カテゴリー : VFD管

VFD時計制作を再々起動

MFT用に制作しようとしていて出展予定がなくなっていたので途中でまたしても止まっていたVFD時計。MFTで某所に展示していたところ反響がかなりありました。やっぱりちゃんと完成させないといけないという事で、再度作り始めています。現状の問題点としては…。

  • USBからの給電では電源供給が足りない場合がある
  • 外部からDC給電時のLDO容量が足りない
  • USBからの給電を外部電源使用時に切り離していない
  • VFD電源生成後のコンデンサ容量が若干不足

USB給電容量不足の件はUSB-Hubを容量の大きいものを使うことにして逃げたとしてもDCアダプタで給電した場合のLDO容量が足りない問題は如何ともしがたい。LDOのサイズが収まりきらなくていま使っているのにしたような記憶があるんですが、ブリッジダイオードを小さくまとめればDPAKが入りそうな感じがしますのでLDO周りは入れ替えます。あと、外部電源接続している時にUSBを接続している時にUSB側への逆流問題というかはダイオード使わないで中間にスイッチを入れて解決したい感じです。VFD用のDCDC変換後のコンデンサは容量が大きいものは高さが(高さ8mmまで)入らないので断念。しょうがないので数を増やして対応します。

という感じで回路の検証したりして問題点を修正したのがこんな形になりました。下側が表側というかVFDの表示面のコンデンサの数が倍になって右側の電源部分を修正。左下のスイッチは最終的には後ろ側に移動した方がいいのかもしれないと思ってみたりしました。

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VFD-NTP_Clock(その3)

組み上がったのでプログラム側をなんとかかんとかしないといけないと言う事で、とりあえず時計表示するところまで作ってみました。ついでに、アクリル板をレーザーカットして外回りも若干綺麗にしてみました。ミラーパネルにしたのですがなかなか雰囲気が出てきれいに見えます。

大電流とかノイズとか、軽量化とか考えないでいいのは楽でいい…。

VFD-NTP_Clock(その2)

今回はジグを作ってVFDをきれいに取り付けるお話です。まずは、VFD管がどんな形状になっているかを確認します。

■とりあえず、差し込んだだけ

当然ながら高さも位置もがたがたになってしまいます。色々と見ていくと、高さを合わせるために使えそうなのがIV-11とIV-15共に頭頂部のひとつ下の段が使えそうな気配。実際のジグに関してはMDFをレーザーカットして作ってみようかと思います。高さがどのぐらいがいいのか若干不明なのである程度試行錯誤予定です。

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VFD-NTP_Clock(その1)

なんだかんだで基板まで設計してしまった⇒当然基板を作ってみたくなる…。今回の基板はelecrowで作ったのですが、出来上がってきた基板はこんな感じになりました。電源の取り回しが面倒だったのでサクッと4層にしましたけど2層にするべきだったかもしれないと思ったり思わなかったり。

■そこそこ綺麗にできてきた基板

■部品が大きいので実装が楽です

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世間では、アートワークと言うらしい

なんか、気になって…。並べてみた⇒引いてみた⇒気に入らないので回路図&ライブラリを修正した⇒以下ループ…。えっと、何ていうのがいいのか…。お絵描きしましたよ!!結局、引いてしまったのです。設計思想的には出来るだけ0.4mm/0.5mmピッチの部品は使わない&OFNパッケージは使わない。最小チップ1608として表面実装部品を基本として設計してみました。

少しはんだ付けができる人向けで、手はんだ可能な範囲に収めてみたつもり。ちなみに、チップサイズを1608⇒2012にしても問題なく収まるはず。無理すれば2層に入るけど、きれいな配線にならなそうなので早々に諦めて4層で設計してみたのがこんな感じになります。

■暫定アートワーク

左上の方にGPSモジュール入れたら収まりそうな気配がある。とりあえず、テスト版としてはこんなもんですかね。あれ?これはもしかして…、来年のMFT配布用なのか…。

VFD-NTP_Clockとして回路設計が終わる

そして、夜に興が乗った…。気がついたら朝だった、後悔はしていない…。そういえば、以前の回路をそのまま流用して作るから設計なんて簡単とか思っていたことがありました…。けっきょく使えたのはVFD管2種類のみでほかはほとんど全部新規にライブラリ起こし直して回路設計やり直しと言うかなりお決まりな感じの結果となってしまいました。

vfd_ntp-clock_v1_r0

■表示部
VFD IV11x6 +IV15x2
RGB-LED WS2812Bx6

■コントローラー
MPU&Wifi ESP-WROOM-02
USB-Serial FT231XS
VFD-Driver MAX6921
I/O PCF8574
RTC DS1307
Tmp STTS751
Lux TSL2561

