Draadlose Bluetooth -koppelvlak vir Mitutoyo -remklappers en -aanwysers: 8 stappe (met foto's)

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

Daar is vandag miljoene Mitutoyo Digimatic -skouers, mikrometers, aanwysers en ander toestelle. Baie mense soos ek gebruik hierdie toestelle om data direk op 'n rekenaar te versamel. Dit hoef nie honderde waardes aan te meld en in te tik nie, maar bied ook probleme met 'n skootrekenaar in die winkel waar skootrekenaars kan val of beskadig word. Dit is veral waar as die metings op groot dele gedoen word of in situasies waar die standaard Mitutoyo -datakabel net nie lank genoeg is nie.

'N Paar jaar gelede het ek 'n soortgelyke toestel gebou wat gebaseer is op HC-05 Bluetooth-modules en 'n paar Arduino-mikrobeheerborde waarmee ek die skootrekenaar op 'n tafel kan laat lê en tot 50 meter kan rondloop. Hierdie toestel het goed gewerk, maar het verskeie probleme ondervind. Daar was geen aanduiding van wanneer die senderbattery volledig gelaai is nie, geen aanduiding van die status van die Bluetooth -verbinding en 'n aanduiding van die suksesvolle data -oordrag nie. Dit was ook groot en onhandig en het letterlik soos 'n wetenskaplike projek gelyk! Selfs met hierdie beperkings, het hy ander ouens in die winkel dit verkies om bo die Mitutoyo USB -datakabel te gebruik.

Hierdie projek oorkom die beperkings van die ou toestel, voeg meer funksies by en is 'n bietjie meer professioneel vir minder as $ 100.

Stap 1: Hoe dit werk:

Die koppelvlak bestaan uit twee dele, 'n sender en 'n ontvanger. Koppel die sender aan die meter met behulp van die datakabel wat permanent daaraan gekoppel is en verbind die ontvanger met 'n rekenaar met 'n mikro -USB -datakabel.

As die skakelaar op die sender na die kabelkant skuif, word dit aangeskakel. Aan die einde van die ontvanger flikker die blou LED aanvanklik, wat aandui dat daar geen verbinding is nie; wanneer 'n verbinding gemaak word, sal die LED ophou flikker en voortdurend aan wees. Die sender en ontvanger is nou verbind.

Die sender (onderste toestel op die foto) maak verbinding met die meter en lees die rou Mitutoyo -datastroom elke keer as op die "data" -knoppie gedruk word. Dan formateer dit die data met behulp van inligting in die datastroom, soos desimale punt, teken en eenhede. Dan bou dit 'n ASCII-string uit hierdie data en stuur dit deur die HM-10 Bluetooth-module in die sender na die HM-10 aan die ontvangerkant.

Op die ontvanger (boonste toestel op die foto) stuur die HM-10 die ASCII-karakters wat vanaf die transmitterende HM-10 met die meting gestuur is, na die Arduino Pro Micro, wat dit dan deur die USB-kabel na die rekenaar stuur. Dit emuleer 'n sleutelbord om dit te doen, sodat die data dan in die oop toepassing ingespuit word, in my geval die Excel. Die data word gevolg deur karakters wat veroorsaak dat die wyser na die volgende reël val. 'N Goeie ding hieroor is dat u dit kan verander om te doen wat u wil as u data in persoonlike sagteware moet invoer. Die ontvanger stuur dan 'n versoek aan die HM-10 op die sender om die blou kant van die LED te flits om aan die operateur aan te dui dat data suksesvol ontvang is. Die ontvangermodule verwyder ook karakters uit die inkomende datastroom wat verband hou met die afstandbeheer van die HM-10 op die ontvanger.

Die laai van die sender word gedoen met 'n mikro -USB -laai of 'n kabel wat in die USB -aansluiting op die sender gekoppel is; die LED op die ontvanger sal rooi brand terwyl dit laai en afskakel as die laai voltooi is.

