より魅力的なボルテメーター時計

9日前原文(lcamtuf.substack.com)

概要

2019年に作成した アナログパネルメーターを使った 時計プロジェクト の概要
新バージョン の設計・製作過程を 詳細に解説
筐体の木工加工 や デザインカスタマイズ の工夫
回路設計 はシンプルで マイコン制御 を採用
関連リソースや書籍 の紹介も記載

アナログパネルメーター時計の再設計

2019年 に初代バージョンを製作、オフィスデスクに設置
アナログパネルメーター を時計盤として利用するアイデア
インターネット上の既存設計 は複雑・美観に欠けるものが多い
再設計 にあたり、記録を兼ねて製作過程を詳細にドキュメント

設計と筐体製作

Rhino3D を用いた3Dモックアップ作成
Amazonで入手可能な90°パネルメーター （約$9）を3つ使用
メーター分解・正確な寸法測定・ オリジナルデカール（PDFテンプレート） を印刷し貼付
- 時針用： 0〜12の13分割
- 分・秒針用： 00〜60の61分割
- 連続運針 を実現するための分割数設定
Baomain 65C5メーター のプラスチックフランジを隠し、 CNC加工 で前面パネルに装飾パターンを追加
メープル材 の前後面をCNCミルで切削
側面は 内部ノッチ加工 により曲げ加工を実現
- 湿らせてテンプレートに固定・乾燥後に前後面へ接着
外部テンプレート （合板）を利用し、クランプやラチェットストラップなしで精密組立
サンディング・ニトロセルロースラッカー塗装 による仕上げ

回路設計と制御

AVR128DB28 MCU を採用、 壁用ACアダプタ で給電
8MHz水晶発振子 （ECS-80-18-4X-CKM）を接続
- 32.768kHz水晶 も代用可能
各パネルメーターは デジタル出力ピン（PC0, PC1, PC2） に接続
2つのプッシュボタン （PD6, PD7）で時刻設定
D/A変換器や追加部品は不要
- 高周波1ビットパルストレイン で針位置を制御
- メーターの 慣性・コイルのインダクタンス を利用し、中間位置で停止
コードは短く、コメントも充実
- 10Hzカウンタ をタイマー割り込みで進行
- メインループで デューティ比計算・出力ピンを手動トグル
- ハードウェアPWMは未使用 （用途が単純なため）

動作・参考情報

11:59:59のロールオーバー動画 も公開
The Secret Life of Circuits 書籍の紹介
- 電子回路の基礎から組み込みプログラミングまで網羅
- 290点以上の図解・420ページ超のオリジナルコンテンツ
他の記事やリソース への案内

Hackerたちの意見

いいね！高いところから低いところに行くときのオーバーシュートとバウンスを防ぐために、ちょっと調整が必要だね。

└

え、マジで？デジタルにするために余計なコードを追加するの？ ;-)

└

いや、バウンスがめっちゃ綺麗だよ！

└

それには、100%のデューティサイクルから0%のデューティサイクルへの遷移を瞬時にしないことが大事だよ。大体1秒くらいかけて、デューティサイクルをリニアに下げていく感じでね。別の人も言ってたけど、オーバーシュートは見た目はカッコいいけど、安いパネルボルトメーターがそんな大きな衝撃に耐えられるか心配だな。

└

コードを増やして悪化させるのは、追うべきトレンドじゃないよ。

これめっちゃ綺麗！3Dモデリングをちゃんと学ばないといけないな。CNCから3Dプリントまで、選択肢がめっちゃ広がるし。

└

俺の経験上、プロジェクトや目標があれば、実現可能になるよ。モチベーションも目標（北極星って言ってもいいかな？）も見えてるし。

└

tinkercad

面白いな、俺もパネルメーターで遊んでるところだよ…今、アナログコンピュータを仕上げてるんだ。アナログをデジタルに変換するADCを使って、LCDに値を表示する予定なんだ（ESP32の開発ボードを使ってるけど、パネルメーターより柔軟で、オシロスコープより安いからね）。でも、「シミュレーションされた」パネルメーターを見るのがアナログコンピュータの意味を薄める気がしたから、アナログコンピュータから時計のようなパネルメーターに繋ぐ小さなPCBを作ったんだ。アナログコンピュータで「スプリング + マス」のシミュレーションをして、LCD/ESP32のパネルメーター表示と実際のパネルメーターが同期して動くのを見るのは、すごく感動的だったよ。

セクシーだね！電子回路は簡単に作れそうだけど、こういうプロジェクトには木工道具が必要なんだよね。狭いアパートには置く場所がないし。（奥さんも買うのには喜ばないだろうし - まあ、それは別の話だけど）

└

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よ。フロントパネルが両面加工だと思うけど、それ以外は結構簡単で、Shopbotとかで全部できるはず。最悪の場合、FreeCADを覚えて、コレット（$10-$50）とビット（2つで約$50-$75）を買う必要があるかも。でも、うまくいけば、使えるソフトウェアや道具があるかもしれない。出典：私はプロの家具職人で、メイカースペースで作業したこともあるし、そこのShopbotで同じくらい複雑なプロジェクトもやったことがあるよ。追記：フロントパネルのゲージ周りのラベット加工を省略すれば、片面加工のCNC作業にできて、ずっと楽になるよ。ちょっと気を付ければ、ハンドルーターとラベッティングビットでそれもできるかも。

└

地元の図書館もチェックしてみて！いろんな面白い道具を借りたり、現地で使ったりできるところもあるよ。

いいね！でも、回路にはオペアンプが一つか二つは欲しかったな ;)

こういうプロジェクトはいつも楽しんでる。芸術的に素敵だし、いろんなアイデアが浮かんでくるからね。

└

シンプルでエレガントなデザインと素晴らしい木工が組み合わさってるのを見るのは本当にいいね。いくつかの脳のセンターをアクティブに保つ方法だね！

とても素敵！TFAをざっと読んでから、11:59:59のロールオーバーを聞きに戻ってきたけど、戻ったら見つけたよ。

このビルド自体は本当に素晴らしい！この部分は完全に私のこだわりなんだけど、リセットしなきゃいけないハンドがあると、どうしても気になっちゃう。 :/

最近、プリンセスオートでこういう余剰メーターがすごく安く売ってたから、これを作ったんだ。1ドルちょっとでたくさん買ったよ。私が作ったやつはそんなに綺麗じゃないけど、時間を表示するのにすごくいい方法で、みんなが見るとちょっと興味を持ってくれるんだ。

ランダムなアイデアだけど、ボルトを時間、アンペアを分にして、結果的なワット数が虹色の電球を駆動するっていうのはどう？

ハクソク