Nerd Watch: 10 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Nerd Watch zobrazuje čas binárně po stisknutí tlačítka a vytvořil jej Sam DeRose během letní stáže na našem velitelství. Hodinky ukazují hodinu a minuty blikáním dvou LED diod za sebou, což představuje dvě 4bitová binární čísla (ve formátu big-endian). Zde je skvělý popis, jak číst binární čísla.

Tento tutoriál (napsaný Samem DeRose) vám ukáže, jak postavit Nerd Watch od nuly s několika elektronickými součástmi a stolní frézkou PCB Bantam Tools. Předpokládá, že máte předchozí zkušenosti s prací s elektronickými součástkami pro povrchovou montáž a že vám není cizí ani multimetr a pájení. Je také užitečné získat malé informace o tom, jak Arduino funguje.

Krok 1: Několik poznámek, než začneme

Jak zjistit čas: První číslo představuje hodinu a druhé číslo představuje minutovou ručičku, která by ukazovala na analogové hodiny. Pokud například hodinky blikají 0010 - 0110, odpovídá to 2 - 6, což znamená, že hodina je 2 a minutová ručička ukazuje na 6, takže je 2:30. (Grafický popis najdete na obrázku výše!) Neexistuje žádný údaj o dopoledních nebo odpoledních hodinách, ale doufejme, že je jasné, zda je 2:30 ráno nebo ne.

Hodinky jsou založeny na projektu Tony DeRose vyrobeném pro Maker Faire. Používá stejný kód a schéma, ale nyní je deska rozložena tak, aby vypadala spíše jako hodinky, a pro snížení profilu jsou použity elegantnější komponenty pro povrchovou montáž (SMD).

Poznámka: Sam provedl mnoho iterací těchto hodinek - na fotografiích uvidíte čísla verzí. Z tohoto důvodu obrázky pokroku v tomto příspěvku často přeskakují mezi různými verzemi. Obecný postup pro každou verzi je však úplně stejný, takže si nemusíte dělat starosti, pokud vaše hodinky nevypadají přesně jako na obrázku.

Další poznámka: Hlavní část tohoto postupu popisuje, jak vytvořit verzi 2.5, nejaktuálnější verzi, která používá běžný čip ATtiny. Krok 9 však ukazuje variantu verze 3.1, která k programování používá ATtiny pro povrchovou montáž a port mini-USB. Tato verze je podstatně obtížnější stavět a programovat, takže bych doporučil začít s verzí 2.5 a vyzkoušet verzi 3.1 pouze tehdy, pokud se cítíte opravdu ambiciózní (nebo máte zkušenosti s pájením SMD komponent).

Krok 2: Jak to funguje

Srdcem hodinek je čip ATtiny (černý 8pinový IC čip). Tento čip je v podstatě malou verzí stejného čipu, který je uvnitř Arduina, a proto může být naprogramován tak, aby vykonával různé funkce. V tomto případě je na čipu program, který čeká na stisknutí tlačítka, a když jej zaznamená, uzemní několik svých kolíků, aby proud mohl proudit z +3 voltů LED diodami a rozsvítit je. ATtiny má vnitřní hodiny, takže diody LED jsou naprogramovány tak, aby blikaly a zobrazovaly čas.

Krok 3: Nástroje, materiály a soubory

NÁSTROJE

• Stolní PCB frézka Bantam Tools
• Počítač s nainstalovaným softwarem Bantam Tools
• Vyrovnávací konzola a montážní hardware jsou součástí frézky
• Páječka
• Ploché stopkové frézy, 1/64 ", 1/32" a 1/16 "(volitelné, ale doporučené, pro čištění přebytečné mědi)

MATERIÁLY

• Deska plošných spojů, FR-1, oboustranná
• Oboustranná páska
• Pájka
• Pájecí pasta
• Jehla na šití
• Nit, černá
• Řemínky na suchý zip, 3/4 ", černénebo další forma řemínku na hodinky

ELEKTRONICKÉ KOMPONENTY

• Zásuvka IC, 8pinová
• Atmel ATtiny čip Použili jsme ATtiny85.
• LED diody, SMD (2) SMD = zařízení pro povrchovou montáž
• Rezistory, ~ 50 ohmů, SMD (2) Přesná hodnota není důležitá.
• Okamžité tlačítko, čtverec, SMD Použili jsme tyto, ale hodí se i jiné.
• Knoflíková baterie, CR2032, 3 volty
• Držák knoflíkové baterie

SOUBORY

• Soubor hodinek EAGLE NerdWatchV2.5.brd pro hodinky
• Arduino skica NerdWatch.ino jít na ATTiny. Zde zahrnutý soubor.zip obsahuje skicu a také knihovny, které je třeba nainstalovat, aby skica správně fungovala.

