MechWatch - Jam Digital Custom: 9 Langkah (dengan Gambar)

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

MechWatch adalah jam tangan yang saya reka untuk mempunyai kelebihan Arduino dari segi fleksibiliti, tetapi saya mahukan ia kelihatan dan dirasakan secara profesional seperti yang saya dapat. Untuk tujuan ini, instruksional ini menggunakan elektronik pemasangan permukaan yang cukup maju (tidak ada sambungan yang terpapar ke pateri) dan peralatan penggilingan CNC.

Saya akan mulakan dengan bagaimana waktu dibaca, dengan ilustrasi pada gambar kedua. Terdapat dua cincin LED, satu adalah jam tangan dan yang lain berfungsi sebagai tangan minit, menunjukkan dari 1-12 seperti pada muka jam analog. Kerana tangan minit hanya dapat bergerak dalam kenaikan 5 minit, terdapat 4 LED berasingan untuk menunjukkan satu minit. Sebagai contoh gambar ketiga menunjukkan jam tangan yang memaparkan 9:41.

Interaksi jam tangan dilakukan melalui suis dua hala di sisi yang meluncur ke arah lug (depan / belakang). Untuk menetapkan masa:

1. tekan dan tahan suis sehingga lampu mati. Ketika dilepaskan waktunya akan berkelip dan suis dapat didorong ke atas / bawah untuk mengubah jam

2. Tekan dan tahan suis sekali lagi sehingga lampu mati untuk beralih untuk menetapkan minit dengan cara yang sama

3. Tekan dan tahan suis sehingga lampu mati kembali untuk menjimatkan masa

4. Sekiranya anda menunggu terlalu lama semasa menetapkan waktu tanpa menekan butang, jam tangan akan tidur tanpa menyimpan sebarang perubahan

Petunjuk ini menggariskan bagaimana membuat jam tangan lengkap dan menyediakan semua fail sumber yang diperlukan.

Langkah 1: Reka Bentuk Elektronik

Langkah ini menggariskan spesifik elektronik. Gambar pertama adalah skematik elektrik, menunjukkan bagaimana semua bahagian digariskan. Gambar kedua menunjukkan bagaimana papan disusun, bahagian atas berwarna merah dan bahagian bawah berwarna biru.

Bagi sesiapa yang berminat dengan jumlah bahan yang tepat untuk semua bahagian elektronik dan juga tempat saya membelinya, saya telah melampirkan fail excel dengan pautan, dan bukannya membuat semua orang menatal senarai panjang.

Saya mahu bahagian atas papan litar relatif jelas dengan estetika reka bentuk yang konsisten, jadi saya meletakkan pengawal mikro di tengah dan menyusun RTC, Crystal dan perintang di sekelilingnya. LED mengelilingi bahagian luar dan bahkan jejak di sekitarnya mencerminkan estetika reka bentuk bulat.

Untuk menghubungkan LED dengan mikrokontroler, mereka dapat disusun dalam grid, memerlukan 12 pin I / O digital untuk menggerakkannya. Saya juga mahu menggunakan jam masa nyata (RTC) untuk mengekalkan masa sehingga saya dapat memasukkan mikrokontroler ke dalam tidur yang nyenyak untuk menjimatkan tenaga. RTC menggunakan kuasa yang jauh lebih sedikit daripada pengawal mikro, sehingga sehingga 5 hari antara cas. Untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler, RTC memerlukan komunikasi I2C. Saya memilih ATMEGA328P kerana memenuhi syarat ini dan saya sudah biasa menggunakannya (ia juga digunakan di banyak Arduino).

Untuk berinteraksi dengan jam tangan pengguna memerlukan beberapa jenis suis, jadi saya menjumpai suis gelongsor dua arah yang kembali ke tengah menggunakan mata air. Suis gelongsor luaran melekat pada suis elektrik menggunakan sekrup set.

Saya memutuskan untuk menggunakan bateri litium untuk menghidupkan segala-galanya dan pengecasan induktif Qi untuk mengisinya semula. Saya ingin mengelakkan menggunakan jenis penyambung untuk mengisi semula jam tangan kerana mereka membuka bukaan untuk membiarkan kotoran dan air masuk dan mungkin akan terhakis dari masa ke masa, begitu dekat dengan kulit. Setelah membaca lebih banyak helaian data daripada yang diingini oleh orang lain, saya menetap di BQ51050BRHLT. Ia mempunyai gambarajah rujukan yang baik dan pengecas bateri litium terpasang (ruangnya premium).

