MechWatch - 'n pasgemaakte digitale horlosie: 9 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

Die MechWatch is 'n horlosie wat ek ontwerp het om die voordele van Arduino in terme van buigsaamheid te hê, maar ek wou hê dat dit so professioneel moontlik moes lyk en voel. Vir hierdie doel gebruik hierdie instruksies redelik gevorderde elektronika op die oppervlak (sonder blootstelling aan soldeersel) en CNC -freestoerusting.

Ek sal begin met die lees van die tyd, met 'n illustrasie in die tweede prent. Daar is twee LED-ringe, die een is die uurwyser en die ander dien as 'n minuutwyser, wat 1-12 wys soos op 'n analoog horlosie. Omdat die minuutwyser slegs in stappe van 5 minute kan beweeg, is daar 4 afsonderlike LED's om enkele minute aan te dui. As voorbeeld toon die derde prentjie die horlosie met 9:41.

Die horlosie-interaksie word gedoen deur middel van 'n tweerigtingskakelaar aan die kant wat na die tappe gly (vorentoe/agtertoe). Om die tyd in te stel:

1. hou die skakelaar ingedruk totdat die ligte afskakel. As dit vrygestel word, sal die tyd flikker en die skakelaar kan op/af gedruk word om die uur te verander

2. Hou die skakelaar weer ingedruk totdat die ligte afskakel om die minute op dieselfde manier in te stel

3. Hou die skakelaar ingedruk totdat die ligte weer afskakel om tyd te bespaar

4. As u te lank wag terwyl u die tyd instel sonder om op 'n knoppie te druk, gaan die horlosie net aan die slaap sonder om enige veranderinge te stoor

Hierdie instruksies gee 'n uiteensetting van hoe u die volledige horlosie kan maak en bevat al die nodige bronlêers.

Stap 1: Elektroniese ontwerp

Hierdie stap beskryf die besonderhede van die elektronika. Die eerste beeld is 'n elektriese skematiese voorstelling wat toon hoe al die dele uiteengesit is. Die tweede beeld toon hoe die bord gerangskik is, die bokant is rooi en die onderkant is blou.

Vir almal wat belangstel in die presiese materiaalverslag vir al die elektroniese onderdele sowel as waar ek dit koop, het ek 'n Excel -lêer met skakels aangeheg, eerder as om almal deur die lang lys te laat blaai.

Ek wou die bokant van die printplaat relatief duidelik hou met 'n konsekwente ontwerp -estetika, so ek het die mikrobeheerder in die middel gesit en die RTC, Crystal en weerstande om dit geplaas. Die LED's omring die buitekant en selfs die spore rondom die buitekant weerspieël die sirkelvormige ontwerp -estetika.

Om die LED's met die mikrobeheerder te koppel, kan dit in 'n rooster geplaas word, wat 12 digitale I/O -penne benodig om dit aan te dryf. Ek wil ook 'n real -time klok (RTC) gebruik om tyd te hou, sodat ek die mikrobeheerder diep kan slaap om krag te bespaar. Die RTC gebruik aansienlik minder krag as 'n mikrobeheerder, wat tot 5 dae tussen ladings moontlik maak. Om met die mikrobeheerder te kommunikeer, benodig die RTC I2C -kommunikasie. Ek het die ATMEGA328P gekies omdat dit aan hierdie vereistes voldoen en ek alreeds vertroud is met die gebruik daarvan (dit word ook in baie Arduinos gebruik).

Om met die horlosie te kommunikeer, het die gebruiker 'n soort skakelaar nodig, so ek het 'n tweerigting-skuifskakelaar gevind wat met behulp van vere na die sentrum terugkeer. 'N Eksterne skuifskakelaar word met 'n stelskroef aan die elektriese skakelaar geheg.

Ek het besluit om 'n litiumbattery te gebruik om alles aan te dryf en Qi -induktiewe laai om dit te herlaai. Ek wou vermy dat ek enige aansluitings gebruik om die horlosie op te laai, omdat dit openinge bied om vuil en water in te laat en waarskynlik mettertyd sal korrodeer, so naby aan die vel. Nadat ek meer gegewensblaaie gelees het as wat iemand ooit sou wou, het ek besluit op die BQ51050BRHLT. Dit het goeie verwysingsdiagramme en 'n ingeboude litiumbattery -laaier (spasie is hoog).

