錶大師(WatchMaster)人人能玩的測錶機-錶の聖經(Biburo)

錶大師(WatchMaster)人人能玩的測錶機-錶の聖經(Biburo)

對於測錶機原理不清楚的,可先閱讀『3G時代的測錶機(Watch Timing Machine)』。

iphone測錶機軟體 Kello作者 Jonathan Edwards是位美國鐘錶師父,平日工作上
使用的測錶機為 Witschi Watch Expert II,但在家時間若需要幫家人或朋友維修時,
無測錶機可用,所以才會發展 Kello軟體,作為簡易測試的工具。
Kello為芬蘭語「鐘」,是為了向他的老師,原籍芬蘭的製錶大師
Mr. Kari Voutilainen致敬,若沒聽過大師名字,可欣賞他的作品 Observatoire。
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作者每天工作上使用 Witschi測錶機,測試數據雖準確可靠,但觸摸式界面操做不方便,
讓他聯想到的 Windows 3時代的使用者界面。因此希望藉著手機的方便性及移動性,
發展簡易的測錶軟體。
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測錶機中最重要的元件為麥克風,一般麥克風的頻率響應上限為 4kHz,
無法在測錶機使用。iphone 4 的 MEMS麥克風,頻率響應高達 20kHz,
採壓感式隔膜(pressure-sensitive diaphragm),用微機電製程將隔膜蝕刻在半導體元件上。
由於體積薄小,目前被廣泛地應用於各種行動裝置上。另為了抑制雜訊,iphone 4採用兩顆獨立
的MEMS麥克風,藉此降低背景雜音,以提高語音通話的清晰度。
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而大部份專業級測錶機使用壓電式麥克風(Piezo),錶殼需直接接觸 Piezo元件
來感測震動訊號,比較不受環境噪音干擾。而傳統駐極體電容式麥克風
(electret condenser microphone ECM)為非接觸式,易受環境噪音干擾,而影響測試數據。
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但 Kello的使用上受限制,只能在 iphone/ipad上使用,且僅提供測振動頻率及日差數據。
此非硬體上的限制,而是作者的職業為修錶師父,非專業程式設計師,無法加入
Time Grapher的功能,來記錄各項數據,供手錶玩賞、檢修、研判、測試等參考。
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日本大師 Naoki Morishita(Wolman),於2008年開發了一個 PC上執行的測錶程式 Biburo
(日語聖經 Bibble發音),配合簡單的放大電路圖,讓一般人也可照圖 DIY,
做出如專業測錶機功能的測錶機,在網路上造成轟動。
各地(日、西、德、瑞、台、港、中)錶迷參考其原始設計,改良出不同的版本,但
改良範圍僅限於前端收音器、放大器、PC音效卡等部份,後端錶の聖經(Biburo)程式,
除了大師本人進版外(目前版本 2.0.2.8 2012/3/3發佈),未有任何變動。
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為什麼目前已經很少人再提到這個 DIY測錶機呢?因為測表機原理雖然簡單,
但關鍵技術並不容易克服。除訊號放大、降噪等關鍵因素影響測試數據外,
還需看得懂電路圖、買零件、焊接電路,製造收音平台(收音平台的感應能力和材料、感測器、
雜訊、噪音都有關係)。一般人看到電路、焊接等辭彙就放棄了,
目前僅剩下少數有電子及機械背景的行家在使用。
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是否有像 Kello程式般花費不多,又不須要焊接電路,人人能玩測錶機呢?
有的!因數位時代監控設備的大量使用,造成成本迅速下降。只要肯花台幣 200元左右
,購買原設計使用於監控設備的麥克風,型號 KZ-502D低噪音拾音頭(露天、掏寶均有)
作收音部份,加上些微的改良,即可使用錶の聖經(Biburo),
測量機械錶的各項數據。看看此麥克風的廣告敘述:

