MechWatch - Egyéni digitális óra: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

A MechWatch egy olyan óra, amelyet úgy terveztem, hogy az Arduino előnyeivel rendelkezzen a rugalmasság tekintetében, de azt szerettem volna, hogy a lehető legjobban professzionálisan nézzen ki és érezze magát. Ebből a célból ez az utasítás meglehetősen fejlett felületszerelési elektronikát használ (forrasztásnak nincs kitéve) és CNC maróberendezéseket használ.

Kezdem azzal, hogyan olvassák az időt, a második képen egy illusztrációval. Két LED-gyűrű van, az egyik az óramutató, a másik pedig percmutató, 1-12-ig mutat, mint egy analóg óralapon. Mivel a percmutató csak 5 perces lépésekben mozoghat, 4 különálló LED jelzi az egyes perceket. Példaként a harmadik kép az órát mutatja, 9: 41 -et.

Az óra interakciója egy kétirányú kapcsolón keresztül történik, amely a fülek felé csúszik (előre/hátra). Az idő beállításához:

1. nyomja meg és tartsa lenyomva a kapcsolót, amíg a világítás ki nem alszik. Elengedésekor az idő villogni fog, és a kapcsoló fel/le mozgatásával megváltoztathatja az órát

2. Nyomja meg és tartsa ismét lenyomva a kapcsolót, amíg a lámpák ki nem alszanak, hogy a perceket ugyanúgy állítsa be

3. Az idő megtakarítása érdekében nyomja meg és tartsa lenyomva a kapcsolót, amíg a lámpák ismét ki nem kapcsolnak

4. Ha túl sokáig várakozik az idő beállítása nélkül, anélkül, hogy megnyomná a gombot, az óra csak elalszik, anélkül, hogy bármilyen változtatást mentene

Ez az útmutató leírja a teljes óra elkészítését, és tartalmazza az összes szükséges forrásfájlt.

1. lépés: Elektronikai tervezés

Ez a lépés felvázolja az elektronika sajátosságait. Az első kép az elektromos kapcsolási rajz, amely bemutatja az összes alkatrész körvonalait. A második kép a tábla elrendezését mutatja, a teteje piros és az alsó kék.

Akit érdekel az összes elektronikai alkatrész pontos anyagjegyzéke, valamint az, hogy hol veszem őket, csatoltam egy Excel fájlt linkekkel, ahelyett, hogy mindenkit görgetni kellene a hosszú listán.

Szerettem volna az áramköri lap tetejét viszonylag tisztán tartani, következetes tervezési esztétikával, ezért a mikrokontrollert középre tettem, és körberaktam az RTC -t, a kristályt és az ellenállásokat. A LED -ek körülveszik a külsőt, és még a külső nyomok is tükrözik a körkörös dizájnt.

A LED -ek mikrokontrollerrel való összekapcsolásához rácsba rendezhetők, amelyek meghajtásához 12 digitális I/O tű szükséges. Valamint szeretnék valós idejű órát (RTC) használni az idő megtartásához, hogy a mikrokontrollert mély alvásba tegyem az energiatakarékosság érdekében. Az RTC lényegesen kevesebb energiát fogyaszt, mint egy mikrokontroller, így akár 5 nap is eltelhet a töltések között. A mikrokontrollerrel való kommunikációhoz az RTC I2C kommunikációt igényel. Azért választottam az ATMEGA328P -t, mert megfelel ezeknek a követelményeknek, és már ismerem a használatát (sok Arduino -ban is használják).

Az órával való interakcióhoz a felhasználónak valamilyen kapcsolóra van szüksége, ezért találtam egy kétirányú csúszó kapcsolót, amely rugók segítségével tér vissza a középpontba. Egy külső csúszó kapcsoló rögzítőcsavar segítségével csatlakozik az elektromos kapcsolóhoz.

Úgy döntöttem, hogy lítium akkumulátort használok mindenhez, és Qi induktív töltést az újratöltéshez. El akartam kerülni, hogy bármilyen csatlakozót használjak az óra feltöltéséhez, mert nyílásokat vezetnek be a szennyeződések és a víz bejutásához, és valószínűleg idővel korrodálódnak, mivel olyan közel vannak a bőrhöz. Miután több adatlapot olvastam el, mint bárki bármikor szeretné, a BQ51050BRHLT mellett döntöttem. Jó referenciadiagramokkal és beépített lítium akkumulátortöltővel rendelkezik (a hely feláras).

