Antaramuka Tanpa Wayar Bluetooth untuk Kaliper dan Petunjuk Mitutoyo: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Terdapat berjuta-juta kaliper Mitutoyo Digimatic, mikrometer, penunjuk dan peranti lain di dunia hari ini. Ramai orang seperti saya menggunakan peranti tersebut untuk mengumpulkan data secara langsung ke dalam PC. Ini menghilangkan perlu log masuk dan memasukkan ratusan nilai, tetapi juga menimbulkan beberapa masalah berkaitan dengan komputer riba di kedai di mana komputer riba mungkin jatuh atau rosak. Ini benar terutamanya jika pengukuran dilakukan pada bahagian besar atau dalam keadaan di mana kabel data Mitutoyo standard tidak cukup lama.

Beberapa tahun yang lalu saya membina peranti serupa berdasarkan modul Bluetooth HC-05 dan beberapa papan mikrokontroler Arduino yang membolehkan saya meninggalkan komputer riba dengan selamat di atas meja dan berkeliaran sejauh 50 kaki. Peranti ini berfungsi dengan baik tetapi menghadapi beberapa masalah. Tidak ada indikasi kapan baterai pemancar diisi penuh, tidak ada indikasi status sambungan bluetooth, dan indikasi keberhasilan pengiriman data. Ia juga besar dan kikuk dan secara harfiah kelihatan seperti projek sains! Walaupun dengan keterbatasan ini, dia yang lain di kedai lebih suka menggunakannya berbanding kabel data Mitutoyo USB.

Projek ini mengatasi batasan peranti lama, menambah lebih banyak ciri dan sedikit lebih profesional semuanya dengan harga kurang dari $ 100.

Langkah 1: Bagaimana Ia Berfungsi:

Antaramuka terdiri daripada dua bahagian, pemancar dan penerima. Sambungkan pemancar ke alat pengukur menggunakan kabel data yang terpasang secara kekal padanya dan sambungkan penerima ke PC menggunakan kabel data USB mikro.

Pada pemancar, menggeser suis ke arah hujung kabel menyalakannya. Pada hujung penerima LED biru pada mulanya berkelip menunjukkan tidak ada sambungan, apabila sambungan dibuat, LED akan berhenti berkelip dan terus menyala. Pemancar dan penerima kini disambungkan.

Pemancar (peranti bawah dalam foto) menyambung ke alat pengukur dan membaca aliran data Mitutoyo mentah setiap kali butang "data" ditekan. Kemudian ia memformat data menggunakan maklumat dalam aliran data seperti lokasi titik perpuluhan, tanda dan unit. Kemudian ia membina rentetan ASCII dari data ini dan menghantarnya melalui modul Bluetooth HM-10 di pemancar ke HM-10 di sisi penerima.

Pada penerima (peranti teratas dalam foto) HM-10 menghantar watak ASCII yang dihantar dari HM-10 pemancar yang terdiri dari pengukuran ke Arduino Pro Micro yang kemudian menghantarnya melalui kabel USB ke PC. Ini meniru papan kekunci untuk melakukan ini sehingga data kemudian disuntikkan ke aplikasi terbuka, dalam kes saya Excel. Data diikuti oleh watak yang menyebabkan kursor jatuh ke baris seterusnya. Perkara yang baik ialah anda boleh mengubahnya untuk melakukan apa sahaja yang anda mahukan sekiranya anda perlu memasukkan data ke dalam perisian khusus. Penerima kemudian menghantar permintaan ke HM-10 pada pemancar untuk memancarkan sisi biru LED untuk menunjukkan kepada operator bahawa data berjaya diterima. Modul penerima juga mengeluarkan watak dari aliran data masuk yang berkaitan dengan alat kawalan jauh HM-10 pada penerima.

Pengisian pemancar dilakukan dengan pengecasan mikro USB atau kabel yang disambungkan ke soket USB pada pemancar, LED pada penerima akan menyala merah semasa mengecas dan mati ketika pengisian selesai.

Terdapat fungsi lain yang diliputi kemudian untuk pemprosesan yang dapat dilakukan untuk memastikan bahawa semua nilai berada dalam unit metrik atau standard atau untuk memberi amaran jika anda tidak sengaja menekan butang +/- membuat semua pengukuran negatif. Anda juga boleh memeriksa voltan bateri pemancar.

