The Nerd Watch: 10 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Το ρολόι Nerd εμφανίζει το χρόνο σε δυαδικό χρόνο όταν το κουμπί πιέζεται και δημιουργήθηκε από τον Sam DeRose κατά τη διάρκεια μιας καλοκαιρινής πρακτικής στο αρχηγείο μας. Το ρολόι δείχνει την ώρα και τα λεπτά αναβοσβήνοντας δύο LED στη σειρά για να αντιπροσωπεύσει δύο δυαδικούς αριθμούς 4-bit (σε μεγάλη-ενδιάμεση μορφή). Ακολουθεί μια εξαιρετική περιγραφή του τρόπου ανάγνωσης δυαδικών αριθμών.

Αυτό το σεμινάριο (γραμμένο από τον Sam DeRose) σας δείχνει πώς να φτιάξετε ένα Nerd Watch από την αρχή με μερικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα και μια μηχανή φρεζαρίσματος PCB της Bantam Tools. Υποθέτει ότι έχετε προηγούμενη εμπειρία εργασίας με ηλεκτρονικά εξαρτήματα επιφανείας και ότι δεν είστε ξένοι για ένα πολύμετρο και συγκόλληση. Είναι επίσης χρήσιμο να λάβετε μερικές πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας του Arduino.

Βήμα 1: Λίγες σημειώσεις πριν ξεκινήσουμε

Πώς να πείτε την ώρα: Ο πρώτος αριθμός αντιπροσωπεύει την ώρα και ο δεύτερος αριθμός τον αριθμό που θα έδειχνε ο δείκτης του λεπτού, αν ήταν ένα αναλογικό ρολόι. Για παράδειγμα, εάν το ρολόι αναβοσβήνει 0010 - 0110, αυτό αντιστοιχεί σε 2 - 6, που σημαίνει ότι η ώρα είναι 2 και το λεπτό δείκτη δείχνει το 6, κάνοντας το 2:30. (Ελέγξτε την παραπάνω εικόνα για μια γραφική περιγραφή!) Δεν υπάρχει ένδειξη για το πρωί ή το απόγευμα, αλλά ελπίζουμε ότι είναι σαφές εάν είναι 2:30 το πρωί ή όχι.

Το ρολόι βασίζεται σε ένα έργο που έκανε ο Tony DeRose για το Maker Faire. Χρησιμοποιεί τον ίδιο κώδικα και σχηματικό, αλλά τώρα ο πίνακας έχει σχεδιαστεί για να μοιάζει περισσότερο με ρολόι, ενώ χρησιμοποιούνται πιο κομψά εξαρτήματα τοποθέτησης στην επιφάνεια (SMD) για να είναι χαμηλότερου προφίλ.

Σημείωση: Ο Σαμ έκανε πολλές επαναλήψεις αυτού του ρολογιού - θα δείτε τους αριθμούς έκδοσης στις φωτογραφίες. Εξαιτίας αυτού, οι εικόνες προόδου σε αυτήν την ανάρτηση παραλείπουν μεταξύ διαφορετικών εκδόσεων αρκετά συχνά. Η γενική διαδικασία για κάθε έκδοση είναι ακριβώς η ίδια, ωστόσο, οπότε μην ανησυχείτε εάν το ρολόι σας δεν μοιάζει ακριβώς με την εικόνα.

Μια άλλη σημείωση: Το κύριο μέρος αυτού του πώς-να καλύπτει τον τρόπο δημιουργίας της έκδοσης 2.5, την πιο πρόσφατη έκδοση που χρησιμοποιεί ένα κανονικό τσιπ ATtiny. Ωστόσο, το Βήμα 9 δείχνει μια παραλλαγή, έκδοση 3.1, η οποία χρησιμοποιεί μια επιτοίχια τοποθέτηση ATtiny και μια θύρα mini-USB για τον προγραμματισμό της. Αυτή η έκδοση είναι πολύ πιο δύσκολη στην κατασκευή και τον προγραμματισμό, οπότε θα συνιστούσα να ξεκινήσετε με την έκδοση 2.5 και να δοκιμάσετε την έκδοση 3.1 μόνο εάν αισθάνεστε πραγματικά φιλόδοξοι (ή έχετε εμπειρία με τη συγκόλληση εξαρτημάτων SMD).

