MALÉ 3D vytištěné OLED náramkové hodinky: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Dobrý den, chcete si vyrobit vlastní náramkové hodinky?

Postavit malé náramkové hodinky pro kutily je určitě výzva. Výhodou je radost z toho, že se váš vlastní nápad stal skutečností, a být hrdý na to, že jste dosáhli této úrovně dovedností…

Důvodem, proč jsem si vyrobil vlastní hodinky, bylo to, že se moje levné chytré hodinky-uváděné jako vodotěsné-vzdaly svého ubohého ducha, jakmile se ponořily do bazénu …: (Takže jsem byl naštvaný na nákup hodinek (další drahý „solární“ -Watch to také vzdal-jeho proprietární malá baterie neměla šanci vyměnit …).

Na druhé straně, stávající projekty DIY-Watch pro mou příchuť byly většinou příliš těžké nebo příliš rustikální-proto jsem se rozhodl postavit si vlastní hodinky s možností zahrnout své oblíbené funkce!

Pokud chcete, můžete software upravit tak, abyste realizovali své vlastní nápady: Komentoval jsem všechny řádky (v závislosti na zvoleném programu mezi 700–800 řádky…)-Buďte však varováni: Tento projekt je opravdu náročný a rozhodně není pro začátečníky ! Malá a lehká forma (30 x 30 x 10 mm) vyžaduje přesné zacházení s 3D potištěným pouzdrem a pečlivé pájení oboustranné desky: přestože existuje možnost uspořádání desky desky plošnými spoji (soubory Eagle a Gerber) zahrnuto) zde jsem to udělal svou specializovanou metodou Toner-Direct-instrukce proto také zde zahrnuta).

Vlastnosti hodin:

-128x64px OLED displej zobrazuje digitální a analogové hodiny, aktivuje se pravým tlačítkem a zobrazuje datum, čas, úroveň baterie a teplotu zápěstí. Alternativně (pokud chcete) může obsahovat alarm nebo časovač.

-Kompletní měsíční kalendář se zobrazí stisknutím levého tlačítka na více než 0,6 s, čímž se zvýrazní aktuální den v týdnu.

- Krátkým stisknutím levého tlačítka vyberete jednoduchou nabídku, ve které vyberete datum, čas (a budík nebo časovač, jsou -li vybrány pro zahrnutí do programu), hodnoty, které chcete nastavit pomocí pravého tlačítka.

-Dvojitým stisknutím pravého tlačítka se aktivuje malá LED dioda „Svítilna“-světlo (dobré pro černé noci).

-Mezi 22:00 a 7:00 se OLED displej automaticky ztlumí (viz tam, včetně speciální funkce stmívání!), Aby v noci neslepil.

- Li-Ion baterie vydrží téměř 2 roky, za předpokladu, že displej+elektronika spotřebovává přibližně 25mA s výdrží 5s a zobrazuje hodiny přibližně 10krát denně.

Krok 1: Seznam dílů

Potřebné nástroje:

Pokud rádi experimentujete s hardwarem a softwarem, potřebujete:

• Breadboard 8,2 x 5,5 cm AliExpress

• 3, 3V regulovaný zdroj energie, jako je tento na výše uvedeném schématu nebo jeden podobný zdroj, např. z konektoru 5V-USB (500mA). ⇒ AMS1117-Adj ⇒ ebay

• Adaptér SMD SOIC-8 na DIP-8 pro RTC-Chip ebay

• Atmel ISP -Programmer jako „USBTiny“- AliExpress

• Arduino Pro Mini AliExpress

• Breadboard Jumper-Wires Banggood

(Elektronické) Potřebné díly:

• ⇒ viz Html-BOM-soubor pro elektronické součástky (Stáhnout).

• Oboustranná deska pro samotné hodiny: ⇒ viz krok „Jak vyrobit oboustrannou desku metodou přímého toneru“.