Aangesien daar geen goeie manier was om die Qi -laai -elektronika aan die bokant te rangskik nie, moes ek dit met die battery agter op die bord sit. Die skakelaar is ook aan die agterkant geleë, maar dit is omdat dit 'n beter plek is om 'n eksterne skakelaar aan te sluit.

Stap 2: Elektroniese samestelling

Ek het byna al die elektroniese stukke op die eerste foto gereël. Ek het 'n paar van die kapasitors en weerstande weggelaat, want hulle lyk almal baie soortgelyk en is maklik om te meng of te verloor.

Om die soldeer op die pads te kry, gebruik ek 'n soldeerstensil. Ek het vinnig die houer in die tweede prentjie gemaak om die printplate onder die stensil in lyn te hou, maar daar is verskeie makliker opsies beskikbaar, die eenvoudigste is band.

Die derde prentjie toon die stensil wat oor die bord geplaas is. Die vierde prentjie wys hoe die soldeerpasta in die gate van die stensil gesmeer word. Dit is belangrik dat die stensil reguit opgelig word nadat soldeer aangebring is. Hierdie foto onthul ook die tydelike manier waarop ek dit doen, want ek het nog nooit 'n stensil gebruik nie. Volgende keer sou ek nie die raam koop nie. Dit sou makliker gewees het om 'n kleiner vel langs die een rand sonder die raam te plak, om te leef en te leer.

Nou 'n vervelige en moeilike taak; Plaas elkeen van die dele met 'n pincet op die bord. Foto 7 toon die dele wat geplaas is en prent 8 toon dit gesoldeer.

Die video in plaas van die sesde prentjie toon die soldeerproses. Ek gebruik 'n warm lug soldeerstasie op 450C om die soldeer te smelt sonder om die dele te versteur; afwisselend is dit moontlik om 'n soldeer oond te gebruik om dieselfde te doen. Nadat u die onderkant gesoldeer het, gebruik 'n multimeter in kontinuïteitsmodus om te kyk of daar kortbroeke tussen aangrensende penne op die IC is. As 'n kortsluiting gevind word, sleep dit met 'n soldeerbout van die skyfie af en breek dit.

By so soldeer is dit belangrik om die bord vir 'n paar minute stadig te verhit voordat u gaan smelt. Anders kan die termiese skok die dele vernietig. Ek stel voor dat u na meer gedetailleerde instruksies kyk as u nie hierdie metode ken nie.

Vervolgens moet u die spoel aansluit op die 2 -draads aansluiting en dit oor die laaibasis hou. As alles goed verloop, moet die groen laai vir ongeveer 'n sekonde aanskakel en dan afskakel. As 'n battery gekoppel is, moet die groen laai -lampie brand totdat dit laai.

Nadat die laai werk soos verwag, is dit dieselfde proses om die bokant van die bord te soldeer. 'N Opmerking vir die LED's in prent 9, daar is 'n klein merkie aan die onderkant van die LED's om die oriëntasie aan te toon. Die kant waarna die klein lyn uitkom, is die smal punt van die driehoek in die LED -skema. Dit is belangrik om dit na te gaan vir elke LED op die oppervlak wat u gebruik, aangesien die merke tussen verskillende vervaardigers kan verskil.

Stap 3: Elektroniese programmering en toetsing

Gebruik 'n AVRISP mkII om die mikrobeheerder te programmeer (hou die skof ingedruk terwyl u op die oplaai in die Arduino IDE klik). Dit is ook moontlik om dit te gebruik om die selflaaiprogram soos gewoonlik te verbrand en die seriële verbinding aan die agterkant van die horlosie met 'n FTDI -kabel te gebruik. Maar deur die selflaaiprogram te omseil en direk met die AVR ISP mkII te programmeer, begin die kode vinniger by opstart.