Langkah 2: Penyediaan:

Sebagai tambahan kepada bahan yang disebutkan dalam Instructable ini, ada beberapa item lain untuk mengkonfigurasi dan memprogram modul Bluetooth mikro dan mikrokontroler HM-10. Anda memerlukan penyesuai siri USB ke TTL UART untuk mengkonfigurasi modul Bluetooth, Arduino untuk berfungsi sebagai pengaturcara untuk mikrokontroler ATTiny85 (atau pengaturcara serupa yang dapat berfungsi dengan Arduino IDE) dan tentu saja, kabel jumper untuk melakukan konfigurasi dan pengaturcaraan. ATTiny85 dalam Instructable ini diprogramkan menggunakan klon Arduino Nano dan kapasitor elektrolitik 10 uf yang dihubungkan antara pin RST dan GND. Perkakasan lain akan berfungsi jika anda memilikinya tetapi anda mungkin perlu meneliti perubahan prosedur yang diperlukan untuk itu. Instructable ini mengandaikan bahawa anda sudah biasa dengan Arduino IDE dan agak selesa menggunakannya, Google dan kesabaran diperlukan sebaliknya.

Sebelum mengkonfigurasi modul Bluetooth, ada baiknya membaca tutorial BLE Martyn Currey di https://www.martyncurrey.com/hm-10-bluetooth-4ble-modules/ Artikel ini mengandungi maklumat mengenai cara memberitahu yang sebenarnya. dari palsu, pasangkan pasangan, peranan, mod dan maklumat kemas kini firmware untuk modul HM-10 yang digunakan dalam Instructable ini.

Hati-hati dengan HM-10 palsu di pasaran. Pautan dalam BOM yang disediakan dalam Instructable ini adalah untuk yang sebenar (atau sekurang-kurangnya yang mempunyai firmware sebenar pada mereka ketika saya membelinya pada musim gugur yang lalu). Mendapatkan yang palsu bukanlah pemecah perjanjian tetapi jika anda melakukan palsu, ia memerlukan beberapa langkah lagi untuk membuat mereka berfungsi seperti yang diperlukan untuk diajar kerana mereka harus mempunyai firmware yang sebenarnya sebelum mereka dapat dikonfigurasi dengan betul. Sekiranya anda mendapat palsu, anda boleh memasukkan firmware sebenar ke dalamnya dengan menggunakan tutorial berikut https://www.youtube.com/embed/ez3491-v8Og Terdapat tutorial lain mengenai cara mem-flash firmware HM-10 ke CC2541 modul (palsu). Foto-foto dalam Instructable ini menunjukkan modul palsu yang harus saya flash dengan firmware HM-10 semasa membina antara muka ini (ini adalah yang ketiga yang saya bina). Yang sebenar adalah sekitar $ 6 setiap pasangan dan yang palsu adalah $ 3 setiap pasangan, bernilai $ 3 tambahan untuk mendapatkan yang sebenar. Saya sangat menggalakkan anda untuk membeli modul HM-10 sebenar!

Beberapa definisi yang tidak disertakan secara lalai dalam Arduino IDE diperlukan untuk mikrokontroler Sparkfun Arduino Pro Micro dan ATTiny85 yang digunakan dalam Instructable ini.

Anda boleh menambahkan sokongan untuk bahagian-bahagian ini ke Arduino IDE dengan menambahkan pautan berikut ke pengurus papan anda.

Untuk ATTiny85:

raw.githubusercontent.com/damellis/attiny/ide-1.6.x-boards-manager/package_damellis_attiny_index.json

Untuk Sparkfun Arduino Pro Micro:

raw.githubusercontent.com/sparkfun/Arduino_Boards/master/IDE_Board_Manager/package_sparkfun_index.json

Pisahkan kedua entri ini dengan koma seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

Anda juga memerlukan perpustakaan bersiri jejak kecil khas untuk modul pemancar:

SendOnlySoftwareSerial:

Langkah 3: DEWAN

Papan yang saya rancang untuk Instructable ini boleh dipesan dari JLCPCB atau beberapa laman web lain seperti Seedstudio dll jika anda menggunakan fail gerber yang dilampirkan pada Instructable ini. Saya merancangnya menggunakan easyeda.com. Berikut adalah pautan ke papan di easyeda. https://easyeda.com/MrFixIt87/mitutoyo-bluematic-spc-smt-mcp73831 Sekiranya terdapat minat yang cukup, saya mungkin mempunyai beberapa PCB yang dibuat dan menjualnya dengan harga murah di ebay.