• 1x - baterie ř24 x 3 mm - lithiová baterie 3, 2 V (knoflíková baterie) - CR2430 - AliExpress

• Páska #25 mm Kapton / Polymid pro izolaci mezi deskou / baterií a deskou OLED

• 1x řemínek na zápěstí 20 mm - doporučuji „řemínek na hodinky z nerezové oceli Milanaise“- ebay

• Pouzdro s 3D tiskem: ⇒ viz soubor ke stažení s pokyny (krok).

Jedna deska ze dvou?

V případě, že byste chtěli vytvořit jednu desku ze dvou (uC, RTC, další části A desku řízení OLED v jednom), můžete pro displej SSD1306-I2C použít můj obvod + rozložení desky (viz Stáhnout: OLED-Display_SSD1306-I2C-Circuit.zip). Pomocí 2 celých vrstev je izolujte od displeje a baterie pomocí Kapton Tape, takže hodiny mohou být ještě asi o 1,5 mm plošší.

Krok 2: Elektronický obvod

Nejprve musíme znát základy:

Tyto hodiny OLED jsou vyrobeny s čipem DS3231 RTC (Hodiny reálného času v menší formě SMD SO-8), čarodějnice je řízena známým ovladačem ATMega328P- (Arduino)-µController a-na rozdíl od běžně používaných měkkých -StandBy (u µController) - tyto hodiny jsou kromě RTC vybaveny úplným elektrickým vypnutím po 5 sekundách. Toto vypnutí jsem provedl dvěma mosfetovými tranzistory, které ve spojení s uC a pravým tlačítkem (D8) fungují jako „přepínací přepínač“.

Jako vstupy fungují dvě malá tlačítka na obou stranách pouzdra (D6 a D8), která ovládá nabídku a nastavení hodin.

Hodiny mají zobrazení data a času, (zobrazení alarmu - je -li součástí programu), svítilnu a kalendář aktuálního měsíce+dne. Ve 2. verze zahrnula alarm, lze jej nahradit také časovačem.

V noci je displej mezi 23:00 a 7:00 (23: 00h a 07: 00h) ztlumený.

Funkce 2 tlačítek (na levé a pravé straně):

• Tlačítko CHANGE D8, (na pravé straně), stisknutí:

1x = aktivace uC/Zobrazení, takže zobrazení času+data atd. Asi na 5 sekund před vypnutím (= displej tmavý).

2x = rozsviťte baterku/pochodeň.

3x = návrat do normálního režimu (= režim-0).

• Tlačítko SELECT D6 (na levé straně):

Jedním stisknutím D6 vyberete MODE, posunete režimy od 1-10, změníte datum/čas atd. (Dow, day, year, time, seconds, alarm… on/off).

Tlačítko D8 vpravo zvyšuje vybrané hodnoty REŽIMŮ, nastavuje a ukládá výběrem dalšího REŽIMU (levým tlačítkem D6)…

Chcete -li změnit sekundy, nastavte hodiny na +1 minutu a poté stisknutím pravého tlačítka (D8) na 59 sekund synchronizujte s externím časem.

Synchronizaci času/data je také možné stáhnout čas PC na dávkový soubor: Sériové připojení k externímu Arduinu-odtud na čtyři I2C-piny Clock-OLED. (UC hodin zůstává v tuto chvíli deaktivováno, za tímto účelem jsem zahrnoval 2 R s 4,7 kΩ, R7 a R8 - přemostěte je, pokud se nepoužívají!)…

• Kalendář měsíce / data:

Pokud stisknete levé tlačítko (D6) déle než 0,6 sekundy, zobrazí se skutečný měsíční kalendář. Žádná samodeaktivace! Pokud je jedno ze dvou tlačítek stisknuto ještě jednou, kalendář se opustí.

• ALARM: (pokud je součástí softwarového programu + vybaven hardwarovým výškovým reproduktorem nebo mikro-piezo-bzučákem)

Lze nastavit tak, aby pípalo při včasném zápase každý den ve stejnou dobu (24 hodin, 60 metrů). Hvězdička v pravém horním rohu displeje indikuje, zda je alarm „zapnutý“nebo ne. Užitečnou alternativou k Poplachovému programu by mohl být časovač… (dělat).

