MALA 3D-tiskana OLED ročna ura: 6 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Pozdravljeni, ali želite sami izdelati ročno uro?

Zagotovo je izziv izdelati tako majhno ročno ročno uro DIY. Prednost je v veselje, da ste svojo idejo uresničili in ponosni, da ste dosegli to raven znanja …

Razlog, da sem naredil svojo uro, je bil v tem, da se je moja poceni pametna ura, ki je bila vodoodporna, odrekla svojemu slabemu duhu, ko je potopila v bazen …: (Zato sem bila jezna, ker sem kupila ure (še ena draga "sončna" "-tudi ura je obupala-njena lastniška baterija majhne velikosti ni imela možnosti zamenjati …).

Po drugi strani pa so bili obstoječi projekti DIY-Watch za moj okus večinoma preveč težki ali preveč rustikalni-zato sem se odločil, da bom zgradil svojo uro, tako da bom lahko vključil svoje najljubše lastnosti!

Če želite, lahko programsko opremo spremenite in uresničite svoje zamisli: komentiral sem vsako vrstico (odvisno od izbranega programa med 700-800 vrsticami …)-vendar bodite pozorni: ta projekt je res zahteven in zagotovo ni za začetnike ! Majhna in lahka oblika (30 x 30 x 10 mm) zahteva natančno ravnanje s 3D-tiskanim ohišjem in previdno spajkanje dvostranske plošče: čeprav obstaja možnost naročanja plošče na PCB (datoteke Eagle in Gerber vključeno) tukaj sem naredil s svojo specializirano metodo Toner-Direct-navodila so zato vključena tudi tukaj).

Lastnosti ure:

-Zaslon OLED z ločljivostjo 128 x 64 slikovnih pik prikazuje digitalno in analogno uro, aktivirano z desnim gumbom, ki prikazuje datum, čas, raven baterije in temperaturo zapestja. Druga možnost (če želite) lahko vključuje alarm ali časovnik.

-Prikaže se celoten mesečni koledar, ki pritisne levo tipko za več kot 0,6 s in označi dejanski dan v tednu.

- S kratkim pritiskom na levi gumb izberete preprost meni za izbiro datuma, časa (in alarma ali časovnika, če ga želite vključiti v program), vrednosti, ki jih nastavite z desnim gumbom.

-Dvakratni pritisk desnega gumba aktivira majhno LED-"Torch"-Light (dobro za črne noči).

-Med 22. in 7. uro zjutraj se OLED-zaslon samodejno zatemni (glejte tam s vključeno posebno funkcijo zatemnitve!), Tako da ponoči ne zaslepi.

- Li-Ion baterija zdrži skoraj 2 leti, ob predpostavki, da zaslon+elektronika porabi približno 25 mA, kar traja 5 sekund, pri čemer je ura prikazana približno 10-krat na dan.

1. korak: Seznam delov

Potrebna orodja:

Če želite eksperimentirati s strojno in programsko opremo, potrebujete:

• Ogledna plošča 8,2 x 5,5 cm AliExpress

• 3, 3V reguliran vir napajanja, kot je ta na zgornji shemi ali drug podoben vir f.ex. iz 5V-USB-priključka (500mA). ⇒ AMS1117-Adj ⇒ ebay

• Adapter SMD SOIC-8 do DIP-8 za ebay RTC-Chip

• Atmel ISP -programer, kot je "USBTiny" - AliExpress

• Arduino Pro Mini AliExpress

• Mostične žice Breadboard Banggood

(Elektronski) Potrebni deli:

• ⇒ za elektronske dele glejte datoteko Html-BOM (prenos).

• Dvostranska plošča za samo uro: ⇒ glejte korak "Kako narediti dvostransko ploščo z metodo Toner-Direct".

• 1x - baterija ø24 x 3 mm - litijeva baterija 3, 2V (gumbna celica) - CR2430 - AliExpress

• Kapton / polimidni trak #25 mm za izolacijo med ploščo / baterijo in ploščo OLED

• 1x trak za zapestje 20 mm - priporočam "trak za ročne ure iz nerjavečega jekla Milanaise" - ebay

• 3D-natisnjena torbica: ⇒ glejte datoteko za prenos z navodili (korak).

