en mester fra Norge liker måten å bestemme tiden med binær kode. Overraskende nok kan mengden informasjon vises i enkle ON / OFF-signaler. Da bestemte mesteren seg for å lage en binær klokke på egen hånd.
Verktøy og materialer:
- LED 0603 - 13 stk;
Mikroprosessor Atmega328P-AU;
Kondensator 0806 0,1 uF;
-Tantalskondensator 1206 4,7 uF;
- Motstand 0806 10 kOhm;
- Sanntids klokkemodul DS3231;
-0806 motstand 51 kOhm - 3 stk;
-SMD batteriklemme CR2032;
-CR2032 batteri;
-4,5 mm knapp;
-0806 motstand 200 Ohm;
-20 mm armbånd;
-20 mm fjærnivå - 2 stk;
-Glass 38 mm;
-5 cm (2 inches) av tynn viklet ledning;
-2 skruer M2 med et flatt hode 6 mm langt;
-2 muttere M2;
USB-TTL-adapter
Lodding tilbehør;
- pinsett;
-Liten skrutrekker;
-Tilgang til høy kvalitet 3D-skriver;
Trinn en: Design og tilpasning
Klokken har 13 lysdioder plassert i en multipleksmatrise. En kolonne tilsvarer ett siffer på digital tid. Tiden vises i binært desimalformat, og ett siffer er representert med maksimalt fire biter.
De ser stilige ut og fungerer utmerket takket være et enkelt brukergrensesnitt og en batterilevetid på opptil to år.
Designet, når klokken er slått av, er en enkel to-tone kombinasjon av svart og sølv. Disse fargene er til stede i lærreimen og låsen, så vel som på saken og på kretskortet.
Veiviseren gjemte de fleste komponentene på baksiden av kretskortet og laget det med svart bakgrunn. elektronikk og kretskortet samsvarer med den to-tone designen på klokken.
Klokkesken må være holdbar, men den skal være lett å åpne for å skifte batteri eller gjøre endringer i koden. Dette betyr at det ikke brukes lim under montering. Den eneste detaljene på limet er glass.
Saken består av to deler av den nedre delen og ringen. Et trykt kretskort, et armbånd og en krone er installert på bunnen av klokken. Et glass er montert på ringen.
Det blir lagt stor vekt på energiforbruk. I dyp søvn bruker klokken bare 10 μA. Dette gir en batterilevetid på mer enn to år.
Når det gjelder brukergrensesnittet, trenger du bare å trykke på kronen på klokken for å vekke dem, og de viser tiden umiddelbart. Når du trykker på knappen igjen, vises datoen. Siden batteriets levetid er to år, kan du enkelt bytte mellom sommertid uten å koble til en datamaskin.For å gjøre dette, trykk på knappen 15 ganger på rad.
Trinn to: Valg av komponent
Det er fire hoveddeler til et kretskort. Mikroprosessor atmega328p. Dette er det samme som i populære modeller. Arduino. Dette er hjernen som skal kommunisere med sanntids klokke (RTC) modulen, behandle tiden og vise den ved hjelp av lysdioder. Alt dette trenger selvfølgelig en strømkilde, helst et bittelite batteri.
ATmega328P
Mikroprosessoren måtte oppfylle visse kriterier. GPIO krevde minst ni pinner, åtte for lysdioder og en for en knapp. Han trengte også en I2C-buss, der han kunne fungere som hovedenhet for polling av RTC for øyeblikket. Til slutt måtte den operere ved lave spenninger og ikke konsumere en for stor strøm når den ble drevet. Atmega328P-AU oppfyller alle disse kriteriene, og er samtidig liten nok til ikke å okkupere hele området på kretskortet. Et stort pluss er at det også brukes til de mest populære Arduino-brettene, og mange kan jobbe med det.
