共立の VFD

　共立ではじめてお買い物しました。

特価のラインナップに VFD (FIP10B13A-DJK) が。220 円。
簡易説明書が閲覧可能だったので見てみると、電源電圧は DC 24 V とあります。てっきり AC 240 V とかでイヤーンだとばかり思っていました。
VFD はまったく知らないですが、値段も相まってすごく興味が出ました。製造技術・歴史や原理の解説は Wikipedia に譲ります。真空管の一種なんですねー。

まだ電気していなかった頃、古いビデオデッキなどの機器から取り出した管をたまにドライバで叩いてました。今では Arduino で叩けるようになりました (言わせて)。
管を叩くバカがいるかと怒られそうだけど、これ爪ではじくと澄んだきれいな音がするんですよ。

そろそろ本題に。
まずは添付の資料を読みながらテキトーに電圧を印加しました。

…想像と違う。今まで見てきた機器と何かが違う。右側がなぜか暗い。不良品を疑い 2 本目も試しましたがまったく同じ。
電流を増やすとだんだんと右側も明るくなりますが左側が怖いくらい明るくなるし同時にヒータが赤く輝き始め、これはどうも様子がおかしい。別の方法だなと思いました。

24 V 直流電源に対してヒータの抵抗に 150 Ω / 10 W の指示がありますがそんな都合の良い抵抗は手元にないです。
この時ちょうど CC / CV 実験用電源の試作をしていましたのでそちらでやりました。160 mA 程度に制限して続けますが、最終桁が点灯しないのが気になります。特徴的な 1/2 は表示できないのでしょうか。ジャンクパーツだから明るい左側だけ使えということでしょうか。
「なるほど、安いってそういう事か～」と諦めてヒータの + 側を外したらこれです↓

これは…！　あやうく楽器になる所でした。

ヒータから放出されたアレがアレして光ってじわーっと消えてゆく。移ろいゆく儚さ。

ただしこれは + 側で電流を止めた時のみの挙動です。- 側を外すと即座に消灯してしまいます。
PWM が必要なのかと思いました。しかし、印加すると表示は消えてしまいます。電流を止めた時に光るのですから PWM ではありません。
グリッドごとにオンオフするとは書かれていません。ヒータが逆接続なのではと思うけど違いました。

どうもおかしい…製品ってそういう感じだったかなぁ…何が違うのかなぁ…と悩みました。

挙動に差があるのが実は大ヒントなんです。僕には「ヒータはそもそも交流で使うもの」という推理はできませんでした。
参考: https://www.kyohritsu.jp/eclib/WONDERKIT/MANUAL/kpvfdshield.pdf

VFD は管内に電子を飛ばさないことには始まりません。よってヒータの扱いがキモといったところです。幸いなことに制御が必要ないので、電流さえ足りていれば鉄心トランスでも良さそうですね。知りませんが。

オチを言ってしまったのであとは蛇足となります。わからないことは文章がおかしくなったり冗長になりやすいのであまり書きたくないです。

VFD には VFD の作法があるようだとは思ったのでもう一度添付の資料を読むと、ダイナミック点灯とあります。あーそうだそうだ、7 セグと同じく桁ごとに表示しないとならないね！と ↓

ヒィ…　
資料では PNP トランジスタアレイを用いていますが手元に無く、この時点ではたくさん用意できるトランジスタが NPN しかありませんでした。結局のところ電位なんでしょ？と負理論でやってみることに。

スッケチを書いて動くようにしましたが、ダイナミック点灯なので電圧をかけている時間が短いため何も見えなくなりました。
この時もヒータの + 側を外すとじんわり光り、制御信号はちゃんと動作しているのが見えました。

ちゃんとした道具や部品を使っていないのでどこまで正しいのかが分からず、またどこを疑うべきかも不明でだんだん混乱していってしまい、いったんここで挫折しました。
上の画像はさじを投げた時のものです。

ところで秋月の話になりますが、ブレッドボードにブスッとささるメタルクラッド抵抗 1 Ω / 10 W が <D> になっていたのに気づきました。こんなものはデメリットを考えれば必要ではないんです。ブレッドボード痛めますし邪魔ですし、ねじ穴ついてるやつのほうがワット単価安いですしうまくやればもっと使いやすくなります。が、もう気に入ってしまったので仕方なく…　執着心が強いことには気づくのですがどうしようもないですね　賢くなりたい
他にも、気に入っている部品に似たスイッチが新規入荷されたので何だろうと思ったのですが、既存のスイッチが <D> になっておりました。代替品として入荷されたようですがピンピッチが好みではないので欲しくありません。さらに金メッキバインディングポストが次ロットから値上がりするなどで買い込み需要が高まり、都合が良かったのでトランジスタアレイも注文して満を持して実験を再開しました。

でもやっぱり同じ結果でした。PNP とか NPN で違うのだろう、違ってくれと頼むも自分が思った通り「結局のところ電位」なので回路が間違っていなければ動作に問題はありません。確認のためヒータの + 側を外すとやはり明るく全点灯します。

ここでインター・ネットを検索しまして先の情報を見つけ、活路が見えたのでさ～て交流をどうやろうかなと。手元にある 555 タイマーにコンデンサ直列でゲートに in すれば交流になりそうと思ったけどなんか違うかもとおもってやりませんでした。
正負レギュレート電源を使ってオペアンプでバッファ、さらにプッシュプル、必要があればバイアスの調節をすればたぶんできそうと思いますが、もう回路規模が大きすぎて面倒です。

もっと手軽にできる方法がないかなと思ってハムを逆手にとりました。
成功しました。

https://twitter.com/u_ramdac/status/1353384348020400129

メモ: ヒータの下流には nch MOSFET ソース型定電流回路があります。ゲートが同じではないのでプッシュプルにはなっていませんが、似た接続になっています。

実際に目で見るとチラつきがあるので完全には成功していませんが、意味わからん存在だった VFD を定数詰めるレベルまで来れたので今回の体験もエキサイティングでした。動作の感覚がつかめればあとはもう惰性です。それよりもっと難しいのは、この VFD をどう面白く使えるかを考え箱詰めする方かなと思いました。

無駄な買い物 (というか「あぁ…自分のレベルでは動かせないんだ…」という気持ち) にならなくて良かったです！

ではまたいつか。