Jam Tangan Nerd: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Nerd Watch memaparkan waktu dalam binari ketika butang ditekan dan dibuat oleh Sam DeRose semasa magang musim panas di HQ kami. Jam tangan menunjukkan jam dan minit dengan memancarkan dua LED secara berurutan untuk mewakili dua nombor binari 4-bit (dalam format endian besar). Berikut adalah penerangan yang bagus tentang cara membaca nombor binari.

Tutorial ini (ditulis oleh Sam DeRose) menunjukkan kepada anda cara membina Nerd Watch dari awal dengan beberapa komponen elektronik dan Bantal Tools Desktop PCB Milling Machine. Ini menganggap bahawa anda mempunyai pengalaman sebelumnya bekerja dengan komponen elektronik di permukaan dan anda tidak asing dengan multimeter dan pematerian. Juga berguna untuk mengumpulkan sedikit maklumat mengenai bagaimana Arduino berfungsi.

Langkah 1: Beberapa Catatan Sebelum Kita Bermula

Cara Memberitahu Masa: Angka pertama mewakili jam, dan nombor kedua mewakili nombor yang akan ditunjukkan oleh tangan minit jika itu adalah jam analog. Sebagai contoh, jika jam tangan berkedip 0010 - 0110, ini sepadan dengan 2 - 6, yang bermaksud jam adalah 2 dan minit tangan menunjuk ke 6, menjadikannya 2:30. (Lihat gambar di atas untuk keterangan grafik!) Tidak ada petunjuk untuk pagi atau petang, tetapi semoga sudah jelas sama ada jam 2:30 pagi atau tidak.

Jam tangan ini berdasarkan pada projek Tony DeRose yang dibuat untuk Maker Faire. Ia menggunakan kod dan skema yang sama, tetapi sekarang papan ini ditata agar lebih mirip jam tangan, dan komponen permukaan-mount (SMD) yang lebih ramping digunakan untuk membuatnya lebih rendah.

Catatan: Sam membuat banyak lelaran jam tangan ini - anda akan melihat nombor versi dalam foto. Oleh kerana itu, gambar kemajuan dalam catatan ini sering berlaku di antara versi yang berbeza. Proses umum untuk setiap versi sama persis, jadi jangan risau jika jam tangan anda tidak seperti gambar.

Catatan Lain: Bahagian utama cara ini merangkumi cara membina versi 2.5, versi terkini yang menggunakan cip ATtiny biasa. Walau bagaimanapun, Langkah 9 menunjukkan variasi, versi 3.1, yang menggunakan ATtiny permukaan-mount dan port mini-USB untuk memprogramnya. Versi ini jauh lebih sukar untuk dibina dan diprogramkan, jadi saya cadangkan untuk memulakan dengan versi 2.5 dan hanya mencuba versi 3.1 jika anda merasa sangat bercita-cita tinggi (atau mempunyai pengalaman dengan menyolder komponen SMD).

Langkah 2: Bagaimana Ia Berfungsi

Cip ATtiny (cip IC 8-pin hitam) adalah nadi jam tangan. Cip ini pada dasarnya adalah versi kecil dari cip yang sama yang terdapat di dalam Arduino, dan dengan itu dapat diprogram untuk melakukan fungsi yang berbeza. Dalam kes ini, cip mempunyai program di dalamnya yang menunggu penekanan butang, dan ketika merasakannya, ia meletakkan beberapa pinnya sehingga arus dapat mengalir dari +3 volt melalui LED, menyalakannya. ATtiny mempunyai jam dalaman, jadi LED diprogram untuk berkedip untuk memaparkan waktu.

Langkah 3: Alat, Bahan, dan Fail

ALAT

• Mesin Pengilangan PCB Desktop Alat Bantam
• Perisian Computerwith Bantam Tools dipasang
• Braket penjajaran dan perkakasan pemasangan disertakan dengan mesin penggilingan
• Besi pematerian
• Kilang hujung rata, 1/64 ", 1/32", dan 1/16 "(pilihan tetapi disyorkan, untuk membersihkan lebihan tembaga)

BAHAN

• PCB kosong, FR-1, dua sisi
• Pita dua sisi
• Pateri
• Pateri pateri
• Jarum jahit
• Benang, hitam
• Tali Velcro, 3/4 ", menghitamkan bentuk tali jam yang lain

KOMPONEN ELEKTRONIK

• Soket IC, 8-pin
• Cip Atmel ATtiny Kami menggunakan ATtiny85.
• LED, SMD (2) SMD = peranti pemasangan permukaan
• Perintang, ~ 50 ohm, SMD (2) Nilai tepat tidak penting.
• Butang sesaat, kotak, SMD Kami menggunakan ini, tetapi yang lain juga sesuai.
• Bateri sel duit syiling, CR2032, 3-volt
• Pemegang bateri sel duit syiling

FILES

• Fail papan EAGLE NerdWatchV2.5.brd untuk jam tangan
• Arduino lakarkan NerdWatch.ino untuk mengikuti ATTiny. Fail.zip yang disertakan di sini mempunyai lakaran, serta perpustakaan yang perlu anda pasang agar sketsa berfungsi dengan baik.

Fail EAGLE untuk ATtiny Programmer TinyProgShield.brd (pilihan)

• CATATAN: Ingatlah untuk memasang perpustakaan di Arduino sebelum anda cuba menyusun lakaran. Ini caranya:

  • Muat turun dan pasang Arduino jika anda belum melakukannya. Anda boleh mendapatkannya dari laman Arduino.
  • Muat turun fail NerdWatch.zip dan ingat di mana anda menyimpannya.
  • Lancarkan Arduino. Pergi ke Sketch> Import Library> Add Library dan arahkan ke tempat anda menyimpan NerdWatch.zip.
  • Pilih keseluruhan fail.zip, dan biarkan Arduino memasang perpustakaan secara automatik.
  • Mulakan semula Arduino untuk mengaktifkan perpustakaan. Catatan: Sekiranya anda mempunyai masalah, Forum Arduino adalah tempat yang hebat untuk mengemukakan soalan, untuk pengguna lanjutan dan pengaturcara baru.
  • Gunakan Arduino untuk membuka NerdWatch.ino dan menyusun kod anda.

Untuk Versi 3.1, anda memerlukan fail berikut:

• Fail EAGLE NerdWatchV3.1.brd
• NerdWatch.zip fail yang sama seperti untuk v2.5
• Fail EAGLE SMDtinyProgrammer.brd untuk papan pengaturcara SMD ATtiny

Langkah 4: Siapkan Perisian Mesin Penggilingan Alat Bantam

Nyalakan perisian Bantam Tools. Kemudian sambungkan mesin penggilingan anda ke komputer anda dan hidupkan.

Import fail EAGLE ke dalam perisian Bantam Tools dan lakukan langkah-langkah berikut untuk mengatur potongan:

• Gunakan butang Setup Fixturing untuk memandu anda melalui pemasangan dan lokasi braket penjajaran.
• Setelah pendakap dipasang, tetapkan bahan anda ke papan FR1 dua sisi menggunakan butang Persediaan Bahan.
• Dalam dialog ini, pastikan untuk menyelaraskan asal-usul bahan dengan kurungan.
• Gunakan ujung rata 1/32 "dan 1/64" untuk bahagian depan papan, dan 1/32 "untuk bahagian belakang papan. (Bahagian belakang juga di mana anda mungkin menambah kilang akhir 1/16" pilihan anda.)

Tetapan lalai untuk papan FR-1 anda berfungsi dengan baik untuk projek ini. Sekiranya anda ingin bereksperimen dengan pelepasan jejak yang lebih banyak, anda boleh menghidupkan Mod BitBreaker (Keutamaan> klik pada kotak BitBreaker) dan bereksperimen dengan tetapan kedalaman dan pelepasan (ini adalah untuk pengguna yang mengetahui jalan sekitar kilang).

