KLEIN 3D-gedrukte OLED-polshorlosie: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Hallo, bou u graag u eie polshorlosie?

Dit is beslis 'n uitdaging om 'n klein DIY-horlosie soos hierdie te bou. Die voordeel is die plesier om u eie idee te laat realiseer en trots te wees om hierdie vaardigheidsvlak te bereik …

Die rede waarom ek my eie horlosie moes maak, was dat my goedkoop slimhorlosie-wat na bewering waterbestand was-sy arme spook opgegee het toe ek in 'n swembad gedompel het: -horlosie het ook moed opgegee-sy klein battery het geen kans om vervang te word nie …).

Aan die ander kant was die bestaande DIY-Watch-projekte vir my smaak meestal te swaar of te rustiek-daarom het ek besluit om my eie horlosie te bou, met die moontlikheid om my gunsteling funksies in te sluit!

As u wil, kan u die sagteware verander om u eie idees te verwesenlik: ek het elke reël kommentaar gelewer (afhangende van die gekose program tussen 700-800 reëls …)-Maar wees gewaarsku: hierdie projek is regtig uitdagend en beslis nie vir beginners nie ! Die klein en ligte (30 x 30 x 10 mm) vorm vereis presiese hantering van die 3D-gedrukte omhulsel en sorgvuldige soldeer van die dubbelzijdige bord: alhoewel daar 'n opsie is om PCB te bestel (Eagle- en Gerber-lêers ingesluit) hier het ek dit gemaak met my gespesialiseerde Toner-Direct metode-instruksie dus ook hier ingesluit).

Eienskappe van die klok:

-Die 128x64px OLED-skerm toon 'n digitale en analoog horlosie, geaktiveer met die regterknoppie, met datum, tyd, batteryniveau en polstemperatuur. Alternatiewelik (as u wil) kan dit 'n alarm of 'n timer insluit.

-'n Volledige maandkalender word vertoon deur op die linkerknoppie meer as 0,6 sekondes te druk, wat die werklike weekdag beklemtoon.

- Deur kort op die linkerknoppie te druk, kies u 'n eenvoudige spyskaart om datum, tyd (en alarm of timer, indien verkies om in die program in te sluit) te kies, waardes om met die regterknoppie in te stel.

-Deur twee keer op die regterknoppie te druk, aktiveer 'n klein LED- "Torch" -Light (goed vir swart nagte).

-Tussen 22:00 en 07:00 word die OLED-skerm outomaties gedemp (sien daar, met 'n spesiale dimfunksie!), Sodat dit nie in die nag verblind nie.

- Die Li-Ion-battery duur byna 2 jaar, as die skerm+elektronika ongeveer 25 mA verbruik, wat 5 sekondes aan die brand is, en die klok ongeveer 10 keer per dag vertoon.

Stap 1: Onderdele lys

Gereedskap benodig:

As u daarvan hou om self te eksperimenteer met hardeware en sagteware, benodig u:

• Broodbord 8,2 x 5,5 cm AliExpress

• 3, 3V gereguleerde kragbron, soos hierbo op die skema hierbo, of een soortgelyke bron, bv. vanaf 'n 5V-USB-aansluiting (500mA). ⇒ AMS1117-Adj ⇒ ebay

• SMD SOIC-8 tot DIP-8-pen adapter vir die RTC-Chip ebay

• Atmel ISP -programmeerder hou van die "USBTiny" - AliExpress

• Arduino Pro Mini AliExpress

• Breadboard Jumper-Wires Banggood

(Elektroniese-) Onderdele benodig:

• ⇒ sien Html-BOM-lêer vir elektroniese onderdele (aflaai).

• Die dubbelzijdige bord vir die klok self: ⇒ sien stap "Hoe om 'n dubbelzijdige bord te maak met die Toner-Direct-metode".

• 1x - Battery ø24 x 3mm - Litiumbattery 3, 2V (knoppiesel) - CR2430 - AliExpress

• #25 mm Kapton / Polymid-band vir isolasie tussen kaart / battery en OLED-bord

• 1x polsband 20 mm - ek beveel 'n "Milanaise Stainless Steel polshorlosie band" aan - eBay

• 3D-gedrukte tas: ⇒ sien Aflaai-lêer met instruksies (stap).

