unui maestru din Norvegia îi place modul de a determina ora cu cod binar. În mod surprinzător, cantitatea de informații poate fi afișată în semnale simple de pornire / oprire. Atunci maestrul a decis să-și facă un ceas binar de unul singur.
Instrumente și materiale:
- LED-uri 0603 - 13 buc;
Microprocesor Atmega328P-AU;
Capacitor 0806 0,1 uF;
-Condensator de talantum 1206 4,7 uF;
- Rezistor 0806 10 kOhm;
- Modul de ceas în timp real DS3231;
-0806 rezistor 51 kOhm - 3 buc;
-Clip baterie SMD CR2032;
-CR2032 baterie;
-4,5 mm buton;
-0806 rezistor 200 Ohm;
-20 mm bandă de ceas;
-20 mm nivel arc - 2 buc;
-Glasa 38 mm;
-5 cm (2 inci) de sârmă de înfășurare subțire;
-2 șuruburi M2 cu cap plat cu 6 mm lungime;
-2 piulițe M2;
Adaptor USB-TTL
-Accesorii de vânzare;
- penseta;
-Surubelniță mică;
-Acces la o imprimantă 3D de înaltă calitate;
Pasul întâi: proiectare și personalizare
Ceasul are 13 LED-uri amplasate într-o matrice multiplex. O coloană corespunde unei cifre în timp digital. Timpul este afișat în format zecimal binar, iar o cifră este reprezentată de maximum patru biți.
Acestea arată elegante și funcționează excelent datorită unei interfețe de utilizator simple și a unei durate de viață a bateriei de până la doi ani.
Designul, atunci când ceasul este oprit, este o combinație simplă în două tonuri de negru și argintiu. Aceste culori sunt prezente în curea și fermoar din piele, precum și pe carcasă și pe placa de circuit imprimat.
Vrăjitorul a ascuns majoritatea componentelor de pe spatele plăcii de circuit și a făcut-o cu un fundal negru. electronică iar placa de circuit se potrivește cu designul pe două tonuri al ceasului.
Carcasa de ceas trebuie să fie durabilă, dar ar trebui să fie ușor de deschis pentru a înlocui bateria sau a face modificări ale codului. Aceasta înseamnă că nu se folosește lipici în timpul asamblării. Singurul detaliu de pe clei este sticla.
Carcasa este formată din două părți ale părții inferioare și inel. Pe partea inferioară a ceasului sunt instalate o placă de circuit imprimat, o bandă de ceas și o coroană. Pe inel este montat un pahar.
O mare atenție este acordată consumului de energie. În somn profund, ceasul consumă doar 10 μA. Acest lucru oferă o durată de viață a bateriei mai mare de doi ani.
În ceea ce privește interfața cu utilizatorul, trebuie doar să apăsați pe coroana ceasului pentru a le trezi și le va afișa imediat ora. Când apăsați din nou butonul, va fi afișată data. Întrucât durata bateriei este de doi ani, puteți trece cu ușurință între ora de vară fără a vă conecta la un computer.Pentru a face acest lucru, apăsați butonul de 15 ori la rând.
Pasul doi: Selectarea componentelor
Pe o placă de circuit există patru părți principale. Microprocesor atmega328p. Acest lucru este la fel ca în modelele populare. Arduino. Acesta este creierul care va comunica cu modulul de ceas în timp real (RTC), va prelucra ora și îl va afișa folosind LED-uri. Toate acestea, desigur, au nevoie de o sursă de alimentare, de preferință o baterie minusculă.
ATmega328P
Microprocesorul a trebuit să îndeplinească anumite criterii. GPIO a necesitat cel puțin nouă pini, opt pentru LED-uri și unul pentru buton. Avea nevoie și de un autobuz I2C, unde putea acționa ca dispozitiv principal pentru sondarea RTC în acest moment. În cele din urmă, trebuia să funcționeze la tensiuni mici și să nu consume o cantitate excesivă de curent atunci când este alimentat. Atmega328P-AU îndeplinește toate aceste criterii și, în același timp, este suficient de mică pentru a nu ocupa întreaga suprafață a circuitului imprimat. Un mare avantaj este că este folosit și pentru cele mai populare plăci Arduino și mulți pot lucra cu acesta.
Placa de circuit
Placa a fost proiectată pentru a utiliza un rezonator ceramic de 8 MHz. Cu toate acestea, s-a dovedit că procesorul trebuie să funcționeze la o frecvență mai mică pentru a funcționa la tensiuni mici. Priviți imaginea din acest pas, preluată de la pagina 303 din fișa tehnică, care explică relația dintre viteza ceasului și tensiunea de funcționare. Frecvența de ceas de aproximativ 4 MHz ar trebui să fie maximă pentru acest proiect. Maestrul a folosit un oscilator intern de 8 MHz și a divizat pe 8 biți activat, ceea ce dă o frecvență vizibilă de ceas de 1 MHz. Cu toate acestea, este încă necesar un rezonator de 8 MHz la încărcarea codului. După încărcare, expertul nu l-a șters
DS3231
La început, masterul a dorit să utilizeze R1 DS1307. Acesta este un cip mai popular. Cu toate acestea, necesită o alimentare cu 5 V.
DS3231 poate funcționa la o tensiune joasă de 1,8 V. Cipul are un cristal de cuarț încorporat. Cristalul integrat al ceasului are, de asemenea, o compensare a temperaturii. Temperatura ambientală poate provoca oscilații neregulate ale cristalului de ceas. Aceasta înseamnă că devine tot mai puțin precisă. DS3231 măsoară temperatura mediului și o folosește în calcul pentru a compensa fluctuațiile de temperatură. Ideal pentru ceasuri când intrați și ieșiți din diferite camere sau ieșiți afară atunci când temperatura nu este constantă.
LED-uri
LED-urile master utilizează factorul de formă 0603. Acestea pot consuma până la 20 de milimetri, dar datorită faptului că nu mai mult de trei LED-uri pot funcționa simultan, aceasta nu este o problemă. De asemenea, curentul scade atunci când se utilizează rezistențe cu o putere mai mare decât este necesar. Maestrul spune că este mai eficient, pentru aceste LED-uri, să folosească rezistențe de 100 - 400 Ohm.
CR2032
Circuitul de ceas poate fi alimentat de o baterie cu litiu. Nu are nicio problemă la reducerea tensiunii la același curent ca și CR2032, dar acest lucru va aduce probleme suplimentare. Pentru acest proiect, o baterie litiu-ion va avea două dezavantaje principale. Capacitatea celulei minuscule este apropiată de cea a CR2032, dar necesită o taxă suplimentară pentru încărcare și descărcare sigură. De asemenea, veți avea nevoie de o modalitate de conectare a încărcătorului. Prin urmare, masterul a ales CR2032.
Pasul trei: Matrice multiplexată
Configurația utilizată în acest ceas este o matrice de LED-uri 4x4 cu demontarea a trei LED-uri inutile.
Doar diferite LED-uri dintr-o singură coloană sunt activate simultan. Această coloană este apoi dezactivată înainte de a activa următoarea coloană. Toate acestea se întâmplă mai repede decât poate percepe ochiul. Drept urmare, se pare că ledurile din diferite coloane sunt activate simultan, creând o imagine complexă.
Cum pot afla la ce oră este un astfel de ceas? Să ne uităm la imagini.
În prima figură, vedem o matrice 4x4 cu 13 LED-uri. Rândurile matricei sunt numerotate 1,2,4,8.
Pentru a afla ora, este necesar să adăugați toate ledurile într-un rând, apoi în următorul etc.
De exemplu, figura 2, primul pătrat. De la stânga la dreapta, un LED luminează prima coloană, primul rând. Avem primul rând sub numărul 1, ceea ce înseamnă prima cifră a orei 1. Apoi, a doua coloană este aprinsă de două LED-uri sub numerele 1 și 2. Adăugați numerele, se pare 3. Următoarea coloană este un număr LED 4. Iar ultima coloană este LED-urile 1 + 2 + 4 = 7 . Primim 13 ore 47 minute.
Pasul patru: schema
Placa de circuit are o formă rotundă, ca un ceas clasic. Carcasa standard de ceas este de obicei de 42 mm cu un diametru de sticlă de 38 mm. Aceasta este marginea exterioară a paharului. Cu toate acestea, dacă sticla se sprijină pe o margine de 1 mm lățime, diametrul disponibil devine 36 mm. Aceasta a însemnat că placa de circuit ar trebui să fie de aproximativ 35 mm.
Stăpânul a comandat o taxă pe un site cunoscut. Plăcile au o grosime de 0,8 mm.
Puteți descărca fișierul pentru a face tabloul de mai jos.
Ceas binar pentru încheietura mâinii - GERBER.zip
Pasul cinci: Soldare
Cel mai bun mod de a repara placa de circuit în timpul lipirii este cu bandă de mascare. Maestrul fixează placa și începe instalarea conform schemei. În primul rând, cele mai mici componente sunt lipite (ca mărime).
Pasul șase: finalizați butonul
După cum vedeți, coroana ceasului din partea carcasei este proiectată, în acest dispozitiv, pentru a controla ceasul. Acesta interacționează cu un buton micro conectat la microcontroler. Pentru a face acest lucru, butonul trebuie să fie reînnoit.
Cele mai ieftine butoane tactile au o mică parte rotundă din plastic negru pe care trebuie să faceți clic pentru a închide contactele. Trebuie înlocuit. Maestrul demontează butonul, tăind elementele de fixare din metal. Șterge un buton. Lipiți o bucată de bandă de mascare pe o placă de metal și o așezați înapoi. Lipeste corpul butonului. Acum puteți lipa butonul.
Al șaptelea pas: codificare
Microcontrolerul nu poate funcționa cu codul Arduino în această etapă. Mai întâi aveți nevoie de un bootloader. Aceasta este o subrutină care trebuie stocată pe un cip pentru a descărca și a executa un program scris.
Deoarece este un Atmega328P cu o tensiune suplimentară joasă, este nevoie de un tip special de încărcare.
Deschideți ID-ul Arduino, alegeți Fișier> Preferințe> Adrese URL de gestionare suplimentară și adăugați o virgulă după ultima adresă URL înainte de a lipi următoarea adresă URL
...
Faceți clic pe OK de mai multe ori și accesați Instrumente> Board> Board Manager. Deschideți-l, găsiți minicore și instalați-l.
Conectați Arduino în circuit ca în fotografie. Accesați exemplele Arduino și deschideți codul de eșantion ArduinoISP. Descărcați codul.
Apoi instalați Instrumente> Programator: în „Arduino as ISP”. Selectați următoarea configurație din programul de încărcare MiniCore. Puteți verifica, de asemenea, configurația în conformitate cu configurația din imaginea atașată la acest pas.
Setări pentru bootloader
Board: ATmega328
Bootlader: da
Ceas: 1 MHz intern
Compilator LTO: Dezactivat
Varianta: 328P / 328PA
CORP: 1.8V
Acum, ultimul pas este să conectați firele de la Arduino la tabloul de ceas. Alegeți Instrumente> Burn Bootloader. Așteptați un moment și veți primi un mesaj despre instalarea de succes a bootloader-ului.
Acum rămâne să descărcați codul. Acesta poate fi găsit la linkul de mai jos.
Binary_Wrist_Watch.ino
Pasul opt: caz
Carcasa de ceas a fost tipărită de un maestru pe o imprimantă 3D. Fișierele pot fi descărcate la acest link.
Pasul nouă: Construiți
Până acum, toate piesele au fost asamblate și puteți continua cu asamblarea.
Introduceți coroana în carcasa ceasului.
Trageți sârma prin orificiul de montare din coroana ceasului.
Lipiți sârma, asigurându-vă că capul poate fi încastrat cu 1 mm.
Introduceți piulițele hexagonale în canelurile lor hexagonale corespunzătoare și blocați-le la loc cu o bucată mică de bandă.
Atașați banda adezivă față-verso pe partea inferioară a plăcii de circuit.
Introduceți placa de circuit, asigurându-vă că știftul capului este aliniat la orificiul butonului.
Prin apăsarea capului, verificați butonul.
Lipiți paharul pe inel folosind superglue.
Introduceți inelul de ceas, alinând orificiile șuruburilor și butoanele.
Introduceți șuruburile M2 de 6 mm în orificiile șuruburilor și strângeți-le. Capetele șuruburilor sunt vopsite în negru.
Introduceți clemele în ochii chingilor.
Montați curelele de ceas.
Totul este gata.
Întregul proces de realizare a ceasurilor poate fi văzut în videoclip.