एक बेहतर voltmeter clock

• नया voltmeter clock तीन analog panel voltmeter से घंटे, मिनट और सेकंड दिखाता है, और इसे पहले के इंटरनेट डिज़ाइनों की तुलना में अधिक सरल और देखने में बेहतर तरीके से दस्तावेज़ित किया गया है
• Baomain 65C5 5V panel meter को खोलकर उसके front dimensions नापे गए, और adhesive paper पर वैकल्पिक scale plate छापकर उसे clock display में बदला गया
• hour hand को 0~12 के 13 खंडों में, जबकि minute और second hands को 00~60 के 61 खंडों में बाँटा गया है, ताकि सुई संख्याओं के बीच लगातार चलती रहे
• enclosure को maple wood से CNC mill पर बनाया गया, और गोल side walls को अंदरूनी notches, नमी और clamping की मदद से मोड़कर बिना जोड़ वाला बाहरी रूप दिया गया
• circuit AVR128DB28 और crystal, दो buttons, और तीन digital pins के साथ सरल रखा गया है, तथा DAC के बिना 1-bit pulse train के duty cycle से meters को चलाया जाता है

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डिज़ाइन और निर्माण

• 2019 में बना पहला voltmeter clock पारंपरिक clock face की जगह analog panel voltmeter से समय दिखाता था, और नया संस्करण पहले के इंटरनेट डिज़ाइनों से अधिक सरल और सौंदर्य की दृष्टि से बेहतर रूप के लक्ष्य के साथ बनाया गया
• नया डिज़ाइन Rhino3D में एक rough mockup से शुरू हुआ, और Amazon के generic 90° panel voltmeter के तीन units का उपयोग किया गया
• Baomain 65C5 5V panel meter लगभग $9 का component है; इसे खोलने के बाद front dimensions मापे गए और adhesive paper पर वैकल्पिक scale plate छापकर customize किया गया
• प्रिंट करने योग्य PDF template meter_clock2.pdf के रूप में उपलब्ध है
• hour gauge को 0~12 के 13 खंडों में, और minute व second gauges को 00~60 के 61 खंडों में बनाया गया है
  • यह चुनाव इसलिए किया गया ताकि हर सुई बिना टूटे लगातार चल सके
  • उदाहरण के लिए, 11:30 पर hour hand को 11 पर रुकने के बजाय 12वें खंड की ओर बढ़ना चाहिए
• सस्ते Baomain 65C5 meter के plastic flange को छिपाने और front panel को कम नीरस बनाने के लिए धँसा हुआ decorative pattern लागू किया गया
• पहले संस्करण की तरह enclosure को हाथ से बनाने के बजाय, front और rear को CNC mill से बनाया गया
  • सामग्री workshop में दोबारा काटी गई, square की गई, और planed maple wood थी
• गोल side walls को बिना जोड़ वाले रूप के लिए एक सपाट लकड़ी के टुकड़े को shape template के अनुसार मोड़कर बनाया गया
  • steam bending jig के बिना काम करने के लिए side wall के अंदर कई internal notches काटे गए, ताकि लकड़ी आसानी से मुड़ सके
  • लकड़ी को गीला करके clamp से पकड़ा गया और सूखने दिया गया; कुछ दिनों बाद मुड़ी हुई side walls को front और rear से चिपका दिया गया
  • सटीक fit के लिए scrap plywood से बना external template इस्तेमाल किया गया, ताकि clamps और ratchet straps को फिर से जटिल तरीके से न संभालना पड़े
• assembled body को sanding के बाद nitrocellulose lacquer से finish किया गया, जिससे शुरुआती mounted state पूरी हुई