Βήμα 2: Πώς λειτουργεί

Το τσιπ ATtiny (το μαύρο τσιπ IC 8 ακίδων) είναι η καρδιά του ρολογιού. Αυτό το τσιπ είναι βασικά μια μικρή έκδοση του ίδιου τσιπ που βρίσκεται μέσα σε ένα Arduino, και έτσι μπορεί να προγραμματιστεί να εκτελεί διαφορετικές λειτουργίες. Σε αυτή την περίπτωση, το τσιπ έχει ένα πρόγραμμα που περιμένει ένα πάτημα ενός κουμπιού και όταν το αντιληφθεί, γειώνει αρκετές από τις ακίδες του, έτσι ώστε το ρεύμα να μπορεί να ρέει από +3 βολτ μέσω των LED, φωτίζοντάς τα. Το ATtiny διαθέτει εσωτερικό ρολόι, οπότε τα LED είναι προγραμματισμένα να αναβοσβήνουν για να εμφανίζουν την ώρα.

Βήμα 3: Εργαλεία, υλικά και αρχεία

ΕΡΓΑΛΕΙΑ

• Μηχανή άλεσης PCB Bantam Tools Desktop
• Υπολογιστής με εγκατεστημένο το λογισμικό Bantam Tools
• Βάση ευθυγράμμισης και υλικό συναρμολόγησης που περιλαμβάνονται με τη φρέζα
• Συγκολλητικό σίδερο
• Μύλοι επίπεδων άκρων, 1/64 ", 1/32" και 1/16 "(προαιρετικά αλλά συνιστώνται, για καθαρισμό της περίσσειας χαλκού)

ΥΛΙΚΑ

• Κενό PCB, FR-1, διπλής όψης
• Ταινία διπλής όψης
• Κόλλα μετάλλων
• Πάστα συγκόλλησης
• Βελόνα ραψίματος
• Νήμα, μαύρο
• Ιμάντες Velcro, 3/4 ", μαύροι ή μια άλλη μορφή λουριού ρολογιού

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ

• Υποδοχή IC, 8 ακίδων
• Τσιπ Atmel ATtiny Χρησιμοποιήσαμε το ATtiny85.
• LED, SMD (2) SMD = συσκευή τοποθέτησης επιφάνειας
• Αντίσταση, ~ 50 Ω, SMD (2) Η ακριβής τιμή δεν είναι σημαντική.
• Κουμπί στιγμής, τετράγωνο, SMD Τα χρησιμοποιήσαμε, αλλά θα ταιριάξουν και άλλα.
• Μπαταρία νομισμάτων, CR2032, 3 βολτ
• Θήκη μπαταρίας σε σχήμα νομίσματος

ΑΡΧΕΙΑ

• Αρχείο πίνακα EAGLE NerdWatchV2.5.brd για το ρολόι
• Το Arduino σκιαγραφεί το NerdWatch.ino για να πάει στο ATTiny. Το αρχείο.zip που περιλαμβάνεται εδώ έχει το σκίτσο, καθώς και τις βιβλιοθήκες που θα πρέπει να εγκαταστήσετε για να λειτουργήσει σωστά το σκίτσο.

