Nerd Watch: 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Nerd Watch zobrazuje čas v binárnom formáte po stlačení tlačidla a vytvoril ho Sam DeRose počas letnej stáže v našom sídle. Hodinky ukazujú hodinu a minúty postupným blikaním dvoch diód LED, ktoré predstavujú dve 4-bitové binárne čísla (vo formáte big-endian). Toto je skvelý popis, ako čítať binárne čísla.

Tento tutoriál (napísal Sam DeRose) vám ukáže, ako vytvoriť hodinky Nerd od začiatku s niekoľkými elektronickými komponentmi a stolnou frézou na dosky plošných spojov Bantam Tools. Predpokladá to, že máte predchádzajúce skúsenosti s prácou s elektronickými súčiastkami na povrchovú montáž a že vám nie je cudzí ani multimeter a spájkovanie. Je tiež užitočné zozbierať malé informácie o tom, ako Arduino funguje.

Krok 1: Niekoľko poznámok, než začneme

Ako zistiť čas: prvé číslo predstavuje hodinu a druhé číslo predstavuje minútu, na ktorú by ukazovala ručička, keby išlo o analógové hodiny. Ak napríklad hodinky blikajú 0010 - 0110, zodpovedá to 2 - 6, čo znamená, že hodina je 2 a minútová ručička ukazuje na 6, takže je 2:30. (Grafický popis nájdete na obrázku vyššie!) Neexistuje žiadny náznak dopoludnia alebo popoludní, ale dúfajme, že je jasné, či sú 2:30 ráno alebo nie.

Hodinky sú založené na projekte Tony DeRose vyrobenom pre Maker Faire. Používa rovnaký kód a schému, ale teraz je doska rozložená tak, aby vyzerala skôr ako hodinky, a na zníženie profilu sú použité elegantnejšie komponenty povrchovej montáže (SMD).

Poznámka: Sam vykonal mnoho opakovaní týchto hodiniek - na fotografiách uvidíte čísla verzií. Z tohto dôvodu obrázky o pokroku v tomto príspevku pomerne často preskakujú medzi rôznymi verziami. Všeobecný postup pre každú verziu je však úplne rovnaký, takže si nemusíte robiť starosti, ak hodinky nevyzerajú úplne ako na obrázku.

Ďalšia poznámka: Hlavná časť tohto postupu obsahuje informácie o tom, ako vytvoriť verziu 2.5, najaktuálnejšiu verziu, ktorá používa bežný čip ATtiny. Krok 9 však zobrazuje variáciu, verziu 3.1, ktorá na jej programovanie používa povrchový držiak ATtiny a port mini-USB. Táto verzia je výrazne ťažšie zostaviť a naprogramovať, preto by som odporučil začať s verziou 2.5 a verziu 3.1 vyskúšať iba vtedy, ak sa cítite skutočne ambiciózni (alebo máte skúsenosti s spájkovaním súčiastok SMD).

Krok 2: Ako to funguje

Srdcom hodiniek je čip ATtiny (čierny 8-kolíkový IC čip). Tento čip je v podstate malou verziou toho istého čipu, ktorý je súčasťou Arduina, a preto môže byť naprogramovaný tak, aby vykonával rôzne funkcie. V tomto prípade má čip program, ktorý čaká na stlačenie tlačidla, a keď ho zaznamená, uzemní niekoľko svojich pinov, aby prúd mohol prúdiť od +3 voltov cez LED diódy a rozsvietiť ich. ATtiny má vnútorné hodiny, takže diódy LED sú naprogramované tak, aby blikali a zobrazovali čas.

