安物のアナログ時計をWi-Fiアナログ時計に改造するプロジェクト

安物のアナログクォーツ時計に小型Wi-Fiマイクロコンピューターを搭載して「Wi-Fi経由で時刻を取得するアナログ時計」に改造するプロジェクトを、GitHubユーザーのjim11662418氏が公開しています。

GitHub - jim11662418/ESP8266_WiFi_Analog_Clock: Uses an ESP8266 module and an Arduino sketch to display the local time on a inexpensive analog quartz clock.
https://github.com/jim11662418/ESP8266_WiFi_Analog_Clock

通常の電池式時計は内部の水晶振動子(クォーツ)で時間を刻みますが、クォーツ時計は長い間使っていると少しずつ表示時刻がずれてくることがあります。そこでjim11662418氏は、クォーツ時計にWi-Fi機能を内蔵したマイクロコンピューターを搭載することで、インターネット上で正確な時刻を取得して自動で針を合わせてくれる時刻合わせの必要がないアナログ時計を作り出しています。

まず、マイクロコンピューターのESP8266を用意して、プログラムを書き込むための開発ソフトをインストールします。プログラム内に自宅Wi-Fiの情報を入力したらネットワーク・タイム・プロトコル(NTP)のクライアントライブラリを使ってインターネットから現在時刻を取得できるようにします。

ESP8266を以下のようにアナログ時計の背面に取り付けます。

アナログ時計の内部機構部分を改造し、モーターの内部コイルをクォーツから取り外します。その後、クォーツの代わりにワイヤーをはんだ付けしてESP8266に接続しています。

ESP8266は、時計のモーターコイルに正と負のパルスを交互に送ることでモーターを回転させます。アナログ時計が指し示す時刻は「短針の1時間＝30度」「長針1分＝6度」と角度で制御します。こうしてアナログ時計に表示された時刻を取得し、NTPサーバーから取得した実際の時刻と1秒あたり10回比較することで、アナログ時計が正確な時刻を刻めるように調整します。ESP8266は15分ごとにNTPサーバーに接続して内部の時間の精度を維持しているため、長く使用しても時間がズレにくくなっています。

なお、内部機構の改造によりESP8266は針を動かすモーターに干渉できるようになっていますが、針を進めることしかできないため、表示時刻が実際の時刻より進んでいる場合は実際に時刻が追いつくまで待機する形で合わせます。

jim11662418氏によると、安価なアナログ時計を使用する場合に「時計の針の位置を示すフィードバックが一切提供されない」という問題があるとのこと。そのため、時計を制御するESP8266への電源が一瞬でも遮断されると、ESP8266は時計の針の位置を忘れてしまいます。そこで、停電時に内容を保持できる特殊なメモリであるMicrochip製の「47L04 Serial EERAM」に、時計の針の位置情報を毎秒更新して保存しています。これにより万が一電源が遮断されても、再起動時に最後に記録された針の位置を読み出して、正しい時刻表示へ復帰できる仕組みになっています。

プロジェクトの詳細や回路図などはGitHubで公開されています。

GitHub - jim11662418/ESP8266_WiFi_Analog_Clock: Uses an ESP8266 module and an Arduino sketch to display the local time on a inexpensive analog quartz clock.
https://github.com/jim11662418/ESP8266_WiFi_Analog_Clock