Αρχείο EAGLE για προγραμματιστή ATtiny TinyProgShield.brd (προαιρετικό)

• ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Θυμηθείτε να εγκαταστήσετε τις βιβλιοθήκες στο Arduino πριν προσπαθήσετε να μεταγλωττίσετε το σκίτσο. Να πώς:

  • Κατεβάστε και εγκαταστήστε το Arduino αν δεν το έχετε κάνει ήδη. Μπορείτε να το αποκτήσετε από τον ιστότοπο Arduino.
  • Κατεβάστε το αρχείο NerdWatch.zip και θυμηθείτε πού το αποθηκεύσατε.
  • Εκκινήστε το Arduino. Μεταβείτε στο Σκίτσο> Εισαγωγή βιβλιοθήκης> Προσθήκη βιβλιοθήκης και μεταβείτε στο σημείο όπου αποθηκεύσατε το NerdWatch.zip.
  • Επιλέξτε ολόκληρο το αρχείο.zip και αφήστε το Arduino να εγκαταστήσει αυτόματα τις βιβλιοθήκες.
  • Επανεκκινήστε το Arduino για να ενεργοποιήσετε τις βιβλιοθήκες. Σημείωση: Εάν έχετε προβλήματα, τα Arduino Forums είναι ένα θεαματικό μέρος για να κάνετε ερωτήσεις, τόσο για προχωρημένους χρήστες όσο και για νέους προγραμματιστές.
  • Χρησιμοποιήστε το Arduino για να ανοίξετε το NerdWatch.ino και να μεταγλωττίσετε τον κώδικά σας.

Για την έκδοση 3.1 θα χρειαστείτε αυτά τα αρχεία:

• EAGLE αρχείο NerdWatchV3.1.brd
• NerdWatch.zip ίδιο αρχείο όπως για το v2.5
• EAGLE αρχείο SMDtinyProgrammer.brd για τον πίνακα προγραμματιστών SMD ATtiny

Βήμα 4: Ρυθμίστε το λογισμικό Bantam Tools Milling Machine

Εκκινήστε το λογισμικό Bantam Tools. Στη συνέχεια, συνδέστε τη φρέζα στον υπολογιστή σας και ενεργοποιήστε τον.

Εισαγάγετε το αρχείο EAGLE στο λογισμικό Bantam Tools και εκτελέστε τα ακόλουθα βήματα για να ρυθμίσετε την αποκοπή:

• Χρησιμοποιήστε το κουμπί FixturingSetup για να σας καθοδηγήσει στην εγκατάσταση και τη θέση του βραχίονα ευθυγράμμισης.
• Μόλις εγκατασταθεί ο βραχίονας, ρυθμίστε το υλικό σας σε πλάκα διπλής όψης FR1 χρησιμοποιώντας το κουμπί Setup Material.
• Σε αυτόν τον διάλογο, φροντίστε να ευθυγραμμίσετε την προέλευση του υλικού με τον βραχίονα.
• Χρησιμοποιήστε έναν τελικό μύλο 1/32 "και 1/64" για το μπροστινό μέρος της σανίδας και έναν 1/32 "για το πίσω μέρος του σκάφους. (Το πίσω μέρος είναι επίσης εκεί όπου μπορείτε να προσθέσετε τον προαιρετικό άκρο 1/16"..)

Η προεπιλεγμένη ρύθμιση για τον πίνακα FR-1 λειτουργεί καλά για αυτό το έργο. Εάν θέλετε να πειραματιστείτε με περισσότερη εκκαθάριση ιχνών, μπορείτε να ενεργοποιήσετε τη λειτουργία BitBreaker (Προτιμήσεις> κάντε κλικ στο πλαίσιο BitBreaker) και να πειραματιστείτε με τις ρυθμίσεις βάθους και εκκαθάρισης (αυτό είναι για τον χρήστη που γνωρίζει τον δρόμο του γύρω από ένα μύλο).

Εάν χρειάζεστε ανανέωση σχετικά με τη χρήση του μηχανήματος φρέζας PCB Bantam Tools Desktop και τη ρύθμιση του λογισμικού, ανατρέξτε σε αυτόν τον οδηγό Έναρξης.

