよくわからなくて、リファクタリングを行っていたら直った危ない感じ（笑）

工作時間はあまりとれないので、WS2812Bのノイズ対策用セラコン を基板上に載せる簡単な作業を行いました。下記はダイソーで見つけたスマホ用エクステンションレンズ。マクロ撮影したくてマクロレンズが欲しかったが、ワイドや魚眼レンズ、ポーチまで付いていた。

上記のマクロレンズで撮った基板ヘッダピンの間に実装したセラコンです。もっとWS2812Bの近いところにセラコン用のパッドを設けておくべきでしたが気付かなかった。ヘッダピンの領域に黒のレジストがないのは設計ミス。このためシルク文字も欠けている。

明日、時間がとれればホームセンタで木材を見てこようかと思うが、高級木材はハンズより少ない気がする。

小さなOLEDディスプレイ

ニキシー管時計のプログラムをキレイにリファクタリングしつつ、setting.txtファイルの記述ミスなどのエラー処理を書き加えていたら、stack smashing protect error が起きるようになってしまった。setup関数は最後まで走るが、loop関数に移らないのでsetup関数のどこかで領域破壊している模様。

調査に疲れたので、アリエクで１個100円弱で売られていた小型OLEDを試してみた。7セグLEDよりはるかに多くの情報を表示できるのでちょっとしたモニタ表示に使えるかと思い買ってみた次第。サイズは0.66インチ、64x48ドット、I2Cインタフェース。

Adafruit_SSD1306ライブラリを使って試してみました。かなり細かい文字が表示できる。ニキシー管時計のWiFi接続ステータスとか、日付時刻などを時計の裏面に表示するとか使えそう。その他、安いのでarduinoのモニタ用に気軽に使えそう。

アマゾンでも売られているが値段はピンキリなので要注意。

ニキシー管時計のケース候補

ニキシー管時計のプログラムが出来つつあるので、そろそろケースをどうするか考えねば。ということでダイソーにでかけてみました。アクリルでよさそうなものがないか探したのですが、以下のようなものが目に止まりました。CLLECTION BOX ワイドタイプというものです。材質はスチロール樹脂となっていました。

サイズはこんな感じ。このケースには黒い樹脂の薄いベースがありますが、さすがにその中に回路を収めるのは無理です。ベースはウォールナットやマホガニーなどの高級感のある木材で作ろうかと思います。GW中にホームセンタかハンズに行ってみます。

ブレッドボードに被せてみました。2桁毎にコロン表示のネオンが入るので現状よりもう少し間隔が広がるのでサイズ的には丁度よい感じです。カバー無しでもよいのですが、埃が溜まったりすると掃除しにくいのでカバーをかけたい。安いので汚れたり、日焼けで変色したら替えられます。ただ、ダイソーは商品の入れ替えが早いので幾つかストックしておいたほうがよいか。

手元にあるユニバーサル基板では、幅が足りませんでした。切って繋ぐつもり。

この位の幅がよいか。

ベース部分に基板をどのように収めるか、また、表から基板が見えないようにする対策などこれから検討です。