Daar is later ander funksies wat met betrekking tot verwerking behandel kan word om te verseker dat alle waardes in metrieke of standaard eenhede is, of om te waarsku as u per ongeluk op die +/- knoppie gedruk het, sodat alle metings negatief is. U kan selfs die spanning van die sender se battery kontroleer.

Stap 2: Voorbereiding:

Benewens die materiaal wat in hierdie instruksie genoem word, is daar 'n paar ander items om die HM-10 Bluetooth-modules en mikrobeheerders te konfigureer en te programmeer. U benodig 'n USB -na -TTL UART -seriële adapter om die Bluetooth -modules te konfigureer, 'n Arduino om te dien as programmeerder vir die ATTiny85 -mikrobeheerder (of soortgelyke programmeerder wat saam met die Arduino IDE kan werk) en natuurlik jumperdrade om die konfigurasie uit te voer en Programmering. Die ATTiny85 in hierdie Instructable is geprogrammeer met behulp van 'n Arduino Nano -kloon en 'n 10 uf elektrolitiese kapasitor wat tussen die RST- en GND -penne verbind is. Ander hardeware werk as u dit het, maar u moet moontlik die proseduresveranderinge wat daarvoor benodig word, ondersoek. Hierdie instruksies veronderstel dat u vertroud is met die Arduino IDE en dat u dit gemaklik kan gebruik, anders is Google en 'n bietjie geduld nodig.

Voordat u die Bluetooth-modules instel, is dit 'n goeie idee om die BLE-tutoriaal van Martyn Currey te lees op https://www.martyncurrey.com/hm-10-bluetooth-4ble-modules/ Hierdie artikel bevat inligting oor hoe u die regte mense kan vertel. van die fakes, stel paring, rolle, modusse en inligting oor firmware-opdatering op vir die HM-10-modules wat in hierdie instruksies gebruik word.

Pasop vir valse HM-10's op die mark. Die skakel in die stuklijst wat in hierdie instruksies verskaf word, is na regte mense (of ten minste diegene met die regte firmware waarop ek dit verlede herfs gekoop het). Om valse te kry, is nie 'n ooreenkoms nie, maar as u met 'n vervalsing beland, neem dit nog 'n paar stappe om hulle te laat werk soos benodig vir Instructable, aangesien hulle die regte firmware moet hê voordat hulle behoorlik gekonfigureer kan word. As u 'n nep kry, kan u die regte firmware daarop flits deur die volgende handleiding te gebruik https://www.youtube.com/embed/ez3491-v8Og Daar is ander tutoriale oor hoe om HM-10-firmware op CC2541 te flits modules (vervalsings). Die foto's in hierdie Instructable toon vals modules wat ek moes flits met HM-10-firmware tydens die bou van hierdie koppelvlak (dit is die derde een wat ek gebou het). Regte kos ongeveer $ 6 per paar en valse kos $ 3 per paar, die ekstra $ 3 werd om die regte te kry. Ek moedig u ten sterkste aan om regte HM-10-modules te koop!

'N Paar definisies wat nie standaard in die Arduino IDE ingesluit is nie, is nodig vir die Sparkfun Arduino Pro Micro en ATTiny85 mikrokontroleerder wat in hierdie instruksies gebruik word.

U kan ondersteuning vir hierdie dele by die Arduino IDE voeg deur die volgende skakels by u bordbestuurder te voeg.

Vir die ATTiny85:

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

Vir die Sparkfun Arduino Pro Micro:

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

Skei hierdie twee inskrywings met 'n komma soos in die prentjie getoon.

