a un mestre de Noruega li agrada la manera de determinar l'hora amb codi binari. Sorprenentment, la quantitat d'informació es pot mostrar en senyalitzats senyals d'encesa / apagat. Llavors, el mestre va decidir fer un rellotge binari pel seu compte.
Eines i materials:
- LED 0603 - 13 unitats;
Microprocessador Atmega328P-AU;
Condensador 0806 0,1 uF;
-Condensador Tàntal 1206 4,7 uF;
- Resistència 0806 10 kOhm;
- Mòdul de rellotge en temps real DS3231;
-0806 resistència 51 kOhm - 3 peces;
-SMD clip de bateria CR2032;
-CR2032 bateria;
-Botó de 4,5 mm;
-0806 resistència de 200 ohm;
Cinta de rellotge de 20 mm;
-20 mm nivell de molla - 2 peces;
-Glaça 38 mm;
-5 cm (2 polzades) de fils sinuós;
-2 cargols M2 amb capçal pla de 6 mm de llargada;
-2 fruits secs M2;
Adaptador USB-TTL
-Accessoris de venda;
- pinces;
-Un petit destornillador;
-Accés a una impressora 3D d'alta qualitat;
Primer pas: Disseny i personalització
El rellotge té 13 leds ubicats en una matriu múltiplex. Una columna correspon a un dígit en temps digital. El temps es mostra en format decimal binari, i un dígit es representa amb un màxim de quatre bits.
Tenen un aspecte elegant i funcionen excel·lent gràcies a una senzilla interfície d’usuari i una durada de la bateria de fins a dos anys.
Quan el rellotge està apagat, el disseny és una combinació senzilla de dos tons de negre i plata. Aquests colors estan presents a la corretja i fermall de cuir, així com a la caixa i a la placa de circuit imprès.
L’assistent amagava la majoria dels components a la part posterior de la placa de circuit i el va fer amb un fons negre. Electrònica i la placa de circuit coincideix amb el disseny de dos tons del rellotge.
La funda de rellotge ha de ser duradora, però ha de ser fàcil d’obrir per substituir la bateria o fer canvis al codi. Això significa que no s’utilitza cola durant el muntatge. L’únic detall de la cola és el vidre.
El estoig consta de dues parts de la part inferior i l’anell. A la part inferior del rellotge s’instal·len una placa de circuit imprès, una banda de rellotge i una corona. Un vidre està muntat a l’anell.
Es presta molta atenció al consum d’energia. En el somni profund, el rellotge només consumeix 10 μA. Això dóna una durada de la bateria de més de dos anys.
Pel que fa a la interfície d’usuari, només cal que premeu la corona del rellotge per despertar-los i es mostren immediatament l’hora. En tornar a prémer el botó, es mostrarà la data. Com que la durada de la bateria és de dos anys, podeu canviar fàcilment entre l'horari d'estiu sense connectar-vos a un ordinador.Per fer-ho, premeu el botó 15 vegades seguides.
Segon segon: Selecció de components
Hi ha quatre parts principals a una placa de circuit. Microprocessador atmega328p. Això és el mateix que en els models populars. Arduino. Aquest és el cervell que es comunicarà amb el mòdul de rellotge (RTC) en temps real, processarà el temps i el mostrarà mitjançant leds. Tot això, per descomptat, necessita una font d’energia, preferiblement una bateria minúscula.
ATmega328P
El microprocessador havia de complir certs criteris. La GPIO necessita almenys nou pins, vuit per a leds i un per a botó. També necessitava un autobús I2C, on podia actuar com a dispositiu principal per enquestar RTC en aquest moment. Finalment, va haver de funcionar a baixes tensions i no consumir una quantitat excessiva de corrent quan s’encendia. Atmega328P-AU compleix tots aquests criteris i, alhora, és prou reduït per no ocupar tota la zona de la placa de circuit imprès. Un gran avantatge és que també s’utilitza per a les juntes més populars d’Arduino i molts poden treballar-hi.
Placa de circuit
El tauler va ser dissenyat per utilitzar un ressonador ceràmic de 8 MHz. Tot i això, va resultar que el processador ha de funcionar a una freqüència inferior per poder funcionar a baixes tensions. Mireu la imatge d’aquest pas, presa de la pàgina 303 del full de dades, que explica la relació entre la velocitat del rellotge i la tensió de funcionament. La freqüència de rellotge d’uns 4 MHz ha de ser la màxima d’aquest projecte. El mestre utilitzava un oscil·lador intern de 8 MHz i una divisió de 8 bits activada, cosa que proporciona una freqüència de rellotge visible d’1 MHz. Tot i això, encara es necessita un ressonador de 8 MHz per carregar el codi. Després de carregar-lo, l'assistent no l'ha suprimit
DS3231
Al principi, el màster volia utilitzar el RTC DS1307. Aquest és un xip més popular. Tot i això, necessita una font d’alimentació de 5 V.
El DS3231 pot funcionar a una baixa tensió de 1,8 V. El xip té un cristall de quars integrat. El cristall integrat del rellotge també té una compensació de temperatura. La temperatura ambiental pot provocar oscil·lacions irregulars del cristall del rellotge. Això vol dir que és cada cop menys precís. El DS3231 mesura la temperatura ambient i l’utilitza en el càlcul per compensar fluctuacions de temperatura. Ideal per a rellotges quan entre i surt de diferents habitacions o surti fora quan la temperatura no és constant.
LEDs
Els leds principals utilitzen el factor de forma 0603. Poden consumir fins a 20 mil·límetres, però no és un problema que, a més de tres LED, puguin funcionar simultàniament. El corrent també disminueix quan s’utilitzen resistències amb una qualificació superior a la necessària. El mestre diu que per a aquests LED és més eficaç utilitzar resistències de 100 a 400 ohms.
CR2032
El circuit de rellotge pot ser alimentat per una bateria de liti. No té cap problema per reduir la tensió al mateix corrent que el CR2032, però això comportarà problemes addicionals. Per a aquest projecte, una bateria d’ió de liti tindrà dos inconvenients principals. La capacitat de la cèl·lula minúscula és propera a la del CR2032, però requereix una càrrega addicional per carregar i descarregar de forma segura. També necessitareu una manera de connectar el carregador. Per tant, el mestre va triar CR2032.
Tercer pas: Matriu multiplexada
La configuració que s'utilitza en aquest rellotge és una matriu de leds 4x4 amb el desmuntatge de tres LEDs innecessaris.
Només s’encenen diferents LED d’una columna alhora. Aquesta columna es desactiva abans d’activar la següent columna. Tot això passa més de pressa del que pot percebre l’ull. Com a resultat, sembla que els LED de diferents columnes s'encenen simultàniament, creant una imatge complexa.
Com puc saber a quina hora passa aquest rellotge? Mirem les imatges.
A la primera figura, veiem una matriu 4x4 amb 13 LED. Les files de la matriu tenen un número 1,2,4,8.
Per esbrinar l’hora, cal afegir tots els LED en una fila, després en la següent, etc.
Per exemple, la figura 2, el primer quadrat. D’esquerra a dreta, un LED il·lumina la primera columna, la primera fila. Tenim la primera fila sota el número 1, que significa el primer dígit de l’hora 1. A continuació, la segona columna està il·luminada per dos LED sota els números 1 i 2. Suma els números, resulta 3. La següent columna és un LED número 4. I l’última columna són els LED 1 + 2 + 4 = 7 . Tenim 13 hores 47 minuts.
Quatre pas: Esquema
La placa de circuit té una forma rodona, com un rellotge clàssic. La caixa de rellotge estàndard sol ser de 42 mm amb un diàmetre de vidre de 38 mm. Aquesta és la vora exterior del vidre. Tanmateix, si el vidre descansa sobre un cantell d’1 mm d’amplada, el diàmetre disponible es converteix en 36 mm. Això significava que la placa de circuit hauria de tenir uns 35 mm.
El mestre va ordenar un cànon en un lloc conegut. Els taulers tenen un gruix de 0,8 mm.
Podeu descarregar el fitxer per fer el tauler següent.
Rellotge de canell binari - GERBER.zip
Cinquè pas: soldadura
La millor manera de fixar la placa de circuit durant la soldadura és amb cinta adhesiva. El mestre fixa la placa i comença la instal·lació segons el diagrama. En primer lloc, els components més petits es solden (de mida).
Pas sisè: finalitzeu el botó
Com podeu veure, la corona del rellotge que hi ha al costat de la funda està dissenyada, en aquest dispositiu, per controlar el rellotge. Interacciona amb un botó de micro connectat al microcontrolador. Per fer-ho, s'ha de tornar a fer el botó.
Els botons tàctils més barats tenen una petita part de plàstic negre rodona que heu de fer clic per tancar els contactes. Cal substituir-lo. El mestre desmunta el botó i talla les fixacions metàl·liques. Elimina un botó. Enganxeu un tros de cinta adhesiva en una placa metàl·lica i el poseu de nou. Enganxa el cos del botó. Ara podeu soldar el botó.
Setè pas: codificació
El microcontrolador no pot funcionar amb el codi Arduino en aquesta fase. Primer necessita un carregador d’arrencada. Es tracta d’una subrutina que s’ha d’emmagatzemar en un xip per tal de descarregar i executar un programa escrit.
Com que és un Atmega328P amb baixa tensió, requereix un tipus especial de carregador d'arrencada.
Obriu l’ID Arduino, trieu Fitxer> Preferències> URL del gestor de plaques addicionals i afegiu una coma després de l’últim URL abans d’enganxar l’URL següent.
...
Feu clic a D'acord diverses vegades i aneu a Eines> Tauler> Administrador de plaques. Obriu-lo, cerqueu minicore i instal·leu-lo.
Connecteu l’Arduino al circuit com a la foto. Aprofiteu als exemples d’Arduino i obriu el codi de mostra d’ArduinoISP. Descarregueu el codi.
A continuació, instal·leu instal·lar Eines> Programador: a "Arduino as ISP". Seleccioneu la configuració següent del carregador MiniCore. També podeu comprovar la vostra configuració doble segons la configuració de la imatge adjunta a aquest pas.
Configuració del carregador d'arrencada
Junta: ATmega328
Bootlader: sí
Rellotge: 1 MHz intern
Compilador LTO: Desactivat
Variant: 328P / 328PA
COR: 1,8V
Ara l’últim pas és connectar els cables de l’Arduino a la taula de vigilància. Trieu Eines> Arrencada del carregador d'arrencada. Espereu un moment i rebreu un missatge sobre la instal·lació correcta del carregador d’arrencada.
Ara queda descarregar el codi. Es pot trobar a l’enllaç següent.
Binary_Wrist_Watch.ino
Pas vuit: cas
El estoig de rellotge va ser imprès per un mestre en una impressora 3D. Es poden descarregar fitxers a aquest enllaç.
Nou pas: crear
Ja s'han muntat totes les peces i podeu procedir al muntatge.
Introduïu la corona a la caixa del rellotge.
Tireu el fil pel forat de muntatge de la corona del rellotge.
Colla el filferro, assegurant-se que el capçal es pugui encaixar per 1 mm.
Introduïu els fruits secs hexagonal als seus solcs hexagonal corresponents i poseu-los al seu lloc amb una petita cinta adhesiva.
Fixeu la cinta adhesiva a doble cara a la part inferior de la placa de circuit.
Introduïu la placa de circuit, assegurant-vos que el passador està alineat amb el forat del botó.
Si premeu el capçal, comproveu el funcionament del botó.
Colla el vidre a l’anell amb supergull.
Introduïu l’anell del rellotge, alineant els forats i els botons del cargol.
Introduïu els cargols M2 de 6 mm als forats del cargol i apreteu-los. Els capçals de cargol estan pintats de negre.
Inseriu els clips als ulls dels tirants.
Instal·leu les corretges del rellotge.
Tot està a punt.
Tot el procés de fabricació de rellotges es pot veure al vídeo.