Ek het die kode ook by hierdie stap aangeheg. As iemand meer in diepte wil kyk, het ek die kode kommentaar gelewer om te verduidelik wat elke deel doen. Die algemene struktuur van die kode is 'n staatsmasjien. Elke staat het 'n stuk kode wat dit gebruik, sowel as voorwaardes om na 'n ander toestand te beweeg.

Baie van die kode wat die I/O -penne beheer, beheer die registers direk, dit is 'n bietjie moeiliker om te lees, maar dit kan tot 10x vinniger wees as digitaal. Skryf of Lees.

Stap 4: Bewerkingsopstelling

Die bewerkingsopstelling vir die horlosiekas is redelik kompleks en verg goeie voorbereiding.

Die meul wat ek gebruik, is 'n Othermill v2 (nou Bantam Tools genoem) met 'n klemstel. Met die klampe kan ek die werkstuk van die kante hou, wat ek vir die eerste opstelling gebruik.

Die bewerking van die horlosies word in drie opstellings gedoen. Die eerste opstelling het net die beginmateriaal aan die CNC -bed vasgeklem en die meul sny die binnekant van die horlosie af en verwyder 'n bietjie van die oppervlak. Die opstel van die bewerkingsagteware kan op die sesde prentjie gesien word.

Die tweede opstelling benodig 'n pasgemaakte armatuur om die horlosiekas van binne te hou, sodat dit moontlik is om die hele buitenste vorm van die horlosie af te sny. Die pasgemaakte armatuur kan op die eerste foto gesien word, met 'n ontplofde aansig in die tweede prentjie. Die klein middelstuk het 'n gat wat getik word, en as 'n skroef vasgedraai word, lig dit die stuk en dwing die twee systukke in die horlosiekas en hou dit vas. Die bewerkingsagteware vir die tweede opstelling word op foto 7 gesien.

Die derde opstelling benodig nog 'n pasgemaakte toestel om die horlosie vas te hou; hierdie een is effens eenvoudiger. Die armatuur bestaan uit 'n basis en 'n stuk wat binne -in die horlosie gaan. Die stuk binne -in die horlosie registreer met twee pale op die basis en skroewe om die horlosiekas onderstebo te hou.

Ek het die stukke van die stukke van groter stukke aluminium bewerk en dit deur middel van oortjies verbind. Nadat albei kante bewerk is, sny ek die oortjies met 'n bladsaag en skuur dit glad.

Ek het die fusion360 CAD -lêers ingesluit waarmee ek al die onderdele gemaak het (insluitend die horlosiekas en syskakelaar), maar gebruik u eie oordeel as u die onderdele probeer maak. Ek is nie verantwoordelik as iets skeefloop en breek nie.

'N Wenk om die toebehore meer akkuraat te maak: masjien enige onderdeel wat eers met die masjien skakel, en plaas dit dan op die finale plek en masjien dit dan tot die finale afmetings. Dit verseker dat baie klein foute nie saamgestel word nie en die horlosiekas op die verkeerde plek hou. Hierdie kennis word aan u gebring deur 'n stapel skrootaluminium.

Stap 5: Bewerk die omhulsel

Die eerste aluminium -leemte kan op die eerste foto gesien word. Ek gebruik 'n 1-1/4 gatsaag om die middel te verwyder, dit bespaar 'n bietjie bewerkingstyd.

Soos in die vorige stap genoem, is daar drie opstellings om die saak te bewerk. Die eerste opstelling na bewerking word op foto 2 gesien. Ek gebruik eers 1 1/8 "eindmeul (plat aan die onderkant) om die meeste materiaal te verwyder. Ek skakel dan oor na 'n 1/32" eindmeul om die 4 skroef te sny gate. Om die drade in die skroefgate te sny, gebruik ek dan 'n M1.6 -draadfrees (van Harvey -gereedskap). Die spesifieke instellings wat ek gebruik, is vervat in die Fusion360 CAD -lêer.

Foto 3 toon die tweede opstelling met die bewerking afgehandel en die vierde prent die derde opstelling voor die bewerking.

