書籍『はじめてのM5StickC』のご紹介!記事掲載して頂きました。

【電子工作】RGBフルカラー ニキシー管風時計キットを組み立てる。はんだの難易度が非常に高いキットでした!

電子工作という趣味をはじめてから月一恒例のイベントとして電子工作キットを作るようになりました。
電子工作キットは組むことももちろん楽しいのですが、制作の過程でいろいろと勉強になる事が多いのもいいところです。

そんな事で毎月何かしらの電子工作キットを作るようになりました。
これまで作ってきたものはこちらにまとめているのでご覧ください!

電子工作キットは国内サイトで販売されているものもありますが、私の場合海外サイトで販売されているものを作ることが多いです。
国内ではあまりお目にかかれない変わった製品が多く安価な価格で入手出来るのもおすすめです。

これまでいくつか海外製の電子工作キットを作ってきましたが、取扱説明書やマニュアル等が付属していなかったり、付属していてもかなり難解(簡易的なもの)で仕組みや完成までの工程を完全に把握して取り組まないと途中で挫折しそうなものが多い印象です。

国内製のキットみたいに詳細に組み立てマニュアル等が付属していなく、かなり調べてから取り組まないと難しいものが多いです。
作って動かして終わりではなく、その制作工程が非常に勉強になるので私は海外製のキットを好んで作るようになりましたが、サクッと組み立てて動かしたい・・・なんて方は国内製のキットの方がいいかもしれませんね!

そんな事で今回は、フルカラーに光るニキシー管風時計キットを作ってみました。
実はこのキット、これまで私が作ってきたものの中で今のところ一番難易度が高かったキットとなります。

製品が届くまで知らなかったのですが、チップ抵抗やLED、さらにはICなどはんだの難易度が非常に高いパーツが多いんです。

チップ型のパーツは非常に細かいはんだ作業が必要なので、電子工作キットの多くではチップ型パーツのみはんだ付け済みなんて製品が多いのですが、今回制作したキットではこのようなパーツも全てはんだ付けする必要があります。

これは通常のはんだゴテによる手はんだというよりヒートガンとか使った方が・・・なんて思いましたが、そんな道具を今のところ私は持っていないので頑張ってはんだ付けしていきました。

チップLEDだけで120個と小さなパーツとなりますが数が結構多いです。
導通チェック等含めて完成までに丸4日ほどかかりました。
正直なところ、正常に動作するのは「無理だろうなぁ〜」なんて思いながら作っていただけに無事完成しま時の感動は・・・!

私のようにチップ型パーツのはんだ付けに慣れていない方やはじめての方には非常に難易度が高いキットとなります。
それだけに完成した時の達成感は半端ないものがありました。

そして完成したものは安価なキットとは思えないほどかなりカッコいいニキシー管風時計となります。
このキットをこれから作ってみようとお考えの方は、とりあえずこの完成動画を見てテンションを上げながら取り組んでみて下さい!

今回のキットには詳細なマニュアルがPDFで配布されていますが、まずは組み立てる前に一通り制作の流れを本記事を参考にしてみて下さい。
完成まで無事にこぎつけることが出来るとは思っていなかったのであまり制作過程の写真を撮っていなかったのですが、各所ポイント等明記しながら順を追って制作過程を見ていきたいと思います。

【電子工作キット】ニキシー管風時計を組み立てる!

付属品一覧

私が入手したものは海外通販サイトBanggoodからのものとなります。
Amazonなど国内サイトでも販売されているようですが、既製品(完成品)だと1万円以上の価格となっているようです。
自分で組み立てる手間がかかりますが、電子工作好きの方なら組み立てる楽しみもあるのでDIYキットの方がお得ですね!

まずこちらが付属品している全パーツです。

両面基板に付属パーツをはんだ付けしていきます。

パーツのほとんどがチップ型のLEDや抵抗・トランジスタ・ICとなっているのではんだ付けの難易度は通常パーツのキットと比べ高いものとなります。
私はチップ型パーツのはんだ付けは初めてだったので、いろいろとはんだ付け解説動画などを見てから挑みました!

ご覧の通りチップ型のパーツは非常に小さく、このキットには予備のパーツがほぼ入っていないので紛失には気をつけて下さいね!

制作の準備

毎月何かしらの電子工作キットを作るようになりましたが、今回このキットの制作にあたりシリコン製の『はんだマット』を購入しました。
はんだ作業では必須アイテムかと思いますが、非常に作業がやりやすくなります。
これからの電子工作キット制作でも役立ちそうです!

はんだゴテは白光FX600を使っていますが、チップLEDは熱に弱いパーツなので温度調整機能が付いたはんだゴテがあると便利かと思います。

またFX600は小手先を用途に応じて変えることが出来ますが、今回「T18-I」という細いタイプの小手先を使いました。
小手先が細くなると温度が伝わりにくくなりますが、温度調整機能と合わせ上手くいくポイントを見つけながら試行錯誤して行いました。

本キットはPDFで組み立てマニュアルが配布されています。
こちらも見ながら本記事を読んで頂ければいいかと思います。

パーツのはんだ付け

それでは制作に入ります。
まずはチップLEDのはんだ付けです。

チップLEDの取り付け

いきなり難易度の高いチップLEDのはんだ付けです。
基板表面に全120個取り付ける必要がありかなり時間がかかります。

チップLEDは熱に弱いパーツとなるためコテ先の温度を320℃以下に設定されるのがいいと思います。
予備LEDは2個しか付属していないので慎重に!