Βήμα 5: Κόψτε το ρολόι

Φορτώστε το κενό PCB:

• Χρησιμοποιήστε το κουμπί φόρτωσης για να φέρετε το κρεβάτι επεξεργασίας μπροστά.
• Καλύψτε τη μία πλευρά του FR-1 διπλής όψης με ταινία διπλής όψης και ταιριάξτε την σανίδα με την αριστερή γωνία του βραχίονα ευθυγράμμισης.
• Πιέστε σταθερά προς τα κάτω τον πίνακα και, στη συνέχεια, πατήστε το κουμπί Αρχική σελίδα.

Κόψτε τον πίνακα σας:

Κόψτε πρώτα τα ίχνη και τις τρύπες για την κορυφή. Κάντε το κάνοντας κλικ στο Traces and Holesin το παράθυρο του αρχείου σχεδίου

• Όταν τελειώσει, γυρίστε την πλακέτα στο λογισμικό Bantam Tools κάνοντας κλικ στο κουμπί Κάτω.
• Αναστρέψτε επίσης την πραγματική πλακέτα στο μηχάνημα, έτσι ώστε η άκοπη πλευρά να κοιτάζει προς τα πάνω. Βεβαιωθείτε ότι η κάτω πλευρά του πίνακα είναι στο ίδιο επίπεδο με τη δεξιά γωνία του κιγκλίσματος ευθυγράμμισης.
• Κάντε κλικ στο Traces and Outline στο παράθυρο του αρχείου σχεδίου.

Ο μύλος θα κόψει τα υπόλοιπα ίχνη και τρύπες και θα έχετε έναν τελικό πίνακα!

Βήμα 6: Συγκολλητής στα Ηλεκτρονικά

Τώρα έρχεται το κουραστικό μέρος: συγκόλληση των εξαρτημάτων στο ρολόι. Εάν είστε νέοι στη συγκόλληση επιφανείας ή γενικότερα στη συγκόλληση, διαβάστε την παρακάτω περιγραφή. Μπορείτε επίσης να βρείτε μερικές συμβουλές στο έργο Light-Up PCB Necklace.

Για αυτή τη διαδικασία, χρησιμοποιήσαμε έναν φούρνο τοστιέρα για να επανατοποθετήσουμε τη συγκόλληση των μικρότερων εξαρτημάτων SMD, όπως τα LED και οι αντιστάσεις. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήσαμε ένα κανονικό συγκολλητικό σίδερο για να συνδέσουμε τα μεγαλύτερα εξαρτήματα, όπως την υποδοχή IC, το κουμπί και τη θήκη της μπαταρίας.

Ακολουθήστε αυτά τα γενικά βήματα για να προσθέσετε τα συστατικά:

Συστατικά SMD

• Επικολλήστε Dab επικόλληση στα 8 μαξιλάρια, τα οποία θα τοποθετήσουν τα 2 LED και τις 2 αντιστάσεις. Ελέγξτε τις παραπάνω φωτογραφίες για να δείτε τις τοποθεσίες τοποθέτησης.
• Βεβαιωθείτε ότι γνωρίζετε την πολικότητα των LED. Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα πολύμετρο στη ρύθμιση "συνέχειας", ή μπορείτε να κοιτάξετε τη λυχνία LED και να βρείτε το σημάδι ή τις πράσινες γραμμές, που σηματοδοτούν την πλευρά του εδάφους.
• Χρησιμοποιώντας λαβίδες, τοποθετήστε τα LED και τις αντιστάσεις στα τακάκια με την πάστα συγκόλλησης. Βεβαιωθείτε ότι έχετε πάρει την πολικότητα σωστά! Και για τα δύο LED, η γείωση είναι πιο κοντά στο κάτω μέρος του ρολογιού.
• Χρησιμοποιήστε εστία μαγειρέματος, φρυγανιέρα ή απλό κολλητήρι για να λιώσετε την πάστα συγκόλλησης και να στερεώσετε τα εξαρτήματα.