U benodig ook 'n spesiale seriële biblioteek met klein voetspore vir die sendermodule:

SendOnlySoftwareSerial:

Stap 3: DIE RAAD

Die bord wat ek vir hierdie Instructable ontwerp het, kan bestel word by JLCPCB of op 'n ander webwerf, soos Seedstudio, ens. As u die gerber -lêers gebruik wat by hierdie Instructable aangeheg is. Ek het dit ontwerp met behulp van easyeda.com. Hier is 'n skakel na die bord by easyeda. https://easyeda.com/MrFixIt87/mitutoyo-bluematic-spc-smt-mcp73831 As daar genoeg belangstelling is, kan ek 'n paar PCB's laat maak en dit goedkoop op eBay verkoop.

Hierdie bord moet in twee afsonderlike borde gesny word (een vir die sender en een vir die ontvanger). Die snitte volg die wit buitelyne in die middel van die printplaat in die prent hierbo en een hoek van die senderbord. Hierdie snitte volg die rooi lyne op die prentjie van die PCB hierbo. Wees versigtig wanneer u die borde sny, veral in die inkepings op die hoeke van die senderbord. Hierdie snitte kom baie naby aan spore op die bord. 'N Stel fyn lêers is hier handig.

Die meeste komponente kan bestel word by Digi-Key of Mouser, ens. Digi-Key onderdeelnommers is ingesluit in die stuklijst vir items wat hulle het. Sommige items het ek op eBay, Amazon of AliExpress gekoop. Ek het skakels na items op die webwerwe ingesluit soos benodig in die stembus.

Die BOM.pdf -lêer is die maklikste om te lees en die URL's is klikbare skakels.

Stap 4: Konfigurasie HM-10-module, Arduino Pro Micro-programmering

Dit is 'n goeie idee om die HM-10-modules voor enigiets anders aan te skaf en seker te maak dat u dit behoorlik gekonfigureer en as 'n paar werk, aangesien daar baie valse op die mark is en dat dit 'n paar ekstra stappe benodig om die regte firmware op die vervalsings. Slegs die werklike HM-10-firmware laat die ontvanger die LED op die sender op afstand flits as die "data" -knoppie ingedruk word. Moenie die firmware na V6.05 opgradeer nie.

Die tutoriaal van Martyn Currey is baie handig hiervoor. As u dit volg, sal u geen probleme ondervind nie. Maak ook seker dat u kaste -gegoteerde modules kry, soos die een aan die regterkant op die foto vir hierdie stap. Soldeer hulle aan die PCB as dit nodig is om tydelike drade vir die konfigurasie aan te sluit. Moet geen ander komponente op enige PCB soldeer voordat u 'n paar werkende BLE -modules het nie. Slegs penne 1, 2, 12-15, 21-25 moet gesoldeer word.

Op die Tx PCB benodig die HM-10 die volgende konfigurasie:

Paring: koppel aan ander HM-10 (gebruik 'n seriële monitor om te toets op datavloei tussen modules wanneer dit gekoppel is)

Rol: perifere

Modus: 2

Op die Rx PCB benodig die HM-10 die volgende konfigurasie:

Paring: Moet koppel met perifere HM-10 hierbo

Rol: sentraal

Modus: (geen, slegs randapparatuur het 'n modus)

Programmeer die Arduino pro micro met die skets met die naam Mitutoyo_Keyboard … hierbo. Maak seker dat u die 3.3V 8MHz weergawe van die Arduino Pro micro kies in die bestuurder van die Arduino IDE wanneer u dit na die bord laai. Maak ook seker dat u al die biblioteke waarna u verwys, geïnstalleer het. Ek het die Sparkfun -weergawe van die pro micro (rooi) gebruik, maar klone is beskikbaar op eBay wat ook sal werk, maar maak seker dat u 'n 3.3V 8MHz -bord kry met die Atmel 32U4 -mikrokontroleerder en NIE 'n ATMega328P nie. Kry ook 'n blou een wat lyk soos die rooi Sparkfun -een in hierdie Instructable en nie 'n swart nie, die swartes is te breed om by die gatpatroon op die PCB te pas).