◎低噪音拾音頭採用運放之皇雙路音頻放大信號器組成,音色純美,透徹,中音強勁,
 高音悅耳,是監聽的理想產品,適合大多數監聽場合使用。
◎小型體積的高靈敏,低噪音拾音器
◎寬廣的工作電壓,內置極性保護電路,避免燒機
◎應用大功率低噪音的音頻專業IC做放大,前置驅動能力強,信號傳輸遠
◎電路無特殊的頻率限制,聲音還原更清楚,音色更逼真,清澈悅耳
◎帖片技術生產,大部分產品ROHS規格,質量保證,壽命更長
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好像在賣20萬元等級的高級音響,管他黑貓白貓,只要便宜又會抓老鼠的都是好貓。
KZ-502D使用電容式麥克風,原盒塑膠殼僅開小孔收音,效果不好。需加工擴孔至符合
麥克風元件(直徑約1公分)大小。輸入電源需求 DC 4V~14V,只要找有外接電源供應器
的液晶螢幕,可將其 12V電源直接接到麥克風母頭,不須任何修改。
訊號線找一條RCA公頭轉3.5mm單音公頭,即可接到音效卡。
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KZ-502D最大輸出電壓:5V-up,而電腦音效卡的麥克風輸入(紅色),
只能接受不超過2V的電壓輸入,否則音效卡會有燒毀的風險。雖然是測連耳朵
都快要聽不見的錶音,大概只有微伏特等級。但為了放心,還是用 Zelscope測一下數據,
訊號大約 ±30微伏,訊號強弱與音效卡有相當大的關係。
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為確定音效卡是否可完全偵到錶音,用錄音程式 Audacity確認,
需將 Audacity中麥克風音量調至最大,喇叭音量調至最小。
KZ-502D 側邊有一旋鈕,需將輸出調到最大,確認可偵測到每個錶音
出現規律的頻率,及每個錶音小中大三個峰值,就成功了。
有人認為 Audacity如此強大,用它來當測錶機就好,還需要 Biburo嗎?
在 Audacity中若要知道手錶振動頻率,要自己計算一秒鐘出現幾次錶音。
這還簡單,若要計算振動誤差(beat error),需要測量奇偶錶音時差。
這也還好,但每一錶音都要計算的話,算了吧!還是交給專業的 Biburo!
若有人要 Follow,可略過 Zelscope及 Audacity部份,直接進入Biburo測試。
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為什麼這三個峰值很重要呢?因為在計算振幅時需要用到 Lift Time,與第三個峰值有關。
(振幅 = 升角/ 2 x sin(π x 頻率 x Lift Time)),如法測出第三個峰值,Biburo也無法
計算出振幅。升角為固定值,程式預設為 52度(大多數手錶),ETA 28系列為 50度,差兩度
對振幅計算影像不大,相較於方位及發條的影響,應該是可以忽略不計的。
錶大師(WatchMaster)人人能玩的測錶機-錶の聖經(Biburo)
KZ-502D麥克風放大電路雖可有效降低電路中的噪音,但電容式麥克風仍無法隔絕環境噪音。
若於安靜的環境中測量,數據非常準確。但測試中只要有其他聲音出現,馬上會造成干擾。
為隔絕外界噪音,找一個老式相機鏡頭盒,通常裡面使用絨布當內襯,並有防震膠墊,
可有效隔絕聲音干擾。只需在適當位置鑽一小孔,大小略小於線徑,讓線能外接即可。
麥克風位置需置於擺輪位置下方,裁兩塊略大的泡綿塞到錶帶中方便固定,並
將表面朝上置入鏡頭盒中蓋上盒蓋,連接電源及音效卡即可測試。如此要測六方位也很容易,
鏡頭盒正常、翻轉、側躺 0/90/280/270度放置。
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測試結果:可於Auto Mode可準確測出振動頻率,不受任何噪音干擾。一般人使用 Biburo時建議
將Auto Mode關閉,手動設定錶的振動頻率(需事先知道手錶的振動頻率),其目的就是避免環境
干擾,Auto Mode振動頻率判斷錯誤,而影響所有數據。只要將錶置於盒內外各測試一次,
就會明白其中道理。另外 Biburo程式無法調整訊號視窗的刻度範圍,若測得之訊號太低,
不放大畫面,調整上非常困難。此時需要調整訊號視窗與記錄視窗相對大小,
來放大訊號視窗。因此在設定訊號水平(Sigal Level綠線)時,建議將訊號視窗調大,比較好設定。
噪音水平(Noise Level藍線)程式預定值為1000,若訊號太低,建議修改 WatchMaster.ini
中初始值為 NoiseLevel=500。高於 Sigal Level的訊號才會列入計算,
,低於 Noise Level則視為電路噪音。
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使用 Biburo測試需注意,剛測時可能會呈現上下跳動之不穩定狀態。建議連續測量一分鐘後,
看看數據是否穩定,再記錄穩定的數據作為參考。第一個數據為振動誤差,此為擺輪左右
擺盪幅度的差異,單位為毫秒。滴答聲越明顯誤差越大,調校後維持 <0.5ms即可。
第二個數據為擺幅,擺輪擺動的角度,正常(面上)介於 250度到 320度之間,會受發條的
鬆緊及測量的方位影響,若龍頭朝下,因重力影響,擺幅會降低約 50度。
第三個數據為平均日差,一般錶平均日差約 +40到 -25秒間是可接受的,ETA約 +20到 -20秒
間。詳細的日差數據與測試時間間隔及方位等條件有關,可參考所測試的機芯技術資料。
天文台等級的錶,平均日差需校正於 +6到 -4秒間。
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至於由記錄視窗曲線走向來判斷手錶發生問題的原因,非簡單幾句話可以敘述完,
以後有空另文再談,祝大家都可順利測得自己愛錶的數據。
錶大師(WatchMaster)人人能玩的測錶機-錶の聖經(Biburo)




2012-04-18 9:48 發佈

omygodbid wrote:
錶大師(WatchM...(恕刪)


幫你推一下..真是不錯..
我也玩了一小陣子..
DIY 拾音器及擴音版(盒子,銅柱,銅片都還剩一堆)..
其實軟體型比對測錶機真的差距不大
淘寶有賣做好的拾音器再加上GPS車架真的可測多方位秒差喔
下載 Kello來玩了, usd 8.99 不過真的很值得,

同事們大家都玩得很開心

建議: 膠帶貼緊麥克風 (如圖)


將手錶丟入抽屜中並關上抽屜 (絕對安靜的環境)



omygodbid wrote:
錶大師(WatchM...(恕刪)

太強大了!!
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