• Baterie:

Baterie je lithiová baterie CR2430 (ø24x3 mm) s výkonem přibližně 300 mA. Symbol baterie označuje (analogovou) úroveň baterie (3, 25 V = plná, 2, 75 V = prázdná). Hodiny pracují s napětím od +5, 0V až +2, 0V (výchozí: 3, 0V). Pouze Flash-LED funguje od max. +4, 0V až +2, 7V. Varování: Neaktivujte jej 5V! - to je na LED příliš - vyprší během několika sekund, přestože je vybaven odporem 33Ω. Absolutní max. Napětí pro procesor a RTC je 5, 25 V (+5 V USB pro programování uC přímo na ISP, bez bootloaderu!).

• Teplota:

RTC má vestavěný teplotní senzor (pro korekci odchylky teploty vestavěného krystalu), takže jej můžeme použít k zobrazení (zápěstní) teploty.

• Flash-LED:

Pokud dvakrát stisknete tlačítko CHANGE (D8), „ve tmě“svítí relativně jasné světlo. Pozor: Žádná samodeaktivace! Opětovným stisknutím tohoto pravého tlačítka se tato LED dioda deaktivuje a na 5 sekund se zobrazí normální displej.

• Soft resetovací pin: Resetovací pin (D7) resetuje všechna uložená data, pokud je uzemněna (otevřené pouzdro: pravá spodní strana). Používá se při programování, zkrátka pro „soft-reset“všech vstupních hodnot…

Obvod:

Podíváme-li se na schéma, vlevo je nahý ovladač „Arduino“µController (ATMega328-P), aktivovaný pravým tlačítkem (D8) na vstupu D12: Tlačítko-D8 táhne bránu P-Mosfet dolů přes odpor R5 a dioda D1, takže P-Mosfet „zapne“a spojí VBAT s VCC: µController+Display dostane proud!

Chcete-li vidět „Přepínací princip dvou Mosbetů, nahrál jsem tento„ Flip-Flop se dvěma Mosfety “(soubory Eagle).

Po 5 s se µC automaticky vypne prostřednictvím výstupu D5, který deaktivuje oba MOSFETy a zatáhne Bránu N-Mosfetu dolů, takže R5 (a Brána P-Mosfetu) jde „vysoko“a P-Mosfet přeruší proud µC a OLED displeje. VCC klesající drží bránu N-Mosfet dolů přes R3 a R6 (pod jeho prahovým napětím brány), takže obvod zůstává vypnutý.

Na levé horní straně vidíme „zvětšené“napětí VBAT prostou bílou LED s asi 2,5 V, zmenšenou o 100 k z VBAT (asi 3, 2 V) na asi 1, 1 V (max), která se používá jako interní analogový vstup pro měření skutečného napětí baterie.

µController, RTC a OLED-Display komunikují přes I²C, jednoduchou a efektivní 2vodičovou komunikaci, implementovanou v každé knihovně.

K pájení dílů SMD je užitečné použít malou pinzetu se špičatými konci, takže při nanášení malých částí SMD bude snazší manipulace (polohování) a pájení pak pomocí jemné pájecí špičky, pájení první jedné strany SMD -Část, předehřejte bod pájky na přibližně 330 ° C před přidáním nízkotavitelného a jemného cínového drátu (ø 0,5 mm) k bodu pájení.

Stáhněte si rozložení Circuit + Board:

Krok 3: Hardware: Jak vyrobit oboustrannou desku metodou přímého toneru

Pokud si chcete koupit oboustrannou desku, zde jsou k dispozici soubory Eagle + (potřebné) Gerber (ke stažení).

Pokud si chcete desku vyrobit sami, ukážu vám přesnou metodu výroby oboustranné tabule na „TonerDirect“.

1. Vytiskněte soubor „OLED-Clock-2-nl_TonerDirect.pdf“na „Toner Transfer Paper“, 2. Vystřihněte 2 pruhy papíru, jeden proužek pro každou stranu desky, 3. s jehlami o 0,5 mm přesně bodají 4 rohy desky (použijte lupu s jasným světlem - je velmi důležité vpíchnout jehly s nejlepší možnou přesností uprostřed 4 rohových průchodek!).

