mistr z Norska má rád způsob, jak určit čas pomocí binárního kódu. Překvapivě lze množství informací zobrazit jednoduchými signály ON / OFF. Pak se pán rozhodl vyrobit si binární hodiny sám.
Nářadí a materiály:
- LED 0603 - 13 ks;
Mikroprocesor Atmega328P-AU;
Kondenzátor 0806 0,1 uF;
- tantalový kondenzátor 1206 4,7 uF;
- rezistor 0806 10 kOhm;
- Modul hodin reálného času DS3231;
-0806 rezistor 51 kOhm - 3 ks;
-SMD svorka baterie CR2032;
-CR2032 baterie;
Tlačítko -4,5 mm;
-0806 odpor 200 Ohm;
-20 mm pásek na hodinky;
-20 mm hladina pružiny - 2 ks;
-Sklo 38 mm;
-5 cm (2 palce) tenkého navíjecího drátu;
-2 šrouby M2 s plochou hlavou 6 mm dlouhé;
-2 ořechy M2;
Adaptér USB-TTL
-Solding příslušenství;
- pinzeta;
-Malý šroubovák;
- Přístup k vysoce kvalitní 3D tiskárně;
Krok 1: Návrh a přizpůsobení
Hodinky mají 13 LED umístěných v multiplexní matici. Jeden sloupec odpovídá jedné číslici v digitálním čase. Čas je zobrazen v binárním desetinném formátu a jedna číslice je reprezentována maximálně čtyřmi bity.
Vypadají stylově a skvěle fungují díky jednoduchému uživatelskému rozhraní a výdrži baterie až dva roky.
Design, když jsou hodinky vypnuty, je jednoduchá dvoubarevná kombinace černé a stříbrné. Tyto barvy jsou přítomny v koženém řemínku a sponu, stejně jako na pouzdru a na desce s plošnými spoji.
Čaroděj skryl většinu součástí na zadní straně desky plošných spojů a vyrobil ji na černém pozadí. Elektronika a deska plošných spojů odpovídá dvojtónovému designu hodinek.
Pouzdro na hodinky musí být odolné, ale mělo by být snadné jej vyměnit, vyměnit baterii nebo změnit kód. To znamená, že se během montáže nepoužívá žádné lepidlo. Jediným detailem na lepidle je sklo.
Pouzdro se skládá ze dvou částí spodní části a prstence. Deska s plošnými spoji, pásek na hodinky a korunka jsou nainstalovány na spodní straně hodinek. Na prstenec je namontováno sklo.
Velká pozornost je věnována spotřebě energie. V hlubokém spánku spotřebují hodinky pouze 10 μA. To dává životnost baterie více než dva roky.
Pokud jde o uživatelské rozhraní, stačí stisknout korunku hodinek a probudit je a okamžitě zobrazí čas. Po dalším stisknutí tlačítka se zobrazí datum. Protože výdrž baterie je dva roky, můžete snadno přepínat mezi letním časem bez připojení k počítači.To provedete stisknutím tlačítka 15krát za sebou.
Krok 2: Výběr součásti
Na desce s obvody jsou čtyři hlavní části. Mikroprocesor atmega328p. To je stejné jako u populárních modelů. Arduino. To je mozek, který bude komunikovat s modulem hodin reálného času (RTC), zpracovávat čas a zobrazovat jej pomocí LED. To vše samozřejmě potřebuje zdroj energie, nejlépe malou baterii.
ATmega328P
Mikroprocesor musel splňovat určitá kritéria. GPIO vyžadovalo nejméně devět pinů, osm pro LED a jeden pro tlačítko. Potřeboval také sběrnici I2C, kde by v tuto chvíli mohl fungovat jako hlavní zařízení pro dotazování RTC. Nakonec musela pracovat při nízkém napětí a při napájení nemohla spotřebovávat nadměrné množství proudu. Atmega328P-AU splňuje všechna tato kritéria a zároveň je dostatečně malá, aby nezabírala celou plochu desky s plošnými spoji. Velkou výhodou je, že se používá také pro nejoblíbenější desky Arduino a mnoho z nich s nimi může pracovat.