Oleh kerana tidak ada cara yang baik untuk mengatur elektronik pengecasan Qi di bahagian atas, saya harus meletakkannya di bahagian belakang papan dengan bateri. Suis juga terletak di bahagian belakang, tetapi itu kerana lokasi yang lebih baik untuk memasang suis luaran.

Langkah 2: Pemasangan Elektronik

Saya telah menyusun hampir semua kepingan elektronik dalam gambar pertama. Saya meninggalkan beberapa kapasitor dan perintang, kerana semuanya kelihatan sangat serupa dan mudah dicampur atau hilang.

Untuk mendapatkan solder pada alas, saya akan menggunakan stensil solder. Saya dengan cepat membuat pemegang pada gambar kedua agar papan litar tetap sejajar di bawah stensil, tetapi ada beberapa pilihan yang lebih mudah tersedia, yang paling mudah adalah pita.

Gambar ketiga menunjukkan stensil sejajar di atas papan. Gambar keempat menunjukkan melekatkan pasta solder ke dalam lubang stensil. Penting agar stensil diangkat lurus ke atas setelah menggunakan pateri. Foto ini juga menunjukkan cara cepat saya melakukan ini kerana saya tidak pernah menggunakan stensil sebelum ini. Lain kali saya tidak akan membeli bingkai itu. Akan lebih mudah untuk hanya menempelkan lembaran yang lebih kecil di sepanjang satu tepi tanpa bingkai, hidup dan belajar.

Sekarang tugas yang membosankan dan sukar; letakkan setiap bahagian di papan dengan sepasang pinset. Gambar 7 menunjukkan bahagian yang diletakkan dan gambar 8 menunjukkan mereka disolder.

Video di tempat gambar ke-6 menunjukkan proses pematerian. Saya menggunakan stesen pematerian udara panas yang ditetapkan hingga 450C untuk mencairkan pateri tanpa mengganggu bahagiannya, secara bergantian mungkin menggunakan oven pematerian untuk melakukan perkara yang sama. Setelah menyolder bahagian bawah gunakan set multimeter ke mod kesinambungan untuk memeriksa seluar pendek antara pin bersebelahan pada IC. Apabila jalan pintas dijumpai, gunakan besi pematerian untuk menariknya dari cip dan memecahkannya.

Semasa menyolder seperti ini, penting untuk perlahan-lahan memanaskan papan selama beberapa minit sebelum masuk untuk mencairkan. Jika tidak, kejutan haba boleh merosakkan bahagian-bahagiannya. Saya cadangkan untuk melihat arahan yang lebih terperinci sekiranya anda tidak biasa dengan kaedah ini.

Seterusnya, perlu menyambungkan gegelung ke penyambung 2 wayar dan menahannya di atas pangkalan pengecasan. Sekiranya semuanya berjalan lancar, lampu pengisian hijau harus menyala selama kira-kira satu saat, kemudian matikan. Sekiranya bateri disambungkan, lampu pengisian hijau harus menyala sehingga habis pengisian.

Setelah pengisian berfungsi seperti yang diharapkan, adalah proses yang sama untuk menyolder bahagian atas papan. Catatan untuk LED pada gambar 9, terdapat tanda kecil di bahagian bawah LED untuk menunjukkan orientasi. Sisi garis kecil yang keluar adalah hujung segitiga sempit dalam skema LED. Penting untuk memeriksa ini untuk setiap LED permukaan yang anda gunakan kerana tanda boleh berbeza antara pengeluar yang berbeza.

Langkah 3: Pengaturcaraan dan Pengujian Elektronik

Gunakan AVRISP mkII untuk memprogram mikrokontroler (tekan dan tahan shift sambil mengklik muat naik di Arduino IDE). Anda juga dapat menggunakannya untuk membakar bootloader seperti biasa dan menggunakan sambungan bersiri di bahagian belakang jam tangan dengan kabel FTDI. Tetapi dengan mengelakkan bootloader dan pengaturcaraan secara langsung dengan AVR ISP mkII kodnya mula lebih cepat semasa power-up.