4. Vytiskněte (na běžný prázdný papír) soubor „OLED-Clock-2-nl_Frame.pdf“a výsledek spojte na oboustrannou měděnou desku s obvody (tloušťka 0,5-0,8 mm). Vyřezejte desku s asi 2-3 mm větší tolerancí (zde asi 35 x 35 mm), poté vyvrtejte 4 otvory přesně na rozích vrtákem 0,6 mm. Po tomto kroku vyjměte papír acetonem a rozdrťte 2 měděné strany desky jemným brusným papírem (min. 400). Po tomto kroku se již desky nedotýkejte prázdnými prsty! Povoleno je uchopit jej do strany (čistými prsty).

5. Označte shodný směr papíru Toner-Tranfer na 2 netištěných stranách!

6. Propíchněte jehly papírem, poté deskou a nakonec je protáhněte protilehlým papírem.

7. Poté, co se tři „vrstvy“přesně shodují, vyměňte jehly za 4 kusy 0,5 mm měděného drátu, ohnuté na jednom konci o 90 °, aby nepropláchly. Po tomto kroku ohněte dráty na druhé straně o 90 ° a konce zastřihněte.

8. Takto připravený tento kus může projít 3krát (upraveným) tonerovým laminátorem, zahřátým až na 200 °!

9. Odřízněte malé kousky 0,5 mm drátu a odstraňte zbývající opěrky drátu. Poté odstraňte dva papíry a voilá: toner se pevně drží na mědi.

10. Kontrola čistých šňůr: Pokud je šňůra přerušena, můžeme ji opravit trvalým vodotěsným perem. Ve většině případů stačí větší plochy uzavřít několik malých otvorů. V opačném případě (pokud je výsledek neuspokojivý) odstraňte toner kuchyňským papírem a acetonem a opakujte kroky 1-9.

11. Čisté leptání: své DIY měděné desky naleptám roztokem persíranu sodného (jedna až dvě čajové lžičky) s hladinou asi 5 mm vody v klasické misce Pyrex (1-1, 5L), toto řešení se zahřeje na asi 80 ° C (vím, tato relativně vysoká teplota ničí persulfát, ale leptá mnohem rychleji jako při nižších teplotách a vytváří ostré a čisté hrany během několika minut). Zbývající persulfát nechám po úplném zaschnutí tlumit a vyškrábat krystaly ven, shromáždím je do staré nádoby k recyklaci!

11. Ovládejte měděné čáry a povrchy pomocí lupy.

12. Odstraňte vyčnívající okraje pomocí svislé pásové brusky (jako v mém prvním pokynu) a kontrolní rozměry pomocí posuvného měřítka: 2 strany tlačítek musí být rovnoběžné se vzdáleností 27,4 mm, ale dávejte pozor, abyste nebrusili- vypněte 2 tlačítkové kontakty!

Krok 4: Software a blikání

Programování desky:

Program je napsán v jazyce C ++, takže jej můžeme upravit pomocí jednoduchého editoru ASCII, a pokud je to potřeba, přečtěte si vysvětlivky na konci každého řádku …

Důležité: Sériové blikání Arduina nemůžeme použít k programování µC, protože bootloader potřebuje příliš mnoho času mezi „Start“(stisknutím tlačítka D8) a „Display-On“. Musíme to tedy flashovat bez Bootloaderu (běžně se používá na všech deskách Arduino). Naprogramujeme tedy naši desku podle (Atmel) ISP-Connector + Programmer. Zde vyrobený (integrovaný) konektor ISP je vyroben z 6 mini zásuvkových konektorů vylomených z řady a připájených uvnitř na pravé straně desky, poté spojených (malou!) 6pólovou lištou (2,54 mm- mřížka), jako na poslední fotografii v předchozím kroku.

