MechWatch - mukautettu digitaalikello: 9 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

MechWatch on kello, jonka olen suunnitellut hyödyntämään Arduinon etuja joustavuuden suhteen, mutta halusin, että se näyttää ja tuntuu mahdollisimman ammattimaisesti valmistetulta. Tätä varten tässä ohjeessa käytetään melko kehittynyttä pinta -asennuselektroniikkaa (ei paljaita juotosliitoksia) ja CNC -jyrsintälaitteita.

Aloitan siitä, miten aika luetaan, ja toisessa kuvassa on kuva. LED-renkaita on kaksi, toinen on tuntiosoitin ja toinen minuuttiosoitin, joka osoittaa 1-12 kuten analogisessa kellotaulussa. Koska minuuttiosoitin voi liikkua vain 5 minuutin välein, on 4 erillistä LEDiä, jotka näyttävät yksittäiset minuutit. Esimerkkinä kolmas kuva näyttää kellon, joka näyttää 9:41.

Kellovaikutus tapahtuu kaksisuuntaisen kytkimen avulla sivulla, joka liukuu korvakkeita kohti (eteen/taakse). Kellonajan asettaminen:

1. paina ja pidä kytkintä painettuna, kunnes valot sammuvat. Kun se vapautetaan, aika vilkkuu ja kytkintä voidaan painaa ylös/alas tunin muuttamiseksi

2. Paina ja pidä kytkintä uudelleen painettuna, kunnes valot sammuvat, jolloin minuutit asetetaan samalla tavalla

3. Pidä kytkintä painettuna, kunnes valot sammuvat uudelleen ajan säästämiseksi

4. Jos odotat liian kauan asettamalla aikaa ilman painikkeiden painamista, kello menee vain nukkumaan tallentamatta muutoksia

Tässä ohjeessa kuvataan koko kellon valmistus ja kaikki tarvittavat lähdetiedostot.

Vaihe 1: Elektroniikan suunnittelu

Tässä vaiheessa esitetään elektroniikan erityispiirteet. Ensimmäinen kuva on sähkökaavio, joka osoittaa, miten kaikki osat on hahmoteltu. Toinen kuva osoittaa, miten levy on järjestetty, yläosa on punainen ja pohja on sininen.

Kaikille, jotka ovat kiinnostuneita kaikkien elektroniikkaosien tarkasta materiaaliluettelosta sekä ostopaikoistani, olen liittänyt Excel -tiedoston linkkeillä sen sijaan, että saisin kaikki vierittämään pitkää luetteloa.

Halusin pitää piirilevyn yläosan suhteellisen kirkkaana ja yhtenäisen suunnittelun esteettisenä, joten laitoin mikro -ohjaimen keskelle ja sijoitin RTC: n, kristallin ja vastukset sen ympärille. LEDit ympäröivät ulkopuolta ja jopa jäljet ulkopuolen ympärillä heijastavat pyöreän muotoilun esteettisyyttä.

LEDien liittämiseksi mikrokontrolleriin ne voidaan järjestää verkkoon, ja niiden käyttäminen vaatii 12 digitaalista I/O -nastaa. Samoin haluan käyttää reaaliaikaista kelloa (RTC) pitääkseni aikaa, jotta voin laittaa mikro -ohjaimen syvään uneen virran säästämiseksi. RTC käyttää huomattavasti vähemmän virtaa kuin mikro -ohjain, joten latausten välillä voi kulua jopa 5 päivää. Jotta kommunikoida mikro -ohjaimen kanssa, RTC vaatii I2C -tiedonsiirron. Valitsin ATMEGA328P: n, koska se täyttää nämä vaatimukset ja olen jo tutustunut sen käyttöön (sitä käytetään myös monissa Arduinoissa).

Vuorovaikutuksessa kellon kanssa käyttäjä tarvitsee jonkinlaisen kytkimen, joten löysin kaksisuuntaisen liukukytkimen, joka palaa keskelle jousien avulla. Ulkoinen liukukytkin kiinnitetään sähkökytkimeen säätöruuvilla.