Die tweede opstelling word bewerk met 'n 1/8 "eindmeul om die meeste materiaal vinnig te verwyder, en dan gebruik ek 'n 1/8" balmeul (ronde kant) om die geboë oppervlaktes te sny. Die operasies is ook dieselfde vir die derde opstelling.

Die tweede opstelling vereis die gebruik van 'n ander gespesialiseerde hulpmiddel, 'n 3/4 sny -saag met 'n aangepaste boom, sodat dit goed by die horlosiekashouer kan pas. stoot waartoe die Othermill in staat is, so dit kan nodig wees om dit nog meer te vertraag. Hierdie stap word in die video hierbo getoon.

As u meer wil weet oor die besonderhede oor CNC -bewerking, sal ek u na NYC CNC op YouTube wys: hulle doen 'n beter werk as wat ek ooit hier kon doen.

Net vir verwysing vir diegene wat weet wat dit beteken, is die instellings wat op die ander meul v2 vir die 1/8 eindmeul gebruik word, 16400 omw/min (163,5 m/min), 300 mm/min, 1 mm snydiepte en 1,3 mm breedte van sny.

Omdat die ander meul nie genoeg z -hoogte het om die horlosie op sy sy te hou nie, moet ek die gate vir die horlosieband en die gat vir die syskakelaar handmatig boor. Om hulle op die onreëlmatig gevormde kante van die horlosie te vind, het ek 'n paar gidse in 3D afgedruk, soos op foto's 5-7 gesien. Om die akkuraatheid van die boor te help, is dit belangrik om die boorpunt so ver as moontlik in die boorhouer te kry; dit maak dit moeiliker vir die bietjie om te dwaal.

Die gat aan die syskakelaar is 'n nie-sirkelvormige vorm, dus dit moet verfyn word nadat u met die boor begin het, wat met behulp van Switserse lêers gedoen word. Met behulp van remklappe meet ek die huidige gat en lê dit in die korrekte afmeting. Die gat moet 4,6 mm van die boonste oppervlak, 3,8 mm van die onderste oppervlak en 25,8 mm van die verste punt van elke lug wees. Ek stel voor dat u na Clickspring op YouTube kyk vir inspirasie terwyl u die gat opdok.

Stap 6: Bewerk die syskakelaar

Die lêers wat in hierdie stap gebruik is, is in die zip -lêer opgeneem in die bewerkingsopstelling.

Die syskakelaar is baie soortgelyk aan die MechWatch -omhulsel. Dit word gemaal met 'n 1/8 "eindmeul met dieselfde instellings as die geval. Gebruik dan 'n 1/8" balmeul op die geboë oppervlaktes, dieselfde instellings as voorheen.

Die tweede opstelling word op die foto's 3-4 voor en na die bewerking gesien. 1/8 "eindmeul, 1/8" balmeul, 1/32 "eindfrees, dan M1.6 draadfrees. (Daar is 'n skroefdraadgat om dit aan die skakelaar op die bord te hou).

Ek bewerk die skakelaar van 'n groter stuk aluminium om twee redes. Die eerste rede is dat ek die kante kan vasdruk en nie die stuk wat dit vashou, per ongeluk kan maal nie. Die tweede is dus, as ek dit in die gleuf plaas vir die derde operasie, kan dit steeds vasgeklem word (sien prent 5).

Stap 7: Verwerking van die saak terug

Die onderkant van die horlosie is gemaak van akriel; dit moet nie-metaal wees as gevolg van die induktiewe laai. Ek gebruik 'n paar aluminium-snitte om dit van die rand (elk 12,7 mm dik) en dubbelzijdige band te hou om dit vas te hou.

Omdat die plastiek baie makliker is om te verwerk as aluminium, is dit moontlik om meer aggressief te wees met die CNC -instellings. Begin met 'n 1/8 "eindmeul, die instellings is 16500 RPM, 600 mm/min snitempo, 1,5 mm snydiepte en 1 mm breedte. Om die fyn besonderhede te sny, gebruik 'n 1/32" eindmeul met die dieselfde instellings, maar 0,25 mm snydiepte en 0,3 mm snywydte.