Krok 3: Nástroje, materiály a súbory

NÁSTROJE

• Stolná fréza na dosky plošných spojov Bantam Tools
• Počítač s nainštalovaným softvérom Bantam Tools
• Vyrovnávacia konzola a montážny materiál sú súčasťou frézky
• Spájkovačka
• Rovinné frézy, 1/64 palca, 1/32 palca a 1/16 palca (voliteľné, ale odporúčané na čistenie nadbytočnej medi)

MATERIÁLY

• PCB polotovar, FR-1, obojstranný
• Obojstranná lepiaca páska
• Spájka
• Spájkovacia pasta
• Šijacia ihla
• Niť, čierna
• Remienky na suchý zips, 3/4 ", čierne alebo v inej forme remienka na hodinky

ELEKTRONICKÉ KOMPONENTY

• Zásuvka IC, 8-kolíková
• Atmel ATtiny čip Použili sme ATtiny85.
• LED diódy, SMD (2) SMD = zariadenie na povrchovú montáž
• Rezistory, ~ 50 ohmov, SMD (2) Presná hodnota nie je dôležitá.
• Krátke tlačidlo, štvorcové, SMD Použili sme tieto, ale zmestia sa aj ostatné.
• Knoflíková batéria, CR2032, 3-voltová
• Držiak gombíkovej batérie

SÚBORY

• Palubný súbor EAGLE NerdWatchV2.5.brd pre hodinky
• Arduino skica NerdWatch.ino ísť na ATTiny. Tu zahrnutý súbor.zip obsahuje náčrt a tiež knižnice, ktoré si musíte nainštalovať, aby skica správne fungovala.

Súbor EAGLE pre programátora ATtiny TinyProgShield.brd (voliteľné)

• POZNÁMKA: Predtým, ako sa pokúsite skicu zostaviť, nezabudnite nainštalovať knižnice do Arduina. Tu je postup:

  • Ak ste to ešte neurobili, stiahnite si a nainštalujte Arduino. Môžete ho získať na webe Arduino.
  • Stiahnite si súbor NerdWatch.zip a zapamätajte si, kam ste ho uložili.
  • Spustite Arduino. Prejdite na položku Skica> Importovať knižnicu> Pridať knižnicu a prejdite na miesto, kam ste uložili NerdWatch.zip.
  • Vyberte celý súbor.zip a nechajte Arduino nainštalovať knižnice automaticky.
  • Reštartujte Arduino a aktivujte knižnice. Poznámka: Ak máte nejaké problémy, fóra Arduino sú úžasným miestom na kladenie otázok pre pokročilých používateľov aj pre nových programátorov.
  • Pomocou Arduina otvorte NerdWatch.ino a skompilovajte svoj kód.

Pre verziu 3.1 budete potrebovať tieto súbory:

• Súbor EAGLE NerdWatchV3.1.brd
• NerdWatch.zip rovnaký súbor ako pre v2.5
• Súbor EAGLE SMDtinyProgrammer.brd pre dosku programátora SMD ATtiny

Krok 4: Nastavte softvér frézky Bantam Tools

Spustite softvér Bantam Tools. Potom pripojte frézku k počítaču a zapnite ju.

Importujte súbor EAGLE do softvéru Bantam Tools a podľa nasledujúcich pokynov nastavte strih:

• Pomocou tlačidla Nastaviť upevnenie vás prevedie inštaláciou a umiestnením zarovnávacej konzoly.
• Akonáhle je držiak nainštalovaný, nastavte svoj materiál na obojstrannú dosku FR1 pomocou tlačidla Nastaviť materiál.
• V tomto dialógu zarovnajte pôvod materiálu s konzolou.
• Na prednú stranu dosky použite plochú stopkovú frézu 1/32 "a 1/64" a na zadnú stranu dosky 1/32 ". (Na zadnú stranu je tiež možné pridať voliteľnú stopkovú frézu 1/16".)

Predvolené nastavenie pre vašu dosku FR-1 funguje v tomto projekte dobre. Ak chcete experimentovať s väčším odstupom stopy, môžete zapnúť režim BitBreaker (Predvoľby> kliknúť na pole BitBreaker) a experimentovať s nastaveniami hĺbky a svetlosti (to je pre používateľa, ktorý sa v mlyne vyzná).

