MechWatch - kohandatud digitaalne kell: 9 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

MechWatch on kell, mille kujundasin Arduino eeliste poolest paindlikkuse osas, kuid soovisin, et see näeks välja ja tunduks võimalikult professionaalselt valmistatud. Sel eesmärgil kasutatakse selles juhendis üsna arenenud pinnale paigaldatavat elektroonikat (ilma jooteteta ühendamata) ja CNC freesimisseadmeid.

Alustan sellest, kuidas aega loetakse, illustratsiooniga teisel pildil. LED-rõngaid on kaks, üks on tunnikell ja teine minutinäitaja, mis näitab 1–12 nagu analoogkellal. Kuna minutikäsi saab liigutada ainult 5 -minutilise sammuga, on iga minuti näitamiseks 4 eraldi LED -i. Kolmandal pildil on näiteks kell, mis kuvab 9:41.

Kella interaktsioon toimub kahesuunalise lüliti abil, mis libiseb kõrvade suunas (edasi/tagasi). Kellaaja määramiseks tehke järgmist.

1. vajutage ja hoidke lülitit all, kuni tuled kustuvad. Kui see vabastatakse, hakkab aeg vilkuma ja tundide muutmiseks saab lülitit üles/alla vajutada

2. Vajutage ja hoidke lülitit uuesti all, kuni tuled kustuvad, et lülituda minutite seadistamisele samal viisil

3. Aja säästmiseks vajutage ja hoidke lülitit all, kuni tuled uuesti kustuvad

4. Kui ootate kella seadistades liiga kaua ilma nuppu vajutamata, läheb kell lihtsalt magama ilma muudatusi salvestamata

Selles juhendis kirjeldatakse täieliku kella valmistamist ja kõik vajalikud lähtefailid.

Samm: elektroonika projekteerimine

See samm kirjeldab elektroonika eripära. Esimene pilt on elektriskeem, mis näitab, kuidas kõik osad on piiritletud. Teine pilt näitab, kuidas plaat on paigutatud, ülemine on punane ja alumine sinine.

Kõigile, keda huvitab kõigi elektroonikaseadmete täpne materjalide nimekiri ja ka see, kust ma neid ostan, olen lisanud linkidega Exceli faili, mitte panema kõiki pikalt nimekirja kerima.

Tahtsin hoida trükkplaadi ülaosa suhteliselt selge ja ühtlase disainiesteetikaga, nii et panin mikrokontrolleri keskele ja panin selle ümber RTC, kristalli ja takistid. Valgusdioodid ümbritsevad väljastpoolt ja isegi välised jäljed ümbritsevad ümmarguse disaini esteetikat.

LED -ide ühendamiseks mikrokontrolleriga saab need paigutada võrku, mille juhtimiseks on vaja 12 digitaalset I/O -kontakti. Samuti tahan kasutada aja hoidmiseks reaalajas kella (RTC), et saaksin voolu säästmiseks mikrokontrolleri sügavasse unne panna. RTC kasutab oluliselt vähem energiat kui mikrokontroller, mis võimaldab laadimiste vahel kuni 5 päeva. Mikrokontrolleriga suhtlemiseks vajab RTC I2C -sidet. Valisin ATMEGA328P, kuna see vastab nendele nõuetele ja olen selle kasutamisega juba tuttav (seda kasutatakse ka paljudes Arduinos).

Kellaga suhtlemiseks vajab kasutaja mingit lülitit, nii et leidsin kahesuunalise libiseva lüliti, mis naaseb vedrude abil keskele. Väline liuglüliti kinnitatakse elektrilüliti külge kinnituskruvi abil.

Otsustasin kasutada kõikide toiteallikaks liitiumakut ja selle laadimiseks Qi induktiivset laadimist. Tahtsin vältida kellade laadimiseks igasuguste pistikute kasutamist, kuna need avavad mustuse ja vee sisselaskeavad ning tõenäoliselt aja jooksul korrodeeruvad, olles nahale nii lähedal. Olles lugenud rohkem andmelehti, kui keegi kunagi sooviks, otsustasin BQ51050BRHLT -i juurde. Sellel on head võrdlusskeemid ja sisseehitatud liitiumakulaadija (ruumi on lisatasu eest).

Kuna Qi laadimiselektroonika ülaosas korraldamiseks ei olnud ilusat viisi, pidin selle koos akuga plaadi tagaküljele panema. Lüliti asub ka tagaküljel, kuid see on sellepärast, et see on parem koht välise lüliti kinnitamiseks.

2. samm: elektroonika kokkupanek

Olen paigutanud peaaegu kõik esimesel pildil olevad elektroonikatükid. Ma jätsin mitu kondensaatorit ja takistit välja, sest need kõik näevad välja väga sarnased ja neid on lihtne segi ajada või kaotada.

Et jootet padjadele saada, kasutan ma joote šablooni. Tegin kiiresti hoidiku teisel pildil, et hoida trükkplaadid trafareti all joondatuna, kuid saadaval on mitu lihtsamat võimalust, lihtsaim on teip.

Kolmandal pildil on šabloon joondatud tahvli kohale. Neljandal pildil on jootepasta šablooni aukudesse määrimine. Oluline on, et šabloon tõstetaks pärast joote pealekandmist otse üles. See foto näitab ka seda, kuidas ma seda teen, sest ma pole varem šablooni kasutanud. Järgmine kord ma raami ei ostaks. Lihtsam oleks olnud väiksemat lehte lihtsalt ilma raamita mööda ühte serva teipida, elada ja õppida.

Nüüd tüütu ja raske ülesanne; asetage kõik osad pintsettidega tahvlile. Pilt 7 näitab paigutatud osi ja pilt 8 näitab neid joodetud kujul.

6. pildi asemel olev video näitab jootmisprotsessi. Kasutan kuuma õhu jootmisjaama, mis on seatud temperatuurile 450C, et sulatada jootet ilma osi häirimata, vaheldumisi on võimalik kasutada sama jootmisahju. Pärast põhja jootmist kasutage multimeetrit, mis on seatud järjepidevusrežiimi, et kontrollida, kas IC -l on külgnevate tihvtide vahel lühis. Kui lühis leitakse, lohistage see jootekolviga kiibist eemale ja purustage.

Niisugusel jootmisel on oluline plaati aeglaselt paar minutit kuumutada, enne kui sulatama hakkate. Vastasel juhul võib termiline šokk osi hävitada. Soovitan vaadata üksikasjalikumaid juhiseid, kui see meetod pole teile tuttav.

Järgmisena on vaja mähis ühendada 2 -juhtmelise pistikuga ja hoida seda laadimisaluse kohal. Kui kõik läks hästi, peaks roheline laadimistuli umbes sekundiks põlema ja seejärel kustuma. Kui aku on ühendatud, peaks roheline laadimistuli põlema kuni laadimise lõpetamiseni.

Kui laadimine töötab ootuspäraselt, on plaadi ülemise külje jootmine sama. Märkus pildil 9 olevate LED -ide kohta, orientatsiooni näitamiseks on LED -ide allosas väike märgistus. Külg, mille poole väike joon välja tuleb, on LED -i skemaatilises kolmnurga kitsas ots. Oluline on seda kontrollida iga kasutatava pinnapealse LED -i puhul, kuna märgised võivad eri tootjatel erineda.

3. samm: elektroonika programmeerimine ja testimine

Kasutage mikrokontrolleri programmeerimiseks AVRISP mkII (vajutage ja hoidke all tõstuklahvi, klõpsates Arduino IDE -s üleslaadimisel). Seda on võimalik kasutada ka alglaaduri tavaliseks põletamiseks ja kella tagaküljel asuva jadaühenduse kasutamiseks koos FTDI -kaabliga. Kuid alglaadurist mööda hiilides ja otse AVR ISP mkII abil programmeerides käivitub kood sisselülitamisel kiiremini.

Lisasin koodi ka sellele sammule. Kui keegi soovib põhjalikumalt tutvuda, olen koodi kommenteerinud, et selgitada, mida iga osa teeb. Koodi üldine ülesehitus on olekumasin. Igal osariigil on kood, mida see töötab, ja tingimused teise olekusse liikumiseks.

Suur osa I/O kontakte juhtivast koodist juhib otse registreid, seda on pisut raskem lugeda, kuid selle täitmine võib olla kuni 10 korda kiirem kui digitaalne. Kirjutage või lugege.

4. samm: töötlemise seadistamine

Kellaümbrise töötlemise seadistamine on üsna keeruline ja nõuab palju ettevalmistust.

Veski, mida ma kasutan, on Othermill v2 (nüüd nimega Bantam Tools) koos varbaklambrikomplektiga. Klambrid võimaldavad mul töödeldavat detaili külgedelt hoida, mida kasutan esmakordsel seadistamisel.

Kella töötlemine toimub kolmes seadistuses. Esimesel seadistusel on algmaterjal kinnitatud CNC voodile ja veski lõikab kella sisekujundi välja ja eemaldab natuke pinda. Töötlustarkvara seadistust on näha 6. pildil.

Teine seadistus nõuab kohandatud kinnitusvahendit, mis hoiab kella korpust seestpoolt, nii et on võimalik lõigata kogu kella ülemine väliskuju. Kohandatud kinnitusdetailid on näha esimesel pildil ja teisel pildil plahvatusohtlik vaade. Väikesel keskosal on keermestatud auk, nii et kruvi pingutamisel tõstab see tüki üles ja surub kaks küljetükki kella korpusesse, hoides seda paigal. Teise seadistuse töötlustarkvara on näha pildil 7.

Kolmas seadistus nõuab kella hoidmiseks teist kohandatud seadet; see on natuke lihtsam. Kinnitus koosneb alusest ja tükist, mis läheb kella sisse. Kella sees olev tükk registreerub kahe postitusega alusel ja kruvidega, mis hoiavad kellaümbrist tagurpidi.

Töötasin kinnitusdetailid suurematest alumiiniumitükkidest ja jätsin need sakkidega ühendatuks. Pärast mõlema poole töötlemist lõikasin sakid rulliksaega ja lihvisin siledaks.

Olen lisanud fusion360 CAD -failid, mida kasutasin kõigi osade (sealhulgas kellaümbrise ja külglüliti) valmistamiseks, kuid kasutage osade valmistamisel oma otsust. Ma ei vastuta, kui midagi läheb valesti ja läheb katki.

Vihje kinnitusdetailide täpsemaks muutmiseks: töödelge esmalt mis tahes masinaga liidestavaid osi, seejärel pange see lõplikule kohale ja seejärel töödelge lõplikesse mõõtmetesse. See tagab, et paljud väikesed vead ei ühenda ega hoia kellaümbrist vales kohas. Selle teadmise tõi teile hunnik alumiiniumijäätmeid.

Samm: korpuse töötlemine

Algne alumiiniumist toorik on näha esimesel pildil. Kasutan tsentri eemaldamiseks 1-1/4-tollist augusaega, see säästab üsna palju töötlemisaega.

Nagu eelmises etapis mainitud, on korpuse töötlemiseks 3 seadistust. Esimene seadistus pärast töötlemist on näha pildil 2. Kõigepealt kasutan suurema osa materjali eemaldamiseks 1 1/8 "otsfreesit (tasane põhjas). Seejärel lülitan 4 kruvi lõikamiseks 1/32" otsfreesile. augud. Kruviaukude niitide lõikamiseks kasutan seejärel M1.6 keermeveskit (Harvey tööriistadest). Minu kasutatavad konkreetsed sätted sisalduvad Fusion360 CAD -failis.

Joonisel 3 on kujutatud teine seadistus, kui töötlemine on lõppenud, ja neljandal pildil kolmas seadistus enne töötlemist.

Teine seadistus töödeldakse 1/8 "otsfreesiga, et eemaldada suurem osa materjalist kiiresti, seejärel kasutan kõverate pindade lõikamiseks 1/8" kuulveskit (ümar ots). Toimingud on samad ka kolmanda seadistuse puhul.

Teise seadistuse jaoks on vaja kasutada teist spetsiaalset tööriista, 3/4 lõikesaega, millel on muudetud lehtla, nii et see sobiks tihedalt kellaümbrise hoidjaga. Lõikesaag pöörleb kiirusel 16500 p/min ja liigub kiirusega 30 mm/min. See kiirus surub seda, milleks Othermill on võimeline, nii et võib -olla tuleb seda veelgi aeglustada. See samm on näidatud ülaltoodud videos.

Kui soovite rohkem teada saada CNC -töötlemise spetsiifikast, suunan teid YouTube'is NYC CNC -le, nad teevad siin paremat tööd kui kunagi varem.

Lihtsalt viitena neile, kes teavad, mida see tähendab, on teise veski v2 1/8 otsveski jaoks kasutatud seaded 16400 p/min (163,5 m/min), 300 mm/min, 1 mm lõikesügavus ja 1,3 mm laius lõigatud.

Kuna teisel veskil pole piisavalt z kõrgust, et kella küljel hoida, pean puurima käsitsi kellarihma ja külglüliti ava. Et aidata neid kella ebakorrapärase kujuga külgedel leida, printisin 3D-s mõned juhendid, mida on näha piltidel 5-7. Puurimise täpsuse tagamiseks on oluline puur võimalikult padrunisse viia; see muudab tibu rändamise raskemaks.

Külgmise lüliti ava on mitte ümmargune, nii et see vajab pärast puuriga alustamist täpsustamist, mida tehakse Šveitsi failide abil. Mõõdan nihikute abil praeguse augu ja viilin selle õigele mõõtmele. Auk peaks olema 4,6 mm kaugusel ülemisest pinnast, 3,8 mm kaugusel alumisest pinnast ja 25,8 mm kaugusel igast otsast. Soovitan auku esitades inspiratsiooni saamiseks vaadata YouTube'ist Clickspring'i.

6. samm: külglüliti töötlemine

Selles etapis kasutatud failid lisati zip -faili tagasi töötlemise seadistuses.

Külglüliti on töödeldud väga sarnaselt MechWatchi korpusega. Seda freesitakse 1/8 "otsfreesiga, kasutades samu seadistusi nagu korpus. Järgmisena kasutage 1/8" kuulveskit kumeratel pindadel, samad sätted nagu varem.

Teine seadistus on näha piltidel 3-4 enne ja pärast töötlemist. 1/8 "otsveski, 1/8" kuulveski, 1/32 "otsveski ja seejärel M1,6 keermeveski.

Ma töötan lülitit suurematest alumiiniumitükkidest kahel põhjusel. Esimene põhjus on see, et ma saan külgedest kinni hoida ja mitte kogemata seda hoidvat tükki freesida. Teine on nii, et kui panen selle kolmanda toimingu jaoks pilusse, saab selle ikkagi kinnitada (vt joonis 5).

Samm: korpuse töötlemine tagasi

Kella põhi on valmistatud akrüülist, see peab induktiivse laadimise tõttu olema mittemetallist. Kasutan mõnest alumiiniumist lõikelõiget selle servast eraldamiseks (igaüks paksusega 12,7 mm) ja kahepoolse teibiga, et seda paigal hoida.

Kuna plasti on palju lihtsam töödelda kui alumiiniumi, on CNC -seadistustega võimalik olla agressiivsem. Alates 1/8 "otsfreesist on seaded 16500 p/min, lõikamiskiirus 600 mm/min, 1,5 mm lõikesügavus ja 1 mm lõikelaius. Peenete detailide lõikamiseks kasutage 1/32" otsfreesit samad seaded, kuid 0,25 mm lõikesügavus ja 0,3 mm lõikelaius.

Pärast hambaorku keeramist palgist (peaksin kasutama peenemat toorikut, aga see on mul olemas) olen kella tagasi viimistlenud. Kella õhukeseks hoidmiseks on sellesse sisse lõigatud elektromagneti kuju.

Selle voodist eemaldamiseks panin t-pilusse kuuskantvõtme ja tõstsin õrnalt üles, liikudes järgmisele punktile, kui see hakkab lahti saama.

Viimane samm on puuri võtmine ja alumise külje aukude õrn uputamine. Ma teen seda puuri käsitsi keerates. Mul on lihtsam hoida tsentreeritud ja kontrolli all.

Jällegi lisati selles etapis kasutatud failid mehaanilise seadistamise ajal zip -faili.

8. samm: vaadake kokkupanekut

See on kõige tasuvam samm, võttes kõik osad ja pannes need kokku lõplikuks kellaks. Kõik paigutatud osad (miinus 24 mm laiune kellarihm ja 24 mm pikkused 1,5 mm läbimõõduga kiirvabastusvedrud) on näha pildil 1.

Esimene osa on keeruline, kuna minu tellitud 40 mm läbimõõduga o-rõngad on tegelikult 37 mm lähemale, nii et need tuleb kiiresti välja sirutada ja paigaldada. Kasutage kuuli kuuskantvõtme otsa, et vajutada see kohale, veeretades seda piki soont, nagu on näidatud pildil 2.

Kui O-rõngas on korralikult paigas, suruge kristall (40 mm läbimõõduga 1,5 mm paksus) kindlalt kellaümbrisesse. O-rõngas peaks seda paigal hoidma, olles samal ajal peaaegu nähtamatu.

Nüüd on aeg elektroonika paigaldada. Kõigepealt pühkige kristalli sisemus ebemevaba lapiga ja asetage elektroonika korpusesse, pöörates tähelepanu võtmele, et orientatsioon oleks sirge. PCB peaks korpuses kindlalt istuma, kuid kui see on lahti, saab selle kinnitada väikese tilga superliimiga võtme külge, et seda paigal hoida.

Kui elektroonika on sisse lülitatud, sobib külglüliti läbi augu ja üle trükkplaadile paigaldatud lüliti. M1.6 kinnituskruvi hoiab kaks tükki koos, nagu pildil 4 näha.

Järgmisena tuleb mähise pikemad kaablid kokku voltida ja kokku panna, kus need ei hõõru katmata elektrilisi kontakte.

Eelviimane samm on see kõik sulgeda ja kinnitada plastkorpus 4 kruviga M1.6 tagasi. Oluline on pöörata tähelepanu sellele, et tagaküljel olev kuju vastaks mähise kujule. Võimalik, et juhtme paigutust tuleb muuta, et see paremini sobiks.

Viimane samm on kellarihma kinnitamine kiirvabastusvedrude abil (pildid 8-9). Sõltuvalt valitud ribast võib osutuda vajalikuks bändi vedrulattidega töötamiseks muuta. Näidatud hai võrgusilma jaoks kasutan traatlõikureid, et luua väike ava, mis mahutab kiirvabastusmehhanismi.

9. samm: viimased märkmed

Kell on nüüd valmis!

Paar märkust: külglüliti võib kohati veidi kleepuda, selle parandamiseks võib osutuda vajalikuks ava suurendada või lüliti asukohta reguleerida, keerates lahti keeramiskruvi, hoides lülitit korpuse lähedal ja pingutades uuesti kruvi.

Kella laadimiseks tegin teisel pildil nähtava Adafruit Qi laadija (https://www.adafruit.com/product/2162) ümber kohandatud laadimisaluse, kuid see on juba mõne teise teema teema.

Ükskõik milline laadija valitakse, on oluline märkida, et pooli ja laadija vahel ei tohi olla metalli. Kuna bänd, mille valisin, on metallist, peab see laadija ümber käima

Tänan, et lugesite lõpuni, loodan, et õppisite midagi. Mul on hea meel jagada MechWatchi pärast mitu kuud kestnud valmimist.

Kellade konkursi esimene auhind