Saya juga melampirkan kod pada langkah ini. Sekiranya ada yang ingin melihat lebih mendalam, saya telah mengulas kod tersebut untuk menjelaskan apa yang dilakukan oleh setiap bahagian. Struktur umum kod adalah mesin keadaan. Setiap keadaan mempunyai sekeping kod yang dijalankan serta syarat untuk beralih ke keadaan yang berbeza.

Sebilangan besar kod yang mengawal pin I / O secara langsung mengawal daftar, agak sukar dibaca tetapi boleh dilaksanakan sehingga 10x lebih cepat daripada digital. Tulis atau Baca.

Langkah 4: Persediaan Pemesinan

Penyediaan pemesinan untuk casing jam tangan agak rumit dan memerlukan sedikit persiapan.

Kilang yang saya gunakan adalah Othermill v2 (sekarang dipanggil Bantam Tools) dengan alat penjepit jari kaki. Pengapit membolehkan saya memegang bahagian kerja dari sisi, yang saya gunakan untuk persediaan pertama.

Pemesinan jam tangan dilakukan dalam tiga persediaan. Penyediaan pertama hanya mempunyai bahan permulaan yang dipasang pada tempat tidur CNC dan kilang memotong bentuk dalam jam tangan dan menghilangkan sedikit permukaan. Penyediaan perisian pemesinan dapat dilihat pada gambar ke-6.

Persediaan kedua memerlukan pemasangan khas untuk memegang sarung jam dari dalam, jadi mungkin untuk memotong seluruh bentuk luar jam tangan. Lekapan khas dapat dilihat pada gambar pertama dengan pandangan meletup pada gambar kedua. Bahagian tengah kecil mempunyai lubang yang diketuk sehingga apabila sekrup diketatkan, ia mengangkat sekepingnya dan memaksa kedua bahagian sisi ke dalam sarung jam tangan, menahannya di tempatnya. Perisian pemesinan untuk persediaan kedua dilihat pada gambar 7.

Persediaan ketiga memerlukan alat tambahan lain untuk menahan jam tangan; yang ini lebih sederhana. Lekapannya terdiri dari alas dan sepotong yang masuk ke dalam jam tangan. Potongan di dalam jam tangan mendaftar dengan dua tiang di pangkalan dan skru di tempatnya untuk memegang sarung jam terbalik.

Saya mengolah kepingan lekapan dari potongan aluminium yang lebih besar dan membiarkannya dihubungkan dengan tab. Setelah kedua-dua belah pihak dimesin, saya memotong tab dengan gergaji tatal dan pasirnya halus.

Saya telah memasukkan fail CAD fusion360 yang saya gunakan untuk membuat semua bahagian (termasuk sarung jam dan suis sisi), tetapi gunakan pertimbangan anda sendiri jika anda cuba membuat bahagiannya. Saya tidak bertanggungjawab sekiranya ada yang salah dan pecah.

Petunjuk untuk menjadikan lekapan lebih tepat: mesin mana-mana bahagian yang bersambung dengan mesin terlebih dahulu dan kemudian meletakkannya di tempat terakhir dan kemudian mesin ke dimensi akhir. Ini memastikan banyak kesalahan kecil tidak tersusun dan memegang casing jam di tempat yang salah. Pengetahuan ini diberikan kepada anda oleh timbunan aluminium sekerap.

Langkah 5: Memesin Kes

Blok aluminium permulaan dapat dilihat pada gambar pertama. Saya menggunakan gergaji lubang 1-1 / 4 untuk mengeluarkan pusat, ini menjimatkan sedikit masa pemesinan.

Seperti disebutkan pada langkah sebelumnya ada 3 pengaturan untuk memesin casing. Penyediaan pertama setelah pemesinan dilihat pada gambar 2. Saya pertama kali menggunakan 1 1/8 "kilang akhir (rata di bahagian bawah) untuk mengeluarkan sebahagian besar bahan. Saya kemudian beralih ke kilang akhir 1/32" untuk memotong 4 skru lubang. Untuk memotong benang di lubang skru, saya kemudian menggunakan kilang benang M1.6 (dari alat Harvey). Tetapan khusus yang saya gunakan terdapat dalam fail Fusion360 CAD.

Gambar 3 menunjukkan persediaan kedua dengan pemesinan selesai dan gambar ke-4 menunjukkan persediaan ketiga sebelum pemesinan.

Persediaan kedua dimesin menggunakan kilang akhir 1/8 "untuk membuang sebahagian besar bahan dengan cepat kemudian saya menggunakan kilang bola 1/8" (hujung bulat) untuk memotong permukaan melengkung. Operasi adalah sama untuk persediaan ketiga juga.

