MALI OLED ručni sat sa 3D štampom: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Zdravo, volite li sami napraviti ručni sat?

Sigurno je izazov izgraditi ovakav mali ručni sat napravljen sam od sebe. Prednost je zadovoljstvo što ste svoju ideju učinili stvarnom i ponosni što ste dostigli ovaj nivo vještina …

Razlog zbog kojeg sam napravio vlastiti sat bio je taj što se moj jeftini pametni sat-za koji se tvrdilo da je vodootporan-odrekao svog jadnog duha jednom umočenog u bazen …: (Pa sam bio ljut što sam kupio satove (još jedan skup "solarni" "-sat je također odustao-njegova vlasnička baterija male veličine nije imala šanse biti zamijenjena …).

S druge strane, postojeći DIY-Watch projekti za moj ukus bili su preteški ili previše rustični-pa sam odlučio napraviti svoj vlastiti sat, imajući tako mogućnost da uključim svoje željene karakteristike!

Ako želite, možete izmijeniti softver kako biste ostvarili vlastite ideje: Komentirao sam svaki redak (ovisno o odabranom programu između 700-800 redaka …)-No, upozorite: Ovaj projekt je zaista izazovan i zasigurno nije za početnike ! Mali i lagani oblik (30 x 30 x 10 mm) zahtijeva precizno rukovanje 3D kućištem i pažljivo lemljenje dvostrane ploče: iako postoji mogućnost naručivanja ploče na PCB-u (datoteke Eagle i Gerber uključeno) ovdje sam to napravio svojom specijaliziranom Toner-Direct metodom-upute su stoga uključene i ovdje).

Svojstva sata:

-OLED-ekran rezolucije 128x64px prikazuje digitalni i analogni sat, aktiviran desnom tipkom, koji prikazuje datum, vrijeme, razinu napunjenosti baterije i temperaturu ručnog zgloba. Alternativno (ako želite) može uključivati alarm ili mjerač vremena.

-Prikazan je kompletan mjesečni kalendar pritiskom na lijevo dugme duže od 0,6 s, ističući stvarni dan u sedmici.

- Kratkim pritiskom na lijevo dugme odabire se jednostavan meni za odabir datuma, vremena (i alarma ili tajmera, ako je odabrano za uključivanje u program), vrijednosti koje se postavljaju desnim gumbom.

-Dvaput pritiskom desnog dugmeta aktivira se mala LED lampica-"Torch"-Light (dobro za crne noći).

-Između 22:00 i 7:00 OLED-ekran se automatski zatamnjuje (pogledajte tamo, s uključenom posebnom funkcijom zatamnjivanja!) Tako da noću ne slijepi.

- Li-Ion baterija traje skoro 2 godine, pod pretpostavkom da ekran+elektronika troši oko 25 mA u trajanju od 5 sekundi, prikazujući sat oko 10 puta dnevno.

Korak 1: Lista dijelova

Potrebni alati:

Ako volite sami eksperimentirati s hardverom i softverom, potrebno vam je:

• Oglasna ploča 8,2 x 5,5 cm AliExpress

• 3, 3V regulirani izvor napajanja, poput ovog na gornjoj shemi ili jedan sličan izvor f.ex. sa 5V-USB konektora (500mA). ⇒ AMS1117-Adj ⇒ ebay

• SMD SOIC-8 na DIP-8 pin adapter za RTC-Chip ebay

• Atmel ISP -programer poput "USBTiny" - AliExpress

• Arduino Pro Mini AliExpress

• Breadboard Jumper žice Banggood

(Elektronički-) Potrebni dijelovi:

• ⇒ pogledajte HTML-BOM-datoteku za elektroničke dijelove (preuzimanje).

• Dvostrana ploča za sam sat: ⇒ pogledajte korak "Kako napraviti dvostranu ploču metodom direktnog tonera".

• 1x - Baterija ø24 x 3 mm - Litijumska baterija 3, 2V (ćelija s gumbom) - CR2430 - AliExpress

• Kapton / polimidna traka #25 mm za izolaciju između ploče / baterije i OLED ploče

• 1x narukvica od 20 mm - preporučujem "remen za ručni sat od nehrđajućeg čelika Milanaise" - ebay

• 3D štampana futrola: ⇒ pogledajte datoteku za preuzimanje sa uputstvima (korak).

