DIY iMac 风格显示器
前言
我常在互联网上转悠,某天的机缘巧合下,邂逅了一位网友自制的简易显示器,因为价格实在诱人,我立刻有了留下它并好好改造一番的冲动,没有多想,我就联系上了这位网友,买下了这堆“零件”,至此,我仍然对后续如何改造没有一点点想法,但这种未知所带来的期待向来就是令人愉悦的。
我偏爱 DIY 这件事,工业化给了我们太多便捷,以至于我们常常忽视了工业自身的样子,故私以为动手制造才是亲近工业、亲近这个时间点的最好方式。在如此多的工艺、环节中,产品外观的设计算是门槛比较低的一项了吧,正碰上极简设计主义蓬勃发展,我这样的普通人,学会了简单的工具使用,便已经可以用简单的线条设计出不错的产品外观了。
这次显示器的模仿对象是 Apple 在今年推出的新款 iMac,设计如 Apple 其他产品一样的简洁,配色活泼讨喜,同时也有一个“宽下巴”,正好来容纳液晶面板的排线线。目标明确,这种成果近在眼前的感觉让我兴奋,即使我十分明白意外和妥协常光顾整个产品设计的过程。
现在,记录下我最开始的想法:
- 四个输入口必须放在背面,以求使用时正面的简洁。
- 平面的,尽量不出现任何“突出”的部分
- 利用驱动版自带的音频输出,集成手头上的一对扬声器;还可以搭配扬声器驱动版,实现音频输入、输出。
- 驱动版支持键鼠连接,可惜原来的按键板只有一个 Micro USB,我应该还需要一个USB分线器。
- 利用下巴的空间,埋下一排磁铁,可以用来吸附装饰的配件。
- 背面也放个 LOGO!
出师不利
我尝试连接我的屏幕与扬声器,很遗憾,这一步就失败了,我原以为扬声器不能工作是因为阻抗略大,驱动板没有足够的输出来驱动它,于是尝试了先输入到扬声器驱动板,由它作为一个放大,也尝试了连接阻抗更小的扬声器,但扬声器始终没有发出任何正常的声音。我用示波器测量了屏幕驱动的音频输出电路,很快就发现了问题所在:主控芯片压根没有输出音频信号!
这种故障显然不是我能解决的,只能无奈自己选择了这样一块来来路不明的驱动。
觉得好可惜,便去研究其他部分了。
材料的选择
显示器用亚克力做,这一点我没有纠结过,铝材和玻璃的加工价格不是我所能承受得起的。
iMac 的正面有一个拼色的设计,我想把它做出来,我在淘宝上见到过一种纯白色的不透明反光纸,用它来填充边框的白色正合适。我的衣柜里有一件明亮的黄色T恤,原本计划用布料完成下巴颜色的设计,但是,布料毕竟不如纸那么薄,于是不得不寻找别的材料。
几天后,我又发现了一种叫做“玻璃纸”的材料,透明、有光亮,应该会是一个不错的选择。
最后,还需要一个足够稳定的支架,想过同样用亚克力拼接而成,但总担心会有让显示器摔下来的风险,又是在淘宝,我发现了一个工控支架,虽然样子和原版有些差距,但高度适合,价格也容易接受,就按这个来设计吧。
至于支架和背面的上色,就用喷漆吧。
亚克力、激光和 Fusion 360
需要一个参数化的建模工具来试验我的设计,我选择了Fusion 360,它擅长三维建模,并且受到了不少“容易上手”的评价。我随便找了个教程,就简单上手了这个软件,学到的内容在这个项目里完全够用了。
材料确定了,该用什么工艺加工亚克力呢?我只熟悉 CNC,于是在做好液晶面板的外框后,便去找工厂询问价格,得到的回复是这样一片简单的亚克力就要 150 元! 我向朋友寻求帮助,得知激光切割是更经济的方法,CNC 实在是大材小用了。
Fusion 360,激光切割,亚克力,搭配光亮的纸、油漆。感觉已经是万事俱备了,于是接下来,我就开始不停地修改图纸。
超可爱的接口
支架上有一个圆孔,可以用来走线,我自然而然地想把四个插座都围在这个圆框里,很快就有了意外的收获,四个插座排列出了一张可爱的脸儿!
要我说,这是这个项目里最值得我津津乐道的地方!
支架太大了
支架有点大了,尤其是前面 VESA 转接板的部分,完全挡住了我要放 LOGO 的部分!我一度想要寻找新的支架,2008 年的初代 iMac 使用类似的支架,把转轴藏在了机器内部,我算了算尺寸,并不适合。
常有想得焦头烂额的时候,我就会打开 Apple 的官网看看产品图,我发现 iMac 的转轴被设计得像是贴在显示器背面,和初代 iMac 的设计一脉相承,转轴座同样被藏在了机器内部,以求外观的简洁。我一下子就想到了,支架的 VESA 孔位部分可以拆下来,我何不也把 VESA 孔位板藏在机器内部,只把转轴部分伸出来呢?既腾出了放 LOGO 的位置,又让背面得到了更好的整洁度,一举两得!