Stap 5: Komponente -samestelling, montering van die PCB's in die omhulsels

Vir die Tx PCB soldeer die ander komponente op die PCB. Dit is 'n goeie idee om eers die USB -aansluiting op die BLE Tx -bord te soldeer voor die ander komponente in hierdie gebied. Dit kan 'n goeie idee wees om die ICSP -kop laas op die BLE Tx -bord te soldeer. Let op hoe die leidrade op die tweekleurige LED "gevou" is, oorspronklik was die idee dat dit deur die kant van die omhulsel moes gaan, maar ek het later besluit om 'n deurskynende omhulsel te gebruik sodat die LED nie hoef te worstel nie. alhoewel 'n gat tydens die montering. Dit gee ook 'n goeie effek as die blou kant van die LED flits nadat 'n meting oorgedra is. Vir die tweekleurige LED is die kortste lood blou, die middel is 'n algemene anode.

Meet tans die ligging van die skakelaar, die USB -aansluiting en maak gate in die omhulsel vir hierdie items. Ek het gevind dat dit die beste is om die datakabel uit die linkerkant (soos op die foto) van die boks te voer ('n gat van 0,25 duim in die breedte en hoogte van die omhulsel). Pas die PCB noukeurig aan en pas die grootte van die gate totdat die skakelaar vrylik kan beweeg en die USB -aansluiting in die opening pas. Installeer 2 #2 skroewe om die printplaat vas te hou (maar as die passtuk styf is, sal die printplaat in elk geval vasgevang wees en sal dit nie nodig hê nie).

Op die Rx PCB soldeer die Arduino pro micro op die PCB met behulp van die twee 7 -pins koppe. Pas die opening aan die kant van die USB -aansluiting van die Rx PCB -omhulsel aan sodat die PCB stewig teen die binnekant van die omhulsel kan sit. Let op die foto van hierdie vergadering dat die LED weg van die bord af kom. Dit is om die printplaat stewig in die boks te vind en werk eintlik goed met die kleiner deur. Pas die geleidingslengte van die LED sorgvuldig aan, sodat 'n goeie pas na die montering verkry word. Die PCB is gemerk as rooi en blou, die korter lood op die LED is die blou lood, die middel is 'n algemene anode. Maak die omslag aan die Rx -omhulsel vas, dit is klaar.

Stap 6: Programmeer die ATTiny85, soldeer in die datakabelaansluitings, verbind die battery

Dit is nou tyd om die ATTiny85 te programmeer. Ek het 'n Arduino Nano -kloon gebruik met die Arduino ISP -voorbeeldskets. Die Nano benodig 'n 10uf elektrolitiese kondensator wat tussen GND en RST geïnstalleer is (- lei tot GND) vir programmering. Die besonderhede van die penverbinding is in die Arduino ISP -skets. Die ICSP -kop op die PCB in hierdie projek het die penname gestempel sodat die verbindings reguit vorentoe moet wees.

Maak seker dat u ATTiny85, 8kB flits en interne 8MHz -horlosie -opsies in die bordbestuurder gekies het wanneer u dit na die ATTiny85 oplaai, soos op die foto getoon.

Sodra dit gedoen is, installeer die groot deur. Sny die datakabel ongeveer 8 "-10" van die instrumentkant af en verwyder die buitenste omhulsel wat 'n paar sentimeter van die binneste drade openbaar. Laat die afdekkingsdrade ongeveer 1/2 "van die gestreepte omhulsel los soos getoon. as u die pad wil volg. Soldeer die individuele drade aan die PCB soos aangedui, die kleure van die datadraad word op die PCB op die toepaslike gate getoets.

Koppel die battery soos aangedui, wees versigtig met die polariteit, want as u dit omdraai, sal die LiPo -laaier/bestuurderskyfie op die PCB kort verbrand (vra nie hoe ek dit weet nie)

Stap 7: Toets, gebruik, menu met gevorderde funksies

Installeer nou die omslag. Jy's klaar!