Kretskort
Brettet ble designet for å bruke en 8 MHz keramisk resonator. Det viste seg imidlertid at prosessoren må operere med en lavere frekvens for å kunne operere ved lave spenninger. Se på bildet i dette trinnet, hentet fra side 303 i databladet, som forklarer forholdet mellom klokkehastighet og driftsspenning. Klokkefrekvensen på omtrent 4 MHz skal være den maksimale for dette prosjektet. Mesteren brukte en intern 8 MHz oscillator og aktivert 8-bit divisjon, som gir en synlig klokkefrekvens på 1 MHz. En 8 MHz resonator er imidlertid fortsatt nødvendig når du laster inn koden. Etter lasting slettet veiviseren den ikke
DS3231
Til å begynne med ønsket mesteren å bruke DS1307 RTC. Dette er en mer populær brikke. Det krever imidlertid en 5 V strømforsyning.
DS3231 kan operere med en lavspenning på 1,8 V. Chippen har en innebygd kvartskrystall. Den innebygde krystall på klokken har også temperaturkompensering. Omgivelsestemperatur kan forårsake uregelmessige svingninger i klokkekrystallen. Dette betyr at det blir mindre nøyaktig. DS3231 måler omgivelsestemperaturen og bruker den i beregningen for å kompensere for temperatursvingninger. Ideell for klokker når du kommer inn og forlater forskjellige rom eller går utenfor når temperaturen ikke er konstant.
LED
Master LED-er bruker formfaktoren 0603. De kan konsumere opptil 20 milliamp, men på grunn av at ikke mer enn tre lysdioder kan fungere samtidig, er dette ikke et problem. Strømmen avtar også når du bruker motstander med større karakter enn nødvendig. Skipsføreren sier at det er mest effektivt for disse lysdiodene å bruke 100 - 400 ohm-motstander.
CR2032
Klokkekretsen kan drives av et litiumbatteri. Hun har ikke noe problem med å redusere spenningen ved samme strøm som CR2032, men dette vil gi flere problemer. For dette prosjektet vil et litium-ion-batteri ha to viktigste ulemper. Kapasiteten til den lille cellen er nær kapasiteten til CR2032, men den krever en ekstra kostnad for sikker lading og sikker utladning. Du vil også trenge en måte å koble laderen på. Derfor valgte mesteren CR2032.
Trinn tre: Multiplexed Matrix
Konfigurasjonen som brukes i denne klokken er en matrise av 4x4 LED med demontering av tre unødvendige LED.
Bare forskjellige lysdioder i en kolonne er på om gangen. Denne kolonnen blir deretter deaktivert før du aktiverer neste kolonne. Alt dette skjer raskere enn øyet kan oppfatte. Som et resultat ser det ut til at lysdiodene i forskjellige kolonner slås på samtidig, og skaper et sammensatt bilde.
Hvordan finne ut hva klokka er etter en slik klokke? La oss se på bildene.
I den første figuren ser vi en 4x4-matrise med 13 lysdioder. Matrixradene er nummerert 1,2,4,8.
For å finne ut av tiden, er det nødvendig å legge til alle lysdioder på en rad, deretter i den neste osv.
For eksempel, figur 2, den første firkanten. Fra venstre mot høyre lyser en LED opp den første kolonnen, den første raden. Vi har den første raden under nummeret 1, som betyr det første sifferet i timen 1. Neste blir den andre kolonnen tent av to lysdioder under tallene 1 og 2. Legg opp tallene, det viser seg 3. Den neste kolonnen er en LED-nummer 4. Og den siste kolonnen er lysdiodene 1 + 2 + 4 = 7 . Vi får 13 timer 47 minutter.
Trinn fire: Ordningen
Kretskortet har en rund form, som en klassisk klokke. Standard uretui er vanligvis 42 mm med en glassdiameter på 38 mm. Dette er ytterkanten av glasset. Imidlertid, hvis glasset hviler på en kant 1 mm bredt, blir den tilgjengelige diameteren 36 mm. Dette betydde at kretskortet skulle være omtrent 35 mm.
