
「Divergence Meter(仮)」未来道具16号机
简介
对世界线变动率探测仪「Divergence Meter」拙劣的模仿。
简介:对世界线变动率探测仪「Divergence Meter」拙劣的模仿。开源协议
:CC BY 3.0
(未经作者授权,禁止转载)描述
0.写在之前
本工程某种程度上算是对我主页里另一个“IV-18 VFD时钟”工程的迭代,但这次更倾向于作为Steins;Gate作品的15周年纪念周边来制作,本次更新实现或改动的硬件功能有:
- 重新设计系统PCB,引入锂电池电源以及充电电路,并将VFD所需的升压电压一并集成于一块单独的2层电源板,电源板向MCU所在的底板提供5V以及VFD所需的50V电源,并通过铜柱与底板进行电连接;优化系统电源结构与系统器件选型。
- 引入触摸调光氛围灯设计。
- 删去难以使用且不合搭配的WS2812 RGB灯珠。
改动以及实现的软件功能有:
- 时钟模式:开机可选择联网授时,常态以时-分模式显示时间。
- 世界线变动率探测仪模式:致敬原作而实现的功能,从原作60条世界线中随机选择一条进行刷新显示。
- 删去原来的RTOS框架,优化了之前为解决刷新率问题而生的屎山代码,程序整体上更符合传统单片机中断+标志位的结构。
Steins;Gate,即命运石之门于2009年10月15日首次发售,今年是其15周年,正好我其实一直想将IV18时钟这个项目重置或者说做的更符合我心中想象的样子,过去一年多的时间受考研等各种现实生活影响一直分身乏术,好在现在研究生总算是有空闲了,在此以该项目致敬我最喜欢的作品Steins;Gate中的世界线变动率探测仪「Divergence Meter」。
1.硬件方案
整体采用底板+电源板+IV18独立支撑板的结构,其中IV18支撑板不存在其他器件,仅是走线和支撑功能;底板与电源板之间通过铜柱连接并导电,整体通过铜柱和螺丝连接固定在一起;底板超出免费打样面积,其余两块板子可免费打样。
结构上采用3D外壳加亚克力顶盖的形式,均已经附件中。
电源上板
- TYPEC 5V输入,采用900mAh锂电池,TP4059+分立器件实现锂电池充电及电源路径管理,HX70A实现电量指示,XL3608模块实现3.7V升压5V,XL6007E1实现5V升压50V。
- 带有系统总开关与防反接电路。
底板
- ESP32-WROOM-32U(4MB)作为主控,经典的CH340C及自动下载电路实现ISP下载。
- MICROUSB作为调试时的供电与数据接口,三路ME6217C33M5G提供3.3V电源。
- MAX6921作为VFD驱动芯片,RX8025T作为外部RTC芯片,DS18B20作为温湿度传感器,加入SGL8022W构成的调光氛围灯电路。
- 三个用户按键,一个电源指示LED,一个可控LED。
2.功能实现
目前功能实现了时钟模式与世界线变动率探测仪模式,通过底板上方的三个按键短按切换,具体如下:
- 按键1短按(最左侧按键)——时钟模式
从RTC中获取时间并按时-分格式显示,如图:
此外,可长按按键1并拨开开关开机进行联网授时,此时需要在烧录前向程序中写入自己的WIFI账号与密码,具体后面介绍。
- 按键2短按(中间)——世界线变动率探测仪
从以整理的60条原作中出现的世界线随机选择一条,并逐位刷新显示,具体如附件中视频演示。
- 按键3短按(最右侧)——显示温度
按下后会显示当前温度。
- 按键1长按——WIFI授时
在开机前按住按键1,至LED慢闪2次即可松手,之后MCU会尝试连接保存至程序中的WIFI并提供阿里云NTP授时更新外部RTC中的时间,成功获得时间后LED会快闪2次。
为使用该功能需在烧录程序前更改Main_Driver.cpp文件中const全局变量ssid与password,如下图所示:
目前只测试过WIFI名称和密码均为全英文与数字时可连使用,WIFI名称与密码含中文和字符的未测试
- 按键2长按——待实现
- 按键3长按——待实现
- 其他功能——触摸调光
该部分功能不受MCU控制,换句话说就是上电就能用,触摸的有效范围为底板右下方圆形标志,如下图:
(顺带一提给的图中该部分没有焊接灯丝,因为有点耗电)
3.已知问题
- 续航较低
目前持续显示续航仅为2-3h,初步设想的原因是电量显示的4个LED是持续点亮工作的,限流电阻给的偏小导致功耗略大(至少多了30mA吧);此外可能还要对ESP32进行软件上的低功耗管理,因为看有人实验分析ESP32在功能全开模式下电流至少在100mA以上。
- 设计小瑕疵
底板中MICROUSB的5V与电源板输出的5V未完全相互隔离,如下图,但除了强迫症难受没啥影响。
4.一些细节与QA
- 项目的来源
其实我一直都有复刻世界线变动率探测仪的想法,但稍微了解辉光管的就知道,原作中那种大小立式辉光管现在价格都在100以上,完全复刻成本少说上千(可以参考严泽远老师主页Omnixie | 辉光钟 – The Light Never Fades),因此只能勉强选择有类似风格和CRT同一年代的古早VFD器件来实现(并且是早期的真空玻璃管而非后来的普通VFD面板)。项目使用的VFD管为苏联的IV-18,现在价格100左右,PCB仅有底板需要打样,成本37,其余各种器件成本加起来不超过60(除去焊接工具和100NF、1KΩ这类常用阻容),200元就能实现。
- 项目一些中二名称的意义?
稍微对命运石之门原作有印象的应该知道,冈伦的LAB叫