Jedna ploča od dvije?

U slučaju da želite napraviti jednu ploču od dva (uC, RTC, ostali dijelovi I OLED-upravljačka ploča u jednom), možete upotrijebiti moju shemu + izgled ploče za SSD1306-I2C-zaslon (pogledajte Preuzimanje: OLED-Display_SSD1306-I2C-Circuit.zip). Upotrebom dva cijela sloja i izolirajte ih od zaslona i baterije pomoću Kapton Tapea, tako da sat može biti još za oko 1,5 mm ravniji.

Korak 2: Elektroničko kolo

Prije svega moramo znati osnove:

Ovaj OLED-sat izrađen je sa DS3231 RTC-čipom (sat u realnom vremenu u manjem SMD SO-8 obliku), kojim upravlja sve poznati ATMega328P- (Arduino) -µkontroler, i-za razliku od normalno korištenog softvera -StandBy (µControllera) - ovaj sat se pored RTC -a, nakon 5 sekundi, potpuno isključuje sa električne mreže. Ovo isključivanje sam napravio s dva mosfet-tranzistora, koji djeluje kao "prekidač" zajedno s uC-om i desnim gumbom (D8).

Dva mala dugmeta sa obje strane kućišta (D6 i D8) djeluju kao ulazi, koji upravljaju izbornikom i postavkama sata.

Sat ima prikaz datuma i vremena (prikaz alarma - ako je uključen u program), baterijsku lampu i kalendar stvarnog meseca i dana. U 2. verzija I je uključivala alarm, može se zamijeniti i mjeračem vremena.

Ekran je zatamnjen između 23:00 i 7:00 AM (23: 00h i 07: 00h) noću.

Funkcija 2 dugmeta (sa leve i sa desne strane):

• Tipka CHANGE D8, (desno), pritiskom na:

1x = aktiviranje uC/zaslona, pa se prikazuje vrijeme+datum, itd. Oko 5 sekundi prije isključivanja (= prikaz je taman).

2x = upalite baterijsku svjetiljku/svjetiljku.

3x = povratak u normalni način rada (= način rada-0).

• Dugme SELECT D6 (lijevo):

Jednim pritiskom na D6 odabirete MODE, pomicanjem načina rada od 1-10, promjenom datuma/vremena itd. (Dolje, dan, godina, vrijeme, sekunde, alarm … uključeno/isključeno).

Dugme-D8 s desne strane podiže odabrane MODE-vrijednosti, postavlja i sprema odabirom sljedećeg MODE-a (s lijevim gumbom-D6)…

Za promjenu sekundi postavite sat na +1 minutu, a zatim pritisnite desno dugme (D8) na 59 sekundi za sinhronizaciju s vanjskim vremenom.

Sinhronizacija vremena/datuma je takođe moguća preuzimanjem računarskog vremena po paketnoj datoteci: Serijska veza sa spoljnim Arduinom-odatle do četiri I2C-pina Clock-OLED-a. (UC sata je do sada deaktiviran, u tu svrhu sam uključio 2 R od 4,7 kΩ, R7 i R8 - premostite ih ako se ne koriste!)…

• Mjesec / datum Kalendar:

Ako se lijevo dugme (D6) pritisne duže od 0,6 sekundi, prikazuje se stvarni mjesečni kalendar. Nema samo-deaktiviranja! Ako se jedno od dva dugmeta pritisne još jednom, kalendar ostaje.

• ALARM: (ako je uključen u softverski program + isporučen sa hardverskim visokotoncem ili mikro-piezo-biperom)

Može se podesiti da se oglašava zvučnim signalom svaki dan u isto vrijeme (24h, 60m). Zvjezdica u gornjem desnom kutu zaslona prikazuje je li alarm uključen ili nije. Korisna alternativa Programu alarma možda bi bio mjerač vremena (učiniti).