即使非常满意这样的设计,还是不免有点担心,亚克力的强度毕竟不如钢材,这个工控支架想必是靠扭紧螺钉来固定角度,这样必然要求调节角度时候需要更大的扭矩,我的设计里支架后面只有一片薄薄的背板,它显然不能承受这样的形变,我需要修改中框部分,让中框和支架粘在一起,我才有信心保证强度。
接口的限制
驱动板上有一个 Type-C 电源口、Type-C DP 口和两个 Mini HDMI 为了把接口都布置在显示器背面,我最好找到直角母座的延长线。线材当然也有不一样的工艺,软排线的可自定义的程度高,是一个不错的选择,因为 HDMI 接口在飞控等领域有颇广的应用,还是容易在市场上找到符合需求的产品,我买的是阿里巴巴上 这家店 的产品。相比起来,支持视频信号传输的 Type-C 软排线就没那么好找了。包括刚才提到的那家店,市面上大部分的 Type-C 软排线只能支持 USB 2.0,好在功夫不负有心人,我在淘宝上找到了一家叫做 ADT 达尔特 的店,他们提供各种高规格的线材,类型丰富,眼花缭乱,其中就包括支持 PD 视频信号的 Type-C 软排线。我并不是一个完全技术乐观的人,但这个时候,我好像不得不感谢大数据算法。
每天,我都在屏幕和纸上写写画画,希望图纸能和我手上的零件完美契合,除去了音响,剩下的零件并不多,因此,我自然是想要它能够做到尽量的薄,但是到了计算厚度的时候,就出现了明显的木桶效应:液晶面板才不到 3mm 厚,加上 Type-C 插座也只是超过一公分,可一旦用上了立式 HDMI 插座,厚度就一下子来到了 2 公分!这实在有些令人扫兴,突然可以理解为什么市面上那么多显示器都采用曲面背壳或是“小书包”的设计了,他们会更想要“超薄”这样一个卖点吧。
我将就着厚度增加带来的观感上的笨重感,还是把模型给画出来了,正犹豫着妥协掉平面的设计,又一个理由,我把被自己说服了。
磁铁,磁铁,更多的磁铁
我在正面下巴里面藏了一排磁铁,这样就可以把喜欢的装饰物吸附在上面,能想到磁铁其实很正常,苹果就是磁铁的重度用户,你今天可以在几乎所有 Apple 产品上找到磁铁的身影,又或者是 MagSafe、Smart Cover,苹果同样也使用磁铁让设备与配件之间贴合更紧密、拿取更便捷。在某一个柳暗花明,一个点子蹦了出来:厚厚的边框,何必不用来埋些磁铁,把我放弃掉的扬声器吸上去呢?
尤其是,随着我更多地使用这对扬声器和功放板,发现在没有信号输入时,会有一个恒定频率的噪音,若是把音响集成进显示器里面,这种不便一定会大大增加。我庆幸屏幕的音频输出是坏的,我已经开始想象用边框上的磁铁来搭配各种外设、装饰了,方向一下子就明朗了起来。
USB Hub
市面上的 USB 分线器都是 Type-A 口,同样出于整个机器厚度的考量,即使屏幕按键板上那个 USB 可能仅仅是 USB 1 标准,我还是想要把我买的分线器改装成 Type-C 口。USB 协会的官方标准手册里其实直接提供了 USB-A 到 Type-C 的电路设计方案,即使我对硬件设计不熟悉,做出这样一个电路的难度也并不大,毕竟已经把最复杂的 Hub 电路设计给跳过了(不要学我!正经的电子人就应该自己设计整个 Hub!)。
我栽了一个大跟头。
我天真地想反正都是 Type-C 接口,那不如就选择规格最高的 24 Pin 封装,直到拿起烙铁的时候,才意识到这个 Type-C 母座的焊接难度根本不是一般人能够驾驭的了的!一整个下午,我被它搞得团团转,也只勉强让一个接口正常工作,我就将就着只用一个口,将来有机会重新设计 PCB,再换掉现在的吧。
下单!
大概定下了亚克力堆叠的结构以后,整个显示器的样子终于是可以略窥一斑了,我又在原本放 LOGO 的地方也埋了磁铁,这样背面上色也方便,又可以换着 LOGO 玩儿了。
前前后后,我居然已经在软件里面改了30个版本了!实在想不到有什么可以继续改进的地方后,就交给厂家生产了。
老板人也实在,知道我急着要,下班时间帮我赶出来了,夹杂着期待和担心,等待着快递上门了。
(可恶!营业点硬生生给我拖了一天半😡😡😡!!!)
