Majster z Nórska má rád spôsob, ako určiť čas pomocou binárneho kódu. Prekvapivo je možné množstvo informácií zobraziť jednoduchými signálmi ON / OFF. Potom sa pán rozhodol vyrobiť si binárne hodiny sám.
Náradie a materiály:
- LED 0603 - 13 ks;
Mikroprocesor Atmega328P-AU;
Kondenzátor 0806 0,1 uF;
-Antantový kondenzátor 1206 4,7 uF;
- rezistor 0806 10 kOhm;
- modul hodín hodín v reálnom čase DS3231;
-0806 rezistor 51 kOhm - 3 ks;
-SMD svorka na batériu CR2032;
-CR2032 batéria;
Tlačidlo -4,5 mm;
-0806 odpor 200 Ohm;
-20 mm pásik na hodinky;
Hladina pružiny -20 mm - 2 ks;
-Sklo 38 mm;
- 5 cm (2 palce) tenkého navíjacieho drôtu;
-2 skrutky M2 s plochou hlavou dlhou 6 mm;
-2 orechov M2;
Adaptér USB-TTL
-Doplnkové príslušenstvo;
- pinzety;
-Malý skrutkovač;
-Prístup k vysoko kvalitnej 3D tlačiarni;
Prvý krok: Dizajn a prispôsobenie
Hodinky majú 13 LED umiestnených v multiplexnej matici. Jeden stĺpec zodpovedá jednej číslici v digitálnom čase. Čas sa zobrazuje v binárnom desatinnom formáte a jednu číslicu predstavujú maximálne štyri bity.
Vyzerajú štýlovo a skvele fungujú vďaka jednoduchému používateľskému rozhraniu a výdrži batérie až dva roky.
Dizajn, keď sú hodinky vypnuté, je jednoduchou dvojfarebnou kombináciou čiernej a striebornej. Tieto farby sú prítomné v koženom remienku a spone, ako aj na puzdre a na doske plošných spojov.
Sprievodca skryl väčšinu komponentov na zadnej strane dosky plošných spojov a vyrobil ju na čiernom pozadí. elektronika a doska plošných spojov zodpovedá dvojfarebnému dizajnu hodiniek.
Puzdro na hodinky musí byť odolné, ale malo by sa dať ľahko vymeniť batériu alebo vykonať zmeny v kóde. To znamená, že sa pri montáži nepoužíva žiadne lepidlo. Jediným detailom na lepidle je sklo.
Puzdro sa skladá z dvoch častí spodnej časti a krúžku. Doska plošných spojov, pásik hodiniek a korunka sú nainštalované na spodnej časti hodiniek. Na krúžok je namontované sklo.
Veľa pozornosti sa venuje spotrebe energie. V hlbokom spánku spotrebujú hodinky iba 10 μA. To dáva výdrž batérie viac ako dva roky.
Pokiaľ ide o užívateľské rozhranie, stačí stlačiť korunku hodiniek, aby ste ich prebudili a okamžite zobrazia čas. Po opätovnom stlačení tlačidla sa zobrazí dátum. Keďže výdrž batérie je dva roky, môžete ľahko prepínať medzi letným časom bez pripojenia k počítaču.Za týmto účelom stlačte tlačidlo 15-krát za sebou.
Krok 2: Výber komponentov
Doska plošných spojov má štyri hlavné časti. Mikroprocesor atmega328p. Je to rovnaké ako v populárnych modeloch. Arduino, To je mozog, ktorý bude komunikovať s modulom hodín v reálnom čase (RTC), spracuje čas a zobrazí ho pomocou LED diód. To všetko, samozrejme, potrebuje zdroj energie, najlepšie malú batériu.
ATmega328P
Mikroprocesor musel spĺňať určité kritériá. GPIO vyžadovalo najmenej deväť pinov, osem pre LED a jeden pre tlačidlo. Potreboval tiež zbernicu I2C, kde by v tejto chvíli mohol pôsobiť ako hlavné zariadenie na dotazovanie RTC. Nakoniec musela pracovať pri nízkom napätí a pri napájaní nespotrebovala nadmerné množstvo prúdu. Atmega328P-AU spĺňa všetky tieto kritériá a zároveň je dostatočne malý na to, aby nezaberal celú plochu dosky s plošnými spojmi. Veľkou výhodou je, že sa používa aj pre najpopulárnejšie dosky Arduino a mnoho z nich s nimi môže pracovať.