Υποδοχή IC

• Λυγίστε τα καλώδια της πρίζας IC μέσω της οπής, έτσι ώστε να μοιάζει με στοιχείο SMD αντί για εξάρτημα διαμπερής οπής.
• Τα μαξιλάρια στο ρολόι θα είναι αρκετά μακριά για να χωρέσουν τα λυγισμένα καλώδια της πρίζας. Τοποθετήστε την πρίζα και βεβαιωθείτε ότι έχετε καταλάβει πώς τοποθετείται στο ρολόι.
• Αφαιρέστε την πρίζα και τοποθετήστε επικόλληση σε τουλάχιστον ένα μαξιλάρι σε κάθε πλευρά της πρίζας. Συνήθως κάνω μία γωνία και μετά την απέναντι.
• Τοποθετήστε την πρίζα πίσω στα τακάκια με το σήμα ευθυγράμμισης προς τα πάνω. Αυτό δεν απαιτείται, αλλά θα σας βοηθήσει να θυμηθείτε με ποιον τρόπο μπαίνει το ATtiny.
• Πιέστε προς τα κάτω την πρίζα έτσι ώστε να είναι μέχρι κάτω στον πίνακα και χρησιμοποιήστε ένα συγκολλητικό σίδερο για να κολλήσετε τα καλώδια με την πάστα συγκόλλησης στον πίνακα.
• Ολοκληρώστε τη συγκόλληση των υπόλοιπων αγωγών στα τακάκια με ένα συγκολλητικό σίδερο και ένα καρούλι κανονικής συγκόλλησης.

Κουμπί

• Ανάλογα με το κουμπί που παίρνετε, ίσως χρειαστεί να λυγίσετε τα καλώδια προς τα κάτω, ώστε να έρθουν σε καλύτερη επαφή με τα μαξιλάρια.
• Τοποθετήστε το κουμπί στον πίνακα και βεβαιωθείτε ότι οι 2 αγωγοί που είναι συνήθως ανοιχτοί βρίσκονται στο κάτω αριστερό και πάνω αριστερό μαξιλάρι. (Όταν πατηθεί το κουμπί, τα 2 αριστερά μαξιλάρια συνδέονται.)
• Χρησιμοποιήστε την ίδια τεχνική προσκόλλησης που εξηγείται στην ενότητα IC socket παραπάνω για να κολλήσετε το κουμπί.

Vias

• Για τα vias, μπορείτε είτε να χρησιμοποιήσετε ένα κομμένο καλώδιο από LED ή αντίσταση, είτε να αφαιρέσετε ένα μήκος καλωδίου σύνδεσης συμπαγούς πυρήνα 22 μετρητών.
• Κολλήστε το σύρμα μέσα από την τρύπα και χρησιμοποιήστε ένα συγκολλητικό σίδερο για να κολλήσετε σύρμα στα τακάκια και στις δύο πλευρές του πίνακα.
• Κλείστε το πλεονάζον σύρμα με σύρματα.

Θήκη μπαταρίας

• Χρησιμοποιήστε ταινία για να συγκρατήσετε τη θήκη μπαταρίας επιφανειακής στήριξης CR2032 στη θέση της ενώ την κολλάτε. (Κάνει πολύ ζέστη, οπότε δεν θέλετε να το κρατήσετε με τα δάχτυλά σας!)
• Συνδέστε τη θήκη στο πίσω μέρος της σανίδας συγκολλώντας τα πόδια και από τις δύο πλευρές στα τετράγωνα μαξιλάρια.

