より良い電圧計クロック

 (lcamtuf.substack.com)
1 ポイント 投稿者 GN⁺ 10 시간 전 | 1件のコメント | WhatsAppで共有
  • 新しい電圧計クロックはアナログパネル電圧計3個で時・分・秒を表示し、既存のネット上の設計よりもシンプルで見栄えよく文書化されている
  • Baomain 65C5 5Vパネルメーターを分解して前面寸法を測定し、粘着紙に代替目盛板を印刷して時計表示に変更
  • 時針は0〜12の13区画、分針・秒針は00〜60の61区画に分けられ、針が数字の間を連続的に移動する
  • エンクロージャーはメープル材をCNCミルで加工し、丸い側面壁は内側のノッチ・湿潤・クランプで曲げて継ぎ目のない外観を作成
  • 回路はAVR128DB28とクリスタル、ボタン2個、デジタルピン3本だけのシンプルな構成で、DACなしに1ビットのパルス列のデューティサイクルでメーターを駆動する

設計と製作

  • 2019年に作った最初の電圧計クロックは、従来の時計文字盤の代わりにアナログパネル電圧計で時刻を表示しており、新バージョンは既存のネット上の設計よりもシンプルで美的に優れた形を目指して製作された
  • 新しい設計はRhino3Dのラフなモックアップから始まり、Amazonの汎用90°パネル電圧計3個を使用
  • Baomain 65C5 5Vパネルメーターは約9ドルの部品で、分解後に前面寸法を測定し、粘着紙に代替目盛板を印刷してカスタマイズした
  • 印刷可能なPDFテンプレートはmeter_clock2.pdfとして提供されている
  • 時針ゲージは0〜12の13区画、分針と秒針のゲージは00〜60の61区画で構成される
    • 各針が途切れず連続的に動くようにするための選択
    • たとえば11:30では、時針は11で止まらず12番目の区画へ向かって移動する必要がある
  • 低価格のBaomain 65C5メーターのプラスチック製フランジを隠し、前面パネルを単調に見せないために凹型の装飾パターンを適用
  • 初代バージョンのように手作業でエンクロージャーを作る代わりに、前面と背面はCNCミルで加工
    • 材料は作業場で再製材し、直角を出し、かんな掛けしたメープル材
  • 丸い側面壁は、継ぎ目のない外観のために平らな木片を形状テンプレートに合わせて曲げて製作
    • スチームベンディング治具なしで処理するため、側面壁の内側に複数の内部ノッチを切って木が曲がりやすくなるようにした
    • 木を湿らせてクランプで固定したまま乾燥させ、数日後に曲がった側面壁を前面・背面に接着した
    • 正確なフィットのため、廃合板で作った外部テンプレートを使い、クランプとラチェットストラップを再び複雑に扱わずに済むようにした
  • 組み立てた本体はサンディング後にニトロセルロースラッカーを塗装し、初期の取り付け状態を完成させた

回路と動作方式

  • 回路は約1時間でできたシンプルな構成で、AVR128DB28 MCUを使用し、壁面アダプターから給電する
  • MCUは8MHzクリスタルECS-80-18-4X-CKMに接続されており、32.768kHzクリスタルも使用できる
  • 3つのパネルメーターはデジタル出力ピンPC0、PC1、PC2に接続される
  • 背面の小さなプッシュボタン2個は入力ピンPD6、PD7に接続され、時刻設定に使われる
  • メーター駆動にはDACや追加部品は不要
    • 比較的高い周波数の1ビットデジタルパルス列を使用する
    • メーターの慣性と内部コイルのインダクタンスが残りを処理し、ソフトウェアで制御したデューティサイクルに応じて中間位置で安定する
  • コードはmeter_clock2.cで見ることができ、短くコメントも充実している
  • 動作の要点は、クリスタルと同期したタイマー割り込みで10Hzカウンターを増加させる方式
    • その後、メインイベントループが適切なデューティサイクルを計算し、出力ピンを手動でトグルする
    • チップにはハードウェアPWMモジュールもあるが、アプリケーションがシンプルなためPWM回路を使っても実質的な利点はない
  • 11:59:59付近で撮影したロールオーバー動画はVideo 3として提供されている