Ke kompilaci programu potřebujete nejen Arduino-GUI, ale ještě několik knihoven (ke stažení):

- Knihovna Wire (obsažená v programu Arduino) - pro komunikaci přes I²C mezi. µC, RTC a OLED displej

- Knihovna EEPROM (také obsažená v programu Arduino) - pro uložení několika hodnot do µController

- "Adafruit_GFX" + "Adafruit_SSD1306" - obě knihovny pro řízení OLED displeje

- EnableInterrupt- funguje s přerušeními portů/pinů Arduina (⇒ tlačítkové vstupy)

-DS3231-RTC-chip: nepotřebuji knihovnu, napsal jsem funkce několika knihoven nalezených na internetu a jejich používání je tak jednodušší. Jsou zahrnuty na konci hlavního programu („OLED-Clock-2-nl.ino“).

Upozornění: Knihovna Adafruit (až dosud) ve skutečnosti nemá efektivní zpracování stmívání OLED čipu, proto jsem zkopíroval řetězec z internetu a vložil jej na konec knihovny „Adafruit_SSD1306“, u které lze čaroděj ztlumit. displej, o něco užitečnější … (⇒ viz stažení doplňku „Jak nastavit jas na OLED display.zip“, zde na konci).

Práce s 3, 2V - tedy pomocí interního 8Mhz (bez 16Mhz -Crystal):

ΜC je zde dostatečně rychlé na to, aby fungovalo bez krystalu 16 MHz, takže (s 3,2 V z baterie) můžeme použít interní předprogramované 8 MHz (o jednu část méně na pájení:-).

Po načtení a kompilaci dodaného programu „OLED-Clock-2-nl.ino“v Arduino-GUI (stažení) zkopírujte výsledek.hex do složky avrdude.

(kompilovaný soubor.hex se nachází v dočasné složce počítače, tam v podsložce jako:

"C: / Tmp / arduino_build_646711 / xyz.ino"-v něm najdete požadovaný kompilovaný hex soubor, v tomto případě náš "OLED-Clock-2-nl.ino.hex".

Šestihranný soubor lze nyní blikat (zde „ručně“podle počtu příkazů na příkazovém řádku) prostřednictvím konektoru ISP, ale potřebujete programátor jako USBTiny nebo AVRISP2 se 6pinovým konektorem ISP (můj ISP konektor je DIY-out z malého 6pólového konektoru, jak je znázorněno na mé poslední fotografii, takže v případě potřeby můžete desku kdykoli přeprogramovat).

Nyní připojte 6pinový programátor k desce (předpokládám známou zkušenost s deskami Arduino) …

Připojeno v příkazovém okně (v systému Windows přejděte do složky avrdude a poté zadejte cmd)-vložte následující řádek:

avrdude.exe -C avrdude.conf -v -V -p m328p -c usbtiny -e -D -U flash: w: OLED -Clock -2 -nl.ino.ino.hex: i

Poté, co blikání ovladače µController skončí, je třeba nastavit vhodné „pojistky“(ovladače µController):

avrdude -p atmega328p -c usbtiny -U lfuse: w: 0xFF: m -U hfuse: w: 0xD7: m -U efuse: w: 0xFF: m -U lock: w: 0x3F: m

Pokud si přejete upravit jedno z těchto nastavení, můžete o něm zjistit více pomocí této online kalkulačky pojistek.

Krok 5: Případ

Výroba elektronické desky je nejen náročná, ale také malá a lehká skříňka této desky!

Zde si stáhněte své zamýšlené pouzdro s vhodným adaptérem baterie CR2032 a vložte běžnější použitou baterii. Elektronická deska a baterie musí být navzájem zcela izolovány pomocí pásky Kapton-Polimid-Tape nebo silné alternativy. Nepoužívejte jednoduchou lepicí pásku, je příliš slabá na silnou izolaci a může způsobit zkrat baterie!

Experimentoval jsem s mnoha rozvrženími (pro 3D-tištěné PLA) a dospěl jsem k tloušťce stěny asi 1,3 mm. V této formě jsou síly vycházející z pásku na zápěstí efektivně drženy oběma stranami pouzdra ve spojení se zaklapávacím víkem. Ostatní strany mohou být hubenější, asi 1,0 mm…

Takže úprava výšky pouzdra (v případě úpravy desky …?) Nebude velký problém.