Papan ini mesti dipotong menjadi dua papan berasingan (satu untuk pemancar dan satu untuk penerima). Potongan akan mengikuti garis putih di bahagian tengah PCB pada gambar di atas dan satu sudut papan pemancar. Potongan ini akan mengikut garis merah yang dilukis pada gambar PCB di atas. Berhati-hati semasa memotong papan, terutama pada takik di sudut papan pemancar. Potongan ini hampir mendekati jejak di papan. Satu set fail halus sangat berguna di sini.

Sebilangan besar komponen boleh dipesan dari Digi-Key atau Mouser dll, nombor bahagian Digi-Key disertakan dalam BOM untuk item yang mereka ada. Sebilangan barang yang saya beli di eBay, Amazon atau AliExpress. Saya telah memasukkan pautan ke item di laman web tersebut seperti yang diperlukan dalam BOM.

Fail BOM.pdf adalah yang paling mudah dibaca dan URLnya adalah pautan yang boleh diklik.

Langkah 4: Konfigurasi Modul HM-10, Pengaturcaraan Mikro Arduino Pro

Adalah idea yang baik untuk mendapatkan modul HM-10 sebelum perkara lain dan pastikan anda membuatnya dikonfigurasi dengan betul dan berfungsi sebagai pasangan kerana terdapat banyak yang palsu di pasaran dan memerlukan beberapa langkah tambahan untuk memasang yang sebenar firmware pada palsu. Hanya firmware HM-10 yang sebenar yang membolehkan penerima memancarkan LED dari jarak jauh pada pemancar apabila butang "data" ditekan. Jangan tingkatkan firmware melebihi V6.05.

Tutorial Martyn Currey sangat berguna untuk ini. Sekiranya anda mengikutinya, anda tidak akan menghadapi masalah. Pastikan juga untuk mendapatkan modul castellated telanjang seperti yang ada di sebelah kanan dalam gambar untuk langkah ini. Memasukkannya ke PCB jika diperlukan untuk memasang kabel sementara untuk konfigurasi. Jangan memasangkan komponen lain ke PCB sama ada sehingga anda mempunyai sepasang modul BLE yang berfungsi. Hanya pin 1, 2, 12-15, 21-25 yang perlu disolder.

Pada Tx PCB, HM-10 memerlukan konfigurasi berikut:

Berpasangan: pasangkan dengan HM-10 yang lain (gunakan monitor bersiri untuk menguji aliran data antara modul ketika disambungkan)

Peranan: periferal

Mod: 2

Pada Rx PCB, HM-10 memerlukan konfigurasi berikut:

Berpasangan: Mesti berpasangan dengan periferal HM-10 di atas

Peranan: pusat

Mode: (tidak ada, hanya periferal yang mempunyai mod)

Programkan mikro Arduino pro dengan lakaran bernama Mitutoyo_Keyboard … di atas. Pastikan anda memilih versi 3.3V 8MHz mikro Arduino Pro dalam pengurus papan IDE Arduino semasa memuat naik ke papan. Pastikan juga anda memasang semua perpustakaan yang dirujuk. Saya menggunakan versi Sparkfun pro mikro (merah) tetapi klon tersedia di ebay yang juga akan berfungsi, pastikan anda mendapat papan 3.3V 8MHz dengan mikrokontroler Atmel 32U4 dan BUKAN ATMega328P. Dapatkan juga warna biru yang kelihatan seperti Sparkfun merah di Instructable ini dan bukan yang hitam, yang hitam terlalu lebar untuk menyesuaikan corak lubang pada PCB).