Soubor EAGLE pro ATtiny Programmer TinyProgShield.brd (volitelně)

• POZNÁMKA: Než se pokusíte skicu zkompilovat, nezapomeňte nainstalovat knihovny do Arduina. Zde je postup:

  • Stáhněte a nainstalujte Arduino, pokud jste to ještě neudělali. Můžete jej získat z webu Arduino.
  • Stáhněte si soubor NerdWatch.zip a pamatujte si, kam jste jej uložili.
  • Spusťte Arduino. Přejděte na Skica> Importovat knihovnu> Přidat knihovnu a přejděte na místo, kam jste uložili NerdWatch.zip.
  • Vyberte celý soubor.zip a nechte Arduino instalovat knihovny automaticky.
  • Aktivujte knihovny restartováním Arduina. Poznámka: Pokud máte nějaké problémy, fóra Arduino jsou skvělým místem pro pokládání otázek, pro pokročilé uživatele i pro nové programátory.
  • Pomocí Arduina otevřete NerdWatch.ino a zkompilujte svůj kód.

Pro verzi 3.1 budete potřebovat tyto soubory:

• Soubor EAGLE NerdWatchV3.1.brd
• NerdWatch.zip stejný soubor jako pro v2.5
• Soubor EAGLE SMDtinyProgrammer.brd pro programátorskou desku SMD ATtiny

Krok 4: Nastavte software frézky Bantam Tools

Spusťte software Bantam Tools. Poté připojte frézku k počítači a zapněte ji.

Importujte soubor EAGLE do softwaru Bantam Tools a proveďte následující kroky k nastavení střihu:

• Pomocí tlačítka Nastavit upínání vás provede instalací a umístěním zarovnávací konzoly.
• Jakmile je držák nainstalován, nastavte materiál na oboustrannou desku FR1 pomocí tlačítka Nastavit materiál.
• V tomto dialogu zarovnejte původ materiálu do závorky.
• Na přední část desky použijte plochý stopkový fréz 1/32 "a 1/64" a na zadní stranu desky 1/32 ". (Na zadní stranu lze také přidat volitelnou 1/16" stopkovou frézu.)

Výchozí nastavení pro vaši desku FR-1 funguje v tomto projektu dobře. Pokud chcete experimentovat s větší stopovou vůlí, můžete zapnout režim BitBreaker (Předvolby> kliknout na pole BitBreaker) a experimentovat s nastavením hloubky a vůle (to je pro uživatele, který se v mlýně vyzná).

Potřebujete -li obnovit používání stolní frézky na desky plošných spojů Bantam Tools a nastavení softwaru, podívejte se do této příručky Začínáme.

Krok 5: Vyřízněte hodinky

Vložte prázdnou desku plošných spojů:

• Pomocí tlačítka Načítání posuňte obráběcí lože dopředu.
• Zakryjte jednu stranu oboustranného FR-1 oboustrannou páskou a zarovnejte desku nahoru s levým rohem zarovnávací konzoly.
• Pevně stiskněte desku a poté stiskněte tlačítko Domů.

Odřízněte desku:

Nejprve vyřízněte stopy a otvory pro vrchol. Udělejte to kliknutím na Trasy a otvory v okně souboru plánu

• Až to bude hotové, otočte desku v softwaru Bantam Tools kliknutím na tlačítko Dole.
• Otočte také skutečnou desku ve stroji tak, aby nekrácená strana směřovala nahoru. Ujistěte se, že spodní strana desky je v jedné rovině s pravým rohem zarovnávacího přípravku.
• V okně souboru plánu klikněte na Trasy a obrys.

Mlýn vyřízne zbývající stopy a díry a vy budete mít hotovou desku!

Krok 6: Pájka na elektronice

Nyní přichází únavná část: pájení součástek na hodinky. Pokud s pájením na povrch nebo obecně s pájením začínáte, přečtěte si níže uvedený popis. Několik tipů najdete také v projektu Light-Up PCB Náhrdelník.

Pro tento proces jsme použili toustovač k přetavení pájky menších součástek SMD, jako jsou diody LED a odpory. Poté jsme pomocí běžné páječky připevnili větší součásti, jako je zásuvka IC, tlačítko a držák baterie.

Při přidávání komponent postupujte podle těchto obecných kroků:

Komponenty SMD

• Na 8 podložek naneste pájecí pastu, na kterou se namontují 2 diody LED a 2 odpory. Umístění umístění zjistíte na výše uvedených fotografiích.
• Zkontrolujte, zda znáte polaritu LED. Chcete -li to provést, můžete použít multimetr v nastavení „kontinuity“, nebo se můžete podívat na LED a najít značku zaškrtnutí nebo zelenou čáru (čáry), která označuje zemní stranu.
• Pomocí pinzety umístěte diody LED a odpory na podložky pomocí pájecí pasty. Dbejte na správnou polaritu! U obou LED je uzemnění blíže spodní části hodinek.
• K rozpuštění pájecí pasty a připevnění součástí použijte plotýnku, toustovač nebo jen obyčejnou páječku.