Βήμα 7: Προσθέστε το λουράκι

Αυτό το μέρος εξαρτάται πραγματικά από εσάς. Ο ευκολότερος τρόπος για να προσθέσετε ένα λουράκι είναι να ράψετε μερικές φτηνές λωρίδες velcro που μπορείτε να βρείτε σε οποιοδήποτε κατάστημα χειροτεχνίας/υφασμάτων όπως το Michael's ή το Jo-Ann Fabrics. Τελικά θα θέλαμε να κάνουμε τον ιμάντα από πιο ωραίο υλικό όπως το δέρμα και να προσθέσουμε μια πόρπη για να το στερεώσουμε, αλλά αυτό λειτουργεί εν τω μεταξύ.

Ενημερώστε μας αν βρείτε κάποιους υπέροχους τρόπους να στερεώσετε το ρολόι στον καρπό σας!

Βήμα 8: Προγραμματίστε το ATtiny

Τώρα το ρολόι είναι φυσικά ολοκληρωμένο, αλλά το τσιπ ATtiny δεν ξέρει ακόμα πώς να ελέγχει τα LED. Γι 'αυτό πρέπει να το προγραμματίσουμε.

Υπάρχουν πολλές επιλογές όταν πρόκειται για προγραμματισμό ενός ATtiny. Μπορείτε να κάνετε ένα γρήγορο κύκλωμα, να χρησιμοποιήσετε έναν ειδικό πίνακα προγραμματισμού ATtiny ή να φτιάξετε μια έξυπνη ασπίδα Arduino, όπως κάναμε εμείς, ώστε να μπορείτε εύκολα να προγραμματίσετε αυτές τις μάρκες από εδώ και στο εξής.

Εάν είστε έμπειρος κατασκευαστής ασπίδων Arduino και θέλετε να επιλέξετε αυτήν τη μέθοδο, το αρχείο του πίνακα για τον προγραμματιστή (TinyProgShield.brd) είναι διαθέσιμο σε αυτό το βήμα. Απλά κόψτε το, κολλήστε τα εξαρτήματα και συνδέστε το με το Arduino σας.

Το αρχείο.ino εδώ και στο βήμα εισαγωγής είναι το αρχείο με το οποίο θα προγραμματίσετε το ATtiny85. Αλλάξτε την ώρα στον κωδικό στην τρέχουσα ώρα. Βεβαιωθείτε ότι έχετε ανεβάσει το αρχείο στο ATtiny σας μέσα σε ένα ή δύο λεπτά, έτσι ώστε το ρολόι να συγχρονιστεί με τη σωστή ώρα.

Βήμα 9: Άλλες παραλλαγές

Όπως αναφέρθηκε στο πρώτο βήμα, ο Sam δημιούργησε μια πλήρως SMD έκδοση του ρολογιού, πλήρης με επιτοίχια τοποθέτηση ATtiny. Δεδομένου ότι δεν μπορείτε να τραβήξετε το ATtiny για να το προγραμματίσετε, έπρεπε να προσθέσει μια θύρα mini-USB που συνδέεται με τις απαραίτητες ακίδες, έτσι ώστε το ATtiny να μπορεί να προγραμματιστεί εξωτερικά.

Έπειτα έφτιαξε μια ασπίδα για το άλλο άκρο του καλωδίου USB, έτσι ώστε το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να συνδέσετε το ρολόι στην ασπίδα και στη συνέχεια να προγραμματίσετε το ATtiny σαν να είναι στην ασπίδα.

Βήμα 10: Χρησιμοποιήστε το

Βάλτε το Nerd Watch σας και δοκιμάστε το πατώντας το κουμπί.

Μπορείτε να διαβάσετε την ώρα; Εάν είστε σε θέση να πείτε την ώρα παρακολουθώντας τη σειρά μόνο μία φορά, τότε συγχαρητήρια, είστε σπασίκλας! Εάν χρειάζεστε δύο ή τρεις φορές για να πάρετε το χρόνο, τότε, είστε ακόμα ένας σπασίκλας επειδή φοράτε αυτό το σούπερ σπασμένο ρολόι.

Έχετε ερωτήσεις ή σχόλια; Στείλτε μας ένα email στη διεύθυνση [email protected].