Mivel nem volt szép módja a Qi töltőelektronika elrendezésének a tetején, az akkumulátorral a tábla hátoldalára kellett helyeznem. A kapcsoló szintén a hátlapon található, de ez azért van, mert jobb hely egy külső kapcsoló csatlakoztatására.

2. lépés: Elektronikai összeszerelés

Az első képen szinte az összes elektronikai darabot elrendeztem. Több kondenzátort és ellenállást kihagytam, mert mindegyik nagyon hasonlít, és könnyen összekeverhetők vagy elveszíthetők.

Ahhoz, hogy a forrasztást a párnákra tegyem, forrasztó sablont fogok használni. Gyorsan elkészítettem a tartót a második képen, hogy az áramköri lapok a sablon alatt legyenek, de több egyszerűbb lehetőség is rendelkezésre áll, a legegyszerűbb a szalag.

A harmadik képen a sablon a táblára igazítva látható. A negyedik kép azt mutatja, hogy a forrasztópasztát bekenjük a sablon lyukaiba. Fontos, hogy a forrasztás után a sablont egyenesen fel kell emelni. Ez a fotó azt is megmutatja, hogy ezt hogyan csinálom, mert soha nem használtam sablont. Legközelebb nem venném meg a keretet. Könnyebb lett volna csak egy kisebb lapot ragasztani az egyik szélén a keret nélkül, élni és tanulni.

Most unalmas és nehéz feladat; helyezze az egyes részeket a táblára egy csipesszel. A 7. kép az elhelyezett alkatrészeket, a 8. kép pedig a forrasztott alkatrészeket mutatja.

A 6. kép helyett a videó a forrasztási folyamatot mutatja. 450 ° C -ra beállított forrólevegős forrasztóállomást használok a forrasztás megolvasztásához, anélkül, hogy megzavarnám az alkatrészeket, felváltva lehetőség van forrasztó kemence használatával is. Az alja forrasztása után használjon folytonossági módba állított multimétert, hogy ellenőrizze, nincs -e rövidzárlat az IC szomszédos csapjai között. Ha rövidzárlatot talál, forrasztópáka segítségével húzza el a forgácsról és törje le.

Az ilyen forrasztásnál fontos, hogy lassan melegítsük fel a táblát pár percig, mielőtt bemennénk az olvadékhoz. Ellenkező esetben a hősokk tönkreteheti az alkatrészeket. Azt javaslom, hogy nézzen részletesebb utasításokat, ha nem ismeri ezt a módszert.

Ezután csatlakoztassa a tekercset a 2 vezetékes csatlakozóhoz, és tartsa a töltőalap felett. Ha minden jól ment, a zöld töltésjelző lámpának körülbelül egy másodpercre ki kell kapcsolnia, majd ki kell kapcsolnia. Ha akkumulátor van csatlakoztatva, a zöld töltésjelző lámpának világítania kell, amíg a töltés befejeződik.

Miután a töltés a várt módon működik, ugyanaz a folyamat a lemez felső oldalának forrasztása. Megjegyzés a 9. ábrán látható LED -ekhez, a LED -ek alján egy kis jelzés mutatja a tájolást. Az oldal, amely felé a kis vonal kijön, a háromszög keskeny vége a LED vázlatában. Fontos, hogy ezt ellenőrizze minden egyes felületszerelési LED esetében, amelyet használ, mert a jelölések a különböző gyártók között eltérőek lehetnek.

3. lépés: Elektronikai programozás és tesztelés

Használjon AVRISP mkII -t a mikrokontroller programozásához (nyomja meg és tartsa lenyomva a Shift billentyűt, miközben az Arduino IDE feltöltése gombra kattint). Lehetőség van arra is, hogy a rendszerbetöltőt a szokásos módon égesse, és az óra hátoldalán lévő soros kapcsolatot FTDI kábellel használja. De a rendszerbetöltő megkerülésével és az AVR ISP mkII-vel történő közvetlen programozással a kód gyorsabban indul bekapcsoláskor.