■電源周り
LT1963(SO-8)-LDO
MC33063/MC34063(SO-8)-DCDC
LMR16006YQ3(SOT23-6)-DCDC
※:効率重視でLDO使わないでDCDCにして効率稼いでみる設計にしてみたけど、実際どうなるかは未知数…。

VFD用の電源はデータシートによると25Vらしいのだけど、参考資料によるとDutyを1/3にした場合には計算式に当てはめると約39V必要らしい。当初はMC34063で高電圧を生成予定だったのだけどチップの上限が40Vなので外付けFET使って60V程度まで狙えるような構成にしました。(でも、コンデンサが50Vまでだから上げるなら変更しないとだめ)

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現在の技術でVFD-Clockを考えてみる

前回の続きですが、せっかくテストしたんだし一番面倒なeagleライブラリは作成されているんだしと言う事で概略の設計だけ、設計だけ…。かなり以前に作った7セグ時計はNTPを使いたかったので有線で接続していましたが、今回も時計は正確性が大切なので今回もNTP仕様としたいと思います。

でも、今回はWifi接続にしてケーブル本数減らしてみようと思います。できれば、USB給電のみで動作したいところです。そういえば、NTP使えないならGPS使ってもいいかもしれません。なんてことをつらつらと思いながら仕様を考えました。

  • VFD「IV-11×6 + IV-15×2」
  • VFD照明用「WS2812B」
  • コアモジュール「ESP-WROOM-02」
  • VFDドライバ「MAX6921」
  • RTC(バックアップ付き)「DS1307」
  • 照度センサー「TSL2561」
  • 温度センサー「STTS751」

時間設定用のハードウェアスイッチが欲しい場合にはI/Oエクスパンダー入れないと難しいです。「ESP-WROOM-02」はピン数がめちゃくちゃ少ない。あと、省電力を考えるとVFD管のGRID側をコントロールしたい感じですね。この辺込みな感じで設計してみるとどうなるかな??

VFD(IV-11&IV-15)をテスト

ちょっと探しものをしていたらなかなか見つからず、部屋の隅の魔境に手を出したところかなり前に作るだけ作って放置してあったVFD時計用のテスト基板を発見しました。いつぐらいに作ったのかとちょっと調べてみたら2013年5月に作ったらしい…。せっかく見つけたのでテストでもしてみようと思ったのですが、当時何を考えて作ったのかがよくわからん為に断念。何とかできるけどなんとかするのに時間かかるので断念。Orz

img_2009

それではということでブレッドボードに挿してテストしてみました。ネット上の情報ではピン配置が非常にわかりにくいため若干補足。IV-11は文字盤を正面にした状態にして一番手前側から反時計回りで以下になります。

・FL(+/-)
・GRID
・Anode(c/h/b/a/g/f/e/d)
・FL(+/-)

■ブレッドボードに挿してテスト風景(スタティック)
img_2012img_2011

IV11は25V必要らしいですが半分の17.5Vあれば十分見えます。逆に、IV15は35Vまで上げてもかなり暗いです。フィラメント電圧上げたりしてみたんですがあまり改善されないので使い方を考える必要があるかもしれません。

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VFD時計(IV-11+IV-15)用のテスト基板

Fusion PCBが安い&簡単に注文できるので最近面倒そうなのは簡単にテストした後すぐにテスト用基板設計して注文しちゃっています…。今回は、ロシア製のIV-11を6本/IV-15を2本使う予定です。

■実装イメージ

クアッドコプターの合間に気休めで作っていこうとしていたVFD管を使った時計です。以前作った7セグクロックと同様にNTPで時間をあわせる仕様の時計として作る予定です。まだ、概要だけ考えているのですが一様以下になる予定です。

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VFD管点灯用の電源回路

お休みを挟んでしまったのでいっこうに注文した基板が手元に届かないので、手元にあるVFD管を点灯して遊んでみようとして電源回路を考えてみました。

手元にあるVFD管は買ったまま放置状態になってしまっていた2種類(IV-11/IV-15)

SONY DSC

IV-15
Filament:0.6 to 0.9V / If: 35mA(0.6V)
Anode Current:10 to 50V(850uA)
Dimensions (WHD) 25 x 7 mm

IV-11
Filament:Vf 1.5 V / If: 100mA
Anode Current:25 to 70V(850uA)
Dimensions (WHD) 22 x 58 x mm

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