सर्किट और काम करने का तरीका

• circuit लगभग एक घंटे में तैयार हो जाने वाला सरल configuration है, जिसमें AVR128DB28 MCU का उपयोग होता है और power wall adapter से मिलती है
• MCU को 8MHz crystal ECS-80-18-4X-CKM से जोड़ा गया है, हालांकि 32.768kHz crystal भी इस्तेमाल किया जा सकता है
• तीनों panel meters digital output pins PC0, PC1, PC2 से जुड़े हैं
• पीछे के दो छोटे pushbuttons input pins PD6, PD7 से जुड़े हैं और समय सेट करने के लिए उपयोग होते हैं
• meters चलाने के लिए DAC या अतिरिक्त components की आवश्यकता नहीं है
  • इसके लिए अपेक्षाकृत high-frequency 1-bit digital pulse train का उपयोग किया जाता है
  • meter की inertia और अंदरूनी coil की inductance बाकी काम संभालती है, और software-controlled duty cycle के अनुसार सुई बीच की स्थिति पर स्थिर हो जाती है
• code meter_clock2.c में देखा जा सकता है, और यह छोटा तथा अच्छी तरह commented है
• संचालन का मुख्य बिंदु crystal के साथ synchronized timer interrupt के जरिए 10Hz counter बढ़ाना है
  • इसके बाद main event loop उपयुक्त duty cycle की गणना करता है और output pins को manually toggle करता है
  • chip में hardware PWM module मौजूद है, लेकिन application इतना सरल है कि PWM circuit इस्तेमाल करने पर भी कोई व्यावहारिक लाभ नहीं मिलता
• 11:59:59 के आसपास रिकॉर्ड किया गया rollover video Video 3 के रूप में उपलब्ध है

[GN⁺]

Hacker News की राय

• लगभग 2014 में मैंने किसी का Arduino-आधारित voltmeter clock देखा था, शायद यही था: https://maniacallabs.com/2014/07/08/meter-clock-pt1/
  मुझे यह काफ़ी शानदार लगा, लेकिन जो चीज़ मिल रही थी उसके हिसाब से थोड़ा महँगा था
  इसलिए मैंने खुद PIC chip के साथ एक बनाया: https://www.n1kdo.com/meter-clock/index.html
  मेरा वाला एक सटीक clock से ज़्यादा डेस्क पर रखा जाने वाला, बातचीत शुरू कराने वाला दिलचस्प सजावटी टुकड़ा है

• ऐसे प्रोजेक्ट हमेशा मज़ेदार होते हैं। कलात्मक रूप से शानदार होने के साथ-साथ, ये हर तरह के आइडिया भी जगाते हैं

  • साफ़-सुथरे woodworking को सरल और सुंदर design के साथ जुड़ा हुआ देखना वाकई अच्छा लगता है
    यह दिमाग़ के कई हिस्सों को एक साथ काम में लगाने का तरीका भी है

• मज़ेदार बात है कि मैं भी panel meter के साथ काम कर रहा था
  मैं इस समय एक analog computer पूरा कर रहा हूँ, और analog value को digital में बदलकर LCD पर दिखाने के लिए मैंने ADC जोड़ा। मैंने ESP32 dev board इस्तेमाल किया, जो panel meter से ज़्यादा flexible और oscilloscope से सस्ता था
  लेकिन analog computer पर “simulated” panel meter देखना उसके मकसद को थोड़ा कमज़ोर करता लगा, इसलिए मैंने अपने analog computer से इस clock में इस्तेमाल हुए जैसे असली panel meter जोड़ने के लिए एक छोटा PCB बनाया
  analog computer पर spring+mass simulation चलाते समय LCD/ESP32 की panel meter representation और असली panel meter को साथ-साथ हिलते देखना सब कुछ समझा देने वाला अनुभव था

• बहुत शानदार! electronic circuit तो शायद मैं काफ़ी आसानी से बना लूँ, लेकिन ऐसे प्रोजेक्ट के लिए woodworking tools चाहिए, और मेरे छोटे studio apartment में उनके लिए जगह नहीं है
  और मेरी पत्नी को शायद ऐसे tools खरीदना भी पसंद न आए, जो एक अलग समस्या है