IC zásuvka

• Ohněte vodiče zásuvky IC průchozího otvoru naplocho tak, aby vypadala jako součást SMD místo součásti s průchozím otvorem.
• Podložky na hodinkách budou dostatečně dlouhé, aby se do nich vešly ohnuté vývody zásuvky. Umístěte zásuvku a ujistěte se, že rozumíte tomu, jak se připevňuje k hodinkám.
• Vyjměte objímku a naneste pájecí pastu alespoň na jednu podložku na každé straně zásuvky. Obvykle dělám jeden roh a pak opačný roh.
• Umístěte zásuvku zpět na podložky tak, aby značka zarovnání směřovala nahoru. Není to nutné, ale pomůže vám to zapamatovat si, jakým způsobem ATtiny vstupuje.
• Zatlačte na zásuvku tak, aby byla úplně na desce, a pomocí páječky přilepte vodiče pájecí pastou k desce.
• Dokončete pájení zbytku vodičů k podložkám pomocí páječky a cívky běžné pájky.

Knoflík

• V závislosti na tom, jaké tlačítko získáte, budete možná muset ohnout svody dolů, aby lépe kontaktovaly podložky.
• Umístěte tlačítko na desku a ujistěte se, že 2 vodiče, které jsou normálně otevřené, jsou na levém dolním a levém horním panelu. (Po stisknutí tlačítka se připojí 2 levé pady.)
• K připájení tlačítka použijte stejnou techniku připínání, která je popsána v části IC zásuvky výše.

Vias

• Pro průchodky můžete buď použít oříznutý vodič z LED nebo rezistoru, nebo můžete odizolovat dlouhý 22-drátový drát s pevným jádrem.
• Protáhněte drát otvorem a pomocí páječky pájejte drát k podložkám na obou stranách desky.
• Odřízněte přebytečný drát odstřelovačem drátu.

Držák baterie

• Pomocí pásku držte držák baterie CR2032 pro povrchovou montáž na místě, zatímco jej pájíte. (Je opravdu horko, takže to nechcete držet prsty!)
• Připevněte držák k zadní straně desky přiletováním patek na obou stranách ke čtvercovým podložkám.

Krok 7: Přidejte popruh

Tato část je opravdu na vás. Nejjednodušší způsob, jak přidat popruh, je přišití levných pásků na suchý zip, které najdete v každém obchodě s řemesly/látkami, jako jsou Michael's nebo Jo-Ann Fabrics. Nakonec bychom chtěli udělat řemínek z hezčího materiálu, jako je kůže, a přidat sponu k zapínání, ale to zatím funguje.

Dejte nám prosím vědět, pokud vás napadnou nějaké zajímavé způsoby, jak si hodinky připnout na zápěstí!

Krok 8: Naprogramujte ATtiny

Nyní jsou hodinky fyzicky kompletní, ale čip ATtiny ještě neví, jak ovládat LED diody. Proto to musíme naprogramovat.

Pokud jde o programování ATtiny, existuje několik možností. Můžete si vytvořit rychlý obvod breadboard, použít speciální programovací desku ATtiny nebo si můžete vyrobit šikovný štít Arduino, jako jsme to udělali my, takže od této chvíle můžete tyto čipy snadno programovat.

Pokud jste zkušený výrobce štítů Arduino a chtěli byste zvolit tuto metodu, je v tomto kroku k dispozici soubor desky pro programátora (TinyProgShield.brd). Jednoduše jej vystřihněte, pájejte součásti a spojte jej se svým Arduinem.

Soubor.ino zde a v úvodním kroku je soubor, pomocí kterého budete programovat ATtiny85. Změňte čas v kódu na aktuální čas. Nezapomeňte soubor nahrát do ATtiny do jedné nebo dvou minut, aby se hodinky synchronizovaly se správným časem.

Krok 9: Další variace

Jak již bylo zmíněno v prvním kroku, Sam vyrobil plně SMD verzi hodinek doplněnou o povrchovou montáž ATtiny. Protože nemůžete ATtiny vytáhnout a naprogramovat, musel přidat port mini-USB, který se připojuje k potřebným pinům, aby bylo možné ATtiny naprogramovat externě.

Poté vytvořil štít pro druhý konec kabelu USB, takže vše, co musíte udělat, je zavěsit hodinky na štít a poté naprogramovat ATtiny, jako by to bylo na štítu.

Krok 10: Použijte to

Nasaďte si hodinky Nerd Watch a vyzkoušejte je stisknutím tlačítka.

Umíš číst čas? Pokud jste schopni zjistit čas sledováním sekvence pouze jednou, pak gratulujeme, jste pitomec! Pokud vám čas zabere dvakrát nebo třikrát, jste pořád šprt, protože máte na sobě tyto super nerdské hodinky.

Máte nějaké dotazy nebo připomínky? Napište nám e -mail na adresu [email protected].