Bluetooth bežično sučelje za Mitutoyo čeljusti i indikatore: 8 koraka (sa slikama)

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

U svijetu danas postoje milioni Mitutoyo Digimatic čeljusti, mikrometara, indikatora i drugih uređaja. Mnogi ljudi poput mene koriste te uređaje za prikupljanje podataka direktno na računaru. Ovo eliminira potrebu za prijavljivanjem i upisivanjem ponekad stotina vrijednosti, ali predstavlja i neke probleme vezane za držanje prijenosnog računara u trgovini gdje prijenosni računari mogu pasti ili na neki drugi način oštetiti. Ovo je posebno istinito ako se mjerenja vrše na velikim dijelovima ili u situacijama kada standardni Mitutoyo podatkovni kabel jednostavno nije dovoljno dug.

Prije nekoliko godina izgradio sam sličan uređaj baziran na HC-05 Bluetooth modulima i nekim Arduino pločama mikrokontrolera koji bi mi omogućili da ostavim laptop na stolu i lutam do 50 stopa uzimajući mjerenja. Ovaj uređaj je radio odlično, ali je imao nekoliko problema. Nije bilo naznaka kada je baterija predajnika potpuno napunjena, nema naznaka statusa Bluetooth veze i pokazatelja uspješnog prijenosa podataka. Takođe je bio veliki i nezgrapan i doslovno je ličio na naučni projekat! Čak i uz ova ograničenja, drugi ljudi u trgovini radije su ga koristili preko Mitutoyo USB podatkovnog kabela.

Ovaj projekt prevladava ograničenja starog uređaja, dodaje više funkcija i malo je profesionalniji za manje od 100 USD.

Korak 1: Kako to funkcionira:

Interfejs se sastoji od dva dela, predajnika i prijemnika. Priključite odašiljač na mjerač pomoću podatkovnog kabela koji je trajno priključen na njega i povežite prijemnik s računarom pomoću mikro USB podatkovnog kabela.

Na odašiljaču se uključuje uključivanjem prekidača prema kraju kabela. Na kraju prijemnika plava LED dioda u početku treperi što ukazuje na to da nema veze, kada se uspostavi veza, LED će prestati treperiti i stalno će svijetliti. Odašiljač i prijemnik su sada povezani.

Odašiljač (donji uređaj na fotografiji) povezuje se s mjeračem i čita sirovi tok podataka Mitutoyo svaki put kada se pritisne tipka "podaci". Zatim formatira podatke pomoću informacija u toku podataka, kao što su lokacija decimalnog zareza, znak i jedinice. Zatim od ovih podataka konstruira niz ASCII i šalje ga preko Bluetooth modula HM-10 u predajniku do HM-10 na strani prijemnika.

Na prijemniku (gornji uređaj na fotografiji) HM-10 šalje ASCII znakove poslane s odašiljača HM-10 koji sadrže mjerenje u Arduino Pro Micro koji ih zatim šalje putem USB kabela do računala. Emulira tastaturu kako bi to učinila, pa se podaci zatim ubacuju u otvorenu aplikaciju, u mom slučaju u njen Excel. Nakon podataka slijede znakovi koji uzrokuju prelazak kursora na sljedeći red. Lijepa stvar u vezi s ovim je što ovo možete promijeniti kako biste učinili sve što želite ako trebate unijeti podatke u prilagođeni softver. Prijemnik zatim šalje zahtjev HM-10 na odašiljaču da zasvijetli plavom bojom LED diode kako bi operateru pokazao da su podaci uspješno primljeni. Modul prijemnika takođe uklanja znakove iz dolaznog toka podataka povezanih sa daljinskim upravljanjem HM-10 na prijemniku.

Punjenje odašiljača vrši se s mikro USB punjenjem ili kabelom priključenim u USB utičnicu na odašiljaču, LED dioda na prijemniku će svijetliti crveno tijekom punjenja i ugasiti se kada je punjenje završeno.

Kasnije se obrađuju i druge funkcije u vezi s obradom koje se mogu učiniti kako bi se osiguralo da su sve vrijednosti u metričkim ili standardnim jedinicama ili da se upozori ako ste slučajno pritisnuli dugme +/- čineći sva mjerenja negativnim. Možete čak i provjeriti napon baterije predajnika.

Korak 2: Priprema:

Osim materijala navedenih u ovom uputstvu, postoji još nekoliko stavki za konfiguriranje i programiranje HM-10 Bluetooth modula i mikrokontrolera. Za konfiguraciju Bluetooth modula trebat će vam USB na TTL UART serijski adapter, Arduino koji će poslužiti kao programer za mikrokontroler ATTiny85 (ili sličan programer koji može raditi s Arduino IDE -om) i, naravno, kratkospojne žice za konfiguraciju i programiranje. ATTiny85 u ovom Instructable programiran je pomoću Arduino Nano klona i 10 uf elektrolitičkog kondenzatora spojenog između RST i GND pinova. Drugi hardver će raditi ako ga imate, ali ćete možda morati istražiti promjene u proceduri potrebne za to. Ovaj Instructable pretpostavlja da ste upoznati s Arduino IDE -om i da vam je donekle ugodno koristiti ga, Google i potrebno je malo strpljenja.

Prije konfiguriranja Bluetooth modula bilo bi dobro pročitati BLE vodič Martyn Currey na https://www.martyncurrey.com/hm-10-bluetooth-4ble-modules/ Ovaj članak sadrži informacije o tome kako reći prave od lažnih, postavite uparivanje, uloge, načine rada i informacije o ažuriranju firmvera za module HM-10 koji se koriste u ovom Instructable.

Čuvajte se lažnih HM-10 na tržištu. Veza u BOM -u navedena u ovom Instructable -u je stvarna (ili barem ona sa stvarnim firmverom na sebi kada sam ih kupila prošle jeseni). Dobivanje lažnih nije kršenje dogovora, ali ako završite s krivotvorinama, potrebno je još nekoliko koraka da ih natjerate da rade kako je potrebno za Instructable jer moraju imati pravi firmver prije nego što se mogu pravilno konfigurirati. Ako dobijete lažni, na njega možete umetnuti pravi firmver pomoću sljedećeg vodiča https://www.youtube.com/embed/ez3491-v8Og Postoje i drugi vodiči o tome kako prenijeti firmver HM-10 na CC2541 moduli (lažni). Fotografije u ovom Instructable-u prikazuju lažne module koje sam morao bljeskati sa HM-10 firmverom dok sam pravio ovo sučelje (ovo je treći koji sam napravio). Pravi koštaju oko 6 USD po paru, a lažni 3 USD po paru, vrijedno je dodatnih 3 USD da biste dobili prave. Snažno vas ohrabrujem da kupite prave HM-10 module!

Nekoliko definicija koje standardno nisu uključene u Arduino IDE potrebno je za Sparkfun Arduino Pro Micro i ATTiny85 mikrokontroler koji se koriste u ovom Instructable.

Podršku za ove dijelove možete dodati u Arduino IDE dodavanjem sljedećih veza vašem upravitelju ploča.

Za ATTiny85:

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

Za Sparkfun Arduino Pro Micro:

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

Odvojite ova dva unosa zarezom kao što je prikazano na slici.

Također će vam trebati posebna serijska biblioteka malih dimenzija za odašiljački modul:

SendOnlySoftwareSerial:

Korak 3: ODBOR

Ploča koju sam dizajnirao za ovaj Instructable može se naručiti sa JLCPCB -a ili nekog drugog web mjesta, poput Seedstudio ect, ako koristite gerber datoteke priložene ovom Instructable -u. Dizajnirao sam ga pomoću easyeda.com. Evo veze na ploču na easyeda. https://easyeda.com/MrFixIt87/mitutoyo-bluematic-spc-smt-mcp73831 Ako postoji dovoljno interesa, možda ću napraviti nekoliko PCB-a i prodati ih jeftino na ebayu.

Ova ploča mora biti izrezana na dvije odvojene ploče (jednu za predajnik i jednu za prijemnik). Rezovi će slijediti bijele obrise u sredini tiskane ploče na slici iznad i jednom kutu ploče odašiljača. Ovi rezovi će slijediti crvene linije nacrtane na gornjoj slici PCB -a. Budite oprezni pri rezanju ploča, posebno u zarezima na uglovima ploče predajnika. Ovi rezovi se vrlo približavaju tragovima na ploči. Skup lijepih datoteka ovdje dobro dođe.

Većina komponenti može se naručiti od Digi-Key-a ili Mousera itd. Brojevi dijelova Digi-Key-a uključeni su u BOM za stavke koje imaju. Neke od artikala koje sam kupio na eBayu, Amazonu ili AliExpressu. Uključio sam veze prema stavkama na tim stranicama po potrebi u BOM.

BOM.pdf datoteka je najlakša za čitanje, a URL -ovi su veze na koje se može kliknuti.

Korak 4: Konfiguracija modula HM-10, Arduino Pro mikro programiranje

Bilo bi dobro nabaviti HM-10 module prije svega i provjeriti jeste li ih pravilno konfigurirali i radili u paru jer na tržištu ima mnogo lažnih i potrebno je nekoliko dodatnih koraka za instaliranje pravih firmver na lažnim. Samo pravi firmver HM-10 omogućava prijemniku da daljinski treperi LED diodu na predajniku kada se pritisne dugme "podaci". Ne nadograđujte firmver nakon V6.05.

Vodič Martyn Currey je vrlo zgodan za ovo. Ako ga slijedite, nećete imati problema. Također, za ovaj korak obavezno nabavite gole kastelirane module poput onog s desne strane na slici. Lemite ih na PCB ako je potrebno kako biste pomogli pri povezivanju privremenih žica radi konfiguracije. Nemojte lemiti bilo koje druge komponente na bilo koju tiskanu ploču dok nemate par radnih BLE modula. Potrebno je lemiti samo pinove 1, 2, 12-15, 21-25.

Na Tx PCB-u, HM-10 će trebati sljedeću konfiguraciju:

Uparivanje: uparite s drugim HM-10 (koristite serijski monitor za testiranje protoka podataka između modula kada ste povezani)

Uloga: periferna

Režim: 2

Na Rx PCB-u, HM-10 će trebati sljedeću konfiguraciju:

Uparivanje: Mora se upariti s perifernim HM-10 iznad

Uloga: centralna

Način rada: (nema, samo periferni uređaj ima način rada)

Programirajte Arduino pro micro sa skicom pod nazivom Mitutoyo_Keyboard … gore. Prilikom postavljanja na ploču obavezno odaberite 3.3V 8MHz verziju Arduino Pro micro u upravitelju ploče Arduino IDE -a. Također provjerite imate li sve referencirane biblioteke instalirane. Koristio sam Sparkfun verziju pro micro (crveno), ali klonovi su dostupni na ebayu koji će također raditi, samo budite sigurni da ste dobili 3.3V 8MHz ploču s Atmel 32U4 mikrokontrolerom, a NE ATMega328P. U ovom Instructableu nabavite i plavu koja izgleda kao crvena Sparkfun, a ne crna, crna je preširoka da bi odgovarala uzorku rupa na PCB -u).

Korak 5: Sastavljanje komponenti, ugradnja PCB -a u kućišta

Za Tx PCB lemljenje ostalih komponenti na PCB. Bilo bi dobro lemiti USB konektor na BLE Tx ploču prije ostalih komponenti u ovom području. Možda bi bilo dobro da posljednje zalijepite ICSP zaglavlje na BLE Tx ploču. Obratite pažnju na to kako su vodiči na dvobojnoj LED lampici "presavijeni", prvobitno je ideja bila da ovo prođe sa strane kućišta, ali kasnije sam odlučio koristiti prozirno kućište kako LED dioda ne bi morala biti omotana iako rupa pri sastavljanju. Takođe dodaje lijep efekat kada plava strana LED diode zatreperi nakon prijenosa mjerenja. Za dvobojne LED diode najkraći provodnik je plave boje, središte je uobičajena anoda.

U ovom trenutku izmjerite lokaciju prekidača, USB konektora i napravite rupe u kućištu za ove stavke. Otkrio sam da je najbolje izvući podatkovni kabel s lijeve strane (kao na slici) kutije (otvor od 0,25 centriran po širini i visini kućišta). Pažljivo provjerite da li je PCB prilagođen veličini rupe sve dok se prekidač ne pomakne slobodno i USB konektor ne stane u otvor. Ugradite 2 #2 vijka da biste držali PCB na mjestu (međutim, ako je pričvršćen čvrsto, PCB će ionako ostati zarobljen i zaista neće trebati vijke).

Na Rx PCB lemljenju Arduino pro micro na PCB pomoću dva 7 -polna zaglavlja. Podesite otvor na strani USB konektora kućišta Rx PCB -a kako bi PCB čvrsto sjedio uz unutrašnjost kućišta. Na slici ovog sklopa imajte na umu da se LED dioda proteže dalje od ploče. Ovo služi za čvrsto lociranje PCB -a unutar kutije i zapravo radi prilično dobro s manjim držačem. Pažljivo podesite dužinu provodnika LED -a tako da se nakon montaže postigne dobro prianjanje. PCB je označen crvenom i plavom bojom, kraći provodnik na LED diodi je plavi, središnji dio je uobičajena anoda. Pritisnite poklopac na kućištu Rx, gotovo.

Korak 6: Programirajte ATTiny85, lemljenje u spojevima podatkovnog kabela, povežite bateriju

Sada je vrijeme za programiranje ATTiny85. Koristio sam klon Arduino Nano koji je pokrenuo primjer skice Arduino ISP -a. Za programiranje Nano-a je potreban 10uf elektrolitički kondenzator instaliran između GND i RST (- vodi do GND). Detalji o pin vezi su na skici ISP -a Arduino. ICSP zaglavlje na PCB -u u ovom projektu ima nazive pinova sa šablonom, tako da veze trebaju biti ravno naprijed.