Persediaan kedua memerlukan penggunaan alat khusus lain, slitting saw 3/4 dengan arbor yang diubah sehingga dapat dipasang rapat dengan pemegang casing jam tangan. Gergaji slitting berputar pada 16500 RPM dan bergerak pada 30 mm / min. Kelajuan ini mendorong apa yang mampu dimiliki oleh Othermill, jadi mungkin perlu untuk memperlahankannya lebih jauh. Langkah ini ditunjukkan dalam video di atas.

Sekiranya anda ingin mengetahui lebih lanjut mengenai spesifik mengenai pemesinan CNC, saya akan mengarahkan anda ke NYC CNC di YouTube, Mereka melakukan pekerjaan yang lebih baik daripada yang saya dapat di sini.

Hanya untuk rujukan bagi mereka yang tahu maksudnya, tetapan yang digunakan pada kilang lain v2 untuk kilang akhir 1/8 ialah 16400 RPM (163.5 m / min), 300 mm / min, 1mm kedalaman pemotongan dan 1.3mm lebar potong.

Oleh kerana kilang lain tidak mempunyai ketinggian z yang cukup untuk menahan jam tangan di sisinya, saya perlu menggerudi lubang secara manual untuk jalur jam tangan dan lubang untuk suis sisi. Untuk membantu mengesannya di sisi jam tangan yang tidak teratur, I 3D mencetak beberapa panduan, seperti yang ditunjukkan dalam gambar 5-7. Untuk membantu ketepatan penggerudian, adalah penting untuk memasukkan gerudi sejauh mungkin ke dalam chuck; ini menjadikannya sukar untuk mengembara.

Lubang suis sisi adalah bentuk tidak bulat sehingga perlu diperhalusi setelah memulai dengan gerudi, yang dilakukan menggunakan file Swiss. Dengan menggunakan kaliper, saya mengukur lubang semasa dan memfailkannya ke dimensi yang betul. Lubang harus berada 4,6 mm dari permukaan atas, 3,8 mm dari permukaan bawah dan 25,8 mm dari titik terjauh setiap lug. Saya cadangkan menonton Clickspring di YouTube untuk mendapatkan inspirasi sambil membuat lubang.

Langkah 6: Memesin Suis Samping

Fail yang digunakan dalam langkah ini dimasukkan ke dalam fail zip kembali dalam penyediaan pemesinan.

Suis sisi mesin sangat serupa dengan kes MechWatch. Ia digiling dengan pengilang akhir 1/8 "menggunakan tetapan yang sama dengan kasusnya. Selanjutnya gunakan penggiling bola 1/8" pada permukaan melengkung, pengaturan yang sama seperti sebelumnya.

Persediaan kedua dilihat pada gambar 3-4 sebelum dan selepas pemesinan. Kilang akhir 1/8 ", kilang bola 1/8", kilang akhir 1/32 "kemudian kilang benang M1.6. (Ada lubang berulir untuk menahannya ke suis di papan).

Saya mesin suis dari sekeping aluminium yang lebih besar kerana dua sebab. Sebab pertama ialah saya boleh mengepit sisi dan tidak sengaja memotong bahagian yang memegangnya. Yang kedua adalah begitu apabila saya meletakkannya di slot untuk operasi ketiga, ia masih boleh dijepit (lihat gambar 5).

Langkah 7: Memproses semula Kes

Bahagian bawah jam tangan terbuat dari akrilik, ia mestilah bukan logam kerana pengecasan induktif. Saya menggunakan beberapa potongan aluminium untuk meletakkannya dari tepi (masing-masing setebal 12.7mm) dan pita dua sisi untuk menahannya di tempat.

Oleh kerana plastik lebih mudah di mesin daripada aluminium, mungkin lebih agresif dengan tetapan CNC. Bermula dengan kilang akhir 1/8 "tetapannya adalah 16500 RPM, laju pemotongan 600 mm / min, pemotongan kedalaman 1.5 mm, dan lebar pemotongan 1 mm. Untuk memotong perincian halus, gunakan kilang akhir 1/32" dengan tetapan yang sama tetapi kedalaman potongan 0.25 mm dan lebar potongan.3 mm.