• Baterija:

Baterija je CR2430 litijumska baterija (ø24x3 mm) sa snagom od oko 300 mA. Simbol baterije pokazuje (analogno-) nivo baterije (3, 25V = puna, 2, 75V = prazna). Sat radi s naponima od +5, 0V do +2, 0V (zadano: 3, 0V). Samo Flash-LED radi od max. +4, 0V do +2, 7V. Upozorenje: Nemojte ga aktivirati sa 5V! - ovo je previše za LED - istječe za nekoliko sekundi, iako ima otpor od 33Ω. Apsolutni maksimalni napon za procesor i RTC je 5, 25V (+5V USB za programiranje uC-a direktno po ISP-u, bez pokretačkog programa!).

• Temperatura:

RTC ima ugrađeni senzor temperature (za ispravljanje odstupanja temperature ugrađenog kristala), tako da ga možemo koristiti za prikaz temperature (zgloba).

• LED blic:

Ako tipku CHANGE (D8) pritisnete dvaput, relativno jako svjetlo "svijetli u mraku". Att.: Nema samo-deaktiviranja! Jednim pritiskom na ovo desno dugme još jednom deaktivirate ovu LED lampicu, prikazujući normalni prikaz oko 5 sekundi.

• Soft-Reset Pin: Reset-Pin (D7) poništava sve pohranjene podatke ako je uzemljen (otvoreno kućište: donja desna strana). Koristi se za vrijeme programiranja, skraćeno za "soft reset" svih ulaznih vrijednosti …

Kolo:

Ako pogledamo shemu, s lijeve strane nalazi se goli "Arduino" µkontroler (ATMega328-P), aktiviran desnom tipkom (D8) na ulazu D12: Tipka-D8 povlači vrata P-Mosfeta prema dolje kroz otpor R5 i diode D1, tako da P-Mosfet ide "dalje" i povezuje VBAT s VCC: µKontroler+Zaslon dobiva struju!

Da bih vidio "Princip prebacivanja dva Mosfeta" postavio sam ovaj "Japanka sa dva Mosfeta" (Eagle datoteke).

Nakon 5 sekundi µC se automatski isključuje kroz izlaz-D5, koji deaktivira oba mosfeta, povlačeći vrata N-mosfeta prema dolje, tako da će R5 (i kapija P-mosfeta) ići "visoko", a P-mosfet prekida struje µC i OLED-ekrana. VCC koji pada dolje drži vrata N-Mosfeta prema dolje kroz R3 i R6 (ispod njegovog napona praga kapije), tako da krug ostaje isključen.

Na gornjoj lijevoj strani vidimo "povećani" VBAT-napon kroz jednostavnu bijelu LED sa oko 2,5 V, smanjenu za 100 k s VBAT-a (oko 3, 2 V) na oko 1, 1 V (max), koji se koristi kao interni analogni ulaz za mjerenje stvarnog napona baterije.

µKontroler, RTC i OLED-displej komuniciraju putem I²C, jednostavne i efikasne 2-žične komunikacije, implementirane po biblioteci.

Za lemljenje SMD-dijelova korisno je upotrijebiti malu pincetu sa šiljatim krajevima, pa bi grepanjem malih SMD-dijelova bilo lakše rukovati (pozicioniranje), a zatim lemiti finim vrhom za lemljenje, lemljenjem prvo jedne strane SMD-a -Dijelom, prethodno zagrijte lemnu tačku na oko 330 ° C prije nego što dodate nisko talište i finu žicu od kalaja (ø 0,5 mm) na mjesto lemljenja.

Preuzmite izgled Circuit + ploče:

Korak 3: Hardver: Kako napraviti dvostranu ploču metodom Toner-Direct

Ako želite kupiti dvostranu ploču, ovdje su dostupne Eagle + (potrebne) Gerber datoteke (preuzimanje).

Ako želite sami izraditi ploču, pokazat ću vam precizan način izrade dvostrane ploče po "TonerDirect-u".

1. Odštampajte datoteku "OLED-Clock-2-nl_TonerDirect.pdf" na "Toner Transfer Paper", 2. Izrežite 2 trake papira, po jednu traku za svaku stranu ploče, 3. iglama ø 0,5 mm ubodite tačno 4 ugla daske (koristite povećalo sa jakim svjetlom - vrlo je važno uboditi igle što je moguće preciznije u sredinu 4 ugla!).

