PICの1ポートが壊れた

ニキシー管時計のPICの入力ポート（RB7）が壊れました。

会社から家に帰ってご飯を待っていると、連れが魚を焼きながら電子レンジを入れてしまったようでブレーカーが落ちて、ニキシー時計の電源も一緒に落ちました。「こんなこともあろうかと」バックアップ電池をつけて置いたので、ブレーカをあげれば何も無かったように点灯します。

それはいいのですが、その後時間を合わせようとしたら、時計の時刻あわせボタンの一つが利いていないことに気づきました。ボタンは二つあって、一つは時刻あわせ開始および桁送りボタン、もう一つが数字の上下ボタンです。そのうちの上下ボタンが壊れたようで、いくら押しても数字に変化がありません。

このニキシー時計はユニバーサル基板にポリウレタン線で配線をしており、基板にちょっと圧力が掛かると、すぐに断線したりします。またかと思いながら箱を開けてみたのですが、断線している様子がありません。

• スイッチ自体…OK
• スイッチから基板の配線…OK
• スイッチを押した時のRB7とGNDの導通…OK

で、何が壊れているかわかりません。

最後に、電源を入れながらPICのピン自体の電圧をチェックしてみたところ、ボタンを押しても押さなくても0Vになっていました。

配線図はこんな感じで、スイッチを直結して内部プルアップというずさんな回路です。もう一方のスイッチはちゃんと5Vに釣りあがっているのに、このボタンだけGNDに落ちていました。


結局、別の16F690に入れ替えたら何も無かったかのように直りました。壊れたといっても、RB7以外は動いていてもったいないのでRB7ポートの壊れた16F690に戻して、別の空いていたポートをスイッチ入力として使うことで解決しました。

どうも、停電時のショックで壊れたようで、ずさんな回路はいけませんということのようです。

ニキシー管時計完成 - 34063A また壊した

完成したと思ったニキシー管時計ですが（まあ完成はしているのですが）、どうも接触が悪いところがあるようで、点いていたのがふっと消えたり、電源を抜き差しすると点灯しなくなったりします。

４５度傾けて叩くとついたりするので、どこかに接触不良箇所があるのは間違いないのですが、どこを探しても問題なさそうです。

しょうがないので分解して色々見ていたら、昇圧に使っている34063Aを壊してしまいました。電圧が12Vちょいしか出なくなってしまいます。

新しい34063Aに入れ替えたら、動きました。実は、前にも一度壊したことがあって、RSコンポーネンツで２個仕入れておいたのですが、そのうちの一つが壊れてしまったことになります。結構簡単に壊れるようです。もう２個ほど仕入れるかなあ。

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分解したので、写真を撮りました。例によって行き当たりばったり、実装密度の低い基板ですが、笑わないでください。

右下が電源キット、その上がPS2532(フォトカプラ)です。縦に並んでいるのは、74HC04と74H138（桁選択用の3-8デコーダ）、PIC16F690です。
一番右のICが、年代物のSN74141で、これで各カソードを制御しています。
その下が、秋月のRTCモジュールとバックアップ電池です。

ニキシー管時計完成

ケース工作で止まっていたニキシー管ですが、ついに完成しました。


とにかく、ケースに６つもの大穴を開けるのが非常に大変でした。ドリルで下穴を開けて、ハンドニブラで削りつつ、ニキシー管が通るようになるまでリーマで削ります（このために直径が22mmまで対応可能なでかいリーマを買いました）。
ニブラが思った以上に狙いがつけ辛く、下手をすると穴をはみ出してしまいそうだったので、仕方なくしこしこリーマで削り続けることになりました。おかげで右手が筋肉痛です。

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全体の制御には（ありきたりですが）PIC16F690を使っています。点灯に必要な高電圧はhttp://nixie-tube.com/さんの電源キットを使っています。
アノード側の制御はフォトカプラ（PS2352-4）を使っています。鈴商さんで購入したと記憶しています。カソード側の制御は、これもnixie-tube.comさんで買い求めたSN74141を使用しています。
時刻の管理には、秋月のRTCモジュールを使用しています。バックアップ電池をつけてあるので、電源を落としても時刻は保持されます。


稚拙な回路図上、これをベースに基板を起こしたわけではないので、間違いがあるかもしれません...。

こちらは、本体基板に乗っかる二桁ニキシーアダプタボードです。EAGLEのフリー版のサイズ図制約の関係で、親子構成にならざるを得ませんでした。


以下、動作中の動画です。

ニキシー管時計のロングランニングテスト

ニキシー管時計（IN-2とPIC16F690で構成）ですが、色々と所用などがあってケース加工が手につけられていません。今週末も成果なし。

所用があって、などといいつつも時間はないことはないのですが、つらつらと自己分析すると、どうも「ケース工作で位置決めをまちがって、ニキシー管がつかえたりしたらどうしよう」というためらいがあるようで、それが作業の遅滞を生み出しているような気がします。

