MALI OLED ručni sat s 3D printom: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Poštovani, volite li sami graditi ručni sat?

Zasigurno je izazov izgraditi ovakav mali ručni sat od DIY. Prednost je zadovoljstvo što ste svoju ideju učinili stvarnom i ponosni što ste dosegli ovu razinu vještina …

Razlog zašto sam napravio svoj sat bio je taj što se moj jeftini pametni sat-za koji se tvrdilo da je vodootporan-odrekao svog jadnog duha jednom umočenog u bazen …: (Pa sam bio ljut što sam kupio satove (još jedan skup "solarni" "-sat je također odustao-njegova vlasnička baterija male veličine nije imala priliku zamijeniti …).

S druge strane, postojeći DIY-Watch projekti za moj okus bili su preteški ili previše rustikalni-pa sam odlučio izgraditi vlastiti sat, imajući tako mogućnost da uključim svoje omiljene značajke!

Ako želite, možete izmijeniti softver kako biste ostvarili vlastite ideje: Komentirao sam svaki redak (ovisno o odabranom programu između 700-800 redaka …)-No, upozorite: Ovaj je projekt zaista izazovan i zasigurno nije za početnike ! Mali i lagani oblik (30 x 30 x 10 mm) zahtijeva precizno rukovanje 3D tiskanim kućištem i pažljivo lemljenje dvostrane ploče: iako postoji mogućnost naručivanja ploče na PCB-u (datoteke Eagle i Gerber uključeno) ovdje sam to napravio svojom specijaliziranom Toner-Direct metodom-upute su stoga također uključene ovdje).

Svojstva sata:

-OLED-zaslon rezolucije 128x64px prikazuje digitalni i analogni sat, aktiviran desnom tipkom, koji prikazuje datum, vrijeme, razinu baterije i temperaturu zgloba. Alternativno (ako želite) može uključivati alarm ili mjerač vremena.

-Prikazan je cijeli mjesečni kalendar pritiskom na lijevu tipku duže od 0,6 s, ističući stvarni dan u tjednu.

- Kratkim pritiskom na lijevu tipku odabire se jednostavan izbornik za odabir datuma, vremena (i alarma ili odbrojavanja, ako je uključeno u program), vrijednosti koje se postavljaju desnom tipkom.

-Dvaput pritiskom desne tipke aktivira se mala LED lampica-"Torch"-Svjetlo (dobro za crne noći).

-Između 22:00 i 7:00 OLED-zaslon se automatski zatamnjuje (vidi tamo, s uključenom posebnom funkcijom zatamnjivanja!) Tako da ne zasljepljuje noću.

- Li-Ion baterija traje gotovo 2 godine, pod pretpostavkom da zaslon+elektronika troše oko 25 mA u trajanju od 5 s, prikazujući sat oko 10 puta dnevno.

Korak 1: Popis dijelova

Potrebni alati:

Ako volite sami eksperimentirati s hard i softverom, trebate:

• Oglasna ploča 8,2 x 5,5 cm AliExpress

• 3, 3V regulirani izvor napajanja, poput ovog na gornjoj shemi ili jedan sličan izvor f.ex. iz 5V-USB-priključka (500mA). ⇒ AMS1117-Adj ⇒ ebay

• SMD SOIC-8 na DIP-8 pin adapter za RTC-Chip ebay

• Atmel ISP -programer poput "USBTiny" - AliExpress

• Arduino Pro Mini AliExpress

• Breadboard Jumper-Wires Banggood

(Elektronički-) Potrebni dijelovi:

• ⇒ pogledajte HTML datoteku-BOM za elektroničke dijelove (preuzimanje).

• Dvostrana ploča za sam sat: ⇒ pogledajte korak "Kako napraviti dvostranu ploču metodom Toner-Direct".

• 1x - Baterija ø24 x 3 mm - Litijeva baterija 3, 2V (ćelija s gumbom) - CR2430 - AliExpress

• Kapton / polimidna traka #25 mm za izolaciju između ploče / baterije i OLED ploče

• 1x narukvica od 20 mm - preporučujem "remen za ručni sat od nehrđajućeg čelika Milanaise" - ebay

• 3D ispisana futrola: ⇒ pogledajte datoteku za preuzimanje s uputama (korak).

Jedna ploča od dvije?

U slučaju da želite napraviti jednu ploču od dva (uC, RTC, ostali dijelovi I OLED-upravljačka ploča u jednom), možete koristiti moju shemu + izgled ploče za SSD1306-I2C-zaslon (pogledajte Preuzimanje: OLED-Display_SSD1306-I2C-Circuit.zip). Upotrebom dva cijela sloja i izolirajte ih od zaslona i baterije pomoću Kapton Tapea, tako da sat može biti još za oko 1,5 mm ravniji.