Ak potrebujete aktualizáciu používania stolnej frézky na dosky plošných spojov Bantam Tools a nastavenia softvéru, prečítajte si túto príručku Začíname.

Krok 5: Vystrihnite hodinky

Vložte prázdnu dosku plošných spojov:

• Pomocou tlačidla Načítanie posuňte lôžko obrábania dopredu.
• Zakryte jednu stranu obojstranného FR-1 obojstrannou páskou a dosku zarovnajte s ľavým rohom zarovnávacej konzoly.
• Pevne stlačte dosku a potom kliknite na tlačidlo Domov.

Odstrihnite dosku:

Najprv vyrežte stopy a otvory pre vrch. To urobíte kliknutím na Traces and Holes v okne súboru plánu

• Keď je to hotové, preklopte dosku v softvéri Bantam Tools kliknutím na tlačidlo Dole.
• Otočte aj skutočnú dosku v stroji tak, aby nepokosená strana smerovala nahor. Uistite sa, že spodná strana dosky je v jednej rovine s pravým rohom zarovnávacieho prípravku.
• V okne súboru plánu kliknite na položku Trasy a obrys.

Mlyn vyreže zvyšné stopy a diery a vy budete mať hotovú dosku!

Krok 6: Spájka na elektronike

Teraz prichádza únavná časť: spájkovanie komponentov s hodinkami. Ak s spájkovaním na povrch alebo spájkovaním všeobecne začínate, prečítajte si popis nižšie. Niekoľko tipov nájdete aj v projekte Light-Up PCB Náhrdelník.

Na tento proces sme použili hriankovačovú pec na spájkovanie menších súčiastok SMD, ako sú LED diódy a odpory. Potom sme pomocou bežnej spájkovačky pripevnili väčšie súčiastky, ako sú zásuvka IC, tlačidlo a držiak batérie.

Pri pridávaní komponentov postupujte podľa týchto všeobecných krokov:

Komponenty SMD

• Pájkovaciu pastu naneste na 8 podložiek, na ktoré sa namontujú 2 diódy LED a 2 odpory. Miesta umiestnenia nájdete na vyššie uvedených fotografiách.
• Skontrolujte, či poznáte polaritu diód LED. Na tento účel môžete použiť multimeter v nastavení „kontinuity“alebo sa môžete pozrieť na diódu LED a nájsť značku začiarknutia alebo zelenú čiaru (čiary), ktoré označujú zemnú stranu.
• Pomocou pinzety umiestnite LED diódy a odpory na podložky pomocou spájkovacej pasty. Dbajte na správnu polaritu! U oboch LED diód je zem bližšie k spodnej časti hodiniek.
• Na roztopenie spájkovacej pasty a pripevnenie komponentov použite varnú dosku, hriankovač alebo obyčajnú spájkovačku.

IC zásuvka

• Ohnite vodiče zásuvky IC s priechodným otvorom naplocho tak, aby vyzerali ako súčiastka SMD namiesto súčasti priechodného otvoru.
• Podložky na hodinkách budú dostatočne dlhé na to, aby sa do nich zmestili ohnuté vodiče zásuvky. Umiestnite zásuvku a uistite sa, že rozumiete tomu, ako sa pripevňuje k hodinkám.
• Odstráňte zásuvku a pastu na spájkovanie naneste najmenej na jednu podložku na každej strane zásuvky. Spravidla robím jeden roh a potom opačný roh.
• Umiestnite zásuvku späť na podložky tak, aby značka zarovnania smerovala nahor. Nie je to povinné, ale pomôže vám to spomenúť si, akým smerom sa ATtiny uberá.
• Zatlačte na zásuvku tak, aby bola na doske úplne nadol, a pomocou spájkovačky prichyťte vodiče spájkovacou pastou k doske.
• Spájkovanie zvyšku elektród k podložkám ukončite spájkovačkou a cievkou bežnej spájky.

