mistrz z Norwegii lubi sposób ustalania czasu za pomocą kodu binarnego. Zaskakujące jest to, że ilość informacji może być wyświetlana w prostych sygnałach ON / OFF. Następnie mistrz postanowił sam stworzyć zegar binarny.
Narzędzia i materiały:
- diody 0603 - 13 sztuk;
Mikroprocesor Atmega328P-AU;
Kondensator 0806 0,1 uF;
-Tantal kondensator 1206 4,7 uF;
- Rezystor 0806 10 kOhm;
- Moduł zegara czasu rzeczywistego DS3231;
-0806 rezystor 51 kOhm - 3 szt .;
-Zacisk baterii SMD CR2032;
-CR2032 bateria;
Przycisk -4,5 mm;
-0806 rezystor 200 Ohm;
-20 mm pasek do zegarka;
-20 mm poziom sprężyny - 2 szt .;
-Szkło 38 mm;
-5 cm (2 cale) cienkiego drutu uzwojenia;
-2 śruby M2 z płaską główką o długości 6 mm;
-2 orzechy M2;
Adapter USB-TTL
- Akcesoria do lutowania;
- pęsety;
-Mały śrubokręt;
-Dostęp do wysokiej jakości drukarki 3D;
Krok pierwszy: Projektowanie i dostosowywanie
Zegarek ma 13 diod LED umieszczonych w matrycy multipleksowej. Jedna kolumna odpowiada jednej cyfrze w czasie cyfrowym. Czas jest wyświetlany w formacie binarnym dziesiętnym, a jedna cyfra jest reprezentowana przez maksymalnie cztery bity.
Wyglądają stylowo i świetnie działają dzięki prostemu interfejsowi użytkownika i żywotności baterii do dwóch lat.
Projekt, gdy zegarek jest wyłączony, jest prostym dwukolorowym połączeniem czerni i srebra. Te kolory są obecne w skórzanym pasku i zapięciu, a także na obudowie i na płytce drukowanej.
Czarodziej ukrył większość elementów z tyłu płytki drukowanej i zrobił to z czarnym tłem. Elektronika a płytka drukowana pasuje do dwukolorowej konstrukcji zegarka.
Obudowa zegarka musi być trwała, ale łatwo ją otworzyć, aby wymienić baterię lub wprowadzić zmiany w kodzie. Oznacza to, że podczas montażu nie stosuje się kleju. Jedynym detalem na kleju jest szkło.
Obudowa składa się z dwóch części dolnej części i pierścienia. Płytka drukowana, pasek zegarka i korona są zainstalowane na spodzie zegarka. Na pierścieniu zamontowano szkło.
Wiele uwagi poświęca się zużyciu energii. Podczas głębokiego snu zegarek zużywa tylko 10 μA. Daje to żywotność baterii ponad dwa lata.
Jeśli chodzi o interfejs użytkownika, wystarczy nacisnąć koronkę zegarka, aby je obudzić, a natychmiast pokażą godzinę. Po ponownym naciśnięciu przycisku zostanie wyświetlona data. Ponieważ żywotność baterii wynosi dwa lata, możesz łatwo przełączać się między czasem letnim bez podłączania do komputera.Aby to zrobić, naciśnij przycisk 15 razy z rzędu.
Krok drugi: wybór komponentu
Płytka drukowana składa się z czterech głównych części. Mikroprocesor atmega328p. Jest to to samo, co w popularnych modelach. Arduino. To mózg komunikuje się z modułem zegara czasu rzeczywistego (RTC), przetwarza czas i wyświetla go za pomocą diod LED. Wszystko to oczywiście wymaga źródła zasilania, najlepiej niewielkiej baterii.
ATmega328P
Mikroprocesor musiał spełniać określone kryteria. GPIO wymagało co najmniej dziewięciu styków, ośmiu dla diod LED i jednego dla przycisku. Potrzebował także magistrali I2C, w której mógłby teraz działać jako urządzenie nadrzędne do odpytywania RTC. Wreszcie musiał działać przy niskich napięciach i nie pobierać nadmiernej ilości prądu po zasileniu. Atmega328P-AU spełnia wszystkie te kryteria, a jednocześnie jest na tyle mały, że nie zajmuje całego obszaru płytki drukowanej. Dużym plusem jest to, że jest również używany do najpopularniejszych płyt Arduino i wielu może z nim pracować.