4. Odštampajte (na normalnom praznom papiru) datoteku "OLED-Clock-2-nl_Frame.pdf" i rezultat povežite na dvostranu bakarnu ploču (debljine 0,5-0,8 mm). Rezanjem ploče sa otprilike 2-3 mm veće tolerancije (ovdje oko 35 x 35 mm), a zatim izbušite 4 rupe precizno na uglovima bušilicom od 0,6 mm. Nakon ovog koraka uklonite papir s acetonom i brusite 2 bakarne strane ploče finim brusnim papirom (min. 400). Nakon ovog koraka ne dodirujte ploču više praznim prstima! Dozvoljeno je držanje bočno (čistim prstima).

5. Označite podudarni smjer papira za prijenos tonera na 2 neštampane strane!

6. Probodite igle kroz papir, zatim kroz dasku i na kraju ih probodite kroz odgovarajući papir.

7. Nakon što su tri "sloja" potpuno podudarna, zamijenite igle sa 4 komada bakrene žice od 0,5 mm, savijene na jednom kraju za 90 °, tako da ne ispiru. Nakon ovog koraka savijte žice s druge strane za 90 ° i kratke krajeve.

8. Tako pripremljen, ovaj komad može proći 3 puta kroz (modificirani) toner-laminator, zagrijan do 200 °!

9. Odrežite male komade žice od 0,5 mm i uklonite preostale naslone žice. Zatim uklonite dva papira i voilá: toner se čvrsto lijepi za bakar.

10. Kontrolirajte čiste linije: Ako je linija prekinuta, možemo je popraviti stalnom vodootpornom olovkom. U većini slučajeva samo veće površine moraju zatvoriti nekoliko malih rupa. U suprotnom slučaju (ako je rezultat nezadovoljavajući) uklonite toner kuhinjskim papirom i acetonom i ponovite korake 1-9.

11. Čisto jetkanje: Ja svoje bakarne ploče natapkam otopinom natrijevog persulfata (jedna-dvije žličice) s razinom vode od oko 5 mm u klasičnoj Pyrex posudi (1-1, 5L), ova otopina se zagrijava do oko 80 ° C (znam, ova relativna visoka temperatura uništava persulfat, ali se gravira mnogo brže kao i pri nižim temperaturama i čini oštre i čiste rubove za nekoliko minuta). Pustio sam da preostali persulfat priguši nakon potpunog sušenja i izgrebem kristale, skupljajući ih u staru staklenku za recikliranje!

11. Kontrolirajte bakrene vodove i površine pomoću stakla za povećalo.

12. Uklonite izbočene rubove vertikalnom brusilicom (kao u mojim prvim uputama) i kontrolirajte dimenzije nonarskom čeljusti: 2 stranice dugmeta moraju biti paralelne, s razmakom od 27,4 mm, ali pazite da ne brusite izvadite 2 kontakta dugmeta!

Korak 4: Softver i blic

Programiranje ploče:

Program je napisan na C ++, pa ga možemo izmijeniti jednostavnim ASCII-Editorom, a potrebno je pročitati objašnjenja na kraju svakog retka …

Važno: Ne možemo koristiti Arduino Serial-Flashing za programiranje µC, jer pokretačkom programu treba previše vremena između "Start" (pritiskanje tipke D8) i "Display-On". Zato ga moramo fleširati bez Bootloader -a (koristi se normalno na svim Arduino pločama). Dakle, programiramo našu ploču prema (Atmel) ISP-konektoru + programeru. Ovdje proizvedeni ISP-konektor (ugrađen) napravljen je sa 6 mini utičnica izvađenih u nizu i zalemljenih iznutra na desnoj strani ploče, a zatim spojen sa (malom!) 6-pinskom šipkom (2,54 mm- rešetka), kao na posljednjoj fotografiji u prethodnom koraku.