Al vier die eenhede wat ek tot dusver gebou het, het klittenband om die sender aan die instrument en die ontvanger aan die bokant van die skootrekenaardeksel te heg. In die praktyk werk dit baie goed. Installeer die velcro fuzzy (lus) kant bo -op die deksel van die skootrekenaar, die ruwe kant (haak) aan die boks van die ontvanger. Installeer die fuzzy (lus) kant na die omhulsel van die sender en die growwe (haak) kant agter op die caliper of aanwyser. Deur dit op hierdie manier te doen, kan u die sender en ontvanger saam stoor as u dit nie gebruik nie, en u het ook 'n sagte, fuzzy kant op die deksel van u skootrekenaar.

Toets die laai van die battery deur 'n mikro -USB -kabel aan te sluit op die USB -aansluiting op die Tx -module. As die battery nie vol is nie, moet die LED rooi brand. Soms is die LiPo so naby aan die volle laai dat die laaier IC dit nie sal laai nie, moenie bekommerd wees as die LED nie aanvanklik brand nie.

Nou kan u die datakabel koppel aan 'n remklauw of aanwyser (alles wat die tipe kabel gebruik wat u gebruik het).

Koppel die Rx -einde aan 'n mikro -USB -datakabel (moet 'n datakabel wees en nie net 'n laadkabel nie) en in 'n USB -poort op u rekenaar. Miskien moet u die bestuurder installeer waarmee dit as 'n sleutelbord kan funksioneer, maar dit moet outomaties wees. Skakel die Tx -module aan met die skakelaar. Die LED op die Rx -module moet 'n paar sekondes flikker en dan brand wanneer 'n verbinding tot stand kom.

Toets deur op die dataknoppie op die kabel te druk wat die remkabel met die sendermodule verbind. U moet die meting op die rekenaarskerm sien. Die Arduino Pro Micro werk as 'n HID -sleutelbord en voeg inkomende metings direk in waar die wyser op u rekenaar is.

Die programmering in die sendermodule maak voorsiening vir opsies. U kry toegang tot hierdie spyskaart deur vyf keer agtereenvolgens 0 te meet. As u in die spyskaartmodus kom, meet 'n negatiewe waarde wat begin met die opsienommer in die spyskaart, om 'n kieslysopsie te kies, byvoorbeeld om alle metings outomaties na metrieke te omskep, meet 'n negatiewe waarde met 'n 1 as die eerste nie-nul syfer. (-1.xx mm of -0.1 duim byvoorbeeld). Om terug te keer na die normale modus, meet 0 vyf keer en meet dan 'n negatiewe waarde wat begin met 'n 3 as die eerste nie-nul syfer). Dit is so geprogrammeer om te verhoed dat die opsies per ongeluk gekonfigureer word. As die spyskaartmodus weer 0 meet of 'n positiewe waarde outomaties die spyskaartmodus kanselleer en na die normale modus terugkeer.

Kieslysopsies is:

1. Skakel alle metings outomaties om na metrieke eenhede (indien nodig)
2. Skakel alle metings outomaties om na standaard eenhede (indien nodig)
3. Kanselleer outomatiese omskakeling van eenhede
4. Verwerp negatiewe metings (druk waarskuwingsboodskap af)
5. Kanselleer die verwerping van negatiewe metings
6. Meet en druk die sender se batteryspanning af (nie in die spyskaart gedokumenteer nie)

As u die spyskaartmodus betree, word alle geldende opsies bo -aan gedruk as 'n herinnering aan die geldende opsies. Alle opsies word in EEPROM gestoor en word behou nadat die eenheid afgeskakel is of die battery leeg is. Die batterylewe vir die eenhede wat ek gebou het, is ongeveer 45 uur aaneenlopend gebruik en dit neem ongeveer 3 uur om te laai.