Obvodová deska
Deska byla navržena pro použití keramického rezonátoru 8 MHz. Ukázalo se však, že procesor musí pracovat při nižší frekvenci, aby mohl pracovat při nízkém napětí. Podívejte se na obrázek v tomto kroku, převzatý ze strany 303 v datovém listu, který vysvětluje vztah mezi rychlostí hodin a provozním napětím. Frekvence hodin přibližně 4 MHz by měla být maximální pro tento projekt. Master použil interní oscilátor 8 MHz a aktivoval 8bitové dělení, což dává viditelnou taktovací frekvenci 1 MHz. Při načítání kódu je však stále zapotřebí rezonátor 8 MHz. Po načtení jej průvodce neodstranil
DS3231
Nejprve chtěl master použít DS1307 RTC. Jedná se o populárnější čip. Vyžaduje však napájení 5 V.
DS3231 může pracovat při nízkém napětí 1,8 V. Čip má zabudovaný křemenný krystal. Vestavěný krystal hodinek má také teplotní kompenzaci. Okolní teplota může způsobit nepravidelné oscilace krystalu hodin. To znamená, že se stává méně přesným. DS3231 měří okolní teplotu a používá ji ve výpočtu pro kompenzaci kolísání teploty. Ideální pro hodinky, když vstoupíte a odejdete z různých místností nebo vyjdete ven, když teplota není konstantní.
LED diody
Master používá diody LED s tvarovým faktorem 0603. Mohou spotřebovat až 20 miliampérů, ale vzhledem k tomu, že ne více než tři LED diody mohou pracovat současně, není to problém. Proud se také snižuje, když se používají odpory s větším výkonem, než je nutné. Master říká, že pro tyto LED je nejúčinnější použít odpory 100 - 400 Ohmů.
CR2032
Hodinový obvod může být napájen lithiovou baterií. Nemá problém snižovat napětí při stejném proudu jako CR2032, ale to přinese další problémy. Pro tento projekt bude mít lithium-iontová baterie dvě hlavní nevýhody. Kapacita malé buňky je blízká kapacitě CR2032, ale k bezpečnému nabíjení a vybíjení je třeba další poplatek. Budete také potřebovat způsob připojení nabíječky. Mistr si proto vybral CR2032.
Krok 3: Multiplexovaná matice
Konfigurace použitá v těchto hodinkách je matice 4x4 LED diod s demontáží tří nepotřebných LED diod.
Současně jsou rozsvíceny pouze různé LED diody v jednom sloupci. Tento sloupec je pak deaktivován před aktivací dalšího sloupce. To vše se děje rychleji, než oko dokáže vnímat. V důsledku toho se zdá, že LED diody v různých sloupcích jsou zapnuty současně a vytvářejí komplexní obrázek.
Jak zjistit, kolik je hodin? Pojďme se podívat na obrázky.
Na prvním obrázku vidíme matici 4x4 s 13 LED. Řádky matice jsou číslovány 1,2,4,8.
Aby bylo možné zjistit čas, je nutné přidat všechny LED diody do jedné řady, poté do další atd.
Například obrázek 2, první čtverec. Zleva doprava svítí jedna LED první sloupec, první řádek. Máme první řádek pod číslem 1, což znamená první číslici hodiny 1. Další, druhý sloupec je osvětlen dvěma LED diodami pod čísly 1 a 2. Sečtěte čísla, objeví se 3. Další sloupec je jedno LED číslo 4. A poslední sloupec jsou LED 1 + 2 + 4 = 7 . Dostáváme 13 hodin 47 minut.
Krok 4: Schéma
Plošný spoj má kulatý tvar, jako klasické hodinky. Standardní pouzdro na hodinky je obvykle 42 mm s průměrem skla 38 mm. Toto je vnější hrana skla. Pokud však sklo spočívá na okraji široké 1 mm, dostupný průměr se stane 36 mm. To znamenalo, že deska s obvody by měla být asi 35 mm.
Mistr nařídil poplatek na známém místě. Desky mají tloušťku 0,8 mm.