喷漆
我只买了粉红色和黄色两种颜色的玻璃纸,到手后,发现并不是我想要的粉红色,便简单地定下了黄色。
等快递的时间里,我先把支架上了色。
喷漆也是我随便找视频学的,网络上的内容日新月异,只是简单地输入了“喷漆”这样一个关键词,就找到了不错的参考。毕竟我是喷漆的门外汉,能有一般的效果,我就很满足了。
喷漆的品牌叫做 mtn,据说算是喷漆里的上等品了,我往年买过便宜的喷漆,颗粒感很重,我也不太敢自作主张,也就买了这个喷漆。
支架原先是黑色的,很死板,实在喜欢不起来,换了颜色,立马就生动了起来。
组装才是最大的困难
我误以为组装的过程是最为轻松愉快且充满成就感的。
尺寸缺失、计算错误、理线限制,还有亚克力切割公差、测量误差、手工的误差甚至是工具的限制,一个又一个的麻烦接踵而至,如果没有亲身经历过,你就无法感受这是怎样一种疲倦感。
我几乎是动用了手边所有的工具,才让这些零件狼狈地粘在一起。
尾巴
又等了个适合的天气,把背面喷上漆,这台显示器就算是十分勉强地完成了。
贴纸的气泡、到处的胶渍、不能用的 USB Hub,可远观,却难以亵玩。
如果有读者想要参考这个项目,希望能有一些建议的话,我会对大部分人说,不要做。
如你所见,这根本不是一个创造产品的过程,而是一个试错的过程,创造激昂人心,而试错往往是消磨耐心的。
尺寸画得再准确,情况想得再面面俱到,也是理想的,现实之所以叫做现实,原因之一就是它有太多的意料外。
我原本想把我为这个项目做的模型、尺寸等文件以开源的形式分享出来,现在看来也不应该了,以我个人之力,哪怕是把模型再修改上百个版本,也没能让它成为一个“容易上手”的项目。
至于真正的有心之人,不需要太多的协助也是能够走得下去的。
我很高兴能够完成这件作品,即使落魄于理想与现实的差距,但,值得一试,不后悔。
图集
引用和注释
- 我看的 Fusion 360 教程:YouTube 原版 | Bilibili 机翻字幕
- 我参考的喷漆视频:【JForce custom】罗技GPW喷漆改色详细教程 - 如何在鼠标上喷出你想要的图案?- Bilibili
- Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification.pdf:下载链接
物料清单
项目 | 购买链接 | 价格 | 备注 |
---|---|---|---|
B156ZAN03.2 屏幕面板及驱动板、按键板 | 酷安老哥 | 550 | 这种好价确实是比较难得哈哈哈😀。 |
亚克力激光切割 | 新时代亚克力制品厂 - 淘宝 | 235 | 当然也有公差,大概是因为激光束的直径影响吧,1mm 厚以内几乎无公差,3mm 厚负公差约1mm, 8mm厚负公差约2mm,10mm厚负公差约2.5mm,我不知道这在行业内属于什么样的水平,我没有在别家定制过亚克力。果然CNC加工价格价格昂贵还是很有道理的。 |
Type-C 软排线: GEN 2×1 T1B-T5B GEN 2×2 T6A-T8T-NC |
ADT 达尔特 - 淘宝 USB q3.1 gen 2×1 (不支持视频信号) USB 3.2 gen 2×2 (支持视频信号) |
50 | 这家店的产品款式型号众多,一定仔细确认。GEN 2×1 的线居然比 GEN 2×2 的线便宜!我就买错过一次。 |
HDMI 软排线 | 深圳市飞控科技有限公司 - 阿里巴巴 | 82 | 他们家的 USB 线材只支持 USB 2.0,仔细确认。 |
工控电脑底座 | 王迅科技企业店 - 淘宝 | 98 | 注意,网上找得到两种外形相似的底座,一种支架开孔为正圆,另一种则是椭圆,请仔细甄别。 |
MTN 喷漆:白色、加黄、中黄 | 凤凰画材框秀专卖店 - 淘宝 | 147.47 | 客服不错 |
三和水性漆:哑光油 | 三和家家居旗舰店 - 淘宝 | 15 | |
USB 2.0 Hub | ssk 飙王数码旗舰店 - 天猫 | 18.9 | 千万别去拼多多买所谓的 USB 3.0 分线器,大部分使用的是 USB 1.0 的芯片,用料廉价且不说,使用十分不稳定。 |
磁铁 | 义乌市哲胜磁业有限公司实力供应商 - 阿里巴巴 | 50.3 | 大部分磁铁制品都有负公差,少则 1 mm 左右,多的高达数毫米,这家的磁铁大部分控制在 1mm 左右,相比我第一次买的淘宝高销量店的两三毫米已经好很多了。 |
立式 Type-C 母座 24 Pin | 立创商城 | 5.07 × 4 = 20.28 | 别买,快跑,或者让别人焊! |
PCB 打板 | 嘉立创 | 0 | |
各类耗材、工具,如胶水胶带、橡胶底座、玻璃纸 | 约 70 | 多说一嘴,热熔胶临时粘点零件真的很方便。 | |
合计 | 约1290 | 加上试错、工具,实际花费高达1700😭😭😭。 | |
乐视电视音响库存以及驱动板 | 百分百音响 - 淘宝 | 98 | 乐 视 遗 产(滑稽), 除了简陋了点都挺好。 |
B156ZAN03.2 面板参数
屏库网数据
外观尺寸:350.66(横) × 216.45(竖) × 2.6(厚) mm
分辨率:3840 × 2160 283PPI
色域:100% Adobe RGB
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