Také, pokud byste měli alarm nebo časovač uvnitř, potřebujete další případ, a tak jsem navrhl, jak vložit malý piezo výškový reproduktor (nebo například tento mikro reproduktor: CUI-15062S) … (Viz Případ-2).

Po vytištění pouzdra (s doporučenou výškou vrstvy 0,1 mm a asi 50% výplní s „překrytím stěny“) musíte přebrousit překonávající boční struny, okraje dostatečně zaokrouhlit, ale ne příliš … A o něco náročnější je podat 4 malé západky víka v pravém ~ 100-120 ° úhlu, aby zapadly do pouzdra dostatečně silné, ale bez dilatace nebo zlomení-ani aby víko nebylo příliš malé zůstat v pořádku…

Čtvercový otvor pro OLED musí být také pečlivě vyplněn tak, aby přesně odpovídal obrysu skla OLED, aniž by došlo k jeho zlomení při zkoumání vložení desky+OLED displeje (nyní ve spojení). Buďte tedy opatrní při podávání a opakovaném zkoušení, zda všechny části sedí.

Výsledné kouřovody lze nejlépe odstranit ostrým řezacím nožem.

Nyní můžete vložit řemínek na zápěstí s kouskem mosazného drátu (ř1 mm, délka: 28,5 mm). Za tímto účelem musí být 2 otvory v držácích pouzdra vyvrtány tak, aby drát procházel, ale poté pevně zapadl do držáků.

Než vyzbrojíte pouzdro elektronikou a popruhy - je možné jej smaltovat barvou (doporučuji automobilový ředidlo - rychleji schne, lepí méně prachu na povrchy!). Doporučuji také nejprve ošetřit (tenčím) uzemňovacím sprejem, který lze poté vybrousit na jemně hladký povrch bez vytištěných čar a vad. Osobně dávám přednost zlaté nebo stříbrné povrchové úpravě, nebo by byla hezká také dřevěná úprava - to je na vašem výběru …

Krok 6: Závěry

Úvahy o baterii:

Li-iontová baterie CR2432 má kapacitu přibližně 300 mAh, takže vydrží přibližně 2 roky, pokud se hodiny zobrazují přibližně 10krát (každý á 5 sekund) denně. Můžete jej tedy vyměnit za běžnější dostupnou (ale menší) lithium-iontovou baterii CR2032, která vydrží přibližně 1, 4 roky s 210mA.

Hledal jsem také dobíjecí lithiový knoflíkový článek jako (běžný) CR2430 a našel jsem toto: "LIR-2430". Tato baterie má pouze asi 50mA kapacitu, ale je dobíjecí např. prostřednictvím bezdrátového přenosu energie … Za tímto účelem jsem vyrobil sondu a výsledek vidíte v přiloženém schématu +. Samotný přenos energie dělá svou práci velmi pěkně. Chcete-li vyleptat plochou cívku asi 30 otáčkami přes ploché víko epoxidové desky, zůstává ToDo… K nabíjení baterie jsem navrhl jednoduchý nabíjecí obvod s bílou LED a 2 Schottkyho diodami pro omezení koncového nabíjecího napětí za to dobíjí na maximum asi 3,6V…

Nakonec - VELMI důležité:

!!! NIKDY NEDOBÍJEJTE NEDOBÍJECÍ LI-IONOVOU BATERII !!! - může explodovat a vznítit se!

Kuriózně jsem experimentoval s (nenabíjecím) CR2430 Li-Ion-knoflíkovým článkem, jako preventivní opatření-v uzavřené nádobě … Asi po jedné hodině nabíjení při konstantních 3,3 V jsem si všiml malé konvexní deformace pouzdra … a přestože napětí této baterie vzrostlo z 2,8 na 3,2 V, kapacita na konci byla výrazně snížena! -takže dobíjení nedává smysl: tyto knoflíkové články opravdu nelze NABÍJIT.

Zbývá udělat:

• a (softwarově) Funkce časovače + (hardware + pouzdro)-tweeter nebo vibrátor-motor

• bezdrátový dobíjecí obvod

• Lesklý kovový nebo dřevěný povrch.