'N Nie-gedokumenteerde funksie is om in die spyskaartmodus te gaan (vyf keer 0) en dan 'n negatiewe waarde te meet, begin met 6 as die eerste nie-nul-syfer, wat die huidige batteryspanning meet en uitdruk soos in die aangehegte video.

My ervaring met die 3 eenhede wat ek gebou het, is dat die reeks tot ongeveer 50 voet in 'n oop winkelomgewing is.

Stap 8: Laaste gedagtes - moontlike wysigings / nuwe funksies / inbreekbaarheid

Alhoewel u op hierdie stadium 'n perfek bruikbare koppelvlak het wat met miljoene toestelle ter wêreld gebruik kan word, is dit geensins klaar nie in die sin dat niks verder gedoen kan word nie. Een van die lekkerste dinge om hierdie benadering te volg eerder as om die Mitutoyo U-Wave te koop, is dat u nou 'n toestel het wat op baie maniere aangepas kan word.

U kan ander Mitutoyo -kabels gebruik om aan te sluit op die sender in plaas van die een wat ek vir hierdie instruksies gebruik het as u toestel 'n ander kabel gebruik. Die kleure van die interne drade en seine moet dieselfde wees op alle Mitutoyo -kabels. Hou net in gedagte dat die kabel 'n dataknoppie benodig om meting te veroorsaak, of dat ander metodes bedink sou word om meting te aktiveer. 'N Aansoek om meting kan aan die meter gestuur word deur die groen/wit draadpaar kort aan die aarde te koppel (die blou draad in die meter). Dit kan gedoen word deur 'n skakelaar of 'n 1/8 klankaansluiting in die senderkas te koppel wat aan die drade gekoppel is en 'n eksterne skakelaar daardeur aan te sluit. klank aansluiting benadering sou ideaal wees.

As u slegs seriële data (RS232 TTL, SPI, I2C, ens.) Benodig, wat u kan bereik deur kodeveranderings op die ontvanger en direk aan te sluit op die penne op die Pro Micro wat u kies om die data uit te voer.

Afstandsbediening: 'n Ander interessante moontlikheid sou wees om 'n transistor tussen die groen/wit paar en die blou grond vanaf die meter aan te sluit met die hek aan die HM-10 pen 26. Koppel dan aan die einde van die ontvanger 'n 38 kHz IR afstandsdetektor met die uitvoerpen na die ontvanger Arduino Pro Micro pin 7. Pas dan die kode op hierdie mikrobeheerder aan om opdragte van enige infrarooi afstandbeheer te soek en aktiveer dan die transistor wat in die sender geïnstalleer is via 'n AT+PI031 / AT+PI030 oproep soortgelyk aan die manier waarop dit die blou LED op die sender nou flikker. Dit gee die moontlikheid om metings vanaf 'n afgeleë plek te aktiveer, wat in sekere omstandighede baie handig kan wees. Ek kan 'n ander PCB ontwerp met hierdie ingeboude funksie.

Ek is seker daar is baie ander funksies wat moontlik is; lewer kommentaar met voorstelle, gedagtes en idees.

Nou is daar 'n kommersiële draadlose datakommunikasietoestel by Mitutoyo beskikbaar, maar toe ek die prys nagaan, was dit ongeveer $ 800 vir die stelsel. Die totale boukoste van hierdie toestel is ongeveer $ 100 en kan laer wees, veral as u 'n Arduino Pro Micro gebruik of 'n Mitutoyo -datakabel het om te gebruik om aan die meter te koppel, aangesien dit twee van die duurste items in die BOM. Ek twyfel ernstig dat die Mitutoyo U-Wave hackbaar is om funksies soos hierdie by te voeg.

Ek hoop dat u hierdie Instructable geniet het, dit is my eerste een!

Laat kommentaar, vrae, terugvoer, idees en voorstelle! As u daarvan hou, stem dan daarvoor in die PCB -wedstryd! Dankie !!!!

Naaswenner in die PCB -kompetisie