ニキシー管時計を作ろう (更新3)

レトロな映画で最近も見かける表示器だが数字のエレメントが重なり0-9あるいは単位などの表示ものもあるようだ。高専に入学したころ(1971)には、電子計算機室という名前で、実際にはこの表示器のついた大型電子卓上計算機が並んでいる部屋だったりもした。当時はSONY製やカシオ製の電子式卓上計算機が鎮座していた。ルート計算ができるモデルがあったが、計算をすると途中経過の表示などが確定していくさまでは表示が前後する形のこの表示管の味わいがありました。このチューブはソケットの上部から覗くようになっていてパネル面につけるタイプのものなのだろう。現在はロシアで生産しているようで、ソケットと合わせてチューブを購入した。中身はネオンサインと一緒で高圧200V程度をかけて当該のエレメントが点灯するようになる。

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真空管のソケットタイプではなく、ニキシー管の専用のソケットになっているらしい。
これを立てて取り付けるパネルを3Dプリンターで作成した。
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制御基板はATMEGAでArduino開発ベースとなっていた。基板には、高圧発生回路、フォトドライバー、高圧対応のBCDデコーダとなり、別にリアルタイムクロックのモジュールとi2cで接続する形だ。

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配線自体は、基本的に横一線で同じエレメントを数珠つなぎとしてアノードを各自に配線する。IMG_5825

制御基板やrtcモジュールを載せるシャーシも3dで作成した。ここにニキシー管パネルを立てる

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配線の終わったニキシー管パネルをつけた。

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これを落とし込む100円均一で買った木製ボックスにいれてみた。
この窓からニキシー管が見える予定。

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全体を接続して動作確認をしてみると点灯しない文字があるのでデバッグ開始

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今回のキットはチェコの方の作品だが、基板の改版とコードのメンテナンスがシンクしていないようで、atmegaからの引き出しピンが私の入手した基板ではあっていないようだ。古い基板をくれたのかもしれない。ソースは開示されているので修正することにして、まずケースに収めてつけてみた。こんな感じ
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問題点は、明らかになり基板のバージョンが古いらしいこととソースコードとマッチしていないことだった。基板をソースコードに合わせて修正してソフトを書き戻した。RGBとTICKのLEDにPWM制御をかけたいらしく仕様変更があったようだ。最新の図面は提供されていないがソースには、そのように書かれている。基板のパターンも訂正されていないのでパターンカットとジャンパーで筆者がしたであろう状態にしている。予備の基板が一枚あるので、作りたい方は、ジャンパーのみ実施していただく必要がある。パターンカットは実施済。

表示できない文字や配線していないはずの小数点が表示されるなどの挙動がありさらに追及するとニキシー管のソケットナンバリングと向きが想定外になっていて180度異なっていたことが判明した。スペックシートとまったく反転しているのには驚いた。下記のスペックシートをみて、実際のTUBEを正立で見た際に天が12ピンではないのだとは・・・・。

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ソケットを180度回すだけの配線の余長があったので幸いでした。

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操作キーは秋月の基板を天板のアクリルにとめつけて操作ボタンとLEDを出すことにしたのだが、基板加工機を使ってNCマシンの代行にさせようとしたのだが失敗してしまった。アクリル加工には基板加工とは違って出来るだけ発熱をしないようにしないといけないのだ。ドリル径より大きな穴をスイングしてあけさせようというのは周辺が溶け出してしまいみっともない形になった。1mm程度のドリルで上下の打ち抜きのみをさせるように次回はしたいと思います。
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出来上がりを確認してみると1,2,5の文字が表示できないという現象となり74141がおかしいようだ。ついてきたパーツはロシア製の互換チップのK155だったが、中華マーケットに手配をかけたが、いまさら秋葉原にもなさそうなので、入荷したら再開しよう。

原因は、基板のパターン間違いだった。A-Dが入れ替わっていた。途中表示をしなかったのは、10進デコーダの範囲外となっていたからだった。うーん、困ったものでしたがソース修正して無事表示が出るようになりました。

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予備の基板がありますので、作りたい方はNIXIE管の手配で作れそうです。

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追加のバグ報告 アノードの出力ピンがコネクタ順で時刻の10位と1位が入れ替わっていました。なぜか、この基板設計した人は間違ったままにしていたようです。表示がおかしいので、ソース側で修正しつつ、基板の間違いを確認しました。

作者からソースコードの旧ハード(Revisionなし)に対応するものが提供されましたが、若干の相違があったのでレポートを返しておきました。

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JUMA TRX2Aに新しいルーフィングフィルターが登場していた

PSNタイプのアマチュア無線トランシーバーキットTRX2Aに新しく強力なルーフィングフィルターが登場した。とはいえ、ダイレクトコンバージョンのこの無線機にとってのルーフィングフィルターとはローノイズでダイナミックレンジの広いフィルターということなのだろうか。本体の製作が途中で頓挫しているのだが、このユニットを手配して、合わせて再開することにしよう。

JUMA Roofing Filter FL2

JUMA Roofing Filter FL2 is an enhanced filter option for JUMA TRX2 transceivers. It is a carefully designed dual band width high dynamic range roofing filter for CW and SSB. It is using 9th and 12th order low noise active filters with optimized slopes to enhance the near frequency dynamic range.

This filter is very easy to install. Just unplug the standard filter and replace it by plugging the enhanced FL2 option to the same pin header connector. It is compatible with the official JUMA firmware and with third party firmware. No adjustment is needed. JUMA Roofing Filter FL2 option is available as a component kit.