Níže si můžete stáhnout soubor pro vytvoření desky.
Binární náramkové hodinky - GERBER.zip
Krok 5: Pájení
Nejlepší způsob, jak upevnit desku s obvody během pájení, je maskovací páska. Master opraví desku a zahájí instalaci podle schématu. Nejprve jsou pájeny nejmenší komponenty (ve velikosti).
Krok 6: dokončení tlačítka
Jak vidíte, koruna hodinek na boku pouzdra je v tomto zařízení určena k ovládání hodinek. Interaguje s mikro tlačítkem připojeným k mikrokontroléru. K tomu je třeba tlačítko přepracovat.
Nejlevnější hmatové knoflíky mají malou kulatou černou plastovou část, kterou musíte kliknout, aby se kontakty zavřely. Je třeba ji vyměnit. Master demontuje knoflík a odřízne kovové upevňovací prvky. Vymaže tlačítko. Nalepí kus maskovací pásky na kovovou desku a posune ji zpět. Lepí tělo tlačítka. Nyní můžete tlačítko pájet.
Sedmý krok: kódování
Mikrokontrolér v této fázi nemůže pracovat s kódem Arduino. Nejprve potřebujete bootloader. Jedná se o podprogram, který musí být uložen na čipu, aby bylo možné stáhnout a spustit psaný program.
Protože se jedná o Atmega328P s extra nízkým napětím, vyžaduje speciální typ bootloaderu.
Otevřete Arduino IDE, zvolte Soubor> Předvolby> URL Správce přídavných desek a před vložení následující adresy URL přidejte čárku za poslední adresu URL.
...
Několikrát klikněte na OK a přejděte na Nástroje> Board> Board Manager. Otevřete jej, najděte minikonku a nainstalujte ji.
Připojte Arduino v okruhu jako na fotografii. Přejděte na příklady Arduino a otevřete ukázkový kód ArduinoISP. Stáhněte si kód.
Dále nainstalujte instalační nástroje> Programátor: do „Arduino jako ISP“. Z bootloaderu MiniCore vyberte následující konfiguraci. Můžete také dvakrát zkontrolovat konfiguraci podle konfigurace na obrázku připojeném k tomuto kroku.
Nastavení bootloaderu
Deska: ATmega328
Bootlader: ano
Hodiny: 1 MHz interní
Kompilátor LTO: Zakázáno
Varianta: 328P / 328PA
BOD: 1,8 V
Nyní je posledním krokem připojení vodičů z Arduina k hodinkové desce. Zvolte Nástroje> Vypalovací bootloader. Počkejte chvíli a obdržíte zprávu o úspěšné instalaci zavaděče.
Nyní zbývá stáhnout kód. Najdete ji na níže uvedeném odkazu.
Binary_Wrist_Watch.ino
Krok osm: Případ
Pouzdro na hodinky bylo vytištěno masterem na 3D tiskárně. Soubory lze stáhnout na adrese tento odkaz.
Krok devátý: Sestavte
Nyní byly všechny součásti smontovány a můžete s montáží pokračovat.
Vložte korunku do pouzdra na hodinky.
Protáhněte drát přes montážní otvor v koruně hodinek.
Přilepte drát a ujistěte se, že hlava může být zapuštěna o 1 mm.
Šestihranné matice vložte do odpovídajících šestihranných otvorů a upevněte je na místo malým kouskem lepicí pásky.
Připojte oboustrannou lepicí pásku na spodní stranu desky plošných spojů.
Vložte desku plošných spojů a ujistěte se, že je čep hlavy zarovnán s otvorem pro knoflíky.
Stisknutím hlavy zkontrolujte tlačítko.
Sklo přilepte k prstenci pomocí lepidla.
Vložte prsten hodinek a vyrovnejte otvory pro šrouby a tlačítka.
Vložte šrouby M2 6 mm do otvorů pro šrouby a utáhněte je. Hlavy šroubů jsou natřeny černě.
Vložte spony do očí popruhů.
Namontujte řemínky na hodinky.
Všechno je připraveno.
Celý proces tvorby hodinek lze vidět ve videu.