Tlačidlo

• V závislosti od toho, aké tlačidlo dostanete, možno budete musieť ohnúť elektródy nadol, aby lepšie kontaktovali podložky.
• Umiestnite tlačidlo na dosku a uistite sa, že 2 normálne otvorené vodiče sú v spodnej a ľavej hornej časti. (Po stlačení tlačidla sa spoja 2 ľavé podložky.)
• Na spájkovanie tlačidla použite rovnakú techniku lepenia, ako je popísaná v časti IC zásuvky vyššie.

Vias

• Na priechodky môžete použiť buď orezaný vodič z LED alebo rezistora, alebo môžete odizolovať 22-vodičový zapojovací vodič s pevným jadrom.
• Prevlečte drôt cez otvor a pomocou spájkovačky spájkujte drôt k podložkám na oboch stranách dosky.
• Odrežte prebytočný drôt nožnicami na drôty.

Držiak batérie

• Pri spájkovaní držte povrchový držiak batérie CR2032 na mieste pomocou pásky. (Je poriadne horúco, takže ho nechcete držať prstami!)
• Pripevnite držiak k zadnej časti dosky tak, že na oboch stranách spájkujete nožičky so štvorcovými podložkami.

Krok 7: Pridajte remienok

Táto časť je skutočne na vás. Najľahší spôsob pridania remienka je prišitie lacných pásikov na suchý zips, ktoré nájdete v každom obchode s remeselnými výrobkami/látkami, ako sú Michael's alebo Jo-Ann Fabrics. Nakoniec by sme chceli remienok vyrobiť z príjemnejšieho materiálu, akým je koža, a pridať pracku na jeho zapnutie, ale zatiaľ to funguje.

Dajte nám vedieť, ak prídete na nejaký zaujímavý spôsob pripevnenia hodiniek na zápästie!

Krok 8: Naprogramujte ATtiny

Teraz sú hodinky fyzicky dokončené, ale čip ATtiny ešte nevie, ako ovládať LED diódy. Preto to musíme naprogramovať.

Existuje niekoľko možností, pokiaľ ide o programovanie ATtiny. Môžete si vytvoriť rýchly obvod breadboard, použiť špeciálnu programovaciu dosku ATtiny alebo si môžete vytvoriť šikovný štít Arduino, ako sme to urobili my, takže odteraz môžete tieto čipy jednoducho programovať.

Ak ste skúsený výrobca štítov Arduino a chceli by ste zvoliť túto metódu, v tomto kroku je k dispozícii súbor dosky pre programátora (TinyProgShield.brd). Jednoducho ho vystrihnite, spájkujte komponenty a spojte ho so svojim Arduino.

Súbor.ino tu a v úvodnom kroku je súbor, s ktorým budete programovať ATtiny85. Zmeňte čas v kóde na aktuálny čas. Uistite sa, že nahrajete súbor do svojho ATtiny do jednej alebo dvoch minút, aby sa hodinky synchronizovali so správnym časom.

Krok 9: Ďalšie variácie

Ako bolo uvedené v prvom kroku, Sam vyrobil plne SMD verziu hodiniek doplnenú o povrchovú montáž ATtiny. Pretože nemôžete ATtiny vytiahnuť, aby ste ho naprogramovali, musel pridať port mini-USB, ktorý sa pripája k potrebným pinom, aby bolo možné ATtiny programovať externe.

Potom vyrobil štít na druhý koniec kábla USB, takže stačí, aby ste hodinky zavesili na štít a potom naprogramovali ATtiny, ako keby boli na štíte.

Krok 10: Použite to

Nasaďte si hodinky Nerd Watch a vyskúšajte si ich stlačením tlačidla.

Vieš čítať čas? Ak ste schopní zistiť čas sledovaním sekvencie iba raz, potom vám gratulujeme, ste nerd! Ak vám to trvá dva alebo trikrát, kým získate čas, stále ste nerd, pretože nosíte tieto super nerdské hodinky.

Máte otázky alebo pripomienky? Napíšte nám e -mail na adresu [email protected].