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目覚まし時計型ニキシー管時計の基板を設計しています

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目覚まし時計型ニキシー管時計

以前、ニキシー管時計を、目覚まし時計に内蔵して、目覚まし時計型のニキシー管時計を作りました。この時は、ユニバーサル基板に、回路をはんだ付けして製作したのですが、今回はこれを専用基板にしようと思います。

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基板の設計

回路の設計

ニキシー管のアノード側はフォトカプラを使用して、各桁をダイナミック点灯します。アノード側は、一般的な専用ICであるK155ID1を使用せずに、トランジスタで制御しようと思います。

過去の実験から、各トランジスタには電圧をクリップするための、ツェナーダイオードを並列に接続しておきます。この回路について詳しくは、以下の記事にあります。

マイコンにはESP32のESP32-DevKitCのモジュールをそのまま使います。

waves ESP32 DevKitC V4 ESP-WROOM-32 ESP-32 WiFi BLE 技適取得済 国内発送
Waves

ニキシー管に必要な高電圧は、以前作ったニキシー管用DCCDコンバータを利用します。

必要な方は👇こちら👇で購入可能です。

回路図はこうなりました。

ESP32-DevKit-Cなどモジュールをそのまま使っているので、回路は結構シンプルです。

基板の設計

目覚まし時計の形状を測定して、それに合わせて基板のサイズや、ニキシー管の位置を決定していきます。

基板外径やコネクタの位置が決まったので、それに合わせで部品を配置し、配線していきます。

無事に部品が、丸い基板の中に収まりました。

基板や部品サイズが実物と合っているか、基板データを印刷して確認します。自作したフットプリントや、初めて使うフットプリントの場合、サイズが違っている場合もあるので、実物と合わせておいた方が安心です。

捨て基板の追加

今回の基板は、ステンシルではんだペーストを印刷するため、丸い基板のままでは、うまくはんだペーストを印刷することができません。そこで、丸いメインの基板の周辺に捨て基板を配置し、四角形の形状の基板にします。

メインの基板と捨て基板の間は1mmのスリットにしてみました。そして、上下左右の4カ所でメインの基板と捨て基板をミシン目で接続してあります。ミシン目は、切手の周りと同じように、細いドリル穴が連続で開いている構造になっていて、捨て基板からメインの基板が簡単に分離できるようになっています。

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基板を発注

基板の色をつや消しブラックにしたい

目覚まし時計の中で、光がなるべく反射しないよう、今回の基板は、黒は黒でもつや消しブラックにしたいと思います。そこで、つや消しブラックが選べるFusionPCBに注文することにしました。FusionPCBは、完全日本語対応しているので、初心者でも安心して基板の発注ができるのでお勧めです。

FusionPCBは「緑」「赤」「青」などの色の他に、「ツヤ消しブラック」が選べます。ただ、他の色と違い、基板の費用がちょっと高くなってしまいます。

ガーバービューアで基板を確認

基板のデータをアップロードすると、ガーバービューアでアップロードした基板を確認できます。正しいデータをアップロードしたか確認するためにも、必ずチェックしておきます。

ステンシル(メタルマスク)の注文

表面実装部品を使っているので、はんだペーストを印刷するためのステンシルの注文も一緒に行います。

私の場合、基板とステンシルの位置合わせに、画鋲を使っています。これをすることで、手軽に高精度な位置合わせができてしまいます。詳しくは以下の記事をご覧ください。

データ上ステンシルに穴が開いていても、製造するときにオペレータがその穴に気づかず、穴が開かない場合がよくあります。

そのため必ず、「認識マーク」を「開口する」に設定しておきます。この設定をしておけば、今まで穴が開かなかったことはありません。

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発注完了

発送先、発送方法、支払いを行い、発注完了です。

つや消しブラックの基板はどんな色でしょうか?丸い基板はうまくできるでしょうか?届くのが楽しみです。

2020.7.31追加 続きはこちら

追加終わり

とってもかわいい目覚まし時計風のニキシー管時計が完成しました☺️
こちら👇👇で販売しています。
目覚まし時計風ニキシー管時計販売

👇のリンクからFusionPCBへ行くと、初回基板の製造が無料になりますよ。

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