第三章世界线变动率探测仪 | Divergence Meter 外观零件选型与细节对比

于2015 年 8 月 24 日2015 年 8 月 24 日由严泽远发布

如果我们去评价一件作品，往往会去注意其细节。是否用心去做，其实就是是否用心去处理细节之处，尤其是在制作Divergence Meter的时候，原作已经通过一些镜头将细节展示给了我们，能否完美的在现实中再现，虽然有一定难度，但我更愿意享受这个过程。本章将会分享一些在制作过程中对于外观细节的考虑与设计思路，包括外观零配件的选用等等，一切都以追求完美为出发点，尽可能的把Divergence Meter在现实中再现。

关于机身外壳材质的选择

Divergence Meter的外壳分为两个部分，一个部分是顶部的面板，前面分析过也对比过，从作者本意来看她其实是一块万能电路板，均匀分布着标准IC间距（0.1英寸/2.54mm）的小孔。第二部分是前后左右加底部共5个面。这两个部分从Steins;Gate原作的截图上分析，作者的本意是通过顶部面板上的6颗六角铜柱来固定的，下面的前后左右四个面通过截图也能看出来作者本意是通过拐角的四个包角和螺丝来固定。结构方案的设计在 第一章 Divergence Meter 结构方案设计 中已经阐述过，本次作品在结构上的设计也是遵循我们分析出来的固定方式，在这里我想和大家分享一下选择机身外壳材质时的一些想法。

我们再来回顾几张截图，这几张截图突出展示了外壳主体部分，我们先来看一下：

相信大家和我的第一感觉一样，这是一个金属的外壳，是的，无论从颜色、光泽、固定方式来看，这必须是一个金属外壳，不可能是塑料外壳，因为塑料外壳是不会用这种固定方式，也不会是这种色泽。既然如此，选择什么样的的金属材料来做这个外壳呢？常见的适合于做外科的金属材料无非是铝合金和不锈钢。

我曾经用铝合金做过一些作品，例如 Energy Pillar | 能量柱和 Crystal castle | 水晶城堡，很显然铝合金具有较容易加工的特点，无论是车床、铣床、CNC，并且，铝合金可以进行表面氧化处理，并且还可以抛光、拉丝或者喷砂处理，而且我们身边也有很多电子设备使用的是铝合金外壳，例如高大上的iPhone 5, iPhone 6, iPad等等，这也许对于制作Divergence Meter外壳来说是个不错的选择。但是正是对于iPhone 5的使用体验告诉我，她的外壳的确不如iPhone 4S耐用，因为iPhone 4S的外壳边框是不锈钢，她不会像iPhone 5一样容易掉漆，也不会轻易的被蹭出划痕，更不会掉到地上就轻易的变形，所以我打算研究一下不锈钢外壳。

不锈钢加工的确不如铝合金容易，它比铝合金密度要高，硬度也比较大，无论是冲压、切割、钻孔都不如铝合金那么容易加工，但是不锈钢却有它自己独特的优点，它硬度高，不容易被划伤，即便是长时间使用，并且也不容易变形，不同标号的不锈钢甚至在室外风吹雨淋也不会生锈，并且不锈钢具有很强的金属质感，且不需要表面氧化处理。

为此，我去了一趟金属材料市场，了解了一下不锈钢板材的规格和样式，针对视频截图里的颜色和外观，我最终决定选用304直纹超细拉丝的不锈钢板材。这种板材颜色与原作视频截图中非常相似，在出厂时已经做好了拉丝处理，极细的拉丝可以防止长时间使用在其上面留下指纹或者划痕，并且为了保护表面不受损伤，在出厂时会附上一层保护膜，我觉得这将是制作Divergence Meter外壳的最佳材料。

我们再从上图仔细观察，看起来拐角处的包角金属片并不厚，在查看了实际的金属板厚度以后，我决定选用1mm厚的不锈钢板材来做前后左右四片外壳，选用2mm厚的不锈钢板材来制作底板。