Ena plošča od dveh?

Če želite narediti eno ploščo iz dveh (uC, RTC, drugi deli in krmilna plošča OLED v enem), lahko uporabite moje vezje + postavitev plošče za zaslon SSD1306-I2C (glejte prenos: OLED-Display_SSD1306-I2C-Circuit.zip). Če uporabite 2 celotni plasti in ju izolirate od zaslona in baterije s trakom Kapton Tape, bo ura morda še za približno 1,5 mm bolj ravna.

Korak: Elektronsko vezje

Najprej moramo poznati osnove:

Ta OLED-ura je izdelana s čipom DS3231 RTC (ura v realnem času v manjši obliki SMD SO-8), ki ga upravlja vsem znani krmilnik ATMega328P- (Arduino) -µ in-v nasprotju z običajno uporabljeno mehko -StandBy (µControllerja) - ta ura ima poleg RTC popolno električno zaustavitev po 5 sekundah. To zaustavitev sem naredil z dvema tranzistorjema MOSFET, ki delujeta kot "preklopno stikalo" v povezavi z uC in desnim gumbom (D8).

Dva majhna gumba na obeh straneh ohišja (D6 in D8) delujeta kot vhoda, ki upravljata meni in nastavitve ure.

Ura ima prikaz datuma in časa (prikaz alarma - če je vključen v program), svetilko in koledar dejanskega meseca+dneva. V 2.. različica I je vključevala alarm, ga je mogoče zamenjati tudi s časovnikom.

Zaslon je zatemnjen med 23:00 in 7:00 AM (23: 00h in 07: 00h) ponoči.

Funkcija dveh gumbov (na levi in na desni strani):

• Gumb CHANGE D8, (desno), pritisnite:

1x = aktiviranje uC/zaslona, torej prikaz časa+datuma itd. Približno 5 sekund pred izklopom (= prikaz je temen).

2x = prižgite svetilko/svetilko.

3x = vrnitev v normalni način (= način-0).

• Gumb SELECT D6 (levo):

Če enkrat pritisnete D6, izberete NAČIN, premikate načine od 1 do 10, spremenite datum/čas itd. (Dol, dan, leto, čas, sekunde, alarm… vklop/izklop).

Gumb-D8 na desni dvigne izbrane vrednosti MODE, nastavi in shrani pri izbiri naslednjega načina (z levim gumbom-D6)…

Če želite spremeniti sekunde, nastavite uro +1 minuto, nato pritisnite desni gumb (D8) pri 59 sekundah za sinhronizacijo z zunanjim časom.

Sinhronizacija časa/datuma je možna tudi pri prenosu računalniškega časa na paketno datoteko: Serijska povezava z zunanjim Arduinom-od tam do štirih I2C-nožic Clock-OLED. (UC ure v tem času ostane deaktiviran, v ta namen sem vključil 2 R po 4,7 kΩ, R7 in R8 - premostite jih, če jih ne uporabljate!)…

• Mesečni / datumski koledar:

Če levo tipko (D6) pritisnete več kot 0,6 sekunde, se prikaže dejanski mesečni koledar. Brez samoaktivacije! Če enkrat pritisnete enega od dveh gumbov, ostane koledar.

• ALARM: (če je vključen v programski program + opremljen s strojnim visokotoncem ali mikro piezo-piskom)

Lahko se nastavi na pisk ob časovni ujemanju vsak dan ob istem času (24 ur, 60 m). Zvezdica v zgornjem desnem kotu zaslona prikazuje, ali je alarm vklopljen ali ne. Koristna alternativa Alarmnemu programu bi bil morda časovnik … (narediti).