Ne trebate samo Arduino-GUI, već još nekoliko biblioteka (za preuzimanje) za sastavljanje programa:

- Wire knjižnica (sadržana u Arduino programu) - za komunikaciju prema I²C betw. µC, RTC i OLED-ekran

- EEPROM biblioteka (takođe sadržana u Arduino programu) - za spremanje nekoliko vrijednosti na µController

- "Adafruit_GFX" + "Adafruit_SSD1306" - obje biblioteke za upravljanje OLED ekranom

- EnableInterrupt- za rad sa Arduino Port/Pin-Interrupts (⇒ Button-Inputs)

-DS3231-RTC-čip: ne treba biblioteka, već sam ispisao funkcije nekoliko biblioteka koje se nalaze na Internetu i koje je jednostavnije koristiti. Uključeni su na kraju glavnog programa ("OLED-Sat-2-nl.ino").

Pažnja: Biblioteka Adafruit (do sada) zapravo nije bila učinkovit način za prigušivanje OLED-čipa, pa sam kopirao niz s interneta i zalijepio ga na kraju biblioteke "Adafruit_SSD1306", pri čemu se može zatamniti display, malo korisnije … (⇒ pogledajte Preuzimanje dodatka "Kako postaviti svjetlinu na OLED display.zip", ovdje na kraju).

Rad sa 3, 2V - dakle pomoću internih 8Mhz (bez 16Mhz -kristala):

Ovdje je µC dovoljno brz da radi bez 16MHz-kristala, pa (sa 3,2 V iz baterije) možemo koristiti interne unaprijed programirane 8 MHz (jedan dio manje za lemljenje:-).

Nakon učitavanja i kompajliranja priloženog programa "OLED-Clock-2-nl.ino" u Arduino-GUI, (preuzimanje), kopirajte.hex-rezultat u mapu avrdude.

(kompajlirana.hex datoteka se nalazi u privremenoj fascikli računara, tamo u podmapi poput:

"C: / Tmp / arduino_build_646711 / xyz.ino"-u njemu možete pronaći željenu kompajliranu-hex datoteku, u ovom slučaju naš "OLED-Clock-2-nl.ino.hex".

Hex datoteka se sada može proslijediti (ovdje "ručno" po avrdudeu u naredbenoj liniji) putem ISP-konektora, ali potreban vam je programer poput USBTiny ili AVRISP2 sa 6-pinskim ISP-konektorom (moj ISP-konektor je Uradi sam mali konektor sa 6 pinova, kao što je prikazano na mojoj zadnjoj fotografiji, tako da možeš reprogramirati ploču u bilo koje vrijeme ako je potrebno).

Sada spojite 6-pinski programer na ploču (pretpostavljam da je poznato iskustvo s Arduino pločama) …

Povezano, u naredbenom prozoru (u sustavu Windows promijenite u mapu avrdude, a zatim upišite cmd)-zalijepite ovaj sljedeći redak:

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

Po završetku treptanja µKontrolera potrebno je postaviti odgovarajuće „osigurače“(µKontrolera):

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

Ako želite izmijeniti jednu od ovih postavki, možete saznati više o ovom mrežnom kalkulatoru osigurača.

Korak 5: Slučaj

Ne samo da je izrada elektroničke ploče izazovna, nego i mala i lagana futrola za ovu ploču!

Ovdje preuzimam namjensko kućište s mogućim adapterom za bateriju CR2032 za umetanje uobičajene korištene baterije. Elektronička ploča i baterija moraju biti potpuno odvojene jedna od druge pomoću Kapton-Polimid-trake ili jake alternative. Nemojte koristiti jednostavnu ljepljivu traku, preslaba je za jaku izolaciju i može uzrokovati kratke spojeve na bateriji!

Eksperimentisao sam sa mnogim izgledima (za 3D štampani PLA) i zaključio sa debljinom stijenke od oko 1,3 mm. U ovom obliku sile koje dolaze od narukvice efikasno se drže s obje strane kućišta zajedno s poklopcem koji se zatvara. Druge strane mogu biti mršavije, oko 1,0 mm …

Dakle, mijenjanje visine kućišta (u slučaju izmjene ploče …?) Neće predstavljati veliki problem.

