自作MDF木製ケースのニキシー管時計:Arduinoで制御するレトロモダンな逸品
部品と材料
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プロジェクトについて
すべての部品をMDF木製ケースに収め、完成時には市販製品のような見栄えと堅牢さを実現しました。それでは製作手順を解説します。
ステップ1:パーツリスト
- Arduino UNO(1セット)
- RTCモジュール DS3231(1個)
- DC昇圧モジュール 12VDC→150VDC(1個)
- ニキシー管(6個)
- 絶縁フォトカプラ TLP627-4(4個)
- 抵抗 10kΩ
- ヘッダーピン
- ブレッドボード用ケーブル
- 電源モジュール 220VAC/12VDC(1個)
- タクトスイッチ(2個)
- MDF板 3mm厚(レーザーカット用)
- 木工用接着剤(白色)
- 永久磁石プレート(蓋の固定用)
電子部品の購入はutsource.netが便利です。
ステップ2:回路設計

ニキシー管は約150VDCの高電圧で駆動しますが、電流は1-2mAと微小です。12V→150V昇圧モジュールが適しています。Arduino UNOをメイン制御とし、TLP627-4フォトカプラで高電圧側を絶縁駆動します。
6本のニキシー管(各10セグメント=60ランプ)をマトリクス接続(10列×6行)することで、Arduinoピンを16本(列10+行6)に節約。1本ずつ高速切り替え表示(ダイナミック点灯)することで、人間の目には6桁同時に点灯しているように見えます。表示シーケンスはArduinoコードで制御。
DS3231 RTCモジュールで時刻を保持(バックアップ電池内蔵で停電時も維持)。タクトスイッチ2個で時刻合わせを行います。
ステップ3:絶縁基板(PCB)の製作


フォトカプラ実装用のPCBを自作し、ヘッダーピンでArduinoとブレッドボードケーブル接続できるようにしました。PCB設計データはこちらからダウンロード可能。
ステップ4:ニキシー管配線

消費電流が小さいため、古いトランスから取った銅線(被覆付き)で配線。ハンダ付けしやすく、絶縁性が高く、コンパクトにまとめられます。6本のニキシー管を設計通りのマトリクス(列・行)で接続し、絶縁基板へ接続。
ステップ5:MDFケースのレーザーカット

3mm厚MDF板をレーザーCNCで精密カット。各パーツが嵌合する設計で、木工用接着剤で固定します。設計データ(CorelDraw形式)はこちら。
ステップ6:半分ボックスの組み立て

まず半分の箱状に組み、中央フレームにニキシー管を取り付け、箱に収納します。
ステップ7:基板・スイッチ取り付けと配線

PCB、スイッチをMDFフレームに固定し、回路図通りに配線。配線ミスが起きやすい工程なので注意深く作業してください(ニキシー管の列・行順序を間違えても後で修正可能)。
ステップ8:コードのダウンロードと書き込み

コードはこちらから。主な機能:
- DS3231から時刻取得→ニキシー管表示
- 2ボタン同時長押しで設定モード突入
- 秒→分→時の順で各桁が点滅、左右ボタンで増減
- 設定完了で通常表示に復帰
ステップ9:背面カバー(マグネット固定)

4つの永久磁石プレートで背面パネルを固定。接着剤不要で開閉可能、トラブルシューティング時に便利です。
ステップ10:時刻合わせ手順

- 2ボタン同時押しで設定開始
- 秒(2桁)が点滅→左右ボタンで調整、放置で次へ
- 分(2桁)が点滅→同様に調整
- 時(2桁)が点滅→同様に調整
- 点滅停止で通常表示へ
ステップ11:化粧パネル(ベニヤ仕上げ)で高級感アップ



MDFの素地が気になったため、突板(ベニヤ)貼りの木材でマスク(前面パネル)を作成し、ネームプレートも追加。完成品は完璧な仕上がりになりました!
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