  • अगर आसपास कोई makerspace या hackerspace है, तो वहाँ CNC router हो सकता है। front panel के दोनों तरफ machining होने की संभावना को छोड़ दें तो यह काफ़ी सीधा काम लगता है, और Shopbot या उससे मिलती-जुलती मशीन से पूरा बन सकता है
    सबसे खराब स्थिति में आपको FreeCAD सीखना पड़ सकता है और collet ($10~$50) और bit (दो खरीदें तो लगभग $50~$75) लेने पड़ सकते हैं। अगर किस्मत अच्छी हुई तो इस्तेमाल लायक software और tools पहले से ही उपलब्ध होंगे
    यह मैं ऐसे व्यक्ति के तौर पर कह रहा हूँ जो पेशेवर रूप से furniture बनाता है, makerspace में काम कर चुका है, और वहाँ के Shopbot पर इसी स्तर की जटिलता वाले प्रोजेक्ट कर चुका है
    जोड़ दूँ कि अगर front panel पर gauge के आसपास की rabbet groove छोड़ दें, तो इसे single-sided CNC काम के रूप में बनाया जा सकता है, जिससे यह बहुत आसान हो जाता है। सावधानी से काम करें तो handheld router और rabbet bit से भी यह संभव है
  • अपनी local library भी देख लें। कुछ जगहों पर उधार लेने या वहीं इस्तेमाल करने के लिए हर तरह के tools होते हैं

• हाल ही में Princess Auto पर ऐसे surplus meters बहुत सस्ते मिल रहे थे, तो मैंने भी एक बना लिया। कीमत लगभग 1 डॉलर प्रति पीस से थोड़ी ही ज़्यादा थी, इसलिए मैंने कई खरीद लिए
  मेरा वाला इतना सुंदर नहीं है, लेकिन समय दिखाने के तरीके के रूप में यह वाकई अच्छा है और लोग इसे देखकर हल्के से चकित हो जाते हैं

• बढ़िया! बस high value से low value पर जाते समय overshoot और bounce रोकने के लिए थोड़ी tuning हो जाए तो अच्छा होगा

  • नहीं, वही bounce इसे शानदार बनाता है
  • उसके लिए 100% duty cycle से 0% duty cycle पर तुरंत switch करने के बजाय, 1 सेकंड के काफ़ी हिस्से या पूरे 1 सेकंड में duty cycle को linear तरीके से घटाना होगा
    जैसा किसी और ने कहा, overshoot देखने में शानदार लग सकता है, लेकिन चिंता यह है कि सस्ते panel voltmeter शायद ऐसे झटकों को बहुत लंबे समय तक बर्दाश्त न कर पाएँ
  • क्या? digital में तो उस effect के लिए हम जानबूझकर extra lines of code जोड़ते हैं?
    ;-)
  • code बढ़ाकर चीज़ें और खराब करने वाली दिशा का पीछा करने की ज़रूरत नहीं है

• शानदार! फिर भी मैं उम्मीद कर रहा था कि circuit में एक-दो op-amp तो होंगे ही ;)

• एक random idea:
  voltage को hour, current को minute के लिए इस्तेमाल करो
  और उससे मिलने वाली power किसी rainbow light bulb को drive करे

  • शायद मैंने आइडिया पूरी तरह समझा नहीं। ammeter में बहने वाला current voltage और incandescent bulb(?) के resistance पर निर्भर करेगा। minute के हिसाब से current बदलने के लिए शायद digital resistor या potentiometer चाहिए होगा, क्या आपका सुझाव वही था?
    अभी-अभी पता चला कि अंग्रेज़ी में ‘amperemeter’ की जगह ammeter ज़्यादा आम है, लेकिन वह मुझे इतना intuitive नहीं लगता, इसलिए मुझे ‘amperemeter’ ज़्यादा पसंद है

• मुझे यह बात पसंद आई कि ऐसे analog device को digital output से चलाया गया है। PWM का इस्तेमाल चतुराई भरा है

• यह build अपने आप में सचमुच शानदार है! यह पूरी तरह मेरी निजी अड़चन है, लेकिन second hand के reset होने का तरीका मुझे लगातार खटकता रहेगा :/