Korak 2: Elektronički krug

Prije svega moramo znati osnove:

Ovaj OLED-sat izrađen je s DS3231 RTC-čipom (sat u stvarnom vremenu u manjem SMD SO-8 obliku), kojim upravlja poznati ATMega328P- (Arduino) -µkontroler i-za razliku od uobičajeno soft softvera -StandBy (µController -a) - ovaj sat dobiva potpuno isključivanje nakon 5 sekundi, osim RTC -a. Ovo sam isključenje napravio s dva mosfet-tranzistora, koji djeluje kao "prekidač" zajedno s uC-om i desnom tipkom (D8).

Dva mala gumba s obje strane kućišta (D6 i D8) djeluju kao ulazi, koji upravljaju izbornikom i postavkama sata.

Sat ima prikaz datuma i vremena (prikaz alarma - ako je uključen u program), svjetiljku i kalendar stvarnog mjeseca i dana. U 2. Verzija I je uključivala alarm, može se zamijeniti i mjeračem vremena.

Zaslon je zatamnjen između 23:00 i 7:00 AM (23: 00h i 07: 00h) noću.

Funkcija 2 gumba (s lijeve i s desne strane):

• Tipka CHANGE D8, (desno), pritiskom na:

1x = aktiviranje uC/zaslona, pa se prikazuje vrijeme+datum itd. Oko 5 sekundi prije isključivanja (= zaslon je taman).

2x = upalite svjetiljku/svjetiljku.

3x = povratak u normalni način rada (= način rada-0).

• Tipka SELECT D6 (lijeva strana):

Jednom pritiskom na D6 odabire se MODE, pomiču se načini od 1-10, mijenjaju se datum/vrijeme itd. (Dolje, dan, godina, vrijeme, sekunde, alarm … uključeno/isključeno).

Gumb-D8 s desne strane podiže odabrane MODE-vrijednosti, postavlja i sprema odabirom sljedećeg MODE-a (s lijevim gumbom-D6)…

Za promjenu sekundi postavite sat na +1 minutu, a zatim pritisnite desnu tipku (D8) na 59 sekundi za sinkronizaciju s vanjskim vremenom.

Sinkronizacija vremena/datuma također je moguća preuzimanjem računarskog vremena po paketnoj datoteci: Serijska veza s vanjskim Arduinom-odatle do četiri I2C-pina na satu sa OLED-om. (UC sata još uvijek ostaje deaktiviran, u tu sam svrhu uključio 2 R od 4,7 kΩ, R7 i R8 - premostite ih ako se ne koriste!)…

• Mjesec / datum Kalendar:

Ako lijevu tipku (D6) pritisnete više od 0,6 sekundi, prikazuje se stvarni mjesečni kalendar. Nema samoaktiviranja! Ako jedan od dva gumba pritisnete još jednom, Kalendar se ostavlja.

• ALARM: (ako je uključen u softverski program + isporučen s hardverskim visokotoncem ili mikro-piezo-biperom)

Može se postaviti na zvučni signal na vrijeme, svaki dan u isto vrijeme (24h, 60m). Zvjezdica u gornjem desnom kutu zaslona prikazuje je li alarm uključen ili nije. Korisna alternativa Programu alarma možda bi bio mjerač vremena … (učiniti).

• Baterija:

Baterija je CR2430 litij-baterija (ø24x3 mm) snage oko 300 mA. Simbol baterije pokazuje (analogno-) razinu baterije (3, 25V = puna, 2, 75V = prazna). Sat radi s naponima od +5, 0V do +2, 0V (zadano: 3, 0V). Samo Flash-LED radi od max. +4, 0V do +2, 7V. Upozorenje: Nemojte ga aktivirati s 5V! - ovo je previše za LED - istječe za nekoliko sekundi, iako ima otpor od 33Ω. Apsolutni maksimalni napon za procesor i RTC je 5, 25V (+5V USB za programiranje uC-a izravno po ISP-u, bez pokretačkog programa!).

• Temperatura:

RTC ima ugrađen temperaturni senzor (za ispravljanje temperaturnog odstupanja ugrađenog kristala), pa ga možemo koristiti za prikaz (temperature zgloba).

• LED bljeskalica:

Ako gumb CHANGE (D8) pritisnete dvaput, relativno jako svjetlo "svijetli u mraku". Att.: Bez samoaktivacije! Jednim pritiskom na ovu desnu tipku još jednom deaktivirate ovu LED, prikazujući normalni prikaz oko 5 sekundi.

• Soft-Reset Pin: Reset-Pin (D7) poništava sve pohranjene podatke ako je uzemljen (otvoreno kućište: donja desna strana). Koristi se za vrijeme programiranja, ukratko za "soft reset" svih ulaznih vrijednosti …

Krug:

Ako pogledamo shemu, s lijeve strane nalazi se goli "Arduino" µkontroler (ATMega328-P), aktiviran desnom tipkom (D8) na ulazu D12: Tipka-D8 povlači vrata P-Mosfeta prema dolje kroz otpor R5 i dioda D1, pa P-Mosfet ide "dalje" i povezuje VBAT s VCC-om: µKontroler+Zaslon dobiva struju!