Nadat ek 'n tandestokkie uit 'n houtblokkie gedraai het (ek moet dunner voorraad gebruik, maar dit is wat ek het), het ek die horlosie weer klaar. Dit het die elektromagnetiese vorm daarin om die horlosie dun te hou.

Om dit uit die bed te verwyder, steek ek 'n inbussleutel in die t-gleuf en draai liggies om en beweeg na die volgende punt wanneer dit begin loskom.

Die laaste stap is om 'n boorpunt te neem en die gate aan die onderkant versigtig te versink. Ek doen dit deur die boorpunt met die hand te draai. Ek vind dit makliker om gesentreerd en onder beheer te bly.

Die lêers wat in hierdie stap gebruik is, is weer in die zip -lêer opgeneem in die bewerkingsopstelling.

Stap 8: Watch Assembly

Dit is die mees lonende stap: neem alle dele en monteer dit in die finale horlosie. Al die gerangskikte dele (minus die 24 mm wye horlogeband en 24 mm lange snelvrye veerstawe van 1,5 mm in deursnee) word op prent 1 gesien.

Die eerste deel is lastig, want die o-ringe met 'n deursnee van 40 mm wat ek bestel het, is eintlik nader aan 37 mm, dus moet hulle uitgerek en vinnig geïnstalleer word. Druk die punt van 'n bal -inbussleutel om dit op sy plek te druk deur dit langs die groef te rol soos in prent 2.

Druk die kristal (40 mm in deursnee 1,5 mm dikte) stewig in die horlosiekas as die O-ring goed aangebring is. Die o-ring moet dit op sy plek hou terwyl dit byna onsigbaar is.

Nou is dit tyd om die elektronika te installeer. Vee eers die binnekant van die kristal af met 'n pluisvrye lap en plaas die elektronika in die omhulsel, let op die sleutel om die oriëntasie reguit te hou. Die PCB moet stewig in die omhulsel sit, maar as dit los is, kan dit met 'n klein druppel supergom op die sleutel vasgemaak word om dit vas te hou.

Sodra die elektronika ingeskakel is, pas die syskakelaar deur die gat en oor die skakelaar wat op die printplaat gemonteer is. 'N M1.6 -stelskroef hou die twee stukke bymekaar, soos op foto 4 gesien word.

Vervolgens moet die langer kabels op die spoel opgevou en ingesteek word waar dit nie blootgestelde elektriese kontakte kan vryf nie.

Die voorlaaste stap is om dit alles toe te maak en die plastiekkas met die 4 M1.6 -skroewe terug te heg. Dit is belangrik om daarop te let dat die vorm in die agterkant in lyn is met die spoelvorm. Dit kan nodig wees om die draadplasing aan te pas sodat dit beter pas.

Die laaste stap is om die horlosieband vas te maak met die veerstawe (quick 8-9). Afhangende van die gekose band, kan dit nodig wees om die band aan te pas om met die veerstafies te werk. Vir die gewysde haai -gaasband gebruik ek draadsnyers om 'n klein gaatjie te maak om die vinnige losmeganisme aan te pas.

Stap 9: Laaste aantekeninge

Die horlosie is nou klaar!

Net 'n paar opmerkings: die syskakelaar kan soms 'n bietjie taai word, om dit reg te stel, kan dit nodig wees om die gat te vergroot of die skakelaar se posisie aan te pas deur die stelskroef los te maak, die skakelaar naby die liggaam te hou en die skroef.

Om die horlosie te laai, het ek 'n pasgemaakte laaistand gemaak rondom die Adafruit Qi -laaier (https://www.adafruit.com/product/2162) wat op die tweede foto gesien is, maar dit is 'n onderwerp vir 'n ander keer.

Wat ook al die laaier gekies word, dit is belangrik om daarop te let dat daar geen metaal tussen die spoel en die laaier kan wees nie. Omdat die band wat ek gekies het metaal is, moet dit om die laaier gaan

Dankie dat u tot die einde gelees het, ek hoop dat u iets geleer het. Ek deel graag die MechWatch na maande.

Eerste prys in die klokwedstryd