• Baterija:

Baterija je litij-baterija CR2430 (ø24x3 mm) z močjo približno 300 mA. Simbol baterije prikazuje (analogno) raven baterije (3, 25V = polna, 2, 75V = prazna). Ura deluje z napetostmi od +5, 0V do +2, 0V (privzeto: 3, 0V). Samo bliskavica LED deluje od maks. +4, 0V navzdol do +2, 7V. Opozorilo: Ne aktivirajte ga s 5V! - to je preveč za LED - poteče v nekaj sekundah, čeprav ima odpornost 33Ω. Absolutna največja napetost za procesor in RTC je 5, 25V (+5V USB za programiranje uC neposredno na ponudnika internetnih storitev, brez zagonskega nalagalnika!).

• Temperatura:

RTC ima vgrajen temperaturni senzor (za popravljanje temperaturnega odstopanja vgrajenega kristala), zato ga lahko uporabimo za prikaz temperature (zapestja).

• LED bliskavica:

Če gumb CHANGE (D8) pritisnete dvakrat, razmeroma močna svetloba "sveti v temi". Att.: Brez samoaktivacije! Samo ponovni pritisk na ta desni gumb izklopi to LED, kar prikazuje normalni prikaz za približno 5 sekund.

• Mehka ponastavitev Pin: Reset-Pin (D7) ponastavi vse shranjene podatke, če so ozemljeni (odprta črka: spodaj desno). Uporablja se za čas programiranja, skratka za "mehko ponastavitev" vseh vhodnih vrednosti …

Vezje:

Če pogledamo shemo, je na levi goli "Arduino" µkrmilnik (ATMega328-P), aktiviran z desno tipko (D8) na vhodu D12: Gumb-D8 potegne vrata P-Mosfeta navzdol skozi upor R5 in diodo D1, zato P-Mosfet "vklopi" in poveže VBAT z VCC: µKontroler+Zaslon dobi tok!

Če si želite ogledati "načelo preklopa dveh mosfetov", sem naložil ta "flip-flop z dvema mosfetoma" (datoteke Eagle).

Po 5 sekundah se µC samodejno izklopi skozi izhod-D5, ki izklopi oba mosfeta, potegne vrata N-mosfeta navzdol, tako da bo R5 (in vrata P-mosfeta) "visoko" in P-mosfet prekinil tok µC in zaslon OLED. VCC, ki se spušča, drži vrata N-Mosfeta navzdol skozi R3 in R6 (pod njegovo napetostjo praga vrat), zato vezje ostane izklopljeno.

Na zgornji levi strani vidimo "povečano" napetost VBAT skozi preprosto belo LED diodo s približno 2,5 V, zmanjšano za 100 k iz VBAT (približno 3, 2 V) na približno 1, 1 V (največ), ki se uporablja kot notranji analogni vhod za merjenje dejanske napetosti baterije.

µUpravljalnik, RTC in OLED-zaslon komunicirajo prek I²C, enostavne in učinkovite dvožične komunikacije, ki se izvaja na knjižnico.

Za spajkanje SMD-delov je koristno uporabiti majhno pinceto s konicami, tako da bi bilo lažje rokovanje z majhnimi SMD-deli (pozicioniranje) in spajkanje, nato pa s fino spajkalno konico, ki najprej spajka eno stran SMD -Del, mesto spajkanja predhodno segrejte na približno 330 ° C, preden na mesto spajkanja dodate nizko talilno in fino kositrno žico (ø 0,5 mm).

Prenesite postavitev vezja + plošče:

3. korak: Strojna oprema: Kako narediti dvostransko ploščo z metodo Toner-Direct

Če želite kupiti dvostransko ploščo, so tukaj na voljo Eagle + (potrebne) datoteke Gerber (prenos).

Če želite sami narediti ploščo, vam pokažem natančno metodo izdelave dvostranske plošče po "TonerDirect".

1. Natisnite datoteko "OLED-Clock-2-nl_TonerDirect.pdf" na "Toner Transfer Paper", 2. Izrežite 2 črta papirja, po en trak za vsako stran plošče, 3. z iglami ø 0,5 mm natančno zbodite 4 vogale deske (uporabite povečevalno steklo z močno svetlobo - zelo pomembno je, da iglice z najboljšo možno natančnostjo pikate sredi štirih vogalov!).

4. Natisnite (na običajnem praznem papirju) datoteko "OLED-Clock-2-nl_Frame.pdf" in rezultat povežite na dvostransko bakreno vezje (debeline 0,5-0,8 mm). Izrežite ploščo s približno 2-3 mm večjo toleranco (tukaj približno 35 x 35 mm), nato 4 luknje natančno izvrtajte na vogalih s svedrom 0,6 mm. Po tem koraku odstranite papir z acetonom in zmešajte 2 bakreni strani plošče s finim brusnim papirjem (min. 400). Po tem koraku se plošče ne dotikajte več s praznimi prsti! Dovoljeno je, da ga primete vstran (s čistimi prsti).

5. Označite skladno smer papirja za prenos tonerja na dveh netiskanih straneh!

6. Igle prebodite skozi papir, nato skozi desko in jih na koncu zbodite skozi priložen papir.

7. Ko so tri "plasti" popolnoma skladne, igle zamenjajte s 4 kosi 0,5 mm bakrene žice, upognjene na enem koncu za 90 °, da se ne sperejo. Po tem koraku upognite žice na drugi strani za 90 ° in skrajšajte konce.

8. Tako pripravljen kos lahko gre trikrat skozi (spremenjen) laminator tonerja, segret do 200 °!

9. Odrežite majhne koščke 0,5 mm žice in odstranite preostale naslone. Nato odstranite dva papirja in voilá: toner se trdno drži na bakru.

10. Nadzirajte čiste črte: Če je črta prekinjena, jo lahko popravimo s trajnim vodoodpornim peresom. V večini primerov morajo le majhne luknje zapreti le večje površine. V nasprotnem primeru (če je rezultat nezadovoljiv) odstranite toner s kuhinjskim papirjem in acetonom ter ponovite korake 1-9.

11. Čisto jedkanje: Moje bakrene plošče naredim sam z raztopino natrijevega persulfata (ena-dve čajni žlički) z nivojem približno 5 mm vode v klasični posodi Pyrex (1-1, 5L), ta raztopina se segreje do približno 80 ° C (vem, da ta relativna visoka temperatura uniči persulfat, vendar se jedka veliko hitreje kot pri nižjih temperaturah in naredi ostre in čiste robove v nekaj minutah). Preostali persulfat pustim, da se po popolnem sušenju zaduši, in kristale opraskam ter jih zberem v stari kozarec za recikliranje!

11. Nadzirajte bakrene črte in površine s povečevalnim steklom.

12. Odstranite štrleče obrobe z navpičnim brusilnikom (kot v mojem prvem navodilu) in nadzorite dimenzije s čeljustjo za nošenje: obe strani gumbov morata biti vzporedni z razdaljo 27,4 mm, vendar pazite, da ne brušite- izklopite 2 stika gumbov!

4. korak: Programska oprema in utripanje

Programiranje plošče:

Program je napisan v jeziku C ++, zato ga lahko spremenimo s preprostim urejevalnikom ASCII in po potrebi preberite pojasnila na koncu vsake vrstice …

Pomembno: Arduinovega serijskega utripanja ne moremo uporabiti za programiranje µC, ker zagonski nalagalnik potrebuje preveč časa med "Start" (pritisk na gumb D8) in "Display-On". Zato ga moramo utripati brez zagonskega nalagalnika (običajno se uporablja na vseh ploščah Arduino). Torej, našo ploščo programiramo na (Atmel) ISP-Connector + Programmer. Tu narejen ISP-konektor (vgrajen) je izdelan s 6 mini vtičnicami, odlomljenimi v vrsti in spajkane znotraj na desni strani plošče, nato pa povezane z (majhno!) 6-polno palico (2,54 mm- mrežo), tako kot na zadnji fotografiji v prejšnjem koraku.

Za sestavljanje programa ne potrebujete le grafičnega vmesnika Arduino, ampak še nekaj knjižnic (za prenos):

- Knjižnica Wire (ki jo vsebuje program Arduino) - za komunikacijo po I²C betw. µC, RTC in OLED-zaslon

- knjižnica EEPROM (tudi v programu Arduino) - za shranjevanje več vrednosti v µController

- "Adafruit_GFX" + "Adafruit_SSD1306" - obe knjižnici za usmerjanje zaslona OLED

- EnableInterrupt- za delo z vrati Arduino/Pin-Interrupts (⇒ Button-Inputs)

-DS3231-RTC-čip: ne potrebujem knjižnice, izpisal sem funkcije več knjižnic, ki jih najdemo na internetu, in jih zaradi tega poenostavil. Vključeni so na koncu glavnega programa ("OLED-Clock-2-nl.ino").

Pozor: Knjižnica Adafruit (do sedaj) ni resnično učinkovita za zatemnitev čipa OLED, zato sem niz skopirala iz interneta in ga prilepila na konec knjižnice "Adafruit_SSD1306", s katero lahko zatemnimo zaslon, malo bolj uporaben … (⇒ glejte Prenos dodatka "Kako nastaviti svetlost na OLED display.zip", tukaj na koncu).

Delo s 3, 2V - torej z uporabo notranjega 8Mhz (brez 16Mhz -kristala):

ΜC je tukaj dovolj hiter, da lahko deluje brez 16MHz-kristala, zato lahko (z 3,2V iz baterije) uporabimo notranje vnaprej programirane 8MHz (en del manj za spajkanje:-).

Ko naložite in zberete priloženi program "OLED-Clock-2-nl.ino" v grafičnem vmesniku Arduino, (naložite), kopirajte.hex-rezultat v mapo avrdude.

(prevedena datoteka.hex se nahaja v začasni mapi računalnika, v podmapi, na primer:

"C: / Tmp / arduino_build_646711 / xyz.ino"-v njem lahko najdete želeno prevedeno-šestnajsto datoteko, v tem primeru naš "OLED-Clock-2-nl.ino.hex".

Šestnajstiško datoteko lahko zdaj utripate (tukaj "ročno" na avrdude v ukazni vrstici) prek priključka ISP, vendar potrebujete programerja, kot je USBTiny ali AVRISP2 s 6-pinskim priključkom ISP (moj ISP-priključek je DIY-out majhnega 6-pin-Row konektorja, kot je prikazano na moji zadnji fotografiji, tako da lahko kadar koli ponovno programirate ploščo).

Zdaj priključite 6-pinski programer na ploščo (predvidevam, da so znane izkušnje z Arduino ploščami) …

Povezano, v ukaznem oknu (v sistemu Windows spremenite mapo avrdude, nato vnesite cmd)-prilepite to vrstico:

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

Ko je utripanje µControllerja končano, je treba nastaviti ustrezne "varovalke" (µControllerja):

avrdude -p atmega328p -c usbtiny -U l varovalka: w: 0xFF: m -U hfuse: w: 0xD7: m -U efuse: w: 0xFF: m -U ključavnica: w: 0x3F: m

Če želite spremeniti eno od teh nastavitev, lahko s tem spletnim kalkulatorjem varovalk najdete več informacij.

5. korak: Primer

Ne samo, da je izdelava elektronske plošče zahtevna, nič manj pa je tudi majhno in lahko ohišje za to ploščo!

Tukaj naložim svoj namenski etui z možnim adapterjem za baterije CR2032, da vstavim pogostejšo rabljeno baterijo. Elektronsko ploščo in baterijo je treba popolnoma ločiti drug od drugega s Kapton-Polimid-Tape ali močno alternativo. Ne uporabljajte preprostega lepilnega traku, ker je prešibak, da bi ga močno izoliral in lahko povzroči kratke stike baterije!

Preizkusil sem veliko postavitev (za 3D-tiskano PLA) in zaključil z debelino stene približno 1,3 mm. V tej obliki sile, ki prihajajo iz zapestnega pasu, učinkovito držijo na obeh straneh ohišja skupaj s pritrdilnim pokrovom. Druge strani so lahko bolj suhe, približno 1,0 mm …

Tako spreminjanje višine ohišja (v primeru spreminjanja deske …?) Ne bo velik problem.

Če želite imeti alarm ali časovnik v notranjosti, potrebujete še en kovček, zato sem predlagal, kako vstaviti majhen piezo-visokotonec (ali npr. Ta mikro-zvočnik: CUI-15062S) … (glej Primer 2).

Po tiskanju ohišja (s priporočeno višino sloja 0,1 mm in približno 50-odstotnim polnjenjem s "prekrivanjem stene") morate premagati premagajoče stranske strune, tako da robove zarežete dovolj okroglo, vendar ne preveč … A nekoliko zahtevnejše je, da 4 majhne vložke pokrova vložite v desni kot 100-120 ° -kotnika, tako da se zaskočijo v ohišje dovolj močno, vendar brez raztezanja ali lomljenja-ne da bi bil pokrov premajhen ostati nespremenjen …

Kvadratno luknjo za OLED je treba pazljivo izluščiti, tako da se natančno ujema z obrisom stekla OLED, ne da bi ga zlomili, medtem ko sondirate, da vstavite ploščo+zaslon OLED (zdaj skupaj). Zato bodite previdni pri vložitvi in večkrat poskusite preveriti, ali se vsi deli prilegajo.

Nastale dimne cevi je najbolje odstraniti z ostrim rezalnim nožem.

Zdaj lahko vstavite zapestni trak s kosom medeninaste žice (ø1 mm, dolžina: 28,5 mm). Za to je treba izvrtati dve luknji nosilcev ohišja tako, da gre žica skozi, nato pa se trdno prilepi v nosilce.

Preden ohišje oborožite z elektroniko in trakovi - ga je mogoče emajlirati z barvo (priporočam avtomobilsko razredčilo - hitreje se posuši in na površino nanese manj prahu!). Priporočam tudi, da ga najprej obdelate s (tanjšim) ozemljitvenim razpršilcem, ki ga lahko nato brušite na fino gladko površino brez natisnjenih črt in napak. Sam imam raje zlato ali srebrno barvo ali pa bi bil lep tudi lesen zaključek - to je vaša izbira …

Korak 6: Zaključki

Premisleki o bateriji:

Li-Ion-baterija CR2432 ima kapaciteto približno 300 mAh, zato zdrži s trajanjem približno 2 leti, če uro prikazuje približno 10-krat (vsaka 5 sekund) na dan. Zato ga lahko zamenjate z bolj običajno (vendar manjšo) Li-Ion baterijo CR2032, ki s svojimi 210 mA zdrži približno 1, 4 leta.

Iskal sem tudi litijevo gumbno celico za ponovno polnjenje, kot je (običajna) CR2430, in našel to: "LIR-2430". Ta baterija ima kapaciteto le približno 50 mA, vendar jo je mogoče ponovno napolniti. prek brezžičnega prenosa moči … V ta namen sem naredil sondo, rezultat pa si lahko ogledate na shemi + postavitvi. Sam prenos moči zelo lepo opravlja svoje delo. Za jedkanje ploščate tuljave s približno 30 obrati na ploskem pokrovu iz epoksi plošče ostaja ToDo … Za polnjenje baterije sem predlagal preprosto polnilno vezje z belo LED in 2 Schottky-diodami za omejitev napetosti pri polnjenju za to polnjenje do največ 3,6 V…

Končno - ZELO pomembno:

!!! NIKOLI NE POLNITE LI-IONSKE BATERIJE, KI SE NE PONAČI !!! - lahko eksplodira in se vname!

Zanimivo je, da sem eksperimentiral z (ne polnilno) CR2430 Li-Ion-Button-Cell, previdnostno, v zaprtem kozarcu … Po približno eni uri, polnjenem s konstantnimi 3.3V, sem opazil majhno izbočeno deformacijo ohišja … in čeprav se je napetost te baterije povečala z 2,8 na 3,2 V, se je zmogljivost na koncu močno zmanjšala! -zato polnjenje ni smiselno: te gumbne celice se res NE polnijo.

Ostaja še narediti:

• (programsko zasnovana) funkcija časovnika + (strojna oprema + ohišje)-visokotonec ali motor z vibratorjem

• brezžično vezje za polnjenje

• Sijajna kovina ali les.