Een bord uit twee?

As u een bord uit twee wil maak (uC, RTC, ander dele EN die OLED-stuurbord in een), kan u my circuit + board-uitleg gebruik vir die SSD1306-I2C-Display (sien Aflaai: OLED-Display_SSD1306-I2C-Circuit.zip). Gebruik die twee hele lae en isoleer dit teen die skerm en die battery met Kapton Tape, sodat die horlosie nog ongeveer 1,5 mm platter kan wees.

Stap 2: Elektroniese stroombaan

Eerstens moet ons die basiese beginsels ken:

Hierdie OLED-klok is vervaardig met 'n DS3231 RTC-chip (Real Time Clock in 'n kleiner SMD SO-8-vorm), die heks word gestuur deur die bekende ATMega328P- (Arduino) -µController, en-in teenstelling met normaal gebruikte sagte -StandBy (van die µController) - hierdie klok word voorsien van 'n volledige elektriese afskakeling na 5 sekondes, behalwe die RTC. Ek het hierdie afsluiting gemaak met twee mosfet-transistors, wat saam met die uC en die regte knoppie (D8) as 'n "skakelaar" dien.

Twee klein drukknoppies aan weerskante van die omhulsel (D6 en D8) dien as insette, die heks hanteer die spyskaart en die instellings van die horlosie.

Die horlosie het 'n datum+tydweergawe, (alarmvertoning - indien ingesluit in die program), 'n flitslig en 'n kalender van die werklike maand+dag. In die 2de. weergawe Ek het 'n alarm ingesluit, dit kan ook vervang word met 'n timer.

Die skerm word in die nag tussen 23:00 en 07:00 (23:00 en 07:00) verdof.

Funksie van die 2 knoppies (links en regs):

• CHANGE-knoppie D8, (regterkant), druk op:

1x = aktiveer uC/Display, dus vertoon tyd+datum, ens. Vir ongeveer 5 sekondes voordat dit afgeskakel word (= vertoon donker).

2x = lig die flitslig/fakkel op.

3x = terugkeer na normale modus (= modus-0).

• SELECT-knoppie D6 (links):

Deur een keer op D6 te druk, kies MODE, rol die modi van 1-10, om datum/tyd, ens. Te verander (dag, dag, jaar, tyd, sekondes, alarm … aan/af).

Knoppie-D8 aan die regterkant verhoog die geselekteerde MODE-waardes, stel en stoor die volgende MODE (met linkerknoppie-D6) …

Om die sekondes te verander, stel die klok +1 minuut in en druk dan op die regterknoppie (D8) na 59 sekondes om met 'n eksterne tyd te sinchroniseer.

Dit is ook moontlik om die tyd/datum te sinkroniseer deur die PC-tyd per batch-lêer: Serial-Connection na 'n eksterne Arduino af te laai-van daar na die vier I2C-Pins van die Clock-OLED. (Die uC van die klok bly in hierdie tyd gedeaktiveer; vir hierdie doel het ek die 2 R's van 4.7kΩ, R7 en R8 ingesluit - oorbrug dit as dit nie gebruik word nie!) …

• Maand / datum kalender:

As die linkerknoppie (D6) meer as 0,6 sekondes ingedruk word, word 'n werklike maandkalender vertoon. Geen self-deaktivering nie! As een van die twee knoppies weer ingedruk word, word die kalender verlaat.

• ALARM: (indien ingesluit in sagtewareprogram + voorsien van hardeware-tweeter of mikro-piezo-pieper)

Kan ingestel word om elke dag op dieselfde tyd (24 uur, 60 m) betyds te piep. 'N Asteriks regs bo op die skerm dui aan of die alarm "aan" is of nie. 'N Nuttige alternatief vir die alarmprogram is miskien 'n timer … (om te doen).

• Battery:

Die battery is 'n CR2430 litiumbattery (ø24x3mm) met ongeveer 300mA krag. 'N Batterysimbool dui die (analoog-) vlak van die battery aan (3, 25V = vol, 2, 75V = leeg). Die klok werk met spanning van +5, 0V tot +2, 0V (standaard: 3, 0V). Slegs die flits-LED werk vanaf maks. +4, 0V tot +2, 7V. Waarskuwing: moenie dit met 5V aktiveer nie! - dit is te veel vir die LED - dit verval binne 'n paar sekondes, hoewel dit voorsien is van 'n weerstand van 33Ω. Absolute maks. Spanning vir die verwerker en die RTC is 5, 25V (+5V USB om die uC direk per ISP te programmeer, sonder selflaaiprogram!).