Langkah 5: Perhimpunan Komponen, Memasang PCB ke dalam Lampiran

Untuk Tx PCB solder komponen lain ke PCB. Adalah idea yang baik untuk memasangkan penyambung USB pada papan BLE Tx terlebih dahulu sebelum komponen lain di kawasan ini. Mungkin merupakan idea yang baik untuk menyisipkan tajuk ICSP ke papan BLE Tx terakhir. Perhatikan bagaimana petunjuk pada dwi-warna LED "dilipat", pada mulanya idea ini adalah agar bahagian ini melewati sisi kandang, tetapi saya kemudian memutuskan untuk menggunakan penutup lut sehingga LED tidak perlu dikelirukan walaupun lubang semasa memasang. Ia juga menambah kesan yang baik apabila sisi biru LED berkelip setelah pengukuran dihantar. Untuk LED dua warna, plumbum terpendek berwarna biru, pusat adalah anod biasa.

Pada masa ini mengukur lokasi suis, penyambung USB dan membuat lubang di kandang untuk barang-barang ini. Saya mendapati bahawa yang terbaik adalah memasukkan kabel data dari sebelah kiri (seperti yang digambarkan) kotak (lubang 0,25 berpusat pada lebar dan tinggi kandang). Uji dengan hati-hati sesuai dengan PCB membuat penyesuaian pada ukuran lubang sehingga suis bergerak dengan bebas dan penyambung USB masuk ke dalam bukaan. Pasang skru 2 # 2 untuk menahan PCB di tempatnya (namun jika sesuai dipasang, PCB akan tetap tertawan dan benar-benar tidak memerlukan skru).

Pada solder Rx PCB, Arduino pro micro ke PCB menggunakan dua header 7 pin. Laraskan bukaan di sisi penyambung USB dari penutup Rx PCB untuk membolehkan PCB duduk dengan kuat di bahagian dalam kandang. Perhatikan dalam gambar pemasangan ini bahawa LED menjauh dari papan. Ini untuk meletakkan PCB dengan kuat di dalam kotak dan berfungsi dengan baik sebenarnya dengan grommet yang lebih kecil. Selaraskan panjang plumbum LED dengan berhati-hati sehingga pemasangan yang sesuai dicapai selepas pemasangan. PCB ditandakan sebagai merah dan biru, plumbum yang lebih pendek pada LED adalah plumbum biru, pusat adalah anod biasa. Pasangkan penutup pada penutup Rx, selesai.

Langkah 6: Program ATTiny85, Solder dalam Sambungan Kabel Data, Sambungkan Bateri

Sekarang masanya untuk memprogram ATTiny85. Saya menggunakan klon Arduino Nano yang menjalankan lakaran contoh Arduino ISP. Nano memerlukan kapasitor elektrolitik 10uf yang dipasang antara GND dan RST (- menuju ke GND) untuk pengaturcaraan. Perincian sambungan pin terdapat dalam lakaran Arduino ISP. Header ICSP pada PCB dalam projek ini mempunyai nama pin yang tersekat sehingga sambungannya harus lurus ke depan.

Pastikan bahawa anda mempunyai pilihan jam ATTiny85, 8kB dan 8MHz dalaman yang dipilih dalam pengurus papan semasa memuat naik ke ATTiny85 seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

Setelah ini selesai, pasang grommet besar. Potong kabel data kira-kira 8 "-10" dari hujung instrumen dan tanggalkan jaket luar yang menunjukkan beberapa inci wayar dalaman. Tinggalkan helai pelindung kira-kira 1/2 "dari penutup bergaris seperti yang ditunjukkan. Saya menyisipkan pelindung kabel data ke suis untuk memberikannya kekuatan terhadap penarikan semasa penggunaan walaupun terdapat juga lubang besar di PCB di sini adalah untuk itu jika anda ingin pergi ke arah itu. Pateri kabel individu ke PCB seperti yang ditunjukkan, warna dawai data disaring sutera pada PCB pada lubang yang sesuai.

Sambungkan bateri seperti yang ditunjukkan, berhati-hati dengan kekutuban kerana membalikkannya akan membakar cip pengecas / pengurus LiPo pada PCB dalam jangka pendek (jangan tanya bagaimana saya tahu …)

Langkah 7: Uji, Penggunaan, Menu Fungsi Lanjutan

Sekarang pasang penutupnya. Anda sudah selesai!

Kesemua 4 unit yang saya buat setakat ini mempunyai velcro untuk memasang pemancar ke instrumen dan penerima ke bahagian atas penutup komputer riba. Dalam praktiknya ini berfungsi dengan baik. Pasang bahagian velcro kabur (gelung) ke bahagian atas penutup komputer riba, sebelah kasar (cangkuk) ke casing penerima. Pasang sisi kabur (gelung) ke casing pemancar dan sebelah kasar (cangkuk) ke bahagian belakang caliper atau penunjuk. Melakukannya dengan cara ini membolehkan anda menyimpan pemancar dan penerima bersama ketika tidak digunakan dan juga mempunyai sisi kabur lembut pada penutup komputer riba anda.

Uji pengisian bateri dengan menyambungkan kabel USB mikro ke penyambung USB pada modul Tx, jika bateri tidak diisi penuh, LED harus menyala merah. Kadang-kadang LiPo hampir tidak dicas sepenuhnya sehingga IC pengecas tidak akan mengecasnya, jadi jangan risau jika LED tidak menyala pada mulanya.

Sekarang anda boleh menyambungkan kabel data ke kaliper atau penunjuk (apa sahaja yang mengambil jenis kabel yang anda gunakan).

Sambungkan hujung Rx ke kabel data USB mikro (mestilah kabel data dan bukan hanya kabel pengisian), dan ke port USB pada PC anda. Mungkin perlu memasang pemacu yang membolehkannya berfungsi sebagai papan kekunci tetapi mestilah automatik. Hidupkan modul Tx menggunakan suis. LED pada modul Rx harus berkelip selama beberapa saat kemudian terus menyala semasa sambungan terjalin.

Uji dengan menekan butang data pada kabel yang menghubungkan caliper ke modul pemancar. Anda harus melihat pengukuran di skrin PC. Arduino Pro Micro berfungsi sebagai papan kekunci HID dan akan memasukkan ukuran masuk secara langsung di mana sahaja kursor berada di PC anda.

Pengaturcaraan dalam modul pemancar memberikan pilihan. Anda boleh mengakses menu ini dengan mengukur 0 lima kali berturut-turut. Setelah berada dalam mod menu, untuk memilih pilihan menu mengukur nilai negatif dimulai dengan nombor pilihan dalam menu, misalnya untuk menukar semua pengukuran menjadi metrik secara automatik, mengukur nilai negatif dengan angka 1 sebagai digit bukan sifar pertama. (-1.xx mm atau -0.1 inci misalnya). Untuk kembali ke mod biasa ukur 0 lima kali kemudian ukur nilai negatif yang bermula dengan angka 3 sebagai digit bukan sifar pertama). Ini diprogramkan dengan cara ini untuk mengelakkan pilihan mengkonfigurasi secara tidak sengaja. Sekiranya dalam mod menu berukuran 0 lagi atau nilai positif secara automatik membatalkan mod menu dan kembali ke mod normal.

Pilihan menu adalah:

1. Tukar secara automatik semua ukuran ke unit metrik (jika diperlukan)
2. Tukar secara automatik semua ukuran ke unit standard (jika diperlukan)
3. Batalkan penukaran unit secara automatik
4. Tolak pengukuran negatif (mencetak mesej amaran)
5. Batalkan penolakan pengukuran negatif
6. Ukur dan cetak voltan bateri pemancar (tidak didokumentasikan dalam menu)

Semasa memasuki mod menu, pilihan yang berlaku dicetak di bahagian atas sebagai peringatan pilihan yang berlaku. Semua pilihan disimpan di EEPROM dan disimpan setelah mematikan unit atau kehabisan bateri. Hayat bateri untuk unit yang saya bina adalah kira-kira 45 jam penggunaan berterusan dan pengisian semula mengambil masa kira-kira 3 jam dari kehabisan sepenuhnya.

Ciri yang tidak didokumentasikan adalah memasuki mod menu (0 lima kali) kemudian mengukur nilai negatif bermula dengan 6 sebagai digit bukan sifar pertama, yang menyebabkannya mengukur dan mencetak voltan bateri semasa seperti yang ditunjukkan dalam video yang dilampirkan.