Sekiranya anda memerlukan penyegaran menggunakan Bantam Tools Desktop PCB Milling Machine dan menyiapkan perisian, lihat panduan Bermula ini.

Langkah 5: Potong Jam Tangan

Muatkan PCB kosong anda:

• Gunakan butang Loading untuk membawa tempat tidur mesin ke hadapan.
• Tutup satu sisi FR-1 dua sisi dengan pita dua sisi, dan pasangkan papan dengan sudut kiri pendakap pelurus.
• Tekan dengan kuat ke bawah papan dan kemudian tekan butang Laman Utama.

Potong papan anda:

Potong dahulu jejak dan lubang untuk bahagian atas. Lakukan ini dengan mengklik pada Traces dan Holesin pada tetingkap fail rancangan

• Setelah selesai, balikkan papan dalam perisian Bantam Tools dengan mengklik butang Bawah.
• Balikkan papan sebenar di mesin sehingga bahagian yang tidak dipotong menghadap ke atas. Pastikan bahagian bawah papan rata dengan sudut kanan jig penjajaran.
• Klik pada Jejak dan Garis Besar di tetingkap fail rancangan.

Kilang akan memotong jejak dan lubang yang tinggal, dan anda akan mempunyai papan siap!

Langkah 6: Solder pada Elektronik

Sekarang datang bahagian yang membosankan: menyisipkan komponen ke jam tangan. Sekiranya anda baru menggunakan pematerian permukaan, atau pematerian secara umum, baca keterangan di bawah. Anda juga boleh mendapatkan beberapa petua dalam projek Light-Up PCB Necklace.

Untuk proses ini, kami menggunakan oven pemanggang untuk mengembalikan solder komponen SMD yang lebih kecil seperti LED dan perintang. Kemudian kami menggunakan solder biasa untuk memasang komponen yang lebih besar seperti soket IC, butang, dan pemegang bateri.

Ikuti langkah umum ini untuk menambahkan komponen:

Komponen SMD

• Lap pateri pad ke 8 pad, yang akan memasang 2 LED dan 2 perintang. Lihat foto di atas untuk mendapatkan lokasi penempatan.
• Pastikan anda mengetahui kekutuban LED. Untuk melakukan ini, anda boleh menggunakan multimeter dalam tetapan "kesinambungan", atau anda dapat melihat LED dan mencari tanda centang atau garis hijau, yang menandakan sisi tanah.
• Dengan menggunakan pinset, letakkan LED dan perintang pada pad dengan pelekat solder. Pastikan kekutuban betul! Untuk kedua LED, tanah lebih dekat ke bahagian bawah jam tangan.
• Gunakan kompor panas, oven pemanggang roti, atau hanya solder biasa untuk mencairkan pasta solder dan melekatkan komponennya.

Soket IC

• Bengkokkan hujung soket IC melalui lubang sehingga rata seperti komponen SMD dan bukannya komponen lubang melalui.
• Pad pada jam tangan akan cukup panjang untuk menampung plag soket yang bengkok. Letakkan soket dan pastikan anda memahami cara pemasangannya ke jam tangan.
• Tanggalkan soket, dan tampal pelekat solder pada sekurang-kurangnya satu pad pada setiap sisi soket. Saya biasanya melakukan satu sudut dan kemudian sudut yang bertentangan.
• Letakkan kembali soket pada alas dengan tanda penjajaran menghadap ke atas. Ini tidak diperlukan, tetapi ia akan membantu anda mengingat ke arah mana ATtiny masuk.
• Tekan soket ke bawah sehingga terpasang di papan, dan gunakan besi pematerian untuk melekatkan plag dengan pelekat solder ke papan.
• Selesaikan pematerian sisa plumbum ke alas dengan besi pematerian dan gulungan pateri biasa.