• Temperatuur:

Die RTC het 'n ingeboude temperatuursensor (om die temp.-afwyking van die ingeboude kristal reg te stel), sodat ons dit kan gebruik om die (pols-) temperatuur te wys.

• Flits-LED:

As die CHANGE-knoppie (D8) twee keer ingedruk word, gloei 'n relatief helder lig in die donker. Att.: Geen self-deaktivering nie! Deur net weer op hierdie regter knoppie te druk, word hierdie LED gedeaktiveer, wat die normale skerm vir ongeveer 5 sekondes vertoon.

• Sagte reset-pen: 'n Reset-pen (D7) stel alle gestoorde data terug as dit gegrond is (oop omhulsel: regs onder). Word gebruik op programmeertyd, in kort vir 'n "sagte reset" van alle invoerwaardes …

Die kring:

As ons na die skematiese kyk, is daar links die naakte "Arduino" µController (ATMega328-P), geaktiveer met die regterknoppie (D8) op Invoer D12: Knoppie-D8 trek die poort van P-Mosfet af deur weerstand R5 en diode D1, sodat die P-Mosfet "aan" gaan en VBAT met VCC verbind: µController+Display kry stroom!

Om die 'Toggle-Principle of the two Mosfets' te sien, het ek hierdie 'Flip-Flop with two Mosfets' (Eagle-files) opgelaai.

Na 5s sluit die µC homself outomaties af deur Output-D5, wat beide Mosfets deaktiveer en die poort van die N-Mosfet aftrek, sodat R5 (en Gate of P-Mosfet) "hoog" word en die P-Mosfet die stroom van die µC en die OLED-skerm. VCC gaan af hou die poort van N-Mosfet deur R3 en R6 (onder sy hek-drumpelspanning), sodat die stroombaan af bly.

Links bo sien ons die "vergrote" VBAT-spanning deur 'n eenvoudige wit LED met ongeveer 2.5V, verminder met 100k van VBAT (ongeveer 3, 2V) tot ongeveer 1, 1V (maks), wat gebruik word as interne analoog-invoer om die werklike batteryspanning te meet.

µController, RTC en OLED-Display kommunikeer deur I²C, 'n eenvoudige en effektiewe 2-draadskommunikasie, geïmplementeer per biblioteek.

Om die SMD-dele te soldeer, is dit handig om 'n klein pincet met stekelige punte te gebruik, sodat dit makliker is om die klein dele van SMD te hanteer (posisioneer) en soldeer dan met 'n fyn soldeerpunt, soldeer eers aan die een kant van die SMD -Verhit die soldeerpunt vooraf tot ongeveer 330 ° C voordat lae-smeltende en fyn tindraad (ø 0.5mm) by die soldeerpunt gevoeg word.

Laai die Circuit + Board-uitleg af:

Stap 3: Hardeware: Hoe om 'n dubbelzijdige bord te maak met die Toner-Direct-metode

As u die tweesydige bord wil koop, word Eagle + (benodig) Gerber-lêers (aflaai) voorsien.

As u daarvan hou om die bord self te maak, wys ek u 'n presiese metode om 'n dubbelzijdige bord per "TonerDirect" te maak.

1. Druk die lêer "OLED-Clock-2-nl_TonerDirect.pdf" uit op "Toneroordragpapier", 2. Knip die 2 strepe van die papier uit, een streep aan elke kant van die bord, 3. met naalde van 0,5 mm wat presies die 4 hoeke van die bord steek (gebruik 'n vergrootglas met helder lig - dit is baie belangrik om die naalde met die beste moontlike presisie in die middel van die 4 hoek -vias te steek!).