Setelah menukar tusuk gigi dari log (saya harus menggunakan stok yang lebih nipis, tetapi inilah yang saya ada) saya telah menyiapkan jam tangan. Ia mempunyai bentuk elektromagnet yang dipotong untuk memastikan jam tangan tetap nipis.

Untuk mengeluarkannya dari tempat tidur, saya meletakkan kunci allen di slot-t dan membuka perlahan-lahan, bergerak ke titik seterusnya apabila ia mula dilonggarkan.

Langkah terakhir adalah mengambil sedikit gerudi dan perlahan-lahan membalikkan lubang di bahagian bawah. Saya melakukan ini dengan memutar gerudi dengan tangan. Saya merasa lebih senang untuk terus berpusat dan terkawal.

Sekali lagi fail yang digunakan dalam langkah ini dimasukkan ke dalam fail zip kembali dalam penyediaan pemesinan.

Langkah 8: Perhimpunan Tonton

Ini adalah langkah yang paling bermanfaat, mengambil semua bahagian dan memasangnya ke jam tangan terakhir. Semua bahagian yang disusun (tolak pita lebar lebar 24 mm dan batang spring pelepasan cepat berdiameter 1.5 mm panjang 24 mm) dilihat pada gambar 1.

Bahagian pertama sukar kerana cincin o berdiameter 40mm yang saya pesan sebenarnya lebih dekat dengan 37mm, jadi mereka perlu diluruskan dan dipasang dengan cepat. Gunakan hujung kunci bola Allen untuk menekannya ke tempatnya dengan memutarnya di sepanjang alur seperti yang terlihat pada gambar 2.

Apabila gelang O dipasang dengan betul, tekan kristal (ketebalan diameter 40 mm 1.5 mm) ke dalam sarung jam. O-ring mesti memegangnya di tempat sementara hampir tidak kelihatan.

Kini tiba masanya untuk memasang elektronik. Pertama, lap bahagian dalam kristal dengan kain bebas serat dan tempatkan elektronik di dalam casing, perhatikan kunci untuk memastikan orientasi lurus. PCB harus duduk dengan kuat dalam casing ini, tetapi jika longgar, ia dapat diamankan dengan setetes lem super pada kunci untuk menahannya di tempat.

Setelah elektronik masuk, suis sisi masuk melalui lubang dan di atas suis yang dipasang pada PCB. Skru set M1.6 menahan kedua-dua kepingan itu seperti yang dilihat pada gambar 4.

Seterusnya, kabel yang lebih panjang di gegelung perlu dilipat dan tersekat di mana mereka tidak akan menggosok sebarang kontak elektrik yang terdedah.

Langkah kedua terakhir adalah menutup semuanya, dan pasangkan kembali kotak plastik dengan skru 4 M1.6. Penting untuk diperhatikan bahawa bentuk di bahagian belakang sejajar dengan bentuk gegelung. Mungkin perlu untuk menyesuaikan penempatan wayar agar lebih sesuai.

Langkah terakhir adalah memasang jalur jam tangan menggunakan batang spring pelepas cepat (gambar 8-9). Bergantung pada jalur yang dipilih, mungkin perlu mengubah suai band agar berfungsi dengan spring spring. Untuk band jerung yang ditunjukkan, saya menggunakan pemotong wayar untuk membuat lubang kecil untuk menampung mekanisme pelepasan cepat.

Langkah 9: Nota Akhir

Jam tangan kini sudah siap!

Hanya beberapa catatan: suis sisi kadangkala menjadi sedikit melekit, untuk memperbaikinya mungkin perlu membesarkan lubang atau menyesuaikan lokasi suis dengan melonggarkan skru set, memegang suis dekat dengan badan dan mengetatkan kembali skru.

Untuk mengecas jam tangan, saya membuat dudukan pengecasan tersuai berdasarkan pengecas Adafruit Qi (https://www.adafruit.com/product/2162) yang dilihat pada gambar kedua, tetapi itulah topik lain kali.

Apa sahaja pengecas yang dipilih, penting untuk diingat bahawa tiada logam boleh berada di antara gegelung dan pengecas. Oleh kerana band yang saya pilih adalah logam, ia perlu menggunakan pengecas

Terima kasih kerana membaca hingga akhir, saya harap anda belajar sesuatu. Saya gembira dapat berkongsi MechWatch setelah berbulan-bulan dalam pembuatannya.

Hadiah Pertama dalam Peraduan Jam