سيد من النرويج يحب طريقة تحديد الوقت باستخدام الرمز الثنائي. والمثير للدهشة ، يمكن عرض كمية المعلومات في إشارات تشغيل / إيقاف بسيطة. ثم قرر السيد عمل ساعة ثنائية بمفرده.
الأدوات والمواد:
- المصابيح 0603-13 قطعة ؛
المعالج الدقيق Atmega328P-AU ؛
مكثف 0806 0.1 فائق التوهج ؛
- مكثف التنتالوم 1206 4.7 فائق التوهج ؛
- المقاوم 0806 10 كيلو أوم ؛
- وحدة الساعة في الوقت الحقيقي DS3231 ؛
-0806 المقاوم 51 كيلو أوم - 3 قطع ؛
-SMD مقطع البطارية CR2032 ؛
-CR2032 بطارية ؛
زر -4.5 مم ؛
-0806 المقاوم 200 أوم ؛
-20 مم حزام
-20 ملم مستوى الربيع - 2 جهاز كمبيوتر شخصى ؛
- زجاج 38 مم ؛
5 سم (2 بوصة) من سلك متعرج رقيق ؛
-2 مسامير M2 برأس مسطح بطول 6 مم ؛
-2 المكسرات M2 ؛
محول USB-TTL
- ملحقات لحام.
- ملاقط
- مفك صغير ؛
- الوصول إلى طابعة ثلاثية الأبعاد عالية الجودة ؛
الخطوة الأولى: التصميم والتخصيص
تحتوي الساعة على 13 LEDs موجودة في مصفوفة تعدد الإرسال. يتوافق عمود واحد مع رقم واحد في الوقت الرقمي. يتم عرض الوقت بالتنسيق العشري الثنائي ، ويتم تمثيل رقم واحد بحد أقصى أربعة بتات.
إنها تبدو أنيقة وتعمل بشكل رائع بفضل واجهة مستخدم بسيطة وعمر بطارية يصل إلى عامين.
التصميم ، عندما يتم إيقاف تشغيل الساعة ، هو مزيج بسيط من لونين من الأسود والفضي. هذه الألوان موجودة في الحزام الجلدي والمشبك ، وكذلك على العلبة وعلى لوحة الدوائر المطبوعة.
أخفى المعالج معظم المكونات الموجودة على الجزء الخلفي من لوحة الدوائر وجعلها بخلفية سوداء. إلكترونيات ولوحة الدوائر تتناسب مع تصميم الساعة بلونين.
يجب أن تكون علبة الساعة متينة ، ولكن يجب أن يكون من السهل فتحها لاستبدال البطارية أو إجراء تغييرات على الرمز. هذا يعني أنه لا يتم استخدام الغراء أثناء التجميع. التفاصيل الوحيدة على الغراء هي الزجاج.
تتكون العلبة من جزأين من الجزء السفلي والحلقة. يتم تثبيت لوحة الدوائر المطبوعة وحزام الساعة والتاج في الجزء السفلي من الساعة. يتم تركيب كوب على الحلقة.
يتم إيلاء الكثير من الاهتمام لاستهلاك الطاقة. في النوم العميق ، تستهلك الساعة 10 μA فقط. هذا يعطي عمر بطارية لأكثر من عامين.
أما بالنسبة لواجهة المستخدم ، فأنت تحتاج فقط إلى الضغط على تاج الساعة لإيقاظهم وإظهار الوقت على الفور. عند الضغط على الزر مرة أخرى ، سيتم عرض التاريخ. نظرًا لأن عمر البطارية سنتان ، يمكنك التبديل بسهولة بين فصل الصيف دون الاتصال بجهاز كمبيوتر.للقيام بذلك ، اضغط على الزر 15 مرة على التوالي.
الخطوة الثانية: اختيار المكونات
هناك أربعة أجزاء رئيسية للوحة الدوائر. معالج دقيق atmega328p. هذا هو نفسه في النماذج الشعبية. اردوينو. هذا هو الدماغ الذي سيتواصل مع وحدة الساعة في الوقت الحقيقي (RTC) ، ويعالج الوقت ويعرضه باستخدام مصابيح LED. كل هذا يحتاج بالطبع إلى مصدر طاقة ويفضل بطارية صغيرة.
ATmega328P
كان على المعالج أن يستوفي معايير معينة. تطلب GPIO تسعة دبابيس على الأقل ، وثمانية لمصابيح LED وواحدًا للزر. كان بحاجة أيضًا إلى حافلة I2C ، حيث يمكنه العمل كجهاز رئيسي لاستطلاع RTC في الوقت الحالي. أخيرًا ، كان عليها أن تعمل بجهد منخفض ولا تستهلك كمية زائدة من التيار عند تشغيلها. يفي Atmega328P-AU بكل هذه المعايير ، وفي الوقت نفسه صغير بما يكفي لعدم شغل كامل مساحة لوحة الدوائر المطبوعة. ميزة كبيرة أخرى هي أنها تستخدم أيضًا في لوحات Arduino الأكثر شيوعًا ويمكن للعديد العمل معها.