Skipsføreren bestilte gebyr på et kjent nettsted. Platene har en tykkelse på 0,8 mm.
Du kan laste ned filen for å lage brettet nedenfor.
Binært armbåndsur - GERBER.zip
Trinn fem: Lodding
Den beste måten å fikse kretskortet under lodding er med maskeringstape. Skipsføreren fikser brettet og begynner installasjonen i henhold til diagrammet. Først er de minste komponentene loddet (i størrelse).
Trinn seks: fullfør knappen
Som du kan se, er kronen på klokken på siden av saken designet til i denne enheten for å kontrollere klokken. Det samhandler med en mikroknapp som er koblet til mikrokontrolleren. For å gjøre dette, må knappen gjøres om.
De billigste taktile knappene har en liten rund svart plastdel som du må klikke på for å lukke kontaktene. Det må byttes ut. Skipsføreren demonterer knappen og kutter av metallfestene. Sletter en knapp. Pinner et stykke maskeringstape på en metallplate og setter den tilbake. Limer knappen på kroppen. Nå kan du lodde knappen.
Syvende trinn: koding
Mikrokontrolleren kan ikke arbeide med Arduino-koden på dette stadiet. Først trenger du en bootloader. Dette er en subroutine som må lagres på en brikke for å laste ned og utføre et skriftlig program.
Siden det er en Atmega328P med ekstra lav spenning, krever den en spesiell type bootloader.
Åpne Arduino IDE, velg File> Preferences> Add-On Board Manager URLs, og legg til et komma etter den siste URLen før du limer inn følgende URL
...
Klikk OK flere ganger og gå til Verktøy> Styring> Styresjef. Åpne den, finn minicore og installer den.
Koble Arduino i kretsen som på bildet. Gå inn på Arduino-eksemplene og åpne ArduinoISP-prøvekoden. Last ned koden.
Deretter installerer du Installer Verktøy> Programmer: i "Arduino som ISP". Velg følgende konfigurasjon fra MiniCore bootloader. Du kan også dobbeltsjekke konfigurasjonen din i samsvar med konfigurasjonen på bildet som er knyttet til dette trinnet.
Innstillinger for bootloader
Styret: ATmega328
Bootlader: ja
Klokke: 1 MHz intern
Kompilator LTO: deaktivert
Variant: 328P / 328PA
BOD: 1,8V
Nå er det siste trinnet å koble ledningene fra Arduino til urtavlen. Velg Verktøy> Burn Bootloader. Vent et øyeblikk så vil du motta en melding om vellykket installasjon av bootloader.
Nå gjenstår det å laste ned koden. Det finner du på lenken nedenfor.
Binary_Wrist_Watch.ino
Trinn åtte: Sak
Klokkesken ble skrevet ut av en master på en 3D-skriver. Filer kan lastes ned på denne lenken.
Trinn ni: Bygg
Nå er alle delene satt sammen, og du kan fortsette med monteringen.
Sett kronen inn i uret.
Trekk ledningen gjennom monteringshullet i kronen på klokken.
Lim ledningen, og pass på at hodet kan være innfelt med 1 mm.
Sett inn sekskantsmutrene i de tilhørende sekskantede spaltene og lås dem på plass med et lite bånd.
Fest dobbeltsidig klebende tape på undersiden av kretskortet.
Sett inn kretskortet, og pass på at hodepinnen er på linje med knapphullet.
Ved å trykke på hodet, sjekk funksjonen til knappen.
Lim glasset på ringen ved hjelp av superlim.
Sett inn klokkeringen, juster skruehullene og knappene.
Sett 6 mm M2-skruer inn i skruehullene og stram dem. Skruehodene er svartmalte.
Sett klemmene inn i øynene på stroppene.
Installer klokkestroppene.
Alt er klart.
Hele prosessen med å lage klokker kan sees i videoen.