結局、先週はニキシー管のランニングテストを掛けていました。昼間は（火事になったら怖いので）主電源は落として、電池で バックアップしながら運用、夜帰ってきたら電源を入れ、そのまま朝までランニングテストという按配です。今のところ、電池の持ちもよいですし、ニキシー管 や電源も特に問題を起こす気配はありません。これだったら本当の時計としても運用できるかしら。

時刻合わせボタン（ニキシー管時計）

何とか表示の不安定も収まって、ボタン二個を使って時刻あわせができるようになりました。
下のほうに伸びているのがスイッチ（時刻あわせ＋桁進め、桁アップ）です。
一般的には、時刻あわせ、UP、Down、Enterの四つを用意するようですが、時刻を合わせるだけならば二つでも不可能ではありません。
基板の右の方にあるのが、RTCとバックアップ用のボタン電池（CR2032）。



動画ではちょっとちらついていますが、目視で見れば連続して見えます。
後はケース加工ですが、ニキシー管とケースの位置合わせってどうやればいいんでしょう。やっぱり現物あわせですこしずつ開けていくんでしょうか。

ニキシー管の不安定(2)

時刻設定用ボタンを半田付けしたりしていたら、また不安定になってしまいました。
電源を入れても、ニキシー管が点灯しないようになってしまいました（一瞬かすかに光るような気配は見せる）。
カメレオンUSBでチェックしたら、74138とその後のインバータまでは信号が来ているし、74141にも信号はいっているみたいなので、どうもフォトカプラがおかしい様子。

そこでフォトカプラPS2532の周りをテスターで色々調べていたら、フォトカプラのLEDのアノードとカソードを短絡すると（短絡していない桁はすべて）発行することがわかりました。どういう現象かよくわからないのですが、結局、カソード側（GND側）の半田付けなどをいろいろいじったら直ったので、きっとそのあたりがおかしかったのでしょう...。

ニキシー管不安定!?

どうもニキシー管の点灯が不安定だと思ったら、桁点灯用の74LS138の出力制御用のピン(G1)が接触不安定になってました。直したらきれいに点灯しました。

と思ったら、今度は二つのニキシー管がいつも同じ表示になっています。
123456と出しているつもりが

113355

と点灯してしまいます。

今回のニキシー時計は二桁がひとつのユニットで回路を共有する形になっているので、片一方の桁の点灯に引きずられてもう片方も同じ表示になっているのか？ということで、切り分け・影響緩和のために、表示する桁を飛び飛びにして

142536

という順番に表示しても結果は同じ。

しばらく悩んだ挙句、74141の下から2ビット目への接続が断線していることに気づきました。直したらきれいに6桁表示されました。

一桁点灯

週末の工作の結果、ニキシー管時計一桁の点灯ができました。
ユニバーサル基板で作るのはやっぱりしんどいということに改めて気づきました。
特に、無計画に部品を配置したので、後になって引き回しが大変（というほど大変ではないですが）になってしまいました。

いつも次からは基板屋さんに発注 or エッチングしようと思うのですが、事前の手間が大きいのでついユニバーサル基板に手を出してしまいますね。




全体の制御は（ありきたりですが）PIC16F690で、ニキシー管のカソード側は74141につないでいます。アノード側は、PICの出力を74138で3-8デコードしたものを74HC04で反転してPS2532というNEC製のフォトカプラに接続しています。

うれしくなって動画をアップロードしてみます。
一桁が適当にぐるぐる動くだけなので、まだ時計でも何でもありません :-)

ケース工作

ユニバーサル基板をケースに合わせて裁断。
こういうときにはやはりPROXXONのミニサーキュラーソーが役に立ちます。

その上で、ケースにネジ穴を開けて基板と電源キットを載せてみました。

ベース基板完成

ニキシー管時計の続きです。ベース基板（二桁分）ができました。あと二つ。。。




残念ながらこの管はかなり直径が小さく、片面基板でやるにはどうしても空中配線が必要になってしまいました。両面にしてもよかったのですが、それはそれで面倒なので。

線幅 16mil、ドリル径 32mil、クリアランス 24mil(ワイア)、18mil(パッド)で作成。

ニキシー管時計：ベース基板作成

連休の課題工作としてニキシー管時計を鋭意製作中です。

購入した管を改めてしげしげと見ると、当然ながら2.54mmピッチの基板には刺さるはずもなく、、、。ソケットもないので、仕方なく基板を起こすことにしました。

６桁時計を考えているので、サイズ的にEAGLEの無償版では一枚に収まりません。いろいろ考えた挙句、２桁ｘ３でニキシー管を配置するベース基板のようなものを設計することにしました。これだと二桁ずつ管理できて保守性もよさそうです。

そう決まれば後はEAGLEでちゃちゃっと設計するだけです。ニキシー管のデータ以外は特に難しい話はないのですが、それもCadSoftのライブラリにIN-2のデータがありました（russian-nixies.lbr）。しかし、ためしに印刷してみるとピン位置が微妙にずれているような気がして、結局、自分で部品ライブラリを起こしてしまいました。

エッチングした後の状態です。サンハヤトの感光基板から４枚とるようにしました。