Obvodová doska
Doska bola navrhnutá na použitie keramického rezonátora s 8 MHz. Ukázalo sa však, že procesor musí pracovať pri nižšej frekvencii, aby mohol pracovať pri nízkom napätí. Pozrite sa na obrázok v tomto kroku, prevzatý zo strany 303 v dátovom liste, ktorý vysvetľuje vzťah medzi rýchlosťou hodín a prevádzkovým napätím. Frekvencia hodín okolo 4 MHz by mala byť maximálna pre tento projekt. Master používa interný oscilátor 8 MHz a aktivované 8-bitové delenie, ktoré dáva viditeľnú hodinovú frekvenciu 1 MHz. Pri načítavaní kódu je však stále potrebný rezonátor 8 MHz. Po načítaní ho sprievodca neodstránil
DS3231
Majster chcel najprv použiť RTC DS1307. Jedná sa o obľúbenejší čip. Vyžaduje si to však 5 V napájanie.
DS3231 môže pracovať pri nízkom napätí 1,8 V. Čip má zabudovaný kremenný kryštál. Vstavaný kryštál hodiniek má tiež teplotnú kompenzáciu. Okolitá teplota môže spôsobiť nepravidelné kmitanie kryštálu hodín. To znamená, že je čoraz menej presný. DS3231 meria teplotu okolia a používa ju pri výpočte na kompenzáciu kolísania teploty. Ideálne pre hodinky, keď vstupujete a odchádzate z rôznych miestností alebo idete von, keď teplota nie je konštantná.
LED diódy
Hlavné LED diódy používajú tvarový faktor 0603. Môžu spotrebovať až 20 miliampérov, ale vzhľadom na to, že súčasne nemôžu pracovať viac ako tri LED, nie je to problém. Prúd sa tiež znižuje, keď sa používajú odpory s väčším hodnotením, ako je potrebné. Master hovorí, že pre tieto LED je najúčinnejšie použiť odpory 100 - 400 Ohmov.
CR2032
Hodinový obvod môže byť napájaný lítiovou batériou. Nemá problém so znížením napätia pri rovnakom prúde ako CR2032, to však prinesie ďalšie problémy. Pre tento projekt bude mať lítium-iónová batéria dve hlavné nevýhody. Kapacita malej bunky je blízka kapacite CR2032, vyžaduje si však ďalšie poplatky za bezpečné nabíjanie a bezpečné vybíjanie. Budete tiež potrebovať spôsob pripojenia nabíjačky. Preto majster vybral CR2032.
Krok tretí: Multiplexovaná matica
Konfigurácia použitá v týchto hodinkách je matica 4x4 LED diód s demontážou troch nepotrebných LED.
Naraz môžu svietiť iba rôzne kontrolky LED v jednom stĺpci. Tento stĺpec je potom deaktivovaný pred aktiváciou nasledujúceho stĺpca. To všetko sa deje rýchlejšie, ako dokáže oko vnímať. Výsledkom je, že LED diódy v rôznych stĺpcoch sú zapnuté súčasne a vytvárajú komplexný obraz.
Ako zistím, koľko je hodín? Pozrime sa na obrázky.
Na prvom obrázku vidíme maticu 4x4 s 13 diódami LED. Riadky matice sú očíslované 1,2,4,8.
Aby sa zistil čas, je potrebné pridať všetky LED v jednom riadku, potom v ďalšom, atď.
Napríklad obrázok 2, prvý štvorec. Zľava doprava svieti jedna dióda LED prvý stĺpec, prvý riadok. Prvý riadok máme pod číslom 1, čo znamená prvú číslicu hodiny 1. Ďalej je druhý stĺpec osvetlený dvoma LED diódami pod číslami 1 a 2. Sčítajte čísla, ukazuje sa 3. Ďalší stĺpec je jedno číslo LED 4. A posledný stĺpec sú LED 1 + 2 + 4 = 7 , Získame 13 hodín 47 minút.
Krok 4: Schéma
Doska plošných spojov má okrúhly tvar ako klasické hodinky. Štandardné puzdro na hodinky je zvyčajne 42 mm s priemerom skla 38 mm. Toto je vonkajší okraj skla. Ak však sklo spočíva na šírke 1 mm, dostupný priemer sa stane 36 mm. To znamená, že doska plošných spojov by mala byť asi 35 mm.