Ehhez a lépéshez csatoltam a kódot is. Ha valaki mélyebben szeretne tájékozódni, megjegyzést fűztem a kódhoz, hogy elmagyarázzam, mit tesznek az egyes részek. A kód általános felépítése egy állapotgép. Minden államnak van egy kódrészlete, amelyet futtat, valamint feltételei vannak egy másik állapotba való áthelyezéshez.

Az I/O csapokat vezérlő kód nagy része közvetlenül vezérli a regisztereket, kicsit nehezebb olvasni, de akár 10 -szer gyorsabb is lehet a végrehajtásnál, mint a digitális. Írjon vagy olvasson.

4. lépés: A megmunkálás beállítása

Az óra tokjának megmunkálása meglehetősen bonyolult, és jó előkészítést igényel.

Az általam használt malom egy Othermill v2 (most Bantam Tools néven), lábujj szorító készlettel. A bilincsek lehetővé teszik, hogy oldalról tartsam a munkadarabot, amelyet az első beállításhoz használok.

Az óra megmunkálása három beállításban történik. Az első beállításnál csak a kiindulási anyagot rögzítik a CNC ágyhoz, és a malom kivágja az óra belső alakját, és eltávolít egy kis felületet. A megmunkáló szoftver beállítása a 6. képen látható.

A második beállításhoz egyedi rögzítőelemre van szükség az óra tokjának belülről tartásához, így lehetőség van az óra felső külső alakjának vágására. Az egyedi szerelvény az első képen látható, a második képen pedig robbantott nézet. A kis középső részen van egy megcsapolt lyuk, így ha meghúzzák a csavart, felemeli a darabot, és a két oldalsó darabot az óra tokjába kényszeríti, és a helyén tartja. A második beállításhoz szükséges megmunkáló szoftver a 7. képen látható.

A harmadik beállításhoz egy másik egyedi rögzítőelemre van szükség az óra tartásához; ez egy kicsit egyszerűbb. A lámpatest egy alapból és egy darabból áll, amely az óra belsejébe kerül. Az óra belsejében lévő darab két oszlopot rögzít az alapon, és csavarokat rögzít, amelyek fejjel lefelé tartják az órát.

A lámpatestet nagyobb alumíniumdarabokból megmunkáltam, és fülekkel összekötve hagytam. Miután mindkét oldalt megmunkálták, görgős fűrésszel levágom a füleket és simára csiszolom.

Mellékeltem a fusion360 CAD fájlokat, amelyekkel az összes alkatrészt készítettem (beleértve az óratokot és az oldalsó kapcsolót), de saját belátása szerint, ha megpróbálja elkészíteni az alkatrészeket. Nem vagyok felelős azért, ha valami elromlik és elromlik.

Tipp a szerelvények pontosabbá tételéhez: először megmunkáljon minden olyan részt, amely a géppel érintkezik, majd tegye a végső helyre, majd gépelje meg a végső méretekhez. Ez biztosítja, hogy sok apró hiba ne keverje össze, és ne tartsa rossz helyen az óra tokját. Ezt a tudást egy halom alumíniumhulladék hozta neked.

5. lépés: A tok megmunkálása

Az első képen látható a kiinduló alumínium nyersdarab. 1-1/4 lyukú fűrészt használok a középpont eltávolítására, ez meglehetősen sok megtakarítási időt takarít meg.

Amint az előző lépésben említettük, a ház megmunkálására 3 beállítás áll rendelkezésre. A megmunkálás utáni első beállítás a 2. képen látható. Először 1 1/8 "végmarót használok (lapos az alján) az anyag nagy részének eltávolításához. Ezután 1/32" végmaróra váltok, hogy elvágjam a 4 csavart lyukak. A menetek vágásához a csavarlyukakban egy M1.6 menetmarót használok (Harvey szerszámokból). Az általam használt beállításokat a Fusion360 CAD fájl tartalmazza.

A 3. kép a második beállítást mutatja a megmunkálás befejeztével, a 4. kép pedig a harmadik beállítást a megmunkálás előtt.