لوحة الدوائر
تم تصميم اللوحة لاستخدام مرنان سيراميك 8 ميجا هرتز. ومع ذلك ، اتضح أن المعالج يجب أن يعمل بتردد أقل من أجل العمل بجهد منخفض. انظر إلى الصورة في هذه الخطوة ، المأخوذة من الصفحة 303 في ورقة البيانات ، والتي تشرح العلاقة بين سرعة الساعة والجهد التشغيلي. يجب أن يكون تردد الساعة حوالي MHz 4 كحد أقصى لهذا المشروع. استخدم المعلم مذبذبًا داخليًا بقوة 8 ميجاهرتز وقسمًا نشطًا من 8 بتات ، مما يعطي تردد ساعة مرئيًا يبلغ 1 ميجاهرتز. ومع ذلك ، لا يزال هناك حاجة إلى مرنان 8 ميجا هرتز عند تحميل الرمز. بعد التحميل ، لم يقم المعالج بحذفه
DS3231
في البداية ، أراد السيد استخدام DS1307 RTC. هذه شريحة أكثر شعبية. ومع ذلك ، يتطلب مصدر طاقة 5 فولت.
يمكن تشغيل DS3231 بجهد منخفض يبلغ 1.8 فولت. تحتوي الشريحة على بلورة كوارتز مدمجة. كما أن الكريستال المدمج للساعة لديه تعويض درجة الحرارة. يمكن أن تتسبب درجة الحرارة المحيطة في حدوث تذبذبات غير منتظمة في بلورة الساعة. هذا يعني أنها أصبحت أقل دقة. يقيس جهاز DS3231 درجة الحرارة المحيطة ويستخدمها في الحساب لتعويض تقلبات درجة الحرارة. مثالية للساعات عند دخول ومغادرة غرف مختلفة أو الخروج عندما تكون درجة الحرارة غير ثابتة.
المصابيح
تستخدم مصابيح LED الرئيسية عامل الشكل 0603. يمكنها استهلاك ما يصل إلى 20 مللي أمبير ، ولكن نظرًا لأن ما لا يزيد عن ثلاثة مصابيح LED يمكن أن تعمل في وقت واحد ، فهذه ليست مشكلة. ينخفض التيار أيضًا عند استخدام المقاومات ذات تصنيف أكبر من اللازم. يقول السيد إنه من الأكثر فاعلية ، بالنسبة لمصابيح LED هذه ، استخدام مقاومات 100-400 أوم.
CR2032
يمكن تشغيل دائرة الساعة بواسطة بطارية ليثيوم. ليس لديها مشكلة في تقليل الجهد في نفس التيار مثل CR2032 ، ولكن هذا سيجلب مشاكل إضافية. لهذا المشروع ، سيكون لبطارية الليثيوم أيون عيبان رئيسيان. سعة الخلية الصغيرة قريبة من CR2032 ، ولكنها تتطلب شحنًا إضافيًا للشحن الآمن والتفريغ الآمن. ستحتاج أيضًا إلى طريقة لتوصيل الشاحن. لذلك ، اختار السيد CR2032.
الخطوة الثالثة: مصفوفة متعددة
التكوين المستخدم في هذه الساعة هو مصفوفة من مصابيح 4x4 LED مع تفكيك ثلاثة مصابيح LED غير ضرورية.
يتم تشغيل مصابيح LED مختلفة فقط في عمود واحد في كل مرة. ثم يتم تعطيل هذا العمود قبل تنشيط العمود التالي. كل هذا يحدث أسرع مما يمكن للعين أن تدركه. نتيجة لذلك ، يبدو أن مصابيح LED في أعمدة مختلفة يتم تشغيلها في وقت واحد ، مما يخلق صورة معقدة.
كيف يمكنني معرفة وقت الساعة؟ دعونا نلقي نظرة على الصور.
في الشكل الأول ، نرى مصفوفة 4x4 مع 13 LEDs. تم ترقيم صفوف المصفوفة 1،2،4،8.
من أجل معرفة الوقت ، من الضروري إضافة جميع مصابيح LED في صف واحد ، ثم في الصف التالي ، وما إلى ذلك.
على سبيل المثال ، الشكل 2 ، المربع الأول. من اليسار إلى اليمين ، يضيء مصباح LED في العمود الأول ، الصف الأول. لدينا الصف الأول تحت الرقم 1 ، مما يعني الرقم الأول للساعة 1. بعد ذلك ، يضيء العمود الثاني بمصباحين LED تحت الرقمين 1 و 2. أضف الأرقام ، اتضح 3. العمود التالي هو رقم LED واحد 4. والعمود الأخير هو LEDs 1 + 2 + 4 = 7 . نحصل على 13 ساعة و 47 دقيقة.