4. Druk die lêer "OLED-Clock-2-nl_Frame.pdf" (op 'n gewone leë papier) uit en plak die resultaat op 'n dubbelzijdige koperbord (0,5-0,8 mm dik). Saag die bord uit met ongeveer 2-3 mm meer verdraagsaamheid (hier ongeveer 35 x 35 mm), en boor dan die 4 gate presies op die hoeke met 'n boor van 0,6 mm. Na hierdie stap, verwyder die papier met asetoon en maal die twee koper-kante van die bord met fyn maalpapier (min. 400). Na hierdie stap, raak die bord nie meer met leë vingers nie! Dit is toegelaat om dit sywaarts vas te hou (met skoon vingers).

5. Merk die kongruente rigting van die Toner-Tranfer-papier aan die 2 nie-gedrukte kante!

6. Steek die naalde deur die papier, dan deur die bord en steek dit uiteindelik deur die teenoorgestelde papier.

7. Nadat die drie "lae" presies kongruent is, vervang die naalde met 4 stukke 0,5 mm koperdraad, 90 ° gebuig aan die een kant, sodat hulle nie deurspoel nie. Na hierdie stap buig die drade aan die ander kant 90 ° en sny die punte kort.

8. So voorbereid, hierdie stuk kan drie keer deur 'n (aangepaste) toner-laminator gaan, verhit tot 200 °!

9. Sny die klein stukkies 0,5 mm-draad af en verwyder die oorblywende draadstutte. Verwyder dan die twee papiere en voilá: die toner plak stewig op die koper.

10. Beheer skoon lyne: as 'n lyn gebreek word, kan ons dit met 'n permanente waterbestande pen herstel. In die meeste gevalle hoef slegs groter oppervlaktes 'n paar klein gaatjies toe te maak. Andersins (as die resultaat onbevredigend is), verwyder die toner met kombuispapier en asetoon en herhaal stap 1-9.

11. Skoon ets: ek ets my DIY-koperplate met 'n oplossing van natriumpersulfaat (een-twee teelepels) met 'n vlak van ongeveer 5 mm water in 'n klassieke Pyrex-skottel (1-1, 5L), hierdie oplossing verhit tot ongeveer 80 ° C (ek weet, hierdie relatiewe hoë temperatuur vernietig die persulfaat, maar dit ets baie vinniger soos met laer temperature en maak binne enkele minute skerp en skoon rande). Ek laat die oorblywende persulfaat demping nadat dit heeltemal droog is, krap die kristalle uit en versamel dit in 'n ou pot vir herwinning!

11. Beheer die koperlyne en oppervlaktes met 'n vergrootglas.

12. Verwyder die uitsteekgrense met 'n vertikale bandslijper (soos in my eerste instruksie) en beheer afmetings met 'n vernierkaliper: die 2 knoppie-sye moet ewewydig wees, met 'n afstand van 27,4 mm, maar wees versigtig om nie te maal nie- uit die 2 knoppie-kontakte!

Stap 4: sagteware en flits

Die programmering van die bord:

Die program is in C ++ geskryf, sodat ons dit kan aanpas met 'n eenvoudige ASCII-redakteur, en dit is nodig om die verduidelikings aan die einde van elke reël te lees …

Belangrik: ons kan nie die Arduino's Serial-Flashing gebruik om die µC te programmeer nie, omdat die selflaaiprogram te veel tyd nodig het tussen "Start" (druk op knoppie D8) en "Display-On". Ons moet dit dus flits sonder 'n Bootloader (normaalweg op alle Arduino -borde gebruik). Dus, ons programmeer ons bord per (Atmel) ISP-aansluiting + programmeerder. Die ISP-aansluiting wat hier (aan boord) gemaak word, is gemaak met 6 mini-aansluitstukke wat uit 'n ry gebreek is en binne aan die regterkant van die bord gesoldeer is, en dan verbind met 'n (klein!) Staaf van 6-pen (2,54 mm- rooster), soos op die laaste foto in die vorige stap.

U benodig nie net die Arduino-GUI nie, maar nog 'n paar biblioteke (om af te laai) om die program saam te stel:

- Die Wire -biblioteek (vervat in die Arduino -program) - vir kommunikasie per I²C tussen. µC, RTC en OLED-skerm

- EEPROM -biblioteek (ook vervat in die Arduino -program) - om verskeie waardes op die µController te stoor

- "Adafruit_GFX" + "Adafruit_SSD1306" - beide biblioteke om die OLED -skerm te stuur

- EnableInterrupt- om te werk met Arduino's Port/Pin-Interrupts (⇒ Knoppie-insette)

-DS3231-RTC-chip: het nie 'n biblioteek nodig nie; ek het die funksies van verskeie biblioteke op die internet neergeskryf en dit is eenvoudiger om dit te gebruik. Dit is ingesluit aan die einde van die hoofprogram ("OLED-Clock-2-nl.ino").