A második beállítást 1/8 "végmaróval megmunkálják, hogy gyorsan eltávolítsák az anyag nagy részét, majd egy 1/8" -os golyósmalommal (kerek vége) vágom az ívelt felületeket. A műveletek ugyanazok a harmadik beállításnál is.

A második beállításhoz egy másik speciális szerszámot kell használni, egy 3/4 hüvelykes hasítófűrészt módosított szárral, így szorosan illeszkedik az óratok tartójához. A hasítófűrész 16500 ford/perc sebességgel forog és 30 mm/perc sebességgel mozog. Ez a sebesség megnyomja azt, amire a Másik malom képes, ezért szükség lehet a lassításra. Ez a lépés látható a fenti videóban.

Ha többet szeretne megtudni a CNC megmunkálás sajátosságairól, akkor a YouTube -on a NYC CNC -re mutatok, Jobb munkát végeznek, mint itt valaha.

Csak tájékoztatásul azok számára, akik tudják, mit jelent, a másik malom v2 -nél az 1/8 -os marónál használt beállítások 16400 RPM (163,5 m/perc), 300 mm/perc, 1 mm vágási mélység és 1,3 mm szélesség vágott.

Mivel a másik malomnak nincs elég z magassága ahhoz, hogy az órát az oldalán tartsa, kézzel kell fúrnom az óraszíj és az oldalsó kapcsoló lyukait. Annak érdekében, hogy megkönnyítsük az órák szabálytalan alakú oldalain való elhelyezkedését, 3D nyomtatott néhány útmutatót, amelyek az 5-7. A fúrás pontosságának érdekében fontos, hogy a fúrószárat a lehető legmesszebb helyezze a tokmányba; ez megnehezíti a csavargás vándorlását.

Az oldalsó kapcsoló lyuk nem kör alakú, ezért finomítani kell a fúró használatának megkezdése után, ami svájci fájlok segítségével történik. Féknyergek segítségével megmérem az aktuális lyukat, és reszelni kell a megfelelő méretre. A lyuknak 4,6 mm -re kell lennie a felső felülettől, 3,8 mm -re az alsó felülettől és 25,8 mm -re az egyes fülek legtávolabbi pontjától. Javaslom, hogy nézze meg a YouTube -on a Clickspring -et inspirációként a lyuk kitöltése közben.

6. lépés: Az oldalsó kapcsoló megmunkálása

Az ebben a lépésben használt fájlok visszakerültek a zip fájlba a megmunkálás beállításakor.

Az oldalsó kapcsoló a MechWatch tokhoz hasonlóan van megmunkálva. 1/8 "végmaróval marják, ugyanazokkal a beállításokkal, mint a tok. Ezután használjon 1/8" -os golyósmarót az ívelt felületeken, ugyanazokkal a beállításokkal, mint korábban.

A második beállítás a 3-4. Képen látható a megmunkálás előtt és után. 1/8 "végmaró, 1/8" golyósmalom, 1/32 "végmaró, majd M1.6 menetmaró (van egy menetes lyuk, amely a táblán lévő kapcsolóhoz tartja).

A kapcsolót egy nagyobb darab alumíniumból dolgozom két okból. Az első ok az, hogy be tudom szorítani az oldalakat, és nem véletlenül megmarni a tartó darabot. A második tehát, amikor a harmadik művelethez a nyílásba helyezem, még mindig rögzíthető (lásd az 5. ábrát).

7. lépés: A tok megmunkálása

Az óra alja akrilból készült, az induktív töltés miatt nem fémnek kell lennie. Alumínium metszeteket használok a szélek leválasztására (mindegyik 12,7 mm vastag), és kétoldalas ragasztószalagot a helyükön tartásához.

Mivel a műanyag sokkal könnyebben megmunkálható, mint az alumínium, a CNC beállításokkal agresszívabb lehet. Az 1/8 "végmaróval kezdve a beállítás 16500 RPM, 600 mm/perc vágási sebesség, 1,5 mm vágási mélység és 1 mm vágási szélesség. A finom részletek vágásához használjon 1/32" -os marót a ugyanazok a beállítások, de 0,25 mm vágási mélység és 0,3 mm vágásszélesség.

