Đồng hồ vôn kế đẹp hơn

 (lcamtuf.substack.com)
1 điểm bởi GN⁺ 10 giờ trước | 1 bình luận | Chia sẻ qua WhatsApp
  • Đồng hồ vôn kế mới hiển thị giờ, phút và giây bằng 3 vôn kế bảng analog, được tài liệu hóa theo cách đơn giản và dễ nhìn hơn các thiết kế trên Internet trước đây
  • Tháo rời đồng hồ đo bảng Baomain 65C5 5V, đo kích thước mặt trước và in mặt chia thay thế trên giấy dán để biến thành hiển thị đồng hồ
  • Kim giờ được chia thành 13 khoảng từ 0~12, còn kim phút và kim giây thành 61 khoảng từ 00~60, để kim di chuyển liên tục giữa các con số
  • Vỏ được gia công từ gỗ phong bằng máy phay CNC, và thành bên bo tròn được uốn bằng các rãnh khía bên trong, làm ẩm và kẹp chặt để tạo ngoại hình liền mạch không mối nối
  • Mạch dùng AVR128DB28, tinh thể, 2 nút bấm và 3 chân số nên rất đơn giản, đồng thời điều khiển đồng hồ đo bằng chu kỳ nhiệm vụ của chuỗi xung 1 bit mà không cần DAC

Thiết kế và chế tạo

  • Đồng hồ vôn kế đầu tiên làm vào năm 2019 hiển thị thời gian bằng các vôn kế bảng analog thay cho mặt đồng hồ truyền thống, và phiên bản mới được tạo ra với mục tiêu đơn giản hơn và đẹp hơn về mặt thẩm mỹ so với các thiết kế hiện có trên Internet
  • Thiết kế mới bắt đầu từ một mô hình thô trong Rhino3D và sử dụng 3 đồng hồ đo bảng 90° phổ thông từ Amazon
  • Baomain 65C5 5V panel meter là linh kiện giá khoảng $9; sau khi tháo rời, tác giả đo kích thước mặt trước và in mặt chia thay thế trên giấy dán để tùy biến
  • Mẫu PDF có thể in được được cung cấp tại meter_clock2.pdf
  • Đồng hồ đo kim giờ gồm 13 khoảng từ 0~12, còn đồng hồ đo kim phút và kim giây gồm 61 khoảng từ 00~60
    • Đây là lựa chọn để mỗi kim chuyển động liên tục, không bị ngắt quãng
    • Ví dụ, lúc 11:30 thì kim giờ không nên dừng ở 11 mà phải dịch chuyển về phía khoảng thứ 12
  • Để che phần viền nhựa của đồng hồ Baomain 65C5 giá rẻ và giúp mặt trước bớt đơn điệu, một hoa văn trang trí lõm đã được áp dụng
  • Thay vì làm vỏ thủ công như phiên bản đầu tiên, mặt trước và mặt sau được gia công bằng máy phay CNC
    • Vật liệu là gỗ phong đã được xẻ lại, chỉnh vuông góc và bào phẳng trong xưởng
  • Thành bên bo tròn được tạo bằng cách uốn một miếng gỗ phẳng theo mẫu hình để tạo ngoại hình liền mạch không mối nối
    • Để xử lý mà không cần đồ gá uốn hơi nước, nhiều rãnh khía bên trong được cắt ở mặt trong của thành bên để gỗ dễ uốn hơn
    • Gỗ được làm ướt, kẹp cố định rồi để khô, và vài ngày sau thành bên đã uốn được dán vào mặt trước và mặt sau
    • Để khớp chính xác, một khuôn ngoài làm từ ván ép phế liệu được dùng để tránh phải xử lý lại việc kẹp và dây đai siết một cách rắc rối
  • Thân vỏ sau khi lắp ráp được chà nhám rồi phủ sơn mài nitrocellulose để hoàn thiện trạng thái lắp đặt ban đầu

Mạch và cách hoạt động

  • Mạch là một cấu hình đơn giản, mất khoảng một giờ để hoàn thành, dùng MCU AVR128DB28 và được cấp nguồn bằng adapter gắn tường
  • MCU được nối với tinh thể 8MHz ECS-80-18-4X-CKM, và cũng có thể dùng tinh thể 32.768kHz
  • Ba đồng hồ đo bảng được nối vào các chân đầu ra số PC0, PC1, PC2
  • Hai nút nhấn nhỏ ở mặt sau được nối vào các chân đầu vào PD6, PD7 để dùng cho việc chỉnh giờ
  • Việc điều khiển đồng hồ đo không cần DAC hay linh kiện bổ sung
    • Nó sử dụng chuỗi xung số 1 bit ở tần số tương đối cao
    • Quán tính của đồng hồ đo và điện cảm của cuộn dây bên trong sẽ xử lý phần còn lại, ổn định ở vị trí trung gian theo chu kỳ nhiệm vụ do phần mềm điều khiển
  • Có thể xem mã tại meter_clock2.c; mã ngắn và được chú thích tốt
  • Trọng tâm của hoạt động là tăng bộ đếm 10Hz bằng ngắt timer được đồng bộ với tinh thể
    • Sau đó vòng lặp sự kiện chính tính toán chu kỳ nhiệm vụ phù hợp và tự chuyển trạng thái các chân đầu ra
    • Con chip có mô-đun PWM phần cứng, nhưng vì ứng dụng đơn giản nên việc dùng mạch PWM không mang lại lợi ích thực tế đáng kể
  • Video rollover được quay gần thời điểm 11:59:59 được cung cấp tại Video 3

Bài viết liên quan

1 bình luận

 
GN⁺ 10 giờ trước
Bình luận trên Hacker News

  • Khoảng năm 2014 tôi từng thấy một chiếc đồng hồ volt kế dùng Arduino của ai đó, chắc là ở đây: https://maniacallabs.com/2014/07/08/meter-clock-pt1/
    Tôi thấy nó khá ngầu, nhưng hơi đắt so với món đồ đó
    Vì vậy tôi đã tự làm một cái bằng chip PIC: https://www.n1kdo.com/meter-clock/index.html
    Cái của tôi không hẳn là một chiếc đồng hồ chính xác mà giống một món đồ trang trí thú vị đặt trên bàn để gợi chuyện hơn

  • Mấy dự án kiểu này lúc nào cũng vui. Nó đẹp về mặt nghệ thuật, và tôi thích vì nó gợi ra đủ thứ ý tưởng

    • Quả thật rất thích khi thấy phần mộc gọn gàng kết hợp với một thiết kế đơn giản và thanh lịch
      Nó cũng là cách khiến nhiều phần khác nhau của bộ não cùng hoạt động một lúc

  • Trùng hợp là tôi cũng đang nghịch đồng hồ đo panel
    Hiện tôi đang hoàn thiện một máy tính tương tự, và để chuyển giá trị analog sang dạng số hiển thị trên LCD, tôi đã gắn thêm ADC. Tôi dùng bo phát triển ESP32, linh hoạt hơn đồng hồ panel và rẻ hơn máy hiện sóng
    Nhưng nhìn một đồng hồ panel “mô phỏng” lại hơi làm lệch đi tinh thần của máy tính tương tự, nên tôi đã làm một PCB nhỏ để nối từ máy tính tương tự của mình sang đồng hồ panel thật như loại dùng trong chiếc đồng hồ này
    Khi chạy mô phỏng lò xo + khối lượng trên máy tính tương tự và nhìn biểu diễn đồng hồ panel trên LCD/ESP32 cùng đồng hồ panel thật chuyển động đồng thời, mọi thứ bỗng trở nên rất trực quan

  • Quá tuyệt! Tôi nghĩ phần điện tử chắc làm khá dễ, nhưng kiểu dự án này cần dụng cụ làm mộc, mà căn studio nhỏ của tôi không có chỗ cho chúng
    Chắc vợ tôi cũng sẽ không thích chuyện tôi mua mấy món đó, mà đó lại là một vấn đề khác

    • Nếu gần chỗ bạn có makerspace hoặc hackerspace thì ở đó có thể có CNC router. Trừ việc mặt trước có vẻ cần gia công hai mặt thì mọi thứ khá đơn giản, và chỉ với Shopbot hoặc thiết bị tương tự là có thể làm toàn bộ
      Trường hợp xấu nhất là bạn phải học FreeCAD và mua collet ($10~$50) cùng mũi cắt (mua hai cái thì khoảng $50~$75). Nếu may mắn thì phần mềm và dụng cụ dùng được có thể đã sẵn ở đó
      Tôi nói vậy từ kinh nghiệm làm đồ nội thất chuyên nghiệp, từng làm việc ở makerspace, và từng thực hiện các dự án có độ phức tạp tương tự bằng Shopbot ở đó
      Nói thêm là nếu bỏ phần rãnh bậc quanh các đồng hồ ở mặt trước thì có thể làm bằng CNC một mặt, sẽ dễ hơn nhiều. Nếu làm cẩn thận thì cũng có thể dùng router cầm tay và mũi tạo rãnh bậc
    • Cũng nên thử xem thư viện địa phương. Có nơi trang bị đủ loại dụng cụ để mượn hoặc dùng tại chỗ

  • Gần đây Princess Auto bán mấy đồng hồ dư kho kiểu này với giá cực rẻ nên tôi đã làm một cái. Mỗi cái chỉ hơn 1 đô một chút nên tôi mua khá nhiều
    Cái tôi làm không đẹp được như thế này, nhưng cách hiển thị thời gian thì thực sự rất hay và ai nhìn cũng thấy hơi lạ lạ thú vị

  • Hay đấy! Chỉ cần chỉnh thêm một chút để tránh vượt quá mức và nảy kim khi đi từ giá trị cao xuống thấp

    • Không, cái độ nảy đó mới ngầu
    • Để làm vậy thì đừng chuyển tức thời từ chu kỳ nhiệm vụ 100% sang 0%, mà hãy giảm chu kỳ nhiệm vụ tuyến tính trong phần lớn của 1 giây, hoặc thậm chí trong cả 1 giây
      Như người khác đã nói, hiện tượng vượt mức có thể trông ngầu thật, nhưng tôi lo đồng hồ volt panel rẻ tiền sẽ không chịu được quá nhiều cú giật như vậy
    • Cái gì cơ? Trong đồ số người ta còn cố tình thêm dòng code chỉ để tạo hiệu ứng đó mà?
      ;-)
    • Không cần phải đi theo cái xu hướng mọi thứ tệ hơn khi code ngày càng dài ra

  • Ngầu đấy! Nhưng tôi vẫn hy vọng trong mạch sẽ có ít nhất một hai op-amp ;)

  • Một ý tưởng ngẫu nhiên:
    điện áp là giờ, dòng điện là phút
    và kết quả là công suất dùng để điều khiển một bóng đèn cầu vồng

    • Tôi không chắc mình hiểu hết ý tưởng đó. Dòng điện qua ampe kế sẽ thay đổi theo điện áp và điện trở của bóng đèn sợi đốt (?). Nếu muốn thay đổi dòng điện theo đơn vị phút thì có vẻ sẽ cần điện trở số hoặc biến trở, ý bạn là vậy à?
      Tôi vừa biết rằng trong tiếng Anh người ta dùng ammeter phổ biến hơn ‘amperemeter’, nhưng vì nó không trực quan lắm nên tôi vẫn thích ‘amperemeter’ hơn

  • Tôi thích việc một thiết bị analog như thế này lại được điều khiển bằng đầu ra số. Dùng PWM là một ý hay

  • Bản thân món đồ làm ra thật sự rất tuyệt! Đây hoàn toàn là một điểm vướng cá nhân của riêng tôi thôi, nhưng cái kiểu kim giây phải reset như vậy làm tôi bực mãi không thôi :/