Također, ako želite unutra imati alarm ili mjerač vremena, potrebna vam je druga futrola, pa sam dao prijedlog kako umetnuti mali piezo-visokotonac (ili npr. Ovaj mikro-zvučnik: CUI-15062S) … (Pogledajte Slučaj-2).

Nakon što se kućište odštampa (s preporučenom visinom sloja od 0,1 mm i oko 50% ispune sa "preklapanjem zida"), morate prevrnuti prevladavajuće bočne žice, tako da ivice zaoblite dovoljno zaobljeno, ali ne previše … A malo je veći izazov postaviti 4 mala otvora poklopca u pravokutnom kutu od ~ 100-120 °, tako da uskoče u kućište dovoljno snažno, ali bez širenja ili lomljenja-niti rezultiraju poklopcem premalim da ostane fiksno…

Kvadratna rupa za OLED takođe mora biti pažljivo ispunjena, potpuno usklađena sa obrisom OLED stakla, bez lomljenja prilikom sondiranja za umetanje ploče+OLED-ekrana (sada zajedno). Zato budite pažljivi pri podnošenju i pokušajte više puta provjeriti odgovaraju li svi dijelovi.

Rezultirajući dimni kanali najbolje se uklanjaju oštrim nožem za rezanje.

Sada možete umetnuti narukvicu s komadom mjedene žice (ø1 mm, dužina: 28,5 mm). Za to se 2 rupe držača kućišta moraju izbušiti na takav način da žica prolazi, ali se zatim čvrsto zalijepi u držače.

Prije nego što naoružate kućište elektronikom i trakama - moguće ga je emajlirati bojom (preporučujem automobilski razrjeđivač - brže se suši, ostavljajući manje prašine na površinama!). Preporučujem i da ga prvo tretirate (tanjim) prskanjem za uzemljenje, koje se zatim može brusiti do fino glatke površine bez ispisanih linija i nedostataka. Osobno više volim zlatnu ili srebrnu završnu obradu ili bi i drvena boja bila dobra - ovo je na vašem izboru …

Korak 6: Zaključci

Razmatranja o bateriji:

Li-Ion baterija CR2432 ima kapacitet od oko 300 mAh, tako da drži s trajanjem od približno 2 godine, ako prikazuje sat oko 10 puta (svaki po 5 sekundi) dnevno. Tako da ga možete zamijeniti sa uobičajenijom (ali manjom) Li-Ion baterijom CR2032, koja drži oko 1, 4 godine sa 210mA.

Tražio sam i punjivu litijumsku ćeliju poput dugmeta (uobičajena) CR2430 i pronašao ovo: "LIR-2430". Ova baterija ima kapacitet od samo 50mA, ali se može puniti f.ex. putem bežičnog prijenosa energije … U tu svrhu napravio sam sondu i rezultat možete vidjeti na shemi + raspored koji je uključen. Sam prijenos snage odlično radi svoj posao. Za urezivanje ravnog svitka s oko 30 okreta preko ravnog poklopca od epoksi ploče, ostaje ToDo … Za punjenje baterije predložio sam jednostavan krug punjenja s bijelom LED i 2 Schottky-diode za ograničavanje napona krajnjeg punjenja za ovo punjenje do maksimalno 3,6 V…

Konačno - VEOMA važno:

!!! NIKADA NE PUNITE LI-ION BATERIJU KOJA SE NE PUNI !!! - može eksplodirati i zapaliti se!

Zanimljivo je da sam eksperimentirao s (ne punjivom) CR2430 Li-Ion-Button-Cell, iz predostrožnosti, u zatvorenoj posudi … Nakon otprilike jednog sata, punjenja sa konstantnih 3.3V, primijetio sam malu konveksnu deformaciju kućišta … i iako se napon ove baterije povećao sa 2,8 na 3,2 V, kapacitet na kraju se masovno smanjio! -tako da punjenje nema smisla: ove ćelije dugmadi se zaista NE punjuju.

Ostaje da se uradi:

• funkcija tajmera (zasnovana na softveru) + (hardver + kućište)-visokotonac ili motor vibratora

• bežično kolo za punjenje

• Sjajna metalna ili drvena završna obrada.