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1件のコメント

 
GN⁺ 10 시간 전
Hacker Newsの意見

  • 2014年ごろに誰かのArduinoベースの電圧計クロックを見たことがあるけれど、たぶんこれだったと思う: https://maniacallabs.com/2014/07/08/meter-clock-pt1/
    かなりクールだと思ったが、物の割には少し高かった
    なのでPICチップで自作した: https://www.n1kdo.com/meter-clock/index.html
    私のものは正確な時計というより、机の上に置いて会話のきっかけになる面白い飾りに近い

  • こういうプロジェクトはいつも楽しい。芸術的にかっこよくて、いろいろなアイデアを思いつかせてくれるのがいい

    • きれいな木工作業がシンプルでエレガントな設計と組み合わさっているのを見るのは、やはり良いものだ
      頭のいろいろな領域を同時に使わせてくれる方法でもある

  • 面白いことに、私もパネルメーターをいじっていた
    今アナログコンピュータを仕上げているところで、アナログ値をデジタルに変換してLCDに表示するためにADCをつないだ。ESP32開発ボードを使ったが、パネルメーターより柔軟でオシロスコープより安かった
    ただ、「模擬された」パネルメーターを見るのはアナログコンピュータの趣旨を少し損なう気がしたので、自分のアナログコンピュータからこの時計で使われているような実際のパネルメーターにつなぐ小さなPCBを作った
    アナログコンピュータでばね+質量シミュレーションを動かしながら、LCD/ESP32のパネルメーター表示と実物のパネルメーターが同時に動くのを見ると、すべてがしっくりきた

  • すごくいい! 電子回路はたぶん簡単に作れそうだけど、こういうプロジェクトには木工工具が必要で、私の小さなワンルームには置く場所がない
    妻がそういう工具を買うのを喜ばなさそうなのも、また別の問題だ

    • 近くにメイカースペースやハッカースペースがあれば、CNCルーターがあるかもしれない。前面パネルが両面加工っぽいことを除けばかなり簡単で、Shopbotや似たような機材だけで全部作れるはず
      最悪の場合、FreeCADを覚えてコレット（$10〜$50）とビット（2本で約$50〜$75）を買う必要があるかもしれない。運がよければ使えるソフトウェアと工具がすでにあることもある
      家具を仕事で作っていて、メイカースペースで働いたこともあり、そこのShopbotで同程度の複雑さのプロジェクトをやった経験から言っている
      付け加えると、前面パネルのゲージ周りの段付き溝を省けば片面CNC加工で作れるので、ずっと簡単になる。慎重にやればハンドルーターと段付き溝用ビットでも可能だ
    • 地元の図書館も確認する価値がある。貸し出しや館内利用ができるいろいろな工具を備えているところもある

  • 最近Princess Autoでこういう余剰メーターがものすごく安く売られていたので、1つ作った。1個あたり1ドルちょっとというレベルだったので、たくさん買った
    自分が作ったものはこれほどきれいではないが、時間の表示方法として本当に良くて、見る人はちょっと不思議がる

  • いいね! 高い値から低い値へ行くときのオーバーシュートと跳ねを防ぐ調整が少しあればよさそう

    • いや、その跳ねがいいんだ
    • それなら、100%デューティサイクルから0%デューティサイクルへ瞬時に切り替えず、1秒のかなりの部分、あるいは1秒まるごと使ってデューティサイクルを線形に下げればいい
      別の人が言っていたように、オーバーシュートは見た目にはかっこいいかもしれないが、安価なパネル電圧計がそういう衝撃に大量に耐えられるのか少し心配だ
    • 何だって? デジタルではその効果を出すために、わざわざコード行を追加するのに?
      ;-)
    • コードが増えていくほど悪くなる流れに従う必要はない

  • かっこいい! それでも回路にはオペアンプが1つか2つくらい入っていてほしかった ;)

  • ふと思ったアイデア:
    電圧を時、電流を分にして
    その結果として電力で虹色の電球を駆動する方式

    • アイデアを完全には理解できていない気がする。電流計に流れる電流は電圧と白熱電球(?)の抵抗によって変わる。分単位で電流を変えるにはデジタル抵抗器かポテンショメータが必要そうだが、それを提案しているのだろうか?
      いま英語では‘amperemeter’よりammeterのほうが一般的だと知ったが、あまり直感的ではないので私は‘amperemeter’のほうが好きだ

  • こういうアナログ機器をデジタル出力で駆動するところが気に入った。PWMを使ったのがうまい

  • 作品自体は本当に素晴らしい! これは完全に個人的な引っかかりだけど、秒針がリセットされるような動き方はいつまでも気になってしまう :/