RGBタイプのフルカラーLED(5050タイプ)となりますが、LEDには極性があるので注意して下さい。
基板上に「白点」マークが付いているのでLEDの欠けた部分を合わせる向きとなります。
数が多いので途中気を抜くと向きが反対・・・なんてことが数回ありました。

最終的に全てのパーツ取り付けが完了したら電源を入れテストモードでのチェックも出来ますが、1ブロック完成するごとに導通チェックを行うのがいいかと思います。

1LEDにつき3ヶ所でテスターを使い導通チェック(LEDモード)を行い、RGB(赤・緑・青)に点灯すれば問題ありません。
その際、対面のLEDも一緒に点灯するかと思います。

3ヶ所で同じ色が点灯すればどこかしら短絡しているのではんだをやり直して下さい。

チップ抵抗・トランジスタの取り付け

次にトランジスタの取り付けです。
非常に小さなパーツとなります。

Q1~Q6の6ヶ所となります。(2T1と表記されているパーツです)

次にトランジスタの上に配置されているチップ抵抗R34-R39(4.7kΩ 472と表記)の取り付けです。

これで基盤表面のはんだ付けは完了です。
次に基板裏面に移ります。

ICの取り付け

次にICチップの取り付けです。

このキットで一番難易度が高いはんだ付けになるかと思います。

脚のピッチから1本1本はんだ付けするのは不可能です。
ICのはんだ付け方法は動画等多数アップされているので調べてみて下さい。

簡単に方法を解説しておきます。
フラックスを塗りチップの位置を合わせます。

チップの端部分のみはんだ付けし固定します。
基板のランドとチップの脚がズレていれば何度かやり直して下さい。

位置が固定できたらすべての脚にザックリとはんだ付けします。(付けるというより流し込む感じですかね)
あとはハンダ吸い取り線を使い余分なハンダを吸い取り短絡箇所がないか確認していく感じとなります。

かなりの回数やり直し、フラックスまみれになってしまいました。
フラックスクリーナー等で拭き取り次に進みます。

チップ抵抗・コンデンサの取り付け

ここまで来ればもうチップ抵抗やコンデンサなんてのは慣れたものです!

抵抗:R1-R33 120Ω(121と表記)
抵抗:R44-R45 1MΩ(105と表記)
コンデンサ:C5 100nF(104と表記)

USB端子の取り付け

基板裏面にもLEDの取り付けが2ヶ所あります。
その後、USB端子の取り付けとなります。
USB端子は4ピンありますが端の2ヶ所を残しカットして取り付けます。

あとはその周辺パーツとしてコンデンサ等の取り付けです。

C1:220μF(極性あり)
C2:100nF(104と表記)
U3:AMS1117

ICの取り付け

もう1つムカデ型のICがあります。
上記ICの取り付けを参考に同様に取り付けます。
またチップまわりの抵抗・コンデンサ・トランジスタの取り付けもあります。

コンデンサC3:10μF(極性あり)
コンデンサC4:100nF(104と表記)
抵抗R40-R43:10kΩ(103と表記)
トランジスタQ1:9012(2T1と表記)

ボタン電池用端子・ブザーの取り付け

RTC(リアルタイムクロック)用のボタン電池(2032)の端子の取り付けです。
2032電池は付属していないので事前に用意しておく必要があります!
またブザーには極性があるので注意して下さい!

CdS(光センサー)の取り付け

CdSと呼ばれる光センサーの取り付けです。
基板の表面に取り付けます。

コンデンサーマイクの取り付け

ECM(エレクトレットコンデンサーマイク)の取り付けです。
ピンヘッダーを付けメイン基板にはんだ付けします。

点灯チェック

以上で基板のハンダ作業は完了です!
お疲れさまでした。

次に電源を入れて点灯チェックを行います。
三角形のスイッチを押してテストモードに入ります。
4つのLEDが点灯するまでボタンを押していきます。

LEDがRGB(赤・緑・青)の順に表示されれば問題ありません。
同じ色が表示されたりする場合は短絡している箇所があるのでその箇所のLEDのはんだをやり直して下さい!

本体組立

点灯チェックに問題がなければあとは本体を組立てていくだけです。
マニュアルにそってパネルを組み合わせていくだけなので簡単です。

ただ厄介なのが最後に数字が書かれたパネルを組み込み上部にパネルをビス止めするのですが・・・
これがなかなか難しく!
一度ズレてしまうと全ての数字パネルがズレてしまい・・・5・6回ほどやり直しました。(結構難しいです)

以上で完成です。
お疲れさまでした。

無事完成すれば非常に綺麗な時計となります。
表示カラーもシンプルなものからレインボーカラーなどカラフルなものまで数パターンプリセットが用意されています。
また音に反応して動くミュージックイコライザー機能も付いています。
動画で見るよりも実物はかなり綺麗で表示アクションも面白くインテリアとしてデスクに置くのもおおいにありです!

最後に!

無事完成させることが出来ると非常にオシャレな時計が出来上がります。
通常のはんだゴテでのはんだ付けではかなり難易度が高かったのですが、それだけに無事動いてくれた時の感動は非常に大きなものでした!

チップ型の極小パーツのはんだ付けが必要な電子工作キットとなるのでその難易度は高く、全てのパーツの取り付けが完了しないとテストも出来ないため製作途中は「ほんとに動くのか?」と何度も挫折しかけました。

さすが海外製のキットですね。
国内キットではあまりこの難易度のものにお目にかかれませんが、安価でおもしろいキットが多いのは海外製の電子工作キットの魅力でもあります。

今回のキット製作でかなりはんだスキルが上がったような気がしています。
楽しいですね、電子工作キットを作るのは・・・。

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