3Dプリンターのサーミスター固定方法の課題

ExtruderのブロックをE3D社のVolcanoに変更した話は報告していた通りだが、Temperature Resetという現象が発生したようだった。実は、この現象は多くみられる現象のようだ。

3Dプリンターの仕組みとしてExtruderブロックの温度測定と加熱制御のループ制御が一つのタスクとしてあり、この過程でサーミスターのクラックなどで欠測した場合にはエラー停止するようになっている。

見た目にはわからないものの外してみたところ確かにクラックが生じていたようだ。

写真を撮りそこなったので、新品の状況を示します。中央の留めビスの下に丸穴が彫られていて、そこにサーミスターを差込み、ワッシャをかまして留めビスで固定するという形です。固定する際に回転軸のストレスがかかるのは確かなので解決策が必要かと思われましたが、すでに固定金具つきのサーミスターが出ているようです。

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中華サイトで販売していのをオーダーはしました。下記のようなものです。

とめ金具つきサーミスター

とりあえず、サーミスター交換用にコネクター接続にしておいた。ロック付きのコネクターにしたのはいうまでもない。

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ハンダ吸煙器の作成

USBで動作する120ミリのfanを搭載する形でハンダ吸煙器を作りました。
試作過程では、適当なファンがなかったので92ミリからのスロートでトップヘビーになりましたが120ミリファンではハンダ吸煙フィルタサイズ130*130搭載でも短くすることが出来ました。

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レーザーミニ加工機で表札作成

里にあるレーザー加工機SmartLasr-miniは出力1.6Wの半導体レーザーマシンです。
このため、紙の切り出しや、皮革や木材の上に焼き入れで文字や模様をつけたりといったことが使い方になっています。ここでは、表札作成を通じてデータ作成方法について記します。

作例はこんな形です。厚みで15mmくらいの板まで加工できます。

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表札の文字データは、InkScapeで作成します。2016-02-20 (1)

文字の大きさは、文字のオブジェクトを選択して上下左右のサイズを拡大縮小して合わせる。2016-02-20 (2)

文字のオブジェクトをパスに変換します。2016-02-20 (3)

パスに変換すると、文字ごとに確認ができます。

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サイズ変更はパスに変換した後でも可能です。2016-02-20 (5)

最後にハッチング処理をプラグインで行いますが、色を指定しておくと塗りつぶしの密度を確認できます。黒のままではわからないので・・・

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Inkscapeでは、EggBotというエクステンションを使います。

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物理的なサイズとInkspaceでのサイズを合わせるには、SVG読み込みの際に90dpiのファイルとして読み込ませることで合致します。

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ここでは、クロスハッチで角度を45度指定で行っています。パワーが少ないのでピッチは1mm程度にするとよいようです。細かくするとさらに時間がかかります。

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試し刷りでボール紙などを置いて位置を確認してから、部材を置きます。
レーザーミニでは焦点距離を合わせないといけないので、部材に合わせてレーザーホルダーの取り付け位置を調整します。加工材の上に、基準板を載せて、そこにホルダーが当たるように調整します。
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3Dプリンター整備状況

里のRobo3Dプリンターは、Reprapベースのものですが、Kickstarterのベータ品から始まりましたが、改造改版を重ねて、ほぼ最新モデルと同等になっています。

強力なホットエンド E3D Volcanoを搭載しました。最大0.4mmの積層指定ができます。
印刷速度を上げたい場合には、従来より二倍ほどの速度で印刷が可能です。ただし、積層密度を0.4mmにした場合ですが・・・。
V6と比較すると長さが10mmほど増えました。これにともない造形物の高さが低くなりました。
他にもZ軸のリニアシャフトを国産標準品に変えた為オリジナルよりさらに10mm短くなりましたのでトータルで20mm低くなりました。放熱フィンとホットエンドの間が分離されているのが特徴で熱がフィラメント送り出しの部分では十分に冷えるようになっています。
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E3D Volcano(左)とE3DV6(右)の比較をみると、フィラメントの溶融スペースが長いことが分かります。
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ホットエンドが強力になったので、放熱フィンの部分でのファンダクトも耐熱を考慮してアルミ板と板材で作りました。さらにマウント用のパーツをPLAで作り冷却用の3cmファンを搭載しています。取り付けはextruderのベースにつけています。
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アクリルで、固定用ノリのマスクを作っています。ヘアーリング用スプレーを使うようにしています。従来の3M 77は強力すぎて後処理が大変でした。
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フィラメントホルダーは上部に簡易な形にしてサイズに応じて変えられるようになっています。

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ケースの底部は、下駄を履かせて冷却用の空気が取り込みやすくしました。
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ホットエンドの強化などに伴い、RAMPSシールドの放熱が必要となりクーリングファン4cmをマウントしています。この空気取り入れのためにかさ上げをしています。IMG_5709

PLA出力時に水平出力ができるように空間で強力に冷却する目的でラジアルファンによるダクトを作成してヘッド先の高さに合わせて細い強力な風が出るようにしています。
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新たな課題 3Dプリンターの温度ドロップ・・・

  1. 背景
    3Dプリンターとして高速出力が出来るホットエンドに切り替え、自動レベル設定の課題も解決して順調に進めてきたところ印刷途上で停止するという事態が発生した。
  2. 問題
    3Dプリンターの肝となるホットエンドの温度あるいはベッドの温度をトラッキングをPID制御で行っているのだが、温度がドロップしてしまうという事態に陥っていた。
  3. RAMPSカードの故障は意外なもの
    制御シールドであるRAMPSカードの故障個所はRAMPSシールドへの電源コネクタ部分だった。接触不良が原因で発熱を引き起こしたようだ。
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