Da bih vidio "Princip prebacivanja dva Mosfeta" učitao sam ovaj "Japanka s dva Mosfeta" (Eagle datoteke).

Nakon 5 sekundi µC se automatski isključuje kroz izlaz-D5, koji deaktivira oba mosfeta, povlačeći vrata N-mosfeta prema dolje, pa će R5 (i vrata P-mosfeta) ići "visoko", a P-mosfet prekida struje µC i OLED-zaslona. VCC koji pada dolje drži vrata N-Mosfeta prema dolje kroz R3 i R6 (ispod njegovog napona praga vrata), tako da krug ostaje isključen.

Na gornjoj lijevoj strani vidimo "povećani" VBAT-napon kroz jednostavnu bijelu LED sa oko 2,5 V, smanjenu za 100 k s VBAT-a (oko 3, 2 V) na oko 1, 1 V (max), koji se koristi kao unutarnji analogni ulaz za mjerenje stvarnog napona baterije.

µUpravljač, RTC i OLED-zaslon komuniciraju putem I²C, jednostavne i učinkovite 2-žične komunikacije, implementirane po knjižnici.

Za lemljenje SMD-dijelova korisno je upotrijebiti malu pincetu s šiljatim krajevima, pa bi grepanjem malih SMD-dijelova bilo lakše rukovati (pozicioniranje), a zatim lemiti finim vrhom za lemljenje, lemljenjem prvo s jedne strane SMD-a -Dijelom, prethodno zagrijte točku lemljenja na približno 330 ° C prije nego što na mjesto lemljenja dodate nisko talište i finu žicu od limena (ø 0,5 mm).

Preuzmite izgled kruga + ploče:

Korak 3: Hardver: Kako napraviti dvostranu ploču metodom Toner-Direct

Ako želite kupiti dvostranu ploču, ovdje se nalaze Eagle + (potrebne) Gerber-datoteke (preuzimanje).

Ako želite sami izraditi ploču, pokazat ću vam preciznu metodu izrade dvostrane ploče po "TonerDirect-u".

1. Ispišite datoteku "OLED-Clock-2-nl_TonerDirect.pdf" na "Toner Transfer Paper", 2. Izrežite 2 trake papira, po jednu traku za svaku stranu ploče, 3. iglama ø 0,5 mm ubodite točno u 4 kuta ploče (upotrijebite povećalo s jakim svjetlom - vrlo je važno uboditi igle što je moguće preciznije u sredinu 4 ugla!).

4. Ispišite (na normalnom praznom papiru) datoteku "OLED-Clock-2-nl_Frame.pdf" i lijepite rezultat na dvostranu bakrenu ploču (debljine 0,5-0,8 mm). Izrežite ploču s otprilike 2-3 mm veće tolerancije (ovdje oko 35 x 35 mm), a zatim izbušite 4 rupe precizno na uglovima svrdlom od 0,6 mm. Nakon ovog koraka uklonite papir s acetonom i izbrusite 2 bakrene strane ploče finim brusnim papirom (min. 400). Nakon ovog koraka ne dodirujte ploču više praznim prstima! Dopušteno je uhvatiti ga bočno (čistim prstima).

5. Označite podudarni smjer papira za prijenos tonera na 2 neispisane strane!

6. Probodite igle kroz papir, zatim kroz dasku i na kraju ih probodite kroz prikladan papir.

7. Nakon što su tri "sloja" točno podudarna, zamijenite igle s 4 komada bakrene žice od 0,5 mm, savijene na jednom kraju za 90 °, tako da se ne ispiru. Nakon ovog koraka savijte žice s druge strane za 90 ° i kratke krajeve.

8. Tako pripremljen, ovaj komad može proći 3 puta kroz (modificirani) toner-laminator, zagrijan do 200 °!

9. Odrežite male komade žice od 0,5 mm i uklonite preostale naslone žice. Zatim uklonite dva papira i voilá: toner se čvrsto lijepi za bakar.

10. Kontrolirajte čiste linije: Ako je linija prekinuta, možemo je popraviti trajnom olovkom otpornom na vodu. U većini slučajeva samo veće površine moraju zatvoriti nekoliko malih rupa. U suprotnom slučaju (ako je rezultat nezadovoljavajući) uklonite toner kuhinjskim papirom i acetonom te ponovite korake 1-9.

11. Čisto jetkanje: Moje bakarne ploče nataložim otopinom natrijevog persulfata (jedna-dvije žličice) s razinom od oko 5 mm vode u klasičnoj Pyrex posudi (1-1, 5L), ova otopina se zagrijava do oko 80 ° C (znam, ova relativna visoka temperatura uništava persulfat, ali se gravira mnogo brže kao i pri nižim temperaturama i čini oštre i čiste rubove za nekoliko minuta). Pustio sam da preostali persulfat priguši nakon potpunog sušenja i izgrebem kristale, skupljajući ih u staru staklenku za recikliranje!

11. Kontrolirajte bakrene vodove i površine pomoću stakla povećala.

12. Uklonite izbočene rubove okomitom tračnom brusilicom (kao u mