Brezžični vmesnik Bluetooth za čeljusti in indikatorje Mitutoyo: 8 korakov (s slikami)

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

Danes je na svetu na milijone Mitutoyo Digimatic čeljusti, mikrometrov, indikatorjev in drugih naprav. Mnogi ljudje, kot sem jaz, uporabljajo te naprave za zbiranje podatkov neposredno v računalnik. To odpravlja, da bi se morali prijaviti in vnesti včasih na stotine vrednosti, hkrati pa predstavlja tudi nekatere težave, povezane s tem, da imate prenosnik v trgovini, kjer lahko prenosni računalniki padejo ali kako drugače poškodujejo. To še posebej velja, če meritve izvajamo na velikih delih ali v situacijah, ko standardni podatkovni kabel Mitutoyo ni dovolj dolg.

Pred nekaj leti sem zgradil podobno napravo, ki temelji na modulih Bluetooth HC-05 in nekaterih ploščah mikrokrmilnika Arduino, ki bi mi omogočil, da prenosni računalnik pustim na mizi in hodim do 50 čevljev pri meritvah. Ta naprava je delovala odlično, vendar je imela več težav. Ni bilo nobenih znakov, kdaj je bila baterija oddajnika popolnoma napolnjena, ni bilo prikazano stanje povezave bluetooth in uspešnega prenosa podatkov. Bil je tudi velik in neroden in je dobesedno izgledal kot znanstveni projekt! Tudi s temi omejitvami so ga drugi fantje v trgovini raje uporabljali prek podatkovnega kabla USB Mitutoyo.

Ta projekt presega omejitve stare naprave, dodaja več funkcij in je za manj kot 100 USD nekoliko bolj profesionalen.

1. korak: Kako deluje:

Vmesnik je sestavljen iz dveh delov, oddajnika in sprejemnika. Oddajnik povežite z merilnikom s podatkovnim kablom, ki je nanj stalno priključen, in sprejemnik povežite z osebnim računalnikom s podatkovnim kablom mikro USB.

Na oddajniku vklopi stikalo proti koncu kabla. Na koncu sprejemnika modra LED na začetku utripa, kar pomeni, da ni povezave, ko je povezava vzpostavljena, LED preneha utripati in neprekinjeno sveti. Oddajnik in sprejemnik sta zdaj povezana.

Oddajnik (spodnja naprava na fotografiji) se poveže z merilnikom in bere surovi podatkovni tok Mitutoyo vsakič, ko pritisnete gumb "podatki". Nato oblikuje podatke z uporabo podatkov v podatkovnem toku, kot so lokacija decimalnega mesta, znak in enote. Nato iz teh podatkov sestavi niz ASCII in ga pošlje prek modula Bluetooth HM-10 v oddajniku do HM-10 na strani sprejemnika.

Na sprejemniku (zgornja naprava na fotografiji) HM-10 pošlje znake ASCII, poslane z oddajnega HM-10, ki obsega meritev, v Arduino Pro Micro, ki jih nato preko kabla USB pošlje v računalnik. Za to posnema tipkovnico, tako da se podatki nato vnesejo v odprto aplikacijo, v mojem primeru v njen Excel. Podatkom sledijo znaki, zaradi katerih se kazalec premakne v naslednjo vrstico. Lepo pri tem je, da lahko to spremenite, če želite, če želite vnesti podatke v programsko opremo po meri. Sprejemnik nato pošlje zahtevo HM-10 na oddajniku, naj modro stran LED utripa, da operaterju sporoči, da so bili podatki uspešno sprejeti. Sprejemniški modul tudi odstrani znake iz dohodnega podatkovnega toka, povezanega z daljinskim upravljanjem HM-10 na sprejemniku.

Polnjenje oddajnika poteka z polnjenjem mikro USB ali kablom, priključenim v vtičnico USB na oddajniku, LED na sprejemniku bo med polnjenjem svetila rdeče in ugasnila, ko je polnjenje končano.

Kasneje so obravnavane še druge funkcije pri obdelavi, s katerimi lahko zagotovite, da so vse vrednosti v metričnih ali standardnih enotah, ali da opozorite, če ste pomotoma pritisnili gumb +/-, zaradi česar so vse meritve negativne. Lahko celo preverite napetost baterije oddajnika.