Päätin käyttää litiumakkua kaikkeen virtalähteenä ja Qi -induktiivista latausta sen lataamiseen. Halusin välttää minkäänlaisten liittimien käyttämistä kellon lataamiseen, koska niissä on aukkoja, jotka päästävät lian ja veden sisään ja todennäköisesti syöpyvät ajan myötä, koska ne ovat niin lähellä ihoa. Luettuani enemmän tietolomakkeita kuin kukaan koskaan haluaisi, päätin käyttää BQ51050BRHLT -laitetta. Siinä on hyvät referenssikaaviot ja sisäänrakennettu litium -akkulaturi (tilaa on lisämaksusta).

Koska Qi -latauselektroniikkaa ei ollut mukava järjestää päälle, jouduin asettamaan sen levyn taakse akun kanssa. Kytkin sijaitsee myös takana, mutta se johtuu siitä, että se on parempi paikka kiinnittää ulkoinen kytkin.

Vaihe 2: Elektroniikan kokoonpano

Olen järjestänyt melkein kaikki ensimmäisen kuvan elektroniikkakappaleet. Jätin pois useita kondensaattoreita ja vastuksia, koska ne kaikki näyttävät hyvin samanlaisilta ja ne on helppo sekoittaa tai menettää.

Saadaksesi juotteen tyynyille, käytän juotoskaavainta. Tein nopeasti pidikkeen toisessa kuvassa pitämään piirilevyt kohdistettuina kaavaimen alle, mutta saatavilla on useita helpompia vaihtoehtoja, yksinkertaisin on teippi.

Kolmas kuva esittää kaavaimen, joka on kohdistettu taulun päälle. Neljäs kuva esittää juotospastan tahraamista kaavaimen reikiin. On tärkeää, että kaavain nostetaan suoraan ylös juotteen levittämisen jälkeen. Tämä kuva paljastaa myös nopean tavan tehdä tämä, koska en ole koskaan käyttänyt kaavainta ennen. Ensi kerralla en ostaisi kehystä. Olisi ollut helpompaa vain teipata pienempi arkki toiselle reunalle ilman kehystä, elää ja oppia.

Nyt tylsä ja vaikea tehtävä; aseta jokainen osa pöydälle pinseteillä. Kuvassa 7 on esitetty osat ja kuvassa 8 juotetut osat.

Kuudennen kuvan sijasta oleva video näyttää juotosprosessin. Käytän kuumailmajuotosasemaa, joka on asetettu 450 ° C: seen sulattaa juote häiritsemättä osia, vuorotellen on mahdollista käyttää juotosuunia tekemään sama asia. Pohjan juottamisen jälkeen käytä yleismittaria, joka on asetettu jatkuvuustilaan, tarkistaaksesi oikosulut IC: n vierekkäisten nastojen välillä. Kun oikosulku löytyy, vedä juotosraudalla se pois sirusta ja rikkoa se.

Tällaisen juottamisen aikana on tärkeää lämmittää levyä hitaasti pari minuuttia ennen kuin se menee sulamaan. Muutoin lämpöshokki voi tuhota osat. Ehdotan tarkempia ohjeita, jos et tunne tätä menetelmää.

Seuraavaksi kela on kytkettävä 2 -johdinliitäntään ja pidettävä sitä latausalustan päällä. Jos kaikki meni hyvin, vihreä latausvalo syttyy noin sekunniksi ja sammuu sitten. Jos akku on liitetty, vihreän latausvalon pitäisi palaa, kunnes lataus on valmis.

Kun lataus toimii odotetulla tavalla, on sama prosessi juottaa levyn yläpuoli. Huomautus kuvan 9 LED -valoista, LEDien pohjassa on pieni merkintä suunnan osoittamiseksi. Sivu, johon pieni viiva tulee ulos, on LED -kaavion kolmion kapea pää. On tärkeää tarkistaa tämä jokaisen pintakiinnitteisen LED -valon osalta, koska merkinnät voivat vaihdella eri valmistajien välillä.

Vaihe 3: Elektroniikan ohjelmointi ja testaus

Ohjelmoi mikro -ohjain AVRISP mkII -laitteella (paina Shift -näppäintä ja pidä sitä painettuna, kun napsautat Lähetä Arduino IDE: ssä). On myös mahdollista käyttää sitä vain polttaakseen käynnistyslataimen normaalisti ja käyttääkseen kellon takana olevaa sarjaliitäntää FTDI -kaapelilla. Mutta kiertämällä käynnistyslataimen ja ohjelmoimalla suoraan AVR ISP mkII: llä koodi alkaa nopeammin käynnistyksen yhteydessä.

Olen liittänyt koodin myös tähän vaiheeseen. Jos joku haluaa tarkastella perusteellisemmin, olen kommentoinut koodia selittämään, mitä kukin osa tekee. Koodin yleinen rakenne on tilakone. Jokaisella osavaltiolla on koodikappale, jota se ajaa, sekä edellytykset siirtyä eri tilaan.

Suuri osa I/O -nastoja ohjaavasta koodista ohjaa suoraan rekistereitä, sitä on hieman vaikeampi lukea, mutta se voi olla jopa 10 kertaa nopeampi kuin digitaalinen.

Vaihe 4: Koneistuksen asetukset

Kellokotelon työstöasetus on melko monimutkainen ja vaatii paljon valmistelua.

Käyttämäni mylly on Othermill v2 (nyt nimeltään Bantam Tools), jossa on varvaspuristinsarja. Kiinnikkeiden avulla voin pitää työkappaletta sivuilta, jota käytän ensimmäisessä asennuksessa.

Kellon työstö suoritetaan kolmessa kokoonpanossa. Ensimmäisessä asennuksessa lähtömateriaali on vain kiinnitetty CNC -sänkyyn, ja mylly leikkaa kellon sisämuodon ja poistaa hieman pintaa. Koneistusohjelmiston asetukset näkyvät kuudennessa kuvassa.

Toinen asennus vaatii mukautetun kiinnittimen, joka pitää kellokotelon sisäpuolelta, joten on mahdollista leikata koko kellon yläosa. Mukautettu valaisin näkyy ensimmäisessä kuvassa ja räjäytyskuva toisessa kuvassa. Pienessä keskikappaleessa on kierteinen reikä, joten ruuvia kiristettäessä se nostaa kappaleen ja pakottaa kaksi sivukappaletta kellokoteloon pitäen sitä paikallaan. Toisen kokoonpanon työstöohjelmisto näkyy kuvassa 7.

Kolmas asennus vaatii toisen mukautetun kiinnityksen kellon pitämiseksi; tämä on hieman yksinkertaisempi. Valaisin koostuu jalustasta ja kappaleesta, joka menee kellon sisään. Kellon sisällä olevassa kappaleessa on kaksi tolppaa jalustassa ja ruuvit paikallaan pitämään kellokoteloa ylösalaisin.

Työstin kiinnityskappaleet suuremmista alumiinikappaleista ja jätin ne yhteen kielekkeillä. Kun molemmat puolet on koneistettu, leikkasin kielekkeet rullasahalla ja hioin ne sileäksi.

Olen sisällyttänyt fusion360 CAD -tiedostot, joita käytin kaikkien osien valmistukseen (mukaan lukien kellokotelo ja sivukytkin), mutta käytä omaa harkintaasi, jos yrität tehdä osia. En ole vastuussa, jos jokin menee pieleen ja rikkoutuu.

Vinkki kiinnikkeiden tarkentamiseen: konele ensin kaikki koneeseen liittyvät osat ja aseta se sitten lopulliseen paikkaan ja sitten kone lopullisiin mittoihin. Tämä varmistaa, että monet pienet virheet eivät sekoita ja pidä kellokoteloa väärässä paikassa. Tämä tieto toi sinulle kasan alumiiniromua.

Vaihe 5: Kotelon työstö

Alumiininen aihio näkyy ensimmäisessä kuvassa. Käytän 1-1/4 reikäsahaa poistaakseni keskikohdan, mikä säästää melkoisesti työstöaikaa.

Kuten edellisessä vaiheessa mainittiin, kotelon työstöön on 3 asetusta. Ensimmäinen kokoonpano koneistuksen jälkeen näkyy kuvassa 2. Käytän ensin 1 1/8 "päätyjyrsintä (tasainen pohjassa) suurimman osan materiaalin poistamiseksi. Vaihdan sitten 1/32" päätyjyrsimeen 4 ruuvin leikkaamiseksi. reikiä. Katkaisen kierteet ruuvinreikiin käytän sitten M1.6 -kierteitysmyllyä (Harvey -työkaluista). Käyttämäni asetukset ovat Fusion360 CAD -tiedostossa.

Kuvassa 3 esitetään toinen asetus koneistuksen päätyttyä ja neljännessä kuvassa kolmas asetus ennen koneistusta.

Toinen kokoonpano on työstetty 1/8 "-päämyllyllä suurimman osan materiaalin poistamiseksi nopeasti, sitten käytän 1/8" kuulamyllyä (pyöreä pää) kaarevien pintojen leikkaamiseen. Toiminnot ovat samat myös kolmannessa asennuksessa.

Toinen asennus vaatii toisen erikoistyökalun, 3/4 halkaisusahan, jossa on muokattu kaari, joten se sopii hyvin kellokotelon pidikkeeseen. Halkaisusaha pyörii 16500 kierrosta minuutissa ja liikkuu nopeudella 30 mm/min. työntää sitä, mihin Othermill pystyy, joten sitä on ehkä hidastettava entisestään. Tämä vaihe näkyy yllä olevassa videossa.

Jos haluat oppia lisää CNC -koneistuksen erityispiirteistä, osoitan sinut NYC CNC: hen YouTubessa, he tekevät parempaa työtä kuin koskaan täällä.

Vain viitteenä niille, jotka tietävät, mitä se tarkoittaa, toisessa myllyssä v2 käytetyt 1/8 -päämyllyn asetukset ovat 16400 RPM (163,5 m/min), 300 mm/min, 1 mm leikkuusyvyys ja 1,3 mm leveys leikata.

Koska toisella myllyllä ei ole tarpeeksi z -korkeutta kellon pitämiseksi kyljellään, minun on porattava manuaalisesti kellon hihnan ja sivukytkimen reiät. 3D-tulostin joitakin oppaita, jotka näkyvät kuvissa 5-7, jotta ne löytyisivät kellon epäsäännöllisen muodon sivuilta. Poraustarkkuuden parantamiseksi on tärkeää saada poranterä mahdollisimman pitkälle istukkaan; tämä vaikeuttaa vauvan vaeltamista.

Sivukytkimen reikä on ei-pyöreä muoto, joten se vaatii puhdistusta poran käytön aloittamisen jälkeen, joka tehdään sveitsiläisten tiedostojen avulla. Mittaan jarrusatuloilla nykyisen reiän ja viilaan sen oikeaan mittaan. Reiän tulee olla 4,6 mm: n päässä yläpinnasta, 3,8 mm: n päässä alapinnasta ja 25,8 mm: n päässä kunkin korvan kauimmasta kohdasta. Suosittelen katsomaan Clickspringia YouTubesta inspiraation saamiseksi reiän täyttämisen aikana.

Vaihe 6: Sivukytkimen työstö

Tässä vaiheessa käytetyt tiedostot sisällytettiin zip -tiedostoon takaisin koneistusasetuksissa.

Sivukytkin on koneistettu hyvin samalla tavalla kuin MechWatch -kotelo. Se jyrsitään 1/8 "-jyrsimellä samoilla asetuksilla kuin kotelo. Käytä seuraavaksi 1/8" kuulamyllyä kaarevilla pinnoilla, samat asetukset kuin ennen.

Toinen asetus näkyy kuvissa 3-4 ennen koneistusta ja sen jälkeen. 1/8 "päämylly, 1/8" kuulamylly, 1/32 "päämylly ja sitten M1.6 -kierremylly.

Koneen kytkimen suuremmasta alumiinikappaleesta kahdesta syystä. Ensimmäinen syy on, että voin puristaa sivut ja olla vahingossa jyrsimättä sitä pitävää kappaletta. Toinen on niin, että kun asetan sen aukkoon kolmatta toimenpidettä varten, se voidaan edelleen kiinnittää (katso kuva 5).

Vaihe 7: Kotelon työstö takaisin

Kellon pohja on valmistettu akryylistä, ja sen on oltava ei-metallista induktiivisen latauksen vuoksi. Käytän joitakin alumiinileikkauksia sen reunoista (jokainen 12,7 mm paksu) ja kaksipuolista teippiä pitämään se paikallaan.

Koska muovi on paljon helpompi työstää kuin alumiini, on mahdollista olla aggressiivisempi CNC -asetuksilla. Alkaen 1/8 "-päämyllystä, asetukset ovat 16500 RPM, 600 mm/min leikkuunopeus, 1,5 mm leikkuusyvyys ja 1 mm leikkuuleveys. Hienojen yksityiskohtien leikkaamiseen käytä 1/32" -jyrsintä samat asetukset, mutta 0,25 mm leikkuusyvyys ja 0,3 mm leikkuuleveys.

Kun olen kääntänyt hammastikun tukista (minun pitäisi käyttää ohuempaa massaa, mutta tämä on minulla), kello on valmis. Siinä on sähkömagneetin muotoinen leikkaus, joka pitää kellon ohuena.

Irrottaaksesi sen sängystä asetan kuusiokoloavaimen t-aukkoon ja nostan varovasti ylös ja siirryn seuraavaan kohtaan, kun se alkaa löystyä.

Viimeinen vaihe on ottaa poranterä ja upottaa varovasti pohjareiät. Käänsin poranterää käsin. Minusta on helpompi pysyä keskellä ja hallinnassa.

Tässä vaiheessa käytetyt tiedostot sisällytettiin jälleen zip -tiedostoon koneistusasetuksissa.

Vaihe 8: Katso kokoonpano

Tämä on palkitsevin askel, kun otat kaikki osat ja koot ne viimeiseen kelloon. Kaikki järjestetyt osat (miinus 24 mm leveä kellonhihna ja 24 mm pitkät 1,5 mm: n pikalukitusjouset) näkyvät kuvassa 1.

Ensimmäinen osa on hankala, koska tilaamani 40 mm halkaisijaltaan O-renkaat ovat itse asiassa lähempänä 37 mm, joten ne on venytettävä ja asennettava nopeasti. Paina pallon kuusiokoloavaimen päätä ja paina se paikalleen vierittämällä sitä uraa pitkin kuvan 2 mukaisesti.

Kun O-rengas on kunnolla paikallaan, paina kide (halkaisija 40 mm, paksuus 1,5 mm) tiukasti kellokoteloon. O-renkaan tulisi pitää se paikallaan ollessaan lähes näkymätön.

Nyt on aika asentaa elektroniikka. Pyyhi ensin kristallin sisäpuoli nukkaamattomalla liinalla ja aseta elektroniikka koteloon kiinnittäen huomiota avaimeen, jotta suunta pysyy suorana. Piirilevyn tulee istua tukevasti kotelossa, mutta jos se on löysä, se voidaan kiinnittää pienellä tipalla superliimaa avaimeen pitämään se paikallaan.

Kun elektroniikka on paikallaan, sivukytkin sopii reiän läpi ja piirilevyyn asennetun kytkimen päälle. M1.6 -ruuvi pitää kaksi osaa yhdessä kuvan 4 mukaisesti.

Seuraavaksi kelan pidemmät kaapelit on taitettava ylös ja työnnettävä paikkaan, jossa ne eivät hankaa paljaita sähkökoskettimia.

Viimeinen vaihe on sulkea kaikki ja kiinnittää muovikotelo takaisin 4 M1.6 -ruuvilla. On tärkeää kiinnittää huomiota siihen, että takana oleva muoto vastaa kelan muotoa. Johdon sijoittelua voi olla tarpeen säätää, jotta se sopii paremmin.

Viimeinen vaihe on kiinnittää kellon ranneke pikalukitusjousitangolla (kuvat 8-9). Valitusta nauhasta riippuen voi olla tarpeen muuttaa nauhaa toimimaan jousitangon kanssa. Esitetyssä hainverkkohihnassa käytän lankaleikkureita pienen reiän luomiseksi pikalukitusmekanismiin.

Vaihe 9: Viimeiset huomautukset

Kello on nyt valmis!

Vain pari huomautusta: sivukytkin voi muuttua ajoittain hieman tahmeaksi, sen korjaamiseksi voi olla tarpeen suurentaa reikää tai säätää kytkimen paikkaa löysäämällä säätöruuvia, pitämällä kytkintä lähellä runkoa ja kiristämällä ruuvi.

Kellon lataamiseksi tein mukautetun latausjalustan, joka perustuu Adafruit Qi -laturiin (https://www.adafruit.com/product/2162), joka näkyy toisessa kuvassa, mutta se on aihe toisen kerran.

Olipa laturi mikä tahansa, on tärkeää huomata, että kelan ja laturin välissä ei saa olla metallia. Koska valitsemani bändi on metalli, sen täytyy kiertää laturia

Kiitos, että luit loppuun asti, toivottavasti opit jotain. Olen iloinen voidessani jakaa MechWatchin kuukausien valmistuksen jälkeen.

Ensimmäinen palkinto kellokilpailussa