Pengalaman saya dengan 3 unit yang saya bina adalah jaraknya sekitar 50 kaki di persekitaran kedai terbuka.

Langkah 8: Pemikiran Akhir - Potensi Pengubahsuaian / Ciri Baru / Kebolehrodohan

Walaupun pada ketika ini anda akan mempunyai antara muka yang dapat digunakan dengan sempurna yang dapat digunakan dengan berjuta-juta peranti di dunia, ia tidak akan selesai dengan maksud bahawa tidak ada lagi yang dapat dilakukan. Salah satu perkara menarik untuk mengambil pendekatan ini daripada membeli Mitutoyo U-Wave ialah sekarang anda mempunyai peranti yang dapat disesuaikan dengan pelbagai cara.

Anda boleh menggunakan kabel Mitutoyo lain untuk menyambung ke pemancar dan bukannya kabel yang saya gunakan untuk Instructable ini jika peranti anda menggunakan kabel yang berbeza. Warna wayar dan isyarat dalaman harus sama pada semua kabel Mitutoyo. Perlu diingat bahawa kabel memerlukan butang data untuk mencetuskan pengukuran atau kaedah lain akan dirancang untuk memicu pengukuran. Permintaan pengukuran dapat dikirimkan ke alat pengukur dengan menghubungkan sebentar pasangan kabel hijau / putih ke tanah (wayar biru di kabel tolok). Ini dapat dilakukan dengan memasang suis atau jack audio 1/8 di kotak pemancar yang disambungkan ke wayar tersebut dan menyambungkan suis luaran melaluinya. Jika anda mempunyai indikator yang terpasang di lekapan atau tidak perlu menyentuh alat pengukur pendekatan bicu audio sangat sesuai.

Sekiranya semua yang anda perlukan adalah data bersiri (RS232 TTL, SPI, I2C dll) yang dapat dicapai dengan perubahan kod pada penerima dan menghubungkan terus ke pin pada Pro Micro yang anda pilih untuk digunakan untuk mengeluarkan data.

Alat kawalan jauh: Kemungkinan lain yang menarik ialah menghubungkan transistor antara pasangan hijau / putih dan tanah biru dari tolok dengan pintu yang dihubungkan ke pin HM-10 26. Kemudian pada hujung penerima, sambungkan alat pengesan jauh IR 38kHz dengan pin output ke penerima Arduino Pro Micro pin 7. kemudian ubah kod pada mikrokontroler ini untuk mencari arahan khusus dari mana-mana alat kawalan jauh inframerah dan kemudian mencetuskan transistor yang dipasang di pemancar melalui panggilan jarak jauh AT + PI031 / AT + PI030 yang serupa dengan cara memancarkan LED biru pada pemancar sekarang. Ini akan memberikan kemampuan untuk memicu pembacaan dari lokasi terpencil yang dalam keadaan tertentu sangat berguna. Saya mungkin merancang PCB lain dengan fungsi ini yang terbina dalam.

Saya yakin ada banyak ciri lain yang mungkin, sila beri komen dengan cadangan, fikiran dan idea.

Sekarang ada alat komunikasi data tanpa wayar komersial yang tersedia dari Mitutoyo, tetapi ketika saya memeriksa harganya sekitar $ 800 untuk sistem. Jumlah kos pembinaan peranti ini adalah sekitar $ 100 dan lebih rendah, terutamanya jika anda menggunakan Arduino Pro Micro dan atau mempunyai kabel data Mitutoyo yang boleh digunakan untuk menyambung ke alat pengukur kerana itu adalah dua item yang paling banyak menghabiskan masa di BOM. Saya sangat ragu bahawa Mitutoyo U-Wave boleh digodam untuk menambahkan ciri seperti ini.

Saya harap anda menikmati Instructable ini, yang pertama saya!

Sila tinggalkan komen, soalan, maklum balas, idea dan cadangan! Sekiranya anda suka, sila pilih dalam pertandingan PCB! Terima kasih !!!!

Naib Johan dalam Peraduan PCB