Aandag: Die Adafruit-biblioteek het (tot dusver) nie regtig 'n effektiewe hantering om die OLED-chip te verduister nie, so ek het 'n string van die internet gekopieer en dit aan die einde van die "Adafruit_SSD1306" -biblioteek geplak, met 'n heks skerm, 'n bietjie nuttiger … (⇒ sien die aflaai van die byvoeging "Hoe om die helderheid in te stel op OLED display.zip", hier aan het einde).

Werk met 3, 2V - gebruik dus die interne 8Mhz (sonder 16Mhz -Crystal):

Die µC hier is vinnig genoeg om sonder 'n 16MHz-kristal te werk, dus (met 3.2V van die battery) kan ons die interne vooraf geprogrammeerde 8MHz gebruik (een minder om te soldeer:-).

Nadat u die meegeleverde program "OLED-Clock-2-nl.ino" in die Arduino-GUI (aflaai) gelaai en saamgestel het, kopieer u die.hex-resultaat na die avrdude-gids.

(die saamgestelde.hex-lêer word gevind in die tydelike gids van die rekenaar, daar op 'n submap soos:

"C: / Tmp / arduino_build_646711 / xyz.ino"-daarin kan u die gewenste saamgestelde-hex-lêer vind, in hierdie geval ons "OLED-Clock-2-nl.ino.hex".

Die hex-lêer kan nou (hier "handmatig" per avrdude op 'n opdragreël) deur 'n ISP-aansluiting flits, maar u benodig 'n programmeerder soos die USBTiny of 'n AVRISP2 met 'n 6-pins ISP-aansluiting (my ISP-aansluiting is DIY uit 'n klein 6-pins-ry-aansluiting, soos op my laaste foto getoon, sodat u die bord altyd kan herprogrammeer indien nodig).

Koppel nou die 6-pins programmeerder aan die bord (ek veronderstel bekende ervaring met Arduino-borde) …

Verbind, in 'n opdragvenster (verander in Windows na die avrdude-gids en tik dan cmd)-plak die volgende reël:

avrdude.exe -C avrdude.conf -v -V -p m328p -c usbtiny -e -D -U flits: w: OLED -klok -2 -nl.ino.ino.hex: i

Nadat die µController geflits is, moet 'geskikte' sekuriteite (van die µController) ingestel word:

avrdude -p atmega328p -c usbtiny -U lfuse: w: 0xFF: m -U hfuse: w: 0xD7: m -U efuse: w: 0xFF: m -U slot: w: 0x3F: m

As u een van hierdie instellings wil verander, kan u meer hieroor vind met hierdie aanlyn lontrekenaar.

Stap 5: Die saak

Dit is nie net 'n uitdaging om die elektroniese bord te maak nie, maar 'n klein en ligte omhulsel vir hierdie bord is nie minder nie!

Hier om my voorgenome omhulsel met 'n moontlike CR2032-batteryadapter af te laai om 'n meer gebruikte battery in te sit. Die elektroniese bord en die battery moet heeltemal van mekaar geskei word met 'n Kapton-Polimid-band of 'n sterk alternatief. Moenie 'n eenvoudige kleefband gebruik nie, dit is te swak om sterk te isoleer en kan 'n kort battery veroorsaak!

Ek het met baie uitlegte (vir 3D-gedrukte PLA) geëksperimenteer en tot 'n wanddikte van ongeveer 1,3 mm afgesluit. In hierdie vorm word die kragte wat uit die polsband kom, doeltreffend deur beide kante van die omhulsel vasgehou in samewerking met die inklapdeksel. Die ander kante is skraler, ongeveer 1,0 mm …

Die aanpassing van die hoogte van die saak (in die geval van die aanpassing van die bord …) is dus nie 'n groot probleem nie.

As u ook 'n alarm of 'n timer aan die binnekant wil hê, benodig u 'n ander geval, so ek het 'n voorstel gemaak om 'n klein piëzo-tweeter in te voeg (of bv. Hierdie mikro-luidspreker: CUI-15062S) … (Sien Saak-2).