下面我们来看一下原作与3D模型以及最终实物的对比照片：


原作视频截图	3D模型截图	实际作品效果

第二部分的万能电路板，看似是一个万能电路板，但实际上我们要考虑的问题很多。首先，真正的外能电路板是没办法刚刚好有合适的孔位来固定辉光管，其次在6个固定用的六角铜柱的位置也不会有合适的大圆孔来固定他们，并且，根据之前分析，如果我们按照标准IC间距2.54mm来设计面板尺寸，将无法安装19mm直径的辉光管，所以在这里我还需要将均匀分布的标准IC间距的小孔放大一点点，这样一来还能够保证与原作一致，使水平方向小孔数量为60个，垂直方向小孔数量为16个。

所以我要想办法绘制一张类似于万能电路板的顶部电路板图，然后让电路板厂按照图纸要求来定制他们。从原作截图能很明显看出来这块万能电路板为单面板，顶面并没有铜箔线路，也没有任何阻焊材料，所有焊接应该在电路板底部。左边是用Altium Designer按照之前设计好的3D模型尺寸和零件位置设计好的顶部万能电路板，她和我们常见的外能电路板非常类似，也是均布着小孔，但是在安装顶部电子零件的部分，我按照实际的元器件的封装来制作了特殊的焊盘用来固定它们。最重要的是安装固定辉光管的位置要按照辉光管管脚的排列顺序和封装来设计。

交给PCB板厂制作其实并不是一件难事，直接拔PcbDoc文档给他们就是了，但是难的是如何选一款颜色和光泽与原作里面的顶部电路板一致的板材。

当我和PCB板厂讨论这个事情的时候，他们的业务员非常吃惊，呵呵这么多年来，还是头一次有客户对PCB电路板的颜色有如此苛刻的要求。其实这并不奇怪，因为不同材质的PCB板有不同的颜色和表面光泽。这里我讲的并不是PCB阻焊层的颜色，组焊的颜色是可以后期调配的，但是这是一块单面板，顶部是没有阻焊层的，所以要选择一款基板颜色和原作的土黄色接近的PCB板材。

再来看一下PCB板材的种类先，常见的PCB电路板板材根据基板材料、阻燃特性等分为很多种型号，但我们常见和常用的有这么几种：
1. 94HB：这是一种纸板，最便宜的一种板材，无需CNC加工，无需数控钻床钻孔，直接冲孔即可，我们经常在一些玩具上见到这些板子，但是这种板子并不防火，所以无法应用在一些发热量较大的应用上，并且强度不高，非常容易变形。
2. 94V0：这也是一种纸板，同94HB不同的是她的阻燃级别稍高，可以用于电源板制作。很多便宜的山寨的电源适配器里面就是用的这种PCB板，且强度也不高，容易变形。
3. 22F：这是一种半玻纤板，玻璃纤维和其他材料混合制成基板，但可以适用于冲模冲孔，成本相对也比较低，强度一般，较容易变形。
4. CEM-1：复合基板的一种，也是目前常用的一款板材，上下表面是玻璃纤维的，中间是浸酚醛树脂的纸质材料，强度较高，无法冲孔，只能用CNC罗边，钻床钻孔。
5. FR-4：玻纤板，是目前最常用的一款板材，主要材料是玻璃纤维布和环氧树脂，耐火等级高，强度高，韧性好，绝缘性能出色，我们常见的高档电子设备比如电脑主板等等用的都是这种板材。

为了保证Divergence Meter的顶部面板与原作一致，又要确保不容易变形和损坏，我决定在CEM-1材料和FR-4两种材料之间选择。经过若干次的对比，也实际做了很多次样品以后，我发现CEM-1型号的复合基板更适合于做Divergence Meter，主要原因是她的颜色非常接近原作的颜色，而且表面不像FR-4那样光亮(FR-4表面太光亮了，与原作差别较大)，而且强度还不错，所以我最终在几家不同品牌的CEM-1板材厂商之间选择了KB建滔化工集团的CEM-1基板来制作顶部面板，她的颜色非常合适，而且强度很高，不容易翘曲，且质量不错，熟悉电子行业的朋友应该都知道KB建滔，大家可以看一下下面的对比图，但唯一一点美中不足的是它的板材正面印有红色的KB字样，也无法确保这些标志将会出现在什么位置，当然对于实际使用电路板来做应用不会有任何影响，但是做外壳面板可能会影响一点点美观性。不过我想这一点大家应该能够接受，毕竟这个标志也是建滔的一个防伪标志，压在电路板里无法擦掉的，另外这些标志对整体的美观性并无太大影响。