Butang

• Bergantung pada butang mana yang anda dapat, anda mungkin harus membengkokkan petunjuk ke bawah sehingga mereka dapat menghubungi alas dengan lebih baik.
• Letakkan butang di papan dan pastikan bahawa 2 plumbum yang biasanya terbuka berada di pad kiri bawah dan kiri atas. (Apabila butang ditekan, 2 pad kiri tersambung.)
• Gunakan teknik penekanan yang sama yang dijelaskan di bahagian soket IC di atas untuk menyolder butang.

Vias

• Untuk vias, anda boleh menggunakan plumbum yang dipotong dari LED atau perintang, atau anda boleh melepaskan panjang wayar penyambung teras pepejal 22-gauge.
• Pasangkan wayar melalui lubang dan gunakan besi pematerian untuk memateri wayar ke alas di kedua sisi papan.
• Klipkan lebihan wayar dengan alat pemotong wayar.

Pemegang Bateri

• Gunakan pita untuk menahan pemegang bateri permukaan CR2032 di tempat semasa anda menyoldernya. (Ia menjadi sangat panas sehingga anda tidak mahu memegangnya dengan jari anda!)
• Pasang pemegang ke bahagian belakang papan dengan memateri kaki di kedua-dua sisi ke alas persegi.

Langkah 7: Tambahkan Tali

Bahagian ini benar-benar terpulang kepada anda. Cara termudah untuk menambahkan tali adalah dengan menjahit beberapa helai velcro murah yang anda dapati di mana-mana kedai kraf / kain seperti Kain Michael atau Jo-Ann. Akhirnya kami ingin membuat tali dari bahan yang lebih baik seperti kulit, dan menambahkan gelang untuk mengikatnya, tetapi ini berfungsi sementara ini.

Beri tahu kami jika anda mempunyai kaedah menarik untuk memasang jam tangan di pergelangan tangan!

Langkah 8: Atur cara ATtiny

Sekarang jam tangan secara fizikal sudah lengkap, tetapi cip ATtiny belum tahu mengawal LED. Itulah sebabnya kita harus memprogramkannya.

Terdapat beberapa pilihan mengenai pengaturcaraan ATtiny. Anda boleh membuat litar papan roti cepat, menggunakan papan pengaturcaraan ATtiny khas, atau anda boleh membuat perisai Arduino yang bagus, seperti yang kami lakukan, sehingga anda dapat memprogram cip ini dengan mudah mulai sekarang.

Sekiranya anda pembuat perisai Arduino yang berpengalaman dan anda ingin memilih kaedah ini, fail papan untuk pengaturcara (TinyProgShield.brd) tersedia pada langkah ini. Cukup potong, solder komponen, dan pasangkannya dengan Arduino anda.

Fail.ino di sini dan dalam langkah intro adalah fail yang akan anda atur program ATtiny85 anda. Tukar masa dalam kod ke masa sekarang. Pastikan memuat naik fail ke ATtiny anda dalam satu atau dua minit supaya jam tangan diselaraskan dengan masa yang betul.

Langkah 9: Variasi Lain

Seperti yang disebutkan pada langkah pertama, Sam membuat jam tangan versi SMD sepenuhnya, lengkap dengan ATtiny yang dipasang di permukaan. Oleh kerana anda tidak dapat mengeluarkan ATtiny untuk memprogramnya, dia harus menambahkan port mini-USB yang menghubungkan ke pin yang diperlukan agar ATtiny dapat diprogramkan secara luaran.

Dia kemudian membuat perisai untuk hujung kabel USB yang lain sehingga semua yang perlu anda lakukan ialah menghubungkan jam ke perisai dan kemudian memprogramkan ATtiny seolah-olah ada di perisai.

Langkah 10: Gunakannya

Pasang Nerd Watch anda dan uji dengan menekan butang.

Bolehkah anda membaca masa? Sekiranya anda dapat memberitahu masa dengan menonton urutan hanya sekali, maka tahniah, anda seorang kutu buku! Sekiranya anda memerlukan dua atau tiga kali untuk meluangkan masa, anda masih kutu buku kerana anda memakai jam tangan super nerdy ini.

Ada sebarang pertanyaan atau komen? Hantarkan e-mel kepada kami di [email protected].