Nadat die omhulsel uitgedruk is (met 'n aanbevole laaghoogte van 0,1 mm en ongeveer 50% opvul met 'muur-oorvleueling'), moet u die oorwinnende systringe braai en die rande genoeg omhul, maar nie te veel nie … A 'n bietjie meer uitdagend is om die 4 klein snap-ins van die deksel in 'n regte ~ 100-120 ° -hoek te lê, sodat hulle sterk genoeg in die omhulsel kan val, maar sonder om dit te vergroot of te breek-en die deksel nie te klein word nie om vas te bly …

Die vierkantige gat vir die OLED moet ook sorgvuldig ingedien word, wat presies ooreenstem met die buitelyn van die OLED-glas, sonder om dit te breek terwyl u die bord+OLED-skerm (nou saam) moet insit. Wees dus versigtig met die indiening en probeer herhaaldelik kyk of alle dele pas.

Die gevolglike rookkanale word die beste met 'n skerp mes geneem.

Nou kan u 'n polsbandjie met 'n stuk koperdraad (ø1mm, lengte: 28,5mm) insteek. Hiervoor moet die 2 gate van die kasbeugels so uitgevee word dat die draad deurloop, maar dan stewig in die hakies steek.

Voordat u die omhulsel met elektroniese bandjies en bandjies toedraai, is dit moontlik om dit met verf te emalje (ek beveel motorverdunner aan - dit droog vinniger en plak minder stof op die oppervlaktes!). Ek beveel ook aan om dit eers te behandel met 'n (dunner) grondbespuiting, wat dan afgeskuur kan word tot 'n fyn gladde oppervlak sonder gedrukte lyne en gebreke. Self verkies ek 'n goue of silwer afwerking, of 'n houtafwerking sal ook lekker wees - dit is jou keuse …

Stap 6: Gevolgtrekkings

Oorwegings oor batterye:

Die CR2432 Li-Ion-battery het 'n kapasiteit van ongeveer 300mAh, so dit kan ongeveer 2 jaar duur, as die klok ongeveer 10 keer (elk á 5 sekondes) per dag vertoon word. U kan dit dus vervang met 'n meer algemene (maar kleiner) CR2032 Li-Ion-battery, wat ongeveer 1, 4 jaar lank hou met sy 210mA.

Ek het ook gesoek na 'n herlaaibare litium knoppiesel soos die (gewone) CR2430 en het dit gevind: "LIR-2430". Hierdie battery het slegs ongeveer 50mA kapasiteit, maar is herlaaibaar bv. deur 'n draadlose kragoordrag … Vir hierdie doel het ek 'n sonde gemaak, en u kan die resultaat sien in die skematiese + uitleg ingesluit. Die kragoordrag self doen die werk baie goed. Om 'n plat spoel met ongeveer 30 draaie oor 'n plat epoxibord-deksel te ets, bly 'n ToDo … Om die battery te laai, het ek 'n eenvoudige laaikring voorgestel met 'n wit LED en 2 Schottky-diodes om die eindoplaadspanning te beperk. vir hierdie herlaaie tot 'n maksimum van ongeveer 3,6V …

Ten slotte - BAIE belangrik:

!!! LAAT NOOIT 'N NIE-OPLAADBARE LI-ION BATTERY !!! - dit kan ontplof en vlam vat!

Vreemd genoeg het ek geëksperimenteer met 'n (nie-herlaaibare) CR2430 Li-Ion-knoppiesel,-as voorsorgmaatreël-in 'n geslote pot … Na ongeveer 'n uur, met konstante 3.3V laai, het ek 'n klein konvekse vervorming van die omslag opgemerk … en Alhoewel die spanning van hierdie battery van 2.8 na 3.2V toegeneem het, is die kapasiteit aan die einde aansienlik verminder! -dus is dit nie sinvol om te herlaai nie: hierdie knoppieselle is regtig nie-herlaaibaar.

Herhaal om te doen:

• 'n (sagteware-gebaseerde) timerfunksie + (hardeware + omhulsel) -Tweeter of vibrator-motor

• 'n draadlose herlaaikring

• Glansende metaal- of houtafwerking.