Płytka drukowana
Płytka została zaprojektowana z wykorzystaniem rezonatora ceramicznego 8 MHz. Okazało się jednak, że procesor musi działać na niższej częstotliwości, aby działał przy niskich napięciach. Spójrz na zdjęcie w tym kroku, pobrane ze strony 303 w arkuszu danych, który wyjaśnia związek między prędkością zegara a napięciem roboczym. Częstotliwość taktowania około 4 MHz powinna być maksymalna dla tego projektu. Master zastosował wewnętrzny oscylator 8 MHz i aktywował 8-bitowy podział, co daje widzialną częstotliwość taktowania 1 MHz. Jednak podczas ładowania kodu nadal potrzebny jest rezonator 8 MHz. Po załadowaniu kreator nie usunął go
DS3231
Początkowo mistrz chciał użyć DS1307 RTC. Jest to bardziej popularny układ. Wymaga to jednak zasilania 5 V.
DS3231 może działać przy niskim napięciu 1,8 V. Układ ma wbudowany kryształ kwarcu. Wbudowany kryształ zegarka ma również kompensację temperatury. Temperatura otoczenia może powodować nieregularne oscylacje kryształu zegara. Oznacza to, że staje się coraz mniej dokładny. DS3231 mierzy temperaturę otoczenia i wykorzystuje ją do obliczeń w celu kompensacji zmian temperatury. Idealny do zegarków, gdy wchodzisz i wychodzisz z różnych pomieszczeń lub wychodzisz na zewnątrz, gdy temperatura nie jest stała.
Diody LED
Główne diody LED używają współczynnika kształtu 0603. Mogą zużywać do 20 miliamperów, ale z uwagi na fakt, że nie więcej niż trzy diody LED mogą działać jednocześnie, nie stanowi to problemu. Prąd maleje również przy zastosowaniu rezystorów o większej wartości znamionowej niż to konieczne. Mistrz mówi, że najskuteczniejsze jest dla tych diod LED zastosowanie rezystorów 100 - 400 Ohm.
CR2032
Obwód zegara może być zasilany z baterii litowej. Nie ma problemu ze zmniejszeniem napięcia przy tym samym prądzie co CR2032, ale przyniesie to dodatkowe problemy. W przypadku tego projektu bateria litowo-jonowa będzie miała dwie główne wady. Pojemność małego ogniwa jest zbliżona do pojemności CR2032, ale wymaga dodatkowego ładowania w celu bezpiecznego ładowania i bezpiecznego rozładowania. Będziesz także potrzebował sposobu podłączenia ładowarki. Dlatego mistrz wybrał CR2032.
Krok trzeci: multipleksowana macierz
Konfiguracja zastosowana w tym zegarku to matryca diod 4x4 LED z demontażem trzech niepotrzebnych diod LED.
Jednorazowo świecą się tylko różne diody LED w jednej kolumnie. Ta kolumna jest następnie wyłączana przed aktywacją następnej kolumny. Wszystko to dzieje się szybciej, niż oko może to dostrzec. W rezultacie wydaje się, że diody LED w różnych kolumnach są włączane jednocześnie, tworząc złożony obraz.
Jak mogę dowiedzieć się, która jest godzina za pomocą takiego zegara? Spójrzmy na zdjęcia.
Na pierwszym rysunku widzimy matrycę 4x4 z 13 diodami LED. Rzędy macierzy są ponumerowane 1,2,4,8.
Aby znaleźć czas, należy dodać wszystkie diody LED w jednym rzędzie, a następnie w następnym itd.
Na przykład: rysunek 2, pierwszy kwadrat. Od lewej do prawej jedna dioda LED zapala pierwszą kolumnę, pierwszy rząd. Mamy pierwszy wiersz pod numerem 1, co oznacza pierwszą cyfrę godziny 1. Następnie druga kolumna jest oświetlona dwiema diodami LED pod numerami 1 i 2. Dodaj liczby, okazuje się 3. Kolejna kolumna to jedna dioda numer 4. A ostatnia kolumna to diody 1 + 2 + 4 = 7 . Dostajemy 13 godzin 47 minut.
Krok czwarty: program
Płytka ma okrągły kształt, podobnie jak klasyczny zegarek. Standardowa koperta zegarka ma zwykle 42 mm i średnicę szkła 38 mm. To jest zewnętrzna krawędź szkła. Jeśli jednak szkło spoczywa na krawędzi o szerokości 1 mm, dostępna średnica staje się 36 mm. Oznaczało to, że płytka drukowana powinna mieć około 35 mm.