Miután egy rúdból fogpiszkálót forgattam (vékonyabb alapanyagot kellene használnom, de ez van nálam), befejeztem az órát. Az elektromágnes alakja be van vágva, hogy az óra vékony legyen.

Az ágyból való eltávolításához egy imbuszkulcsot teszek a t-horonyba, és óvatosan felfelé húzom, és a következő pontra lépek, amikor elkezd lazulni.

Az utolsó lépés a fúrószár fogása és az alsó oldalon lévő lyukak óvatos süllyesztése. Ezt a fúrót kézzel forgatom. Könnyebbnek tartom a középpontot és az irányítást.

Az ebben a lépésben használt fájlok ismét a zip fájlba kerültek a megmunkálás beállításához.

8. lépés: Nézze meg az összeszerelést

Ez a leghálásabb lépés, az összes alkatrészt elvégezve és az utolsó órába szerelve. Az összes elrendezett rész (mínusz a 24 mm széles óraszíj és a 24 mm hosszú, 1,5 mm átmérőjű gyorskioldó rugós rudak) az 1. képen látható.

Az első rész trükkös, mivel a 40 mm átmérőjű O-gyűrűk, amelyeket rendeltem, valójában közelebb vannak a 37 mm-hez, ezért gyorsan ki kell őket nyújtani és felszerelni. A labda imbuszkulcsának végével nyomja be a helyére úgy, hogy végiggurítja a horony mentén, amint az a 2. ábrán látható.

Ha az O-gyűrű megfelelően be van helyezve, erősen nyomja be a kristályt (40 mm átmérőjű, 1,5 mm vastagság) az óra tokjába. Az O-gyűrűnek a helyén kell tartania, miközben szinte láthatatlan.

Itt az ideje telepíteni az elektronikát. Először törölje le a kristály belsejét egy szöszmentes ruhával, és helyezze az elektronikát a tokba, ügyelve a kulcsra, hogy egyenes maradjon. A NYÁK -nak szilárdan kell ülnie a tokban, de ha laza, akkor egy kis csepp szuperragasztóval rögzíthető a kulcson, hogy a helyén maradjon.

Ha az elektronika be van kapcsolva, az oldalsó kapcsoló illeszkedik a lyukon és a NYÁK -ra szerelt kapcsoló fölé. Egy M1.6 rögzítőcsavar tartja össze a két darabot, amint az a 4. ábrán látható.

Ezután a tekercsen lévő hosszabb kábeleket fel kell hajtani és be kell húzni, ahol nem dörzsölik az elektromos érintkezőket.

Az utolsó előtti lépés az, hogy mindezt le kell zárni, és a 4 M1.6 csavarral vissza kell rögzíteni a műanyag tokot. Fontos, hogy figyeljen arra, hogy a hátsó alakzat illeszkedjen a tekercs alakjához. Szükség lehet a vezeték elhelyezésének módosítására, hogy jobban illeszkedjen.

Az utolsó lépés az óraszíj rögzítése a gyorskioldó rugós rudak segítségével (8-9. Ábra). A választott sávotól függően szükségessé válhat a sáv módosítása a rugós rudakkal való együttműködéshez. A bemutatott cápa hálószalaghoz drótvágókat használok egy kis lyuk létrehozásához a gyorskioldó mechanizmus elhelyezésére.

9. lépés: Záró megjegyzések

Az óra most elkészült!

Csak néhány megjegyzés: az oldalsó kapcsoló időnként kissé ragadós lehet, ennek javításához szükség lehet a lyuk nagyítására vagy a kapcsoló helyének beállítására a beállító csavar meglazításával, a kapcsoló testhez közeli tartásával, majd újra meghúzásával. csavar.

Az óra töltéséhez egy egyedi töltőállványt készítettem a második képen látható Adafruit Qi töltő (https://www.adafruit.com/product/2162) köré, de ez egy másik téma.

Bármelyik töltőt is választja, fontos megjegyezni, hogy a tekercs és a töltő között nem lehet fém. Mivel a zenekar, amelyet választottam, fém, meg kell járnia a töltőt

Köszönöm, hogy végigolvastad, remélem tanultál valamit. Örömmel osztom meg a MechWatch -ot hónapok óta tartó készülődés után.

Első díj az Óraversenyen