疑似ニキシー管をつくってみた〈単管時計編〉

↑何時を表示しているかわかりますか？

ニキシー管もどきで単管時計

せっかく疑似ニキシー管ができた以上、時計をつくらないわけにはいきません。

時分秒を表示するには、普通ならニキシー管もどきが6つは必要です。でもそんなことをしていたら金はかかるわ手間はかかるわで、市販品を買う方がましです。

もどき管一つで、単管時計に挑戦するしかありません。

世間の単管時計はどのような仕組みかわかりませんが、時刻の6桁の数字を順次点灯させるとなると、はじまりと最後が明確に判別できるようにしなければなりません。刻々と秒が変化する様も捨てがたいものがありますし、ディスプレイを使っているからといって今から時刻を表示しますと書くのも奇抜かもしれませんが、それでは何のためにニキシー管風にしているのかわからなくなります。ただの時計なら安くていくらでもあるのですから。

そこで、10秒毎に時刻を更新させることとし、その間は秒数の変化を表示させるプログラムを考えました。7、8，9と数字が順番に表示されたら、その後に数字が不規則に表示される。すなわち時分秒の順に数字が6つ表示され、また残りの秒数が9まで表示される。わかる人にはわかるでしょう。

なお、11時とか33分とか、12時23分など同じ数字が続くときはさすがに混乱するので、時分秒の各２桁のうち下の1桁の数字にはドットを付けて区別できるようにしました。好き嫌いはあるでしょうね。わたしは好きじゃありません。

見てくれの再現性にかなり劣るなんちゃってニキシー管ですが、なんとか時計にできました。ただし、Rspberry Piは、リアルタイムクロックがない限りネット環境が前提です。

ど素人の書いたプログラムなんて見せられたものじゃないので、雰囲気だけでもわかるように動画にしました。動画はいちいちクリックしないと見られないのが好きになれません。冒頭にはgifアニメを置きました。

疑似ニキシー管をつくってみた〈ディスプレイ設定編〉

↑自作のなんちゃってニキシー管　　サイバーパンクなガジェットの雰囲気の出た動画も添付しました

1.3インチCS無しカラーIPS液晶を使う

本人がご満悦なんだからいいようなものだけど、前回はいかにも雑な見てくれのなんちゃってニキシー管づくりの工作の話でした。今回は肝心な中身、ディスプレイの表示に関する覚え書きです。

前回書いたように、擬似ニキシー管の仕組みには、アクリル板に刻んだ文字をLEDで光らせる方式と、小型のディスプレイにニキシー管風の画像を映し出す方式の２つ（注）があるようです。今回は、後者の方式でもどき管をつくってきました。

ガラス管に入る小型のフルカラーの液晶ディスプレイとリアルなニキシー管の画像も用意できましたが、ディスプレイがうまく動いてくれたらの話です。

ところが、アマゾンでコストパフォーマンスがよさそうだと購入した1.3インチLCDですが、いざ使おうとネットで設定を調べていたら、CSピンがなく特殊で、SPIを独占してしまうとか、新しいRaspberry Pi OSでは動かないとか、評判のわりにとんでもな話にびっくりで、あらかじめよく調べておくべきだったと焦ったものです。

Amazon | DiyStudio 1.3" カラーIPS LCDディスプレイ240X240解像度 HD TFTカラフルスクリーンモジュールHD画面LEDバックライト、ドライバーIC ST7789VW 7ピン4つのSPIインターフェースRGB 65Kフルカラー 3.3V、TFTスクリーンの代替品 、 MEGA 2560 / AVR / STM32 / ARM/PIC と互換性があります | DIY・工具・ガーデン

幸い、動かし方がわかるサイトを見つけることができ、無事画像（文字も）を表示させることができました。

分かり易くて助かったのが、以下の２つのサイトです。

SPIモードを３にするんだとか。くわしくはそちらのサイトをご覧いただいたらと思います。

ラズパイで1.3インチのCS無し液晶を使う【2021】（Kernel5.4版) | M5Stack沼人の日記

Raspberry Piに2.3ドルの1.3インチIPS液晶ディスプレイをつなぐ - みかんのゆるふわ技術ブログ

なお、SPIの有効化をお忘れなきよう。自分ではてっきり有効化しているものと思い込み、無駄な時間を過ごす失敗を犯してしまいました。困ってmicroSDカードにOSをインストールするところからはじめてSPIを有効化したら、なんのことはない簡単にディスプレイに表示ができて気付いた次第。

注）擬似ニキシー管の仕組みは、アクリル板方式と小型ディスプレイ方式の2つだけではないかもしれません。中間というわけでもありませんが、アクリル板方式の透け感を透過型のディスプレイを利用して再現しているものもあるのでは？　また、ELファイバーを使用して擬似ニキシー管づくりをされている方もあるようです。

疑似ニキシー管をつくってみた〈工作編〉

↑ニキシー管ぽく自作したなんちゃってニキシー管

小型ディスプレイと100均のグッズでつくる

ニキシー管は高くて手が出せず、光るアクリルボードづくりで気をまぎらわせていましたが、やはり我慢ができません。せめて擬似ニキシー管でもと思っても、これまた結構お高い。