Provjerite jeste li u upravitelju ploče odabrali opcije ATTiny85, 8 kB bljeskalice i Interni takt od 8 MHz, kako učitavate na ATTiny85 kako je prikazano na slici.

Nakon što to učinite, instalirajte veliki držač. Odrežite podatkovni kabel otprilike 8 "-10" s kraja instrumenta i uklonite vanjski omotač otkrivajući nekoliko centimetara unutarnjih žica. Ostavite zaštitne niti oko 1/2 "od prugastog poklopca, kao što je prikazano. Zalemio sam oklop podatkovnog kabela na prekidač kako bih mu dao snagu protiv izvlačenja u upotrebi, iako u tome postoji i velika rupa na PCB -u lemite pojedinačne žice na tiskanu ploču, kao što je prikazano, boje žice za prijenos podataka sito su pregledane na tiskanoj ploči na odgovarajućim rupama.

Priključite bateriju kao što je prikazano, pazite na polaritet jer će preokretom u kratkom roku izgorjeti LiPo punjač/upravljački čip na PCB -u (ne pitajte kako znam …)

Korak 7: Testirajte, koristite, meni naprednih funkcija

Sada instalirajte poklopac. Gotov si!

Sve 4 jedinice koje sam do sada izgradio imaju čičak za pričvršćivanje predajnika na instrument i prijemnika na vrh poklopca laptopa. U praksi ovo funkcionira vrlo dobro. Postavite čičak -nejasnu (omču) stranu na vrh poklopca laptopa, grubu (kukastu) stranu na kućište prijemnika. Ugradite nejasnu (petlju) stranu na kućište odašiljača, a grubu (kuku) stranu na stražnju stranu čeljusti ili indikatora. Na ovaj način možete pohraniti odašiljač i prijemnik zajedno kada se ne koriste, a ima i mekanu, nejasnu stranu na poklopcu prijenosnog računara.

Testirajte punjenje baterije povezivanjem mikro USB kabla na USB konektor na Tx modulu, ako baterija nije potpuno napunjena, LED dioda bi trebala zasvijetliti crveno. Ponekad je LiPo toliko blizu da je potpuno napunjen da ga IC punjača neće napuniti pa ne brinite ako LED lampica na početku ne svijetli.

Sada možete spojiti podatkovni kabel na čeljust ili indikator (sve što uzima vrstu kabela koju ste koristili).

Priključite kraj Rx na mikro USB podatkovni kabel (mora biti podatkovni kabel, a ne samo kabel za punjenje) i na USB priključak na računaru. Možda će morati instalirati upravljački program koji mu omogućava da djeluje kao tastatura, ali bi trebao biti automatski. Uključite Tx modul pomoću prekidača. LED dioda na Rx modulu trebala bi treptati nekoliko sekundi, a zatim ostati uključena kada se uspostavi veza.

Testirajte pritiskom na dugme za podatke na kablu koji povezuje čeljust sa modulom predajnika. Mjerenje biste trebali vidjeti na ekranu računara. Arduino Pro Micro radi kao HID tastatura i ubacuje dolazna mjerenja direktno gdje god je kursor na vašem računaru.

Programiranje u modulu predajnika dopušta opcije. Ovom meniju možete pristupiti mjerenjem 0 pet puta uzastopno. Kad ste u načinu menija, za odabir opcije menija izmjerite negativnu vrijednost koja počinje brojem opcije u izborniku, na primjer za automatsko pretvaranje svih mjerenja u metričke, izmjerite negativnu vrijednost s 1 kao prvom znamenkom koja nije nula. (-11.xx mm ili -0.1 inča na primjer). Za povratak u normalni način rada izmjerite 0 pet puta, a zatim izmjerite negativnu vrijednost koja počinje s 3 kao prva znamenka koja nije nula). Programiran je na ovaj način kako bi se izbjeglo slučajno konfiguriranje opcija. Ako u načinu menija ponovo mjerite 0 ili bilo koja pozitivna vrijednost automatski poništava način menija i vraća se u normalni način rada.