Kapitan zamówił opłatę na znanej stronie. Płyty mają grubość 0,8 mm.
Możesz pobrać plik do tworzenia płyty poniżej.
Binarny zegarek na rękę - GERBER.zip
Krok piąty: lutowanie
Najlepszym sposobem zamocowania płytki drukowanej podczas lutowania jest taśma maskująca. Mistrz naprawia płytę i rozpoczyna instalację zgodnie ze schematem. Najpierw najmniejsze komponenty są lutowane (pod względem wielkości).
Krok szósty: sfinalizuj przycisk
Jak widać, korona zegarka z boku obudowy jest zaprojektowana w tym urządzeniu do sterowania zegarkiem. Współdziała z mikroprzyciskiem podłączonym do mikrokontrolera. Aby to zrobić, przycisk należy ponownie wykonać.
Najtańsze przyciski dotykowe mają małą okrągłą czarną plastikową część, którą należy kliknąć, aby zamknąć kontakty. To musi zostać wymienione. Mistrz zdejmuje guzik, odcinając metalowe zapięcia. Usuwa przycisk. Nakleja kawałek taśmy maskującej na metalową płytkę i odkłada ją z powrotem. Przykleja korpus przycisku. Teraz możesz przylutować przycisk.
Siódmy krok: kodowanie
Na tym etapie mikrokontroler nie może współpracować z kodem Arduino. Najpierw potrzebujesz bootloadera. Jest to podprogram, który musi być przechowywany w układzie scalonym, aby pobrać i uruchomić napisany program.
Ponieważ jest to Atmega328P z bardzo niskim napięciem, wymaga specjalnego typu bootloadera.
Otwórz Arduino IDE, wybierz Plik> Preferencje> Adresy URL Menedżera dodatków i dodaj przecinek po ostatnim adresie URL przed wklejeniem następującego adresu URL
...
Kliknij kilka razy przycisk OK i wybierz polecenie Narzędzia> Zarząd> Menedżer zarządu. Otwórz go, znajdź minicore i zainstaluj.
Podłącz Arduino do obwodu, jak na zdjęciu. Przejdź do przykładów Arduino i otwórz przykładowy kod ArduinoISP. Pobierz kod.
Następnie zainstaluj zainstaluj Narzędzia> Programator: w „Arduino as ISP”. Wybierz następującą konfigurację z bootloadera MiniCore. Możesz także dwukrotnie sprawdzić konfigurację zgodnie z konfiguracją na zdjęciu dołączonym do tego kroku.
Ustawienia bootloadera
Płyta: ATmega328
Bootlader: tak
Zegar: 1 MHz wewnętrzny
LTO kompilatora: Wyłączone
Wariant: 328P / 328PA
BZT: 1,8 V.
Ostatnim krokiem jest podłączenie przewodów z Arduino do tablicy obserwacyjnej. Wybierz Narzędzia> Nagraj bootloader. Poczekaj chwilę, a otrzymasz komunikat o pomyślnej instalacji programu ładującego.
Teraz pozostaje pobrać kod. Można go znaleźć pod linkiem poniżej.
Binary_Wrist_Watch.ino
Krok ósmy: Case
Obudowa zegarka została wydrukowana przez mistrza na drukarce 3D. Pliki można pobrać pod adresem ten link.
Krok dziewiąty: Kompilacja
Do tej pory wszystkie części zostały zmontowane i można przystąpić do montażu.
Włóż koronę do koperty zegarka.
Przeciągnij drut przez otwór montażowy w koronie zegarka.
Przyklej drut, upewniając się, że głowica może być zagłębiona o 1 mm.
Włóż nakrętki sześciokątne w odpowiadające im sześciokątne szczeliny i zablokuj je za pomocą małego kawałka taśmy.
Przymocuj dwustronną taśmę samoprzylepną do spodu płytki drukowanej.
Włóż płytkę drukowaną, upewniając się, że kołek głowicy jest wyrównany z otworem na guzik.
Naciskając głowę, sprawdź działanie przycisku.
Przyklej szkło do pierścienia za pomocą superglue.
Włóż pierścień zegarka, wyrównując otwory na śruby i guziki.
Włóż śruby M2 6 mm w otwory na śruby i dokręć je. Łby śrub są pomalowane na czarno.
Włóż klipsy w oczy pasków.
Zainstaluj paski do zegarków.
Wszystko jest gotowe.
Cały proces tworzenia zegarków można zobaczyć na filmie.