en mester fra Norge kan lide at bestemme tidspunktet med binær kode. Overraskende nok kan mængden af information vises i enkle ON / OFF-signaler. Så besluttede mesteren at lave et binært ur på egen hånd.
Værktøjer og materialer:
- LEDs 0603 - 13 stk;
Mikroprocessor Atmega328P-AU;
Kondensator 0806 0,1 uF;
-Tantalskondensator 1206 4,7 uF;
- Modstand 0806 10 kOhm;
- Realtidsurmodul DS3231;
-0806 modstand 51 kOhm - 3 stk;
-SMD batteri klip CR2032;
-CR2032 batteri;
-4,5 mm knap;
-0806 modstand 200 Ohm;
-20 mm urbånd;
-20 mm fjederniveau - 2 stk;
-Glas 38 mm;
-5 cm (2 tommer) tynd viklet tråd;
-2 skruer M2 med et fladt hoved 6 mm langt;
-2 møtrikker M2;
USB-TTL-adapter
-Lodning tilbehør;
- pincet;
-Liten skruetrækker;
-Tilgang til højkvalitets 3D-printer;
Trin 1: Design og tilpasning
Uret har 13 lysdioder placeret i en multiplex matrix. En kolonne svarer til et ciffer i digital tid. Tiden vises i binært decimalformat, og et ciffer repræsenteres med maksimalt fire bit.
De ser stilfulde ud og fungerer godt takket være en enkel brugergrænseflade og en batterilevetid på op til to år.
Designet, når uret er slukket, er en enkel to-tone kombination af sort og sølv. Disse farver findes i læderremmen og låsen, såvel som på kassen og på det trykte kredsløbskort.
Guiden skjulte de fleste af komponenterne på bagsiden af printkortet og lavede det med sort baggrund. elektronik og kredsløbskortet matcher urets to-tonede design.
Uret skal være holdbart, men det skal være let at åbne for at udskifte batteriet eller foretage ændringer i koden. Dette betyder, at der ikke anvendes nogen lim under samlingen. Den eneste detalje på limen er glas.
Kassen består af to dele af den nedre del og ringen. Et printkort, et urbånd og en krone er installeret i bunden af uret. Et glas er monteret på ringen.
Energiforbruget er meget opmærksom. I dyb søvn bruger uret kun 10 μA. Dette giver en batterilevetid på mere end to år.
Hvad angår brugergrænsefladen, skal du blot trykke på urets krone for at vække dem, og de viser straks tiden. Når du trykker på knappen igen, vises datoen. Da batteriets levetid er to år, kan du nemt skifte mellem sommertid uden at oprette forbindelse til en computer.For at gøre dette skal du trykke på knappen 15 gange i træk.
Trin to: Valg af komponent
Der er fire hoveddele til et kredsløbskort. Mikroprocessor atmega328p. Dette er det samme som i populære modeller. Arduino. Dette er hjernen, der vil kommunikere med RTC-modulet i realtid, behandle tiden og vise det ved hjælp af lysdioder. Alt dette har naturligvis brug for en strømkilde, helst et lille batteri.
ATmega328P
Mikroprocessoren måtte opfylde visse kriterier. GPIO krævede mindst ni stifter, otte til LED'er og en til en knap. Han havde også brug for en I2C-bus, hvor han kunne fungere som masterenheden til polling af RTC i øjeblikket. Til sidst måtte den arbejde ved lave spændinger og ikke forbruge en for stor strøm, når den blev drevet. Atmega328P-AU opfylder alle disse kriterier, og er samtidig lille nok til ikke at besætte hele PCB-området. Et stort plus er, at det også bruges til de mest populære Arduino-tavler, og mange kan arbejde med det.
Kredsløb
Brættet var designet til at bruge en 8 MHz keramisk resonator. Det viste sig imidlertid, at processoren skal arbejde med en lavere frekvens for at kunne arbejde ved lave spændinger. Se på billedet i dette trin, taget fra side 303 i databladet, som forklarer forholdet mellem urhastighed og driftsspænding. Urfrekvens på ca. 4 MHz skal være den maksimale for dette projekt. Skibsføreren brugte en intern 8 MHz oscillator og aktiveret 8-bit division, hvilket giver en synlig urfrekvens på 1 MHz. En 8 MHz resonator er dog stadig nødvendig, når du indlæser koden. Efter indlæsning slettede guiden ikke den
DS3231
Først ønskede mesteren at bruge DS1307 RTC. Dette er en mere populær chip. Det kræver dog en 5 V strømforsyning.
DS3231 kan fungere ved en lav spænding på 1,8 V. Chippen har en indbygget kvartskrystall. Den indbyggede krystal på uret har også temperaturkompensation. Omgivelsestemperatur kan forårsage uregelmæssige svingninger i urets krystal. Dette betyder, at det bliver mindre nøjagtigt. DS3231 måler omgivelsestemperaturen og bruger den i beregningen til at kompensere for temperatursvingninger. Ideel til ure, når du kommer ind og forlader forskellige rum eller går uden for, når temperaturen ikke er konstant.
lysdioder
Master-LED'er bruger formfaktoren 0603. De kan forbruge op til 20 milliampere, men på grund af det faktum, at ikke mere end tre LED'er kan arbejde samtidig, er dette ikke et problem. Strømmen aftager også, når der bruges modstande med en større bedømmelse end nødvendigt. Skibsføreren siger, at det er mest effektivt for disse lysdioder at bruge 100 - 400 ohm-modstande.
CR2032
Urkredsløbet kan drives af et lithiumbatteri. Hun har ikke noget problem med at reducere spænding ved samme strøm som CR2032, men dette vil medføre yderligere problemer. For dette projekt vil et lithium-ion-batteri have to største ulemper. Kapaciteten af den lille celle er tæt på CR2032, men den kræver en ekstra afgift for sikker opladning og sikker afladning. Du har også brug for en måde at tilslutte opladeren på. Derfor valgte mesteren CR2032.
Trin tre: Multiplexed Matrix
Konfigurationen der bruges i dette ur er en matrix af 4x4 LED'er med demontering af tre unødvendige LED'er.
Kun forskellige lysdioder i en kolonne er tændt ad gangen. Denne kolonne deaktiveres derefter, før den næste kolonne aktiveres. Alt dette sker hurtigere, end øjet kan opfatte. Som et resultat ser det ud til, at lysdioderne i forskellige kolonner tændes samtidig, hvilket skaber et komplekst billede.
Hvordan finder man ud, hvad klokken er ved et sådant ur? Lad os se på billederne.
I den første figur ser vi en 4x4-matrix med 13 lysdioder. Matrixrækkerne er nummereret 1,2,4,8.
For at finde ud af tidspunktet er det nødvendigt at tilføje alle lysdioder i en række, derefter i den næste osv.
For eksempel figur 2, den første firkant. Fra venstre mod højre lyser en LED den første kolonne, den første række. Vi har den første række under nummeret 1, hvilket betyder det første ciffer i timen 1. Dernæst tændes den anden kolonne af to lysdioder under numrene 1 og 2. Tilføj numrene, det viser sig 3. Den næste kolonne er et LED-nummer 4. Og den sidste kolonne er lysdioderne 1 + 2 + 4 = 7 . Vi får 13 timer og 47 minutter.
Trin fire: Ordning
Kredsløbspladen har en rund form, ligesom et klassisk ur. Standarduret er normalt 42 mm med en glasdiameter på 38 mm. Dette er den ydre kant af glasset. Hvis glasset imidlertid hviler på en kant, der er 1 mm bred, bliver den tilgængelige diameter 36 mm. Dette betød, at kredsløbskortet skulle være ca. 35 mm.
Skibsføreren bestilte et gebyr på et velkendt sted. Pladerne har en tykkelse på 0,8 mm.
Du kan downloade filen til fremstilling af tavlen nedenfor.
Binært armbåndsur - GERBER.zip
Trin fem: Lodning
Den bedste måde at fastgøre kredsløbskortet under lodning er med maskeringstape. Masteren fikserer tavlen og begynder installationen i henhold til diagrammet. Først loddes de mindste komponenter (i størrelse).
Trin seks: færdiggør knappen
Som du kan se, er uret på siden af sagen designet til i denne enhed til at kontrollere uret. Det interagerer med en mikroknap, der er tilsluttet mikrokontrolleren. For at gøre dette skal knappen gentages.
De billigste taktile knapper har en lille rund sort plastdel, som du skal klikke på for at lukke kontakterne. Det skal udskiftes. Skibsføreren demonterer knappen og afskærer metalfesterne. Sletter en knap. Sætter et stykke maskeringstape på en metalplade og sætter det tilbage. Limer knaplegemet. Nu kan du lodde knappen.
Syvende trin: kodning
Mikrokontrolleren kan ikke arbejde med Arduino-koden på dette tidspunkt. Først har du brug for en bootloader. Dette er en subroutine, der skal gemmes på en chip for at downloade og udføre et skriftligt program.
Da det er en Atmega328P med ekstra lav spænding, kræver det en speciel type bootloader.
Åbn Arduino IDE, vælg Fil> Præferencer> Add-On Board Manager-URL'er, og tilføj et komma efter den sidste URL, inden du indsætter følgende URL
...
Klik på OK flere gange og gå til Værktøjer> Board> Board Manager. Åbn den, find minicore og installer den.
Tilslut Arduino i kredsløbet som på billedet. Gå ind på Arduino-eksemplerne, og åbn ArduinoISP-prøvekoden. Download koden.
Installer derefter Installer værktøjer> Programmer: i "Arduino som ISP". Vælg følgende konfiguration fra MiniCore bootloader. Du kan også dobbelttjekke din konfiguration i henhold til konfigurationen på det billede, der er knyttet til dette trin.
Bootloader-indstillinger
Bestyrelse: ATmega328
Bootlader: ja
Ur: 1 MHz intern
Compiler LTO: Deaktiveret
Variant: 328P / 328PA
BOD: 1,8V
Nu er det sidste trin at forbinde ledningerne fra Arduino til urtavlen. Vælg Værktøjer> Brænd bootloader. Vent et øjeblik, så modtager du en meddelelse om den vellykkede installation af bootloader.
Nu er det tilbage at downloade koden. Det kan findes på nedenstående link.
Binary_Wrist_Watch.ino
Trin otte: sag
Urkassen blev trykt af en master på en 3D-printer. Filer kan downloades på dette link.
Trin ni: Byg
I øjeblikket er alle dele samlet, og du kan fortsætte med samlingen.
Indsæt kronen i uret.
Træk tråden gennem monteringshullet i urets krone.
Lim ledningen, og sørg for, at hovedet kan drukne med 1 mm.
Indsæt sekskantmøtrikkerne i deres tilsvarende sekskantede åbninger, og lås dem på plads med et lille stykke tape.
Sæt dobbeltklæbende tape på undersiden af kredsløbskortet.
Indsæt kredsløbskortet, og sørg for, at hovedstiften er på linje med knaphullet.
Ved at trykke på hovedet skal du kontrollere knappen.
Lim glasset på ringen ved hjælp af superlim.
Indsæt urringen, juster skruehullerne og knapperne.
Indsæt 6 mm M2-skruer i skruehullerne, og spænd dem. Skruehovedene er malede sorte.
Indsæt klemmene i stroppernes øjne.
Installer urremme.
Alt er klar.
Hele processen med at fremstille ure kan ses i videoen.