そこで、自作することにしました。

擬似ニキシー管の仕組みは2つ

世間では、擬似ニキシー管でこしうらえた時計や温度計が販売されています。使われているニキシー管もどきの仕組みの一つは、光るアクリルボードの原理を応用したものと思われます。

０から９までの数字を１字づつ刻み込んだ１０枚のアクリルボードを束ね、表示させたい数字のボードに光を当てれば、その数字だけが光って透けてみえるという仕組みでしょう。

↑連続した写真は、アクリル板方式で数字のかわりに画像を描いた3枚のアクリル板を束ねて順番に光らせた様子。

光っているLEDの違いもわかります。数字なら細くて良いのですが、画像は重なりが目立ってわかりにくいですね。

透け感がとってもクールで洒落てます。この方式の置き時計を置けば、素敵なお部屋なら似合いの良い飾りになります。
 

もうひとつの仕組みは、ガラス管に小型のディスプレイを入れ、これにニキシー管の数字が光っているイメージの画像を映しているとしか考えられない方法です。

↑ディスプレイの画像はpixivで見つけたMihailJPさんの「ニキシー管風数字素材」を利用させていただきました

アクリル板方式と違って、数字の表示位置が平板で奥行きがないものの、ニキシー管風の画像による数字の表現はリアルぽく見えます。字体も画像を用意しさえすればいくらでも変えられるのが特徴です。

ディスプレイ方式を採用

どちらの方法を試みるかですが、アクリルボード方式では同じサイズのアクリル板を用意しなければならず、自分で切り出す自信はないし、切ったものを購入したのでは高くつき、LCDディスプレイを買うほうがましとも言えます。小さなLEDも買い足さなければならないし、工作の手間も考えれば、小型のディスプレイ方式の方が良さそうです。

最後は、数字の表示がニキシー管ぽく見えるならと、小型のディスプレイ方式に決めました。

元々、Raspberry Pi用の小さなディスプレイについては、価格が高いは、小さすぎてデスクトップ画面が読めないのなら不要、スマホのリモート画面があれば十分と思ってきました。それが、わずか1.3インチにすぎないLCDディスプレイを買う気になったのは、ガラス管に入るくらい小さいにもかかわらず、解像度が２４０×２４０もあり、価格が１,０００円前後（少し前ならもっと安かったようです）とかなりコストパフォーマンスがありそうだったからです。あわよくば、Raspberry Pi OSのデスクトップを表示させれたらと…。

購入品と価格

支出を切り詰めると言っていたその舌の根の乾かぬうちに、適当な理由をつけて早速の無駄遣い（＾_＾）?

購入品リストは以下の通り。　②〜④は100均で購入しています。
 

① 1.3" カラーIPS LCDディスプレイ　1,299円　Amazon

②スティックグラス（φ４０×H８０mm）　100円　Watts　

③床の傷防止滑り止め多目的クッション（φ６×H１cm）　100円　Seria

④ミニチュアBBQスタンド　100円　Seria

この他、基板やピンヘッダ、ピンソケット、ジャンパー線、半田、瞬間接着剤、工具類は自宅にあったもので充当しました。ディスプレイのコントロール用にRaspberry Pi Zeroも使用しますから、何もかも新規購入すれは1万円ほどかかるかも知れませんが、今回実際に支払ったのは1,599円+税。

採算を度外視すればコストは4〜5千円というところでしょうか。ZeroにかえてPicoを使えばさらに安くなるでしょうが、市販のニキシー管もどきの時計がそこそこの値段がするのもうなずけますし、安いくらいかも。

工作

ニキシー管ガラスのかわりは、②のスティックグラスを使用。ニキシー管ガラス内では封入されている各数字の形をした陰極とメッシュ状の陽極、ガスが揃って数字を光らせられるわけですが、それをディスプレイ一つで代用できると言っても、それではあまりに寂しい。陰極代わりのディスプレイに加えて、飾りにすぎないにしても④から取り外した網状金具をメッシュ状の陽極代わりに、金属のプレート様のものにはアルミホイルで代用させて、ニキシー管の雰囲気がでるようにしました。

↑金網を飾るなどすればそれらしくなってきます

これらを、不細工ながら丸く切った基板の上に配置し、上からガラス管をかぶせます。その際、本来蓋の役目のコルク栓を土台とし、基板のコネクタに接続するディスプレイ用ケーブルを通す穴を開け、さらにニキシー管の足に見えるようにコルク栓に飾りだけのピンをつければ、ニキシー管もどきの完成です。

写真では、本来ニキシー管にはないコルクが丸見えになっていて手作りがよくわかりますが、真空管に見られるような下部にハカマ（カバー）をはかせて覆えば少しは本物ぽく見えるでは。

なお、このもどき管にも転倒防止を考え、市販の単管時計よろしく黒い円形のスタンドを設けました。③の床の傷つけ防止用のクッションを使用していますので、光沢もなく市販品より見劣りはしますが、安定は十分です。

無事完成したのですが、作製に勤しんでいたときと違って、何か物足りなさを感じます。やっぱり本物のニキシー管ではないからでしょうか。