ちょっと整理とかしてたりしてますといろいろ発見あるものです。今回は、写真のように金属板の色違いです。真空管なら、管の内側に塗られたゲッターで駄目とか判断出来たりするのもありますが、ニキシー管なのでなんでしょう？
横から見ても色違うということで材質違いと思われ。どちらも全く問題ないので良いのですが見た目揃ってるほうが当然いいです。ということで、 100個くらいしかないわずかな在庫を選別することになりました。
側面の製造年月見ても関連性ないし…
カテゴリー: 電子工作
IN-12 ニキシー管用のマウント基板届きました。
先日、IN-12 ニシキー管のマウント基板のガーバーデータ出来たというのをつぶやきました。その後、基板屋さんにオーダー出したものが届いた次第。ということで、早速基板に IN-12 を差してみたところが上の写真です。これを真っ直ぐにハンダ付けするのは慎重にやらんといけません。一般に頒布して良いものかちょっと心配になってくる。
とりあえず、スルーホールのランドの大きさも大きめにしておいて正解。最初は私の動作確認用ニシキー管8個を数少ない在庫から拾うとしましょう。しかしながら8桁もありますとアプリケーションどうしたものか悩みますなぁ。
ヘッドホンアンプ出力のリレー回路(スピーカー保護回路)
ヘッドホンアンプの出力に取り付けるポップノイズ除けの保護回路です。手持ちの G5V -2 のリレーが 12V のため、電源電圧は 12V にて動作確認しています。
R1 330k の抵抗を通った電流が C1 にたまっていき C1 の電圧があがっていきます。この定数の場合は電源投入後4～5秒でリレーが ON になります。R1 を 470k 程度に大きくするとリレー ON までの時間は7～8秒程度となります。左下のスイッチはリレーを強制的に OFF にするためのスイッチです。
この回路は単純に電源ON後一定時間経ったらリレーを ON させるだけの回路です。正負電源を使うようなアンプの DC オフセット検出や、出力短絡の保護などはありません。
ヘッドホンアンプ基板にアクリル板の天板付けてみた。
ヘッドホンアンプの基板見てたときに、アクリル板あるしホコリ除けにもならんけど天板付けみようと思い付く。四角切って穴開けだけじゃ寂しいのでピアプロを見てまわって nona さんが描かれた ルカさんの線画を発見 。ダウンロードさせていただき、カッティングのデータ用意して中華レーザーのセットアップしてカッティング。
この手のものでしたら線画は太めの線と、多少ベタで塗ってるところがあったほうが目立つ印象を受けました。が、いいんじゃないでしょうかということで、基板に付けました。
ヘッドホンアンプ基板が出来たので早速試作
とりあえず、部品載せてみた感じはこんなんです。とにかく基板は広いし、部品付け直しも楽です。スカスカ基板ですな。
初段と終段はトランジスタ差し替え可能にするためソケット対応。手持ちのトランジスタあまり無いけど数パターンは実験できます。とりあえず Wavespectra で 全て 2SC1815GR/2SA1015GR で構成したときと、初段 2SA970, 終段 2SC2655/2SA1020 の組み合わせのときを測定してみました。
| THDN | All 2SC1815GR/2SC1015GR | 初段 2SA970 終段 2SC2655Y/2SC1020Y |
| 100Hz | 0.07169 | 0.09347 |
| 1kHz | 0.06978 | 0.09519 |
| 10kHz | 0.07772 | 0.09785 |
どちらも歪み率に差は無いという感じ。特にジュールシーフ(ブロッキング発振)で 1.5V の電池で LED 点灯させようというネタ用トランジスタ 2SC2655 も家にある ATH-A700 という安いドンシャリヘッドホンを素直な感じに鳴らしてくれたのが驚きです。またゼンハイザー HD-25もインピーダンス高めなのですがいいかんじです。
2SC1815/2SA1015 の組合せは、シャキっとしてて通りはいい音ですね。2SC2655/2SA970の艶のある感じとはまた違います。今のところ2SC1815/2SA1015が個人的に好きな音が出ているので基板に 2SC1815/2SA1015 3パラ載せて使用しています。
音質の表現については申し分けありませんが無理です。本人の語彙の足りなさもありますが、感覚によるところの判断なので十人十色なのです。
基板だけ先行して頒布開始の手続したいと思います。機会ありましたらよろしくお願いします。試作時の回路は以下のとおりです。
IN-12B ニキシー管のアノード側回路を考えてみる
5月に一度描いたニキシー管のドライブ側回路図。回路図中央付近の TLP627 のフォトカプラ、日本橋の共立さんで1回路のやつが 105円でありますが 4回路の入りのが通販で出てません。他の通販サイトでも地味にお高い状況だったりしてます。ということでトランジスタに置き換えするかと。
とりあえず、NPN, PNP のトランジスタを組合せてスイッチを組んでみます。Q1 のベース電圧を上げて行って、Q2 が ON になることを確認です。理想トランジスタでのシミュレーションですが、 Q1 のベース電圧が 0.6V あたりで赤色の線(47kΩの電圧)が 0V から 180V に上がっているので大丈夫でしょう。47kは適当に決めたニキシー管の電流制限抵抗で、180V / 47k = 3.8mA 程度というやつですが、ダイナミック点灯の関係でここらへんはトライ＆トライで値が来まっていくものと思います。
ただし、この回路のままだと PNP の エミッタ – ベース電圧が高電圧になるので現実問題としては壊れそうです。
PNP のエミッタ – ベースの間に 10k 程度の抵抗入れてみます。470k / (470k + 10k) * 180V = 176.25V。 180V から引くと3.75V なので PNP の ON 出来そうです。
Q1, Q2 のトランジスタのコレクタ – エミッタ間はニキシー管ドライブ用の高電圧がかかりますのでトランジスタの型番は選ぶ必要がありますが、定番の MPSA42, MPSA92 の組合せでいこうかと思っています。MPSA42 は一袋あるけど、MPSA92 だけ無いと、これだけ通販するのもなんだかなぁ。
IN-12B ニキシー管のカソード側回路を考えてみる
一応ちょっと確認しとこというやつです。上の回路は、2SC1815 とツェナーの組合せで点灯試験。下は TD62003(TD62083) のシンクドライバにツェナー付けての点灯試験。
2SC1815 で点灯させた状態。問題ありません。
TD62003 で点灯させてみた状態。いけます。
74141 の回路と同じと言えばそうなのですが 2SC1815 も TD62003(TD62083) も耐圧はどちらも 50V なので、74141と比較するとちょと低いですが。ニキシー管消灯時のツェナーにかかってる電圧はどちらの方式でも約13Vでした。この約 13V は、全部のセグメント消えてる場合で、隣接するセグメントが光ってる場合とかで電圧はバラバラになります。ちなみに K155ID1 の 数字 0 のセグメント出力端子(16ピン)にテスタあてて他のセグメント点灯させたときの端子にかかった電圧は下記のとおり。
- 0 1.1V
- 1 36.8V
- 2 65.6V
- 3 42.5V
- 4 88.1V
- 5 88.5V
- 6 56.8V
- 7 75.9V
- 8 64.5V
- 9 81.4V
LD8113 蛍光管キットを作ってるときに HV5812 というドライバの存在を知ったのですが、これが 20ビットのシフトレジスタ + ラッチ + 高電圧ドライバが 1 パッケージになっている便利な石なのですが今のところ MOUSER でオーダー出来そうというところまでしか確認出来てません。この時は買わずに 74HC595 のシフトレジスタ + TD62783 の組合せで LD8113 蛍光管のドライバ組んだ経緯がありました。実は 20ビットあるのは非常に魅力的でして、ニシキー管のカソード 0～9 の 10本分を 2個同時にドライブ出来るということなのです。
最終的には 74141(K155ID1) の在庫があるので、 74141(K155ID1) を使用した回路から設計を始めますが、上記 HV5812 を使用する案や Microchip MCP23017(MCP23S17) などの I/O エキスパンダや 74HC595 のシフトレジスタとシンクドライバの組合せでカソード制御する案もありかなというところ。8桁のダイナミック点灯でいきづまったときに 2個同時制御するなどの「そんなこともあろうかと」という予備案のネタ出しでした。
IN-12B ニキシー管と、74141互換ICK155ID1のテスターを作成
КM155ИД1(KM155ID1) を少しですけれど頒布出来そうなので準備中なのです。この IC は 74141 互換 К155ИД1(K155ID1) のプラスチックパッケージじゃなくてセラミックパッケージになっております。一般民生用途のものに比べて動作保証温度範囲が広いなどインダストリアル仕様なものになっています。上の写真でいうと手前が一般的な K155ID1 で奥が KM155ID1 です。
これらの部品にかぎらずニシキー管も製造されてからの年数の経過は年ではなく10年単位になります。従いまして、IC の不良や、ニキシー管の不良品を送付してしまうことは後々面倒なので事前チェックのためのテスターを作成しました。左はニキシー管はじめたときに買ったキットの DC/DC です。これのテストを行なうときは 150V にしてテストをします。ちなみに IN-9 のネオン管の出荷前確認にもこの電源を流用していまして、そのときは 120V にあわせてます。
テストは基板上のゼロプレッシャーソケットに IC を差して、右上のニキシー管ソケットに IN-12B ニキシー管差して、電源投入。基板左下のスイッチをドライバで回すと 0 ～ 9 まで表示されるのと、タクトスイッチ押すとカンマ点灯しますので、確認出来たら IC もニキシー管も大丈夫という次第
IN-12B ニシキー管8桁表示ユニット、ニキシー管マウント基板のアートワーク終り
前回の記事で大雑把な形を決めたあと、
- キニシー管同士の間隔を 2mm から 1.5mm に狭めた。
- コネクタの場所を基板の端に移動。ネジ穴はニキシー管の両サイドへ移動
- ニキシー管のシルク印刷から外側部分を削除して、1番ピンを示す矢印を付けた。
- ニキシー管のドリルサイズを 1.2mm にしハンダ付けのランドの大きさを 2mm にした。多分取り付けは大丈夫なはず。
などの修正をしましてガーバー出力しまして発注しました。制御基板に着手せんといけませんね。
IN-12B ニシキー管8桁表示ユニット、ニキシー管マウント基板のアートワーク1回目終り
ロシア製ニシキー管 IN-12B を使用した 8桁表示ユニットのニキシー管を載せる基板のアートワークがほぼ終りました。基板の大きさは横200mm高さ40mmで、20ピンのコネクタ1個で接続するようにしました。内訳は、ニキシー管のアノード8本分と、0～9のセグメントとカンマで11本、合計19本です。
KiCad で作ったパターンを紙に印刷し、そこにニキシー管を数本刺してみます。ニシキー管の形状ライブラリなんてありませんから新規作製しているわけですが、ピンの位置などがズレてるとえらい目にあいます故大丈夫かどうか確認は必須であります。
確認の結果大丈夫と思います。ニシキー管の間隔を1mmづつ詰めた修正をしてから基板の発注したいと思います。