Opcije menija su:

1. Automatski pretvori sva mjerenja u metričke jedinice (ako je potrebno)
2. Automatski pretvori sva mjerenja u standardne jedinice (ako je potrebno)
3. Otkaži automatsku konverziju jedinica
4. Odbijte negativna mjerenja (ispisuje poruku upozorenja)
5. Otkažite odbacivanje negativnih mjerenja
6. Izmjerite i ispišite napon baterije predajnika (nije dokumentovano u meniju)

Prilikom ulaska u meni, sve postojeće opcije se štampaju pri vrhu kao podsetnik na opcije koje su na snazi. Sve opcije su pohranjene u EEPROM -u i zadržavaju se nakon isključivanja uređaja ili pražnjenja baterije. Trajanje baterije jedinica koje sam izgradio je oko 45 sati neprekidne upotrebe, a za potpuno punjenje potrebno je oko 3 sata.

Nedokumentirana značajka je da uđete u način rada izbornika (0 pet puta), a zatim izmjerite negativnu vrijednost koja počinje sa 6 kao prva znamenka koja nije nula, zbog čega mjeri i ispisuje trenutni napon baterije kako je prikazano u priloženom videu.

Moje iskustvo sa 3 jedinice koje sam izgradio je da je domet do otprilike 50 stopa u otvorenom radnom okruženju.

Korak 8: Završne misli - moguće izmjene / nove značajke / hakiranje

Iako ćete u ovom trenutku imati savršeno upotrebljivo sučelje koje se može koristiti s milijunima uređaja u svijetu, ono nikako nije završeno u smislu da se više ništa ne može učiniti. Jedna od slatkih stvari pri preuzimanju ovog pristupa umjesto kupnje Mitutoyo U-Wave-a je ta što sada imate uređaj koji se može prilagoditi na mnogo načina.

Za povezivanje s odašiljačem mogli biste koristiti druge Mitutoyo kabele umjesto onog koji sam ja koristio za ovaj Instructable ako vaš uređaj koristi drugi kabel. Boje unutrašnjih žica i signala trebaju biti iste na svim Mitutoyo kablovima. Samo imajte na umu da je za kabel potrebno dugme s podacima za pokretanje mjerenja ili bi bilo potrebno smisliti neko drugo sredstvo za pokretanje mjerenja. Zahtjev za mjerenje može se poslati mjeraču kratkim spajanjem para zeleno/bijele žice na masu (plava žica u kabelu mjerača). To se može učiniti instaliranjem prekidača ili audio priključka od 1/8 u odašiljačku kutiju povezanu na te žice i povezivanjem vanjskog prekidača kroz nju. Ako imate indikator montiran u učvršćenje ili ne morate dodirivati mjerač, pristup audio priključnicama bio bi idealan.

Ako su vam potrebni samo serijski podaci (RS232 TTL, SPI, I2C itd.) Koji se mogu postići promjenom koda na prijemniku i povezivanjem izravno na pinove na Pro Micro -u koje odaberete za izlaz podataka.

Daljinski upravljač: Još jedna zanimljiva mogućnost bila bi spajanje tranzistora između zeleno-bijelog para i plavog uzemljenja s mjerača s kapijom spojenom na pin HM-10 26. Zatim na kraj prijemnika spojite 38 kHz IC daljinski detektor izlazni pin na prijemnik Arduino Pro Micro pin 7. zatim izmijenite kôd na ovom mikrokontroleru kako biste potražili određene naredbe sa bilo kojeg infracrvenog daljinskog upravljača, a zatim aktivirajte tranzistor instaliran u odašiljaču putem daljinskog poziva AT+PI031 / AT+PI030 sličnog način na koji sada treperi plava LED dioda na predajniku. To bi dalo mogućnost pokretanja očitanja s udaljene lokacije, što bi u određenim okolnostima moglo biti vrlo zgodno. Mogu dizajnirati još jedno PCB sa ovom funkcionalnošću.

Siguran sam da su moguće mnoge druge mogućnosti, komentirajte sa prijedlozima, mislima i idejama.

Sada je od Mitutoyoa dostupan komercijalni bežični podatkovni komunikacijski uređaj, ali kada sam provjerio, cijena tog sistema je bila oko 800 USD za sistem. Ukupni troškovi izgradnje ovog uređaja iznose oko 100 USD i mogu biti manji, pogotovo ako koristite Arduino Pro Micro i ili imate Mitutoyo podatkovni kabel za povezivanje s mjeračem jer su to dvije najtrošenije stavke u BOM. Ozbiljno sumnjam da je Mitutoyo U-Wave moguće hakirati dodavanjem funkcija poput ove.

Nadam se da vam se svidio ovaj Instructable, prvi mi je!

Molimo ostavite komentare, pitanja, povratne informacije, ideje i prijedloge! Ako vam se sviđa, glasajte za nju na PCB takmičenju! Hvala !!!!

Drugoplasirani na PCB takmičenju