الخطوة الرابعة: مخطط
تحتوي لوحة الدائرة على شكل دائري ، مثل الساعة الكلاسيكية. عادة ما تكون علبة الساعة القياسية 42 مم وقطرها الزجاجي 38 مم. هذه هي الحافة الخارجية للزجاج. ومع ذلك ، إذا استقر الزجاج على حافة بعرض 1 مم ، يصبح القطر المتاح 36 مم. هذا يعني أن لوحة الدائرة يجب أن تكون حوالي 35 ملم.
طلب السيد رسومًا على موقع معروف. يبلغ سمك الألواح 0.8 ملم.
يمكنك تنزيل الملف لصنع السبورة أدناه.
ساعة المعصم الثنائية - GERBER.zip
الخطوة الخامسة: اللحام
أفضل طريقة لإصلاح لوحة الدائرة أثناء اللحام هي باستخدام شريط لاصق. يقوم المعلم بإصلاح اللوحة ويبدأ التثبيت وفقًا للرسم التخطيطي. أولاً ، يتم لحام أصغر المكونات (في الحجم).
الخطوة السادسة: إنهاء الزر
كما ترون ، تم تصميم تاج الساعة على جانب العلبة ، في هذا الجهاز ، للتحكم في الساعة. يتفاعل مع زر صغير متصل بوحدة التحكم الدقيقة. للقيام بذلك ، يحتاج الزر إلى إعادة بنائه.
تحتوي أزرار اللمس الأقل على جزء بلاستيكي أسود دائري صغير تحتاج إلى النقر فوقه لإغلاق جهات الاتصال. يجب استبداله. يقوم السيد بتفكيك الزر ، ويقطع السحابات المعدنية. حذف زر. يلصق قطعة من الشريط اللاصق على لوحة معدنية ويعيدها. الغراء جسم الزر. الآن يمكنك لحام الزر.
الخطوة السابعة: الترميز
لا يمكن للمتحكم الدقيق العمل مع كود Arduino في هذه المرحلة. تحتاج أولاً إلى برنامج تحميل. هذا روتين فرعي يجب تخزينه على رقاقة لتنزيل برنامج مكتوب وتنفيذه.
نظرًا لأنه Atmega328P بجهد منخفض إضافي ، فإنه يتطلب نوعًا خاصًا من أداة تحميل التشغيل.
افتح Arduino IDE ، واختر File> Preferences> Add-On Board Manager URLs ، وأضف فاصلة بعد URL الأخير قبل لصق URL التالي
...
انقر فوق OK عدة مرات وانتقل إلى أدوات> لوحة> مدير لوحة. افتحها وابحث عن minicore وثبتها.
ربط اردوينو في الدائرة كما في الصورة. انتقل إلى أمثلة Arduino وافتح نموذج كود ArduinoISP. قم بتنزيل الكود.
بعد ذلك ، قم بتثبيت أدوات التثبيت> مبرمج: في "Arduino as ISP". حدد التكوين التالي من محمل إقلاع MiniCore. يمكنك أيضًا التحقق من التكوين الخاص بك وفقًا للتكوين في الصورة المرفقة بهذه الخطوة.
إعدادات برنامج Bootloader
المجلس: ATmega328
بوتلادر: نعم
الساعة: 1 ميجاهرتز داخلي
مترجم LTO: معطل
البديل: 328P / 328PA
BOD: 1.8 فولت
الآن الخطوة الأخيرة هي توصيل الأسلاك من Arduino بلوحة المراقبة. اختر أدوات> حرق Bootloader. انتظر لحظة وستتلقى رسالة حول التثبيت الناجح لبرنامج bootloader.
الآن يبقى تحميل الكود. يمكن العثور عليها على الرابط أدناه.
Binary_Wrist_Watch.ino
الخطوة الثامنة: الحالة
تمت طباعة علبة الساعة بواسطة سيد على طابعة ثلاثية الأبعاد. يمكن تنزيل الملفات على هذا الرابط.
الخطوة التاسعة: البناء
حتى الآن ، تم تجميع جميع الأجزاء ، ويمكنك متابعة التجميع.
أدخل التاج في علبة الساعة.
اسحب السلك من خلال فتحة التثبيت في تاج الساعة.
الصق السلك ، مع التأكد من أن الرأس يمكن أن يتراجع بمقدار 1 مم.
أدخل الصواميل السداسية في فتحاتها السداسية المقابلة وقم بتثبيتها في مكانها بقطعة صغيرة من الشريط.
ثبت الشريط اللاصق ذي الوجهين بالجانب السفلي من لوحة الدائرة.
أدخل لوحة الدائرة الكهربائية ، مع التأكد من محاذاة دبوس الرأس مع فتحة الزر.
بالضغط على الرأس ، تحقق من تشغيل الزر.
الصق الزجاج للحلقة باستخدام الغراء الفائق.
أدخل حلقة الساعة ، مع محاذاة فتحات وأزرار المسمار.
أدخل براغي M2 مقاس 6 مم في فتحات المسامير وشدها. تم طلاء رؤوس المسمار باللون الأسود.
أدخل المشابك في عيون الأشرطة.
قم بتثبيت أحزمة الساعة.
كل شيء جاهز.
يمكن رؤية عملية صنع الساعات بأكملها في الفيديو.