关于4个拐角的金属零件设计及螺丝规格的选型

为什么要纠结这个金属拐角零件和螺丝大小呢？在刚开始设计的时候我也觉得这个零件做成与原作一致并不是难事，但在设计结构的时候我发现，这个L型的金属拐角零件其实非常窄，而且我以为这几颗螺丝就是我们常用的M2的螺丝，但3D模型出来以后我发现M2的螺丝在上面显得巨大无比，根本不符合原作呈现出来的比例，先来看一下刚开始的设计效果对比：


原作细节视频截图	使用M2螺丝的3D模型截图

很显然，要符合原作中的比例，M2的螺丝显得很大，而且6mm宽度的L型包边也显得很很宽，最终经过反复的对比，我选用了M1.7的螺丝作为L型包边零件的螺丝，并且将包边的宽度降低到了4mm。为此，不得不在1mm厚的不锈钢板上钻1.45mm直径的圆孔，并且用M1.7的丝锥来给1mm厚的钢板攻丝。在样品制作阶段，这些都是手工来做，最终效果出来以后的确如当预期一样，效果很不错。

来看一下原作与3D模型以及最终实物的对比照片：


原作视频截图	3D模型截图	实际作品效果

关于顶部面板电阻的选择

从原作截图中可以看出来顶部面板一共有12颗电阻，其中右前部7颗淡黄色电阻，直立焊接，两个焊脚跨度为1个标准IC间距。最右端角上4颗浅蓝色电阻，卧在电路板上焊接，两个焊脚跨度为3个标准IC间距。中后部有一颗浅蓝色电阻，卧在电路板上焊接，两个焊脚跨度为3个标准IC间距，具体位置如下：


位于右前部的7颗淡黄色电阻	位于最右端角上的4颗浅蓝色电阻	位于中后部的一颗浅蓝色电阻

根据经验来判断，从尺寸上讲，这12颗电阻都应该是1/4W功率的直插电阻，而通常我们会使用淡黄色来代表碳膜电阻，用天蓝色来代表金属膜电阻。

但通过仔细的对比，我发现普通的国产常用1/4W金属膜电阻的蓝色有点偏重，为此，又逛了一圈赛格电子市场，还是感觉无法用现有的金属膜电阻还原出原作的味道。最终，追根溯源，毕竟是日本的作品，何不试一下日本的电阻？于是当我看到日本KOA粗铜脚金属氧化膜电阻时，瞬间感觉到那就是她了 😉


原作视频截图	3D模型渲染图截图	作品实拍效果

其他细节部分的对比

原作展示给我们的几个镜头包含了众多的细节，在这里也不再一一描述，只是在制作的过程中，为了保持高度的一致性，还是需要花很多心思去挑选和设计相应的零部件，比如顶部面板的6颗铜柱，为了与原作一致，特意定制了M2.5的镀锌六角铜柱，还有顶部面板左边那颗法拉电容，也是找了很多款不同规格最终选定的美国PowerStor的一款法拉电容。

下面有一组对比图片，我们来一起看一下最终各个细节部分的对比图片，力求完美：


原作视频截图	3D模型渲染图截图	作品实拍效果

原作视频截图	3D模型渲染图截图	作品实拍效果

原作视频截图	3D模型渲染图截图	作品实拍效果

原作视频截图	3D模型渲染图截图	作品实拍效果

原作视频截图	3D模型渲染图截图	作品实拍效果

原作视频截图	3D模型渲染图截图	作品实拍效果

原作视频截图	3D模型渲染图截图	实际作品效果