PCBgogoから注文していた基板が届いたので、早速組み立てます。

PCBgogoから基板が届く

注文してから10日ほどで、PCBgogoから基板が届きました。

一番心配だったのが、このU7のUSBコネクタです。細くて小さいスロットや、そのすぐ近くに穴があって、綺麗に製造できるか心配でした。しかし綺麗に製造されています。

USBコネクタもピッタリとハマりました。よかったー。

シルク印刷も綺麗です。「HIGH VOLTAGE」の文字は0.5mmしかないのですが、潰れたり掠れたりすることなく綺麗に印刷されています。

こちらは、ニキシー管を実装する基板です。注文時に指定通り、製造番号は基板の背面に印刷されていました。

ニキシー管がピッタリとハマりました。ニキシー管は寸法図がデータシートにないので、自分で測るしかないんです。なのでちゃんと実装できるか心配だったのですが、大丈夫でした。

組み立て

クリームはんだの印刷

それでは基板にクリームはんだを印刷しましょう。基板とメタルマスクの角には、あらかじめ穴が空けてあります。そこにマップピンを刺して位置合わせと固定をします。

クリームはんだをメタルマスクの奥側に乗せ、フレキシブルパテを使って手前に引き寄せながら印刷します。

何度もやり直さずに、1回で印刷した方が綺麗に印刷できます。

マップピンで基板とメタルマスクの位置合わせが完璧なので、正確な位置にクリームはんだが印刷されています。また、フレキシブルパテを使うことで、綺麗にクリームはんだが印刷できます。

実装

続いて部品を実装していきます。実装には、ピンセットではなくHAKKOの吸着ピンセットを使います。

テープから直接部品を吸着して...

目的の場所に置いて離します。

ノズルにはこれを使っています。

吸着ピンセットを使ってテープから直接吸着すると、こんなに実装は早くできます。ポイントは、同じ定数の部品の向きは、全て同じ向きに揃えて基板を設計することです。そうすると、全てを一気に実装できます。

ESP32のような大きな部品は、吸盤を使って吸着させます。

吸着ピンセットを使うことで、素早く部品を実装することができました。

リフロー

コンベクションオーブンでリフローします。100度→120度→140度→165度と温度を上げます。つまみの設定温度と庫内の温度が違うことがあるので、熱電対温度計を入れておくといいです。

リフローが完了し冷却します。

基板組み立て完了

部品の実装が完了しました。

動作テスト

テストプログラムを書き込んで、数字を表示させてみます。何か変ですね。表示している数字以外もうっすらと点灯しています。

カソードのドライブはそのままに、アノードだけ全てOFFしてみました。うっすら点灯しています。アノード側のドライブ回路に問題がありそうです。

アノードドライバ回路の電圧を測定してみました。このドライバの入力は0VでOFFにしているのですが、PNPトランジスタのコレクタには100Vから175Vの電圧が変動しながら出力されていました。どうやらPNPトランジスタが完全にOFFになっていないようです。

そこで、PNPトランジスタのベースをR3の抵抗で175Vへプルアップすることにしました。すると、出力電圧も完全に0Vになりました。PNPトランジスタのエミッタベース間の電流によってベース電圧が上がり、トランジスタがOFFすると思ったのですが、弱すぎて完全にOFFにならなかったようです。

一桁の7だけ点灯するプログラムです。ほかの桁が点灯することなく正常に動作するようになりました。

ケースに入れる

それでは、回路を目覚まし時計のケースに入れましょう。

目覚まし時計のサイズと、基板のサイズがちょうどピッタリでした。

基板と目覚まし時計のケースとをグルーガンを使って固定します。

裏蓋をして、ネジで止めます。

完成！！

やったー!!目覚まし時計風のニキシー管時計が完成しました。

この時計、ニキシー管のドットを利用して、振り子のようにアニメーションします。いいですねぇ。ニキシー管の色合いって綺麗ですね。

この記事で紹介した、目覚まし時計風ニキシー管NTP時計は、kohacraftのshopで販売しています。