Majster nariadil poplatok na známom mieste. Dosky majú hrúbku 0,8 mm.
Nižšie si môžete stiahnuť súbor na vytvorenie dosky.
Binárne náramkové hodinky - GERBER.zip
Krok 5: Spájkovanie
Najlepší spôsob, ako opraviť dosku s plošnými spojmi počas spájkovania, je maskovacia páska. Master opraví dosku a začne inštaláciu podľa schémy. Najskôr sa spájkujú najmenšie komponenty (vo veľkosti).
Krok 6: dokončenie tlačidla
Ako vidíte, koruna hodiniek na boku puzdra je v tomto zariadení určená na ovládanie hodiniek. Interaguje s mikro tlačidlom pripojeným k mikrokontroléru. Na tento účel je potrebné tlačidlo prepracovať.
Najlacnejšie hmatové tlačidlá majú malú okrúhlu čiernu plastovú časť, na ktorú musíte kliknúť, aby ste kontakty zavreli. Je potrebné ho vymeniť. Master rozoberie gombík a odreže kovové príchytky. Vymaže tlačidlo. Prilepí kúsok maskovacej pásky na kovovú dosku a odloží ju späť. Lepí telo tlačidla. Teraz môžete tlačidlo spájkovať.
Siedmy krok: kódovanie
Mikrokontrolér v tejto fáze nemôže pracovať s kódom Arduino. Najprv potrebujete bootloader. Toto je podprogram, ktorý musí byť uložený na čipe, aby sa stiahol a vykonal napísaný program.
Keďže ide o Atmega328P s veľmi nízkym napätím, vyžaduje špeciálny typ zavádzača.
Otvorte Arduino IDE, vyberte File> Preferences> URL Add-On Board Manager a pridajte čiarku za poslednú URL pred vložením nasledujúcej URL.
...
Niekoľkokrát kliknite na tlačidlo OK a prejdite na Nástroje> Doska> Správca rady. Otvorte ho, nájdite minikoru a nainštalujte ho.
Pripojte Arduino v okruhu ako na fotografii. Prejdite na príklady Arduino a otvorte ukážkový kód ArduinoISP. Stiahnite si kód.
Ďalej nainštalujte inštalačné nástroje> Programátor: v „Arduino ako ISP“. Z bootloadera MiniCore vyberte nasledujúcu konfiguráciu. Svoju konfiguráciu môžete tiež dvakrát skontrolovať podľa konfigurácie na obrázku priloženom k tomuto kroku.
Nastavenia zavádzača
Doska: ATmega328
Bootlader: áno
Hodiny: 1 MHz interné
Kompilátor LTO: Vypnuté
Variant: 328P / 328PA
BSK: 1,8 V
Posledným krokom je pripojenie vodičov z Arduina k hodinovej doske. Vyberte položku Nástroje> Vypnúť zavádzač. Počkajte chvíľu a dostanete správu o úspešnej inštalácii zavádzača.
Teraz zostáva kód stiahnuť. Nájdete ho na nižšie uvedenom odkaze.
Binary_Wrist_Watch.ino
Krok 8: Prípad
Puzdro na hodinky bolo vytlačené kapitánom na 3D tlačiarni. Súbory si môžete stiahnuť na tento odkaz.
Krok 9: Zostavte
Doteraz boli všetky časti zmontované a môžete pokračovať v montáži.
Vložte korunku do puzdra na hodinky.
Pretiahnite drôt cez montážny otvor v korunke hodiniek.
Drôt prilepte a uistite sa, že hlava môže byť zapustená o 1 mm.
Hexové matice vložte do zodpovedajúcich šesťhranných štrbín a zaistite ich na mieste malým kúskom pásky.
Pripojte obojstrannú lepiacu pásku na spodnú stranu dosky plošných spojov.
Vložte dosku s plošnými spojmi a uistite sa, že kolík hlavy je zarovnaný s otvorom pre gombíky.
Stlačením hlavy skontrolujte činnosť tlačidla.
Sklo prilepte na prsteň lepidlom.
Vložte krúžok na hodinky a zarovnajte otvory na skrutky a tlačidlá.
Do otvorov pre skrutky vložte skrutky M2 6 mm a utiahnite ich. Hlavy skrutiek sú čierne.
Vložte spony do očka popruhov.
Nainštalujte remene na hodinky.
Všetko je pripravené.
Celý proces výroby hodiniek môžete vidieť vo videu.