2. korak: Priprava:

Poleg materialov, omenjenih v tem navodilu, obstaja še nekaj drugih elementov za konfiguracijo in programiranje modulov Bluetooth in mikrokrmilnikov HM-10. Za konfiguracijo modulov Bluetooth boste potrebovali serijski vmesnik USB na TTL UART, Arduino, ki bo služil kot programer za mikrokrmilnik ATTiny85 (ali podoben programer, ki lahko deluje z Arduino IDE), in seveda skakalne žice za konfiguracijo in programiranje. ATTiny85 v tem navodilu je bil programiran z uporabo klona Arduino Nano in 10 uf elektrolitskega kondenzatorja, priključenega med zatiči RST in GND. Druga strojna oprema bo delovala, če jo imate, vendar boste morda morali raziskati spremembe v postopku, potrebne za to. Ta Instructable predvideva, da poznate Arduino IDE in da ga uporabljate nekoliko drugače, sicer pa potrebujete Google in nekaj potrpljenja.

Preden konfigurirate module Bluetooth, bi bilo dobro prebrati vadnico Martina Curreyja BLE na naslovu https://www.martyncurrey.com/hm-10-bluetooth-4ble-modules/ Ta članek vsebuje informacije o tem, kako povedati prave od ponaredkov, nastavite seznanjanje, vloge, načine in informacije o posodobitvi vdelane programske opreme za module HM-10, uporabljene v tem navodilu.

Pazite se ponarejenih HM-10 na trgu. Povezava v specifikaciji, ki je navedena v tem navodilu za uporabo, je do resničnih (ali vsaj tistih z resnično vdelano programsko opremo, ko sem jih kupil lani jeseni). Pridobivanje ponaredkov ni kršitelj dogovora, če pa na koncu pridete do ponaredkov, morate narediti še nekaj korakov, da bodo po potrebi delovali za Instructable, saj morajo imeti pravo programsko opremo, preden jih lahko pravilno konfigurirate. Če dobite ponaredek, lahko nanj vstavite pravo vdelano programsko opremo z naslednjo vadnico https://www.youtube.com/embed/ez3491-v8Og Obstajajo še druge vaje o tem, kako vdelano programsko opremo HM-10 prestaviti na CC2541 moduli (ponaredki). Fotografije v tem navodilu prikazujejo ponarejene module, ki sem jih moral pri izdelavi tega vmesnika utripati s strojno programsko opremo HM-10 (to je tretja, ki sem jo zgradil). Pravi so približno 6 USD na par, ponarejeni pa 3 USD na par, kar je vredno dodatnih 3 USD, da dobite prave. Močno vas pozivam, da kupite prave module HM-10!

Za mikrokrmilnik Sparkfun Arduino Pro Micro in ATTiny85, uporabljen v tem navodilu, je potrebnih nekaj definicij, ki privzeto niso vključene v IDE Arduino.

Podporo za te dele lahko dodate v IDE Arduino tako, da dodate naslednje povezave do upravitelja svojih plošč.

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

Ta dva vnosa ločite z vejico, kot je prikazano na sliki.

Potrebovali boste tudi posebno majhno serijsko knjižnico za oddajni modul:

SendOnlySoftwareSerial:

3. korak: TABLA

Ploščo, ki sem jo oblikoval za ta Instructable, lahko naročite pri JLCPCB ali na kakšnem drugem spletnem mestu, kot je Seedstudio ect, če uporabljate datoteke gerber, priložene temu Instructable. Oblikoval sem ga z uporabo easyeda.com. Tukaj je povezava do deske na easyeda. https://easyeda.com/MrFixIt87/mitutoyo-bluematic-spc-smt-mcp73831 Če bo zanimanje dovolj, bom morda naredil nekaj PCB-jev in jih poceni prodal na ebayu.

To ploščo je treba razrezati na dve ločeni plošči (eno za oddajnik in eno za sprejemnik). Odrezi bodo sledili belim obrisom v sredini tiskanega vezja na zgornji sliki in enem kotu oddajne plošče. Ti rezi bodo sledili rdečim črtam, narisanim na zgornji sliki tiskanega vezja. Pri rezanju plošč bodite previdni, zlasti v zarezah na vogalih oddajne plošče. Ti rezi se zelo približajo sledi na deski. Tu je na voljo niz lepih datotek.

Večino komponent lahko naročite pri Digi-Key ali Mouser itd. Številke delov Digi-Key so vključene v specifikacijo za artikle, ki jih imajo. Nekatere izdelke sem kupil na eBayu, Amazonu ali AliExpressu. V BOM sem po potrebi vključil povezave do elementov na teh spletnih mestih.

Datoteka BOM.pdf je najlažja za branje, URL -ji pa so povezave, ki jih je mogoče klikniti.

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

Module HM-10 je dobro pridobiti pred vsem drugim in se prepričati, da ste jih pravilno konfigurirali in delovali kot par, saj je na trgu veliko ponarejenih in zahteva nekaj dodatnih korakov za namestitev pravega. vdelana programska oprema na ponaredkih. Samo prava vdelana programska oprema HM-10 omogoča sprejemniku, da ob pritisku na gumb "podatki" na daljavo utripa LED na oddajniku. Ne nadgrajujte vdelane programske opreme nad V6.05.

Vadnica Martyn Currey je za to zelo priročna. Če mu sledite, ne boste imeli težav. Za ta korak ne pozabite dobiti golih kasteliranih modulov, kot je tisti na desni strani na sliki. Spajajte jih na tiskano vezje, če je potrebno za pomoč pri pritrditvi začasnih žic za konfiguracijo. Ne spajkajte nobenih drugih komponent na nobeno tiskano vezje, dokler nimate par delujočih modulov BLE. Spajkati je treba le zatiče 1, 2, 12-15, 21-25.

Na tiskanem vezju Tx bo HM-10 potreboval naslednjo konfiguracijo:

Seznanjanje: povežite z drugim HM-10 (uporabite serijski monitor za preskus pretoka podatkov med moduli, ko ste povezani)

Vloga: periferna

Način: 2

Na tiskanem vezju Rx bo HM-10 potreboval naslednjo konfiguracijo:

Seznanjanje: Morate se seznaniti z zunanjimi HM-10 zgoraj

Vloga: osrednja

Način: (brez, samo zunanje naprave imajo način)

Programirajte Arduino pro micro s skico z imenom Mitutoyo_Keyboard… zgoraj. Pri nalaganju na ploščo izberite 3.3V 8MHz različico Arduino Pro micro v upravitelju plošč Arduino IDE. Prepričajte se tudi, da imate nameščene vse referenčne knjižnice. Uporabil sem različico Sparkfun pro micro (rdeča), vendar so na ebayu na voljo kloni, ki bodo prav tako delovali, samo poskrbite, da dobite 3,3 V 8MHz ploščo z mikrokrmilnikom Atmel 32U4 in NE ATMega328P. V tem Instructableu dobite tudi modrega, ki je videti kot rdeči Sparkfun in ne črn, črni so preširoki, da bi ustrezali vzorcu lukenj na tiskanem vezju).

5. korak: Sestavljanje komponent, vstavljanje tiskanih vezij v ohišja

Za tiskanje tiskanega vezja Tx druge komponente na tiskano vezje. Dobro je, da najprej priključite priključek USB na ploščo BLE Tx pred drugimi komponentami na tem področju. Morda bi bilo dobro, da glavo ICSP nazadnje spajkate na ploščo BLE Tx. Upoštevajte, kako so kabli na dvobarvni LED "zloženi", prvotno je bila ideja, da gre to skozi stran ohišja, vendar sem se pozneje odločil za uporabo prosojnega ohišja, da LED ne bi bilo treba previti čeprav luknja med sestavljanjem. Lep učinek dodaja tudi, ko po prenosu meritve utripa modra stran LED. Za dvobarvno LED je najkrajša žica modra, sredina je skupna anoda.

Trenutno izmerite lokacijo stikala, priključka USB in v ohišju naredite luknje za te predmete. Ugotovil sem, da je najbolje, da podatkovni kabel napajate z leve strani (kot je na sliki) škatle (0,25 -palčna luknja na sredini po širini in višini ohišja). odprtine, dokler se stikalo ne premika prosto in konektor USB ne prilega v odprtino. Namestite 2 #2 vijaka, da držite tiskano vezje na svojem mestu (če pa je tesno prilegajoče se, bo tiskano vezje vseeno zaprto in res ne potrebuje vijakov).

Na PC -ju Rx spajkajte Arduino pro micro na tiskano vezje z dvema 7 -polnima glavoma. Prilagodite odprtino na strani USB konektorja ohišja Rx PCB, da bo tiskano vezje trdno sedelo ob notranjost ohišja. Na sliki tega sklopa upoštevajte, da se LED dioda razteza stran od plošče. To je za trdno namestitev tiskanega vezja v škatli in dejansko deluje zelo dobro z manjšim vložkom. Previdno prilagodite dolžino vodila LED, da se po montaži doseže tesno prileganje. PCB je označen z rdečo in modro barvo, krajši kabel na LED je modri vodnik, središče je skupna anoda. Odstranite pokrov ohišja Rx, končano.

