ニキシー管駆動回路再考(2)

３連休いかがお過ごしでしょうか。今日は良い天気でした。しかし寒い。土日は近所の公園に梅と桜の様子を見に行ったのですが、梅は終わりつつあり、桜はまだという微妙～な感じでした。

さて、前回の記事でちょっと紹介したニキシー管駆動回路ですが、色々と試行錯誤して何とか動作するようになりましたので、改めて紹介したいと思います。あいかわらず手書きかつ独自標記で見づらくてすいませんが、ご容赦ください。

前回紹介時から、多少定数が変わっています。セグメント駆動回路の抵抗の数値が抜けてしまいましたが、1kΩを使いました。ニキシー管は、ロシア製のIN-12Bを６本使うことにしました。PICは16F874Fです。ピン数が多いので、管のドライブに６本、そして各セグメント用に11本のI/Oを使っても、まだ余裕があります。

さてこの回路、RB0～5でニキシー管をドライブするのですが、各I/Oを"1"にするとトランジスタがONになってコイルに蓄電されます。そして"0"にした瞬間に、蓄えられたエネルギーがダイオードを通してニキシー管に供給されます。このため、ダイナミック表示の駆動で使うには、各桁のドライブ信号は通常"1"にしておき、表示したいセグメントを選択後、表示するケタのドライブ信号を"1"から"0"にしてやると、一瞬だけ目的のケタが点灯します。タイミングチャートは、下図のような感じになります。

また駆動周波数は、各桁"0"の期間が100μsecくらいで、ニキシー管駆動に必要な200V程度が得られました。このため、PICではTimer1をfosc/4で動作させておき、CCP1コンペアマッチで100μsec毎に割り込みを発生させます。



割り込みルーチンでは、
{  0x1f, 0x2f, 0x37, 0x3b, 0x3d, 0x3e ｝
みたいなテーブルをあらかじめ作っておき、順次PORTBに設定します。これで図のようなシーケンスが作れます。

コイルについてですが、今回は一般的に入手できる部品というお題目があったため、汎用高周波用コイルの10mHという、かなり大きな容量のものを使いました。しかしこいつは、そもそも高圧発生用ではなく、用途も違うものですので、効率が良くないですし、発熱や高電圧でショートしてしまうかもしれません。安定動作を目的にするなら改良すべき点です。

実物はこんな感じになりました。

管とドライブ回路を乗っけた表示基板、そしてPICマイコンとセグメント駆動回路を乗っけた制御基板です。互いに、裏側にコネクタがついていて、２枚重ね状に合体します。コイルが６個ついているのは、やはり目立ちますねぇ。電源は5V単一で動作します。



とりあえず点灯させたところです。０～５、そして、ドットつき５～０です。ドットを点灯させても、表示欠けなく見えているので、昇圧回路の性能もまずまずかなと。

しかし難点もあります。
PICの負荷的に、10KHzで割り込みがかかる動作もどうかなぁというところと、インバーター駆動音が結構聞こえます。このまま裸で、静かな部屋で使おうとすると、「キィーン」と結構気になる感じです。しっかりしたクリアケースなどに入れて使ったほうがよさそうです。

また、昇圧回路の動作が結構シビアです。駆動周波数、デューティー比、ダイオードの先についているコンデンサの容量など、場合によっては、定数を調整する必要があります。

一般的に紹介されているフォトカプラを使った回路とこの回路を比較した場合、昇圧回路を作るのとフォトカプラの入手、どちらが簡単かが、この回路の優位性を決める点かもしれません。