6. korak: Programirajte ATTiny85, Spajkanje v povezavah podatkovnega kabla, Priključite baterijo

Zdaj je čas za programiranje ATTiny85. Uporabil sem klon Arduino Nano, ki je vodil vzorčno skico Arduino ISP. Za programiranje Nano potrebuje 10uf elektrolitski kondenzator, nameščen med GND in RST (- vodi do GND). Podrobnosti o priključku pin so na skici ponudnika internetnih storitev Arduino. V glavi ICSP na tiskanem vezju v tem projektu so imena pinov označena s šablono, zato morajo biti povezave naravnost naprej.

Pri nalaganju v ATTiny85, kot je prikazano na sliki, preverite, ali imate v upravitelju plošče izbrane možnosti bliskavice ATTiny85, 8 kB bliskavice in notranje ure 8 MHz.

Ko to storite, namestite velik vložek. Podatkovni kabel odrežite približno 8 "-10" s konca instrumenta in odstranite zunanji plašč, ki razkrije nekaj centimetrov notranjih žic. Zaščitne pramene pustite približno 1/2 "od črtastega pokrova, kot je prikazano. Zaščitil sem oklop podatkovnega kabla na stikalo, da bi mu zagotovilo trdnost proti izvleku, čeprav je v tem tudi velika luknja v tiskanem vezju če želite iti po tej poti, posamezne žice spajkajte na tiskano vezje, kot je prikazano, se barve podatkovnih žic preslikajo na tiskano vezje na ustreznih luknjah.

Priključite baterijo, kot je prikazano, pri polarizaciji bodite previdni, saj bo v obratnem primeru v kratkem času izgorelo polnilnik/upravljalni čip LiPo na tiskanem vezju (ne sprašujte, kako vem …)

7. korak: Preizkusite, uporabite, meni naprednih funkcij

Zdaj namestite pokrov. Končal si!

Vse štiri enote, ki sem jih do sedaj zgradil, imajo velcro za pritrditev oddajnika na instrument in sprejemnika na vrh pokrova prenosnika. V praksi to deluje zelo dobro. Mehko (zankasto) velcro stran namestite na vrh pokrova prenosnega računalnika, grobo (kljukasto) stran pa na ohišje sprejemnika. Mehko (zankasto) stran namestite na ohišje oddajnika, grobo (kljukasto) stran pa na zadnjo stran čeljusti ali indikatorja. Na ta način lahko oddajnik in sprejemnik shranite skupaj, ko nista v uporabi, poleg tega pa ima mehko mehko stran na pokrovu prenosnega računalnika.

Preizkusite polnjenje baterije tako, da kabel mikro USB priključite v priključek USB na modulu Tx, če baterija ni popolnoma napolnjena, mora LED zasvetiti rdeče. Včasih je LiPo tako blizu popolnoma napolnjenega, da ga polnilnik IC ne napolni, zato ne skrbite, če LED na začetku ne zasveti.

Zdaj lahko podatkovni kabel priključite na čeljust ali indikator (karkoli, kar ustreza vrsti kabla, ki ste ga uporabili).

Konec Rx priključite na podatkovni kabel mikro USB (mora biti podatkovni kabel in ne samo polnilni kabel) in v vrata USB na računalniku. Morda bo moral namestiti gonilnik, ki mu omogoča, da deluje kot tipkovnica, vendar mora biti samodejen. Vklopite modul Tx s stikalom. LED na modulu Rx mora utripati nekaj sekund, nato pa ostati vklopljena, ko je povezava vzpostavljena.

Preizkusite s pritiskom na podatkovni gumb na kablu, ki povezuje čeljust z oddajnim modulom. Meritev bi morali videti na zaslonu računalnika. Arduino Pro Micro deluje kot HID tipkovnica in vstavi vhodne meritve neposredno, kjer koli je kazalec na vašem računalniku.

Programiranje v oddajnem modulu omogoča možnosti. Do tega menija lahko dostopate tako, da petkrat zaporedoma izmerite 0. Ko ste v menijskem načinu, za izbiro možnosti menija izmerite negativno vrednost, ki se začne s številko možnosti v meniju, na primer za samodejno pretvorbo vseh meritev v metriko, izmerite negativno vrednost z 1 kot prvo števko, ki ni nič. (Na primer -1.xx mm ali -0.1 palcev). Če se želite vrniti v običajni način, petkrat izmerite 0, nato izmerite negativno vrednost, ki se začne s 3 kot prvo števko, ki ni nič). Programiran je tako, da se izogne nenamerni konfiguraciji možnosti. Če v menijskem načinu znova merite 0 ali katera koli pozitivna vrednost samodejno prekliče menijski način in se vrne v običajni način.

Možnosti menija so:

1. Samodejno pretvori vse meritve v metrične enote (če je potrebno)
2. Samodejno pretvori vse meritve v standardne enote (če je potrebno)
3. Prekliči samodejno pretvorbo enot
4. Zavrni negativne meritve (natisne opozorilno sporočilo)
5. Prekliči zavrnitev negativnih meritev
6. Izmerite in natisnite napetost baterije oddajnika (ni dokumentirano v meniju)

Ko vstopite v menijski način, so vse veljavne možnosti natisnjene na vrhu kot opomnik na veljavne možnosti. Vse možnosti so shranjene v EEPROM -u in se ohranijo tudi po izklopu enote ali izpraznjenosti baterije. Življenjska doba baterij za enote, ki sem jih izdelal, je približno 45 ur neprekinjene uporabe, polnjenje pa traja približno 3 ure, ko se popolnoma izprazni.

Nedokumentirana funkcija je, da vstopite v menijski način (0 petkrat) in nato izmerite negativno vrednost, ki se začne s 6 kot prvo števko, ki ni nič, zaradi česar izmeri in natisne trenutno napetost baterije, kot je prikazano v priloženem videu.

Moje izkušnje s tremi enotami, ki sem jih zgradil, so, da je doseg do približno 50 čevljev v odprtem okolju trgovine.

8. korak: Končne misli - Možne spremembe / Nove funkcije / Hackability

Čeprav boste na tem mestu imeli popolnoma uporaben vmesnik, ki ga lahko uporabljate z milijoni naprav na svetu, še zdaleč ni končan v smislu, da ni mogoče storiti ničesar več. Ena izmed sladkih stvari pri uporabi tega pristopa in ne pri nakupu Mitutoyo U-Wave je, da imate zdaj napravo, ki jo lahko prilagodite na več načinov.

Za povezavo z oddajnikom lahko uporabite druge kable Mitutoyo, namesto tistega, ki sem ga uporabil za ta Instructable, če vaša naprava uporablja drug kabel. Barve notranjih žic in signalov morajo biti enake za vse kable Mitutoyo. Upoštevajte le, da bi kabel potreboval podatkovni gumb za sprožitev merjenja ali pa bi bili za sprožitev meritev zasnovani drugi načini. Zahtevo za meritev lahko pošljete merilniku tako, da na kratko povežete par zeleno -bele žice z maso (modra žica v merilnem kablu). To lahko storite tako, da v omarico oddajnika, priključeno na te žice, namestite stikalo ali 1/8 avdio vtičnico in prek njega priključite zunanje stikalo. Če imate vgrajen indikator ali se vam ni treba dotikati merilnika, se avdio priključek bi bil idealen.

Če potrebujete le serijske podatke (RS232 TTL, SPI, I2C itd.), Ki jih lahko dosežete s spremembo kode na sprejemniku in neposredno povezavo z nožicami na Pro Micro, ki jih izberete za izpis podatkov.

Daljinski upravljalnik: Druga zanimiva možnost bi bila priključitev tranzistorja med zeleno-belim parom in modro maso iz merilnika z vrati, priključenimi na pol 26 HM-10. Nato na koncu sprejemnika priključite 38kHz IR daljinski detektor z izhodni pin na sprejemnik Arduino Pro Micro pin 7. nato spremenite kodo na tem mikrokrmilniku, da poiščete posebne ukaze s katerega koli infrardečega daljinskega upravljalnika, nato pa sprožite tranzistor, nameščen v oddajniku, prek oddaljenega klica AT+PI031 / AT+PI030, podobnega način, kako zdaj utripa modra LED na oddajniku. To bi omogočilo sprožanje odčitkov z oddaljene lokacije, kar bi bilo v določenih okoliščinah zelo priročno. Lahko načrtujem drugo tiskano vezje s to vgrajeno funkcijo.

Prepričan sem, da so možne še številne druge funkcije. Prosimo, komentirajte s predlogi, mislimi in idejami.

Zdaj je na voljo komercialna brezžična podatkovna komunikacijska naprava pri Mitutoyo, ko pa sem preveril, je bila cena tega sistema okoli 800 USD. Skupni stroški izdelave te naprave znašajo približno 100 USD in so lahko manjši, še posebej, če uporabljate Arduino Pro Micro in ali imate podatkovni kabel Mitutoyo za povezavo z merilnikom, saj sta to dva najbolj porabljena predmeta v BOM. Resno dvomim, da je Mitutoyo U-Wave mogoče vdreti, da bi dodal funkcije, kot je ta.

Upam, da ste uživali v tem Instructable, je moj prvi!

Pustite komentarje, vprašanja, povratne informacije, ideje in predloge! Če vam je všeč, glasujte zanj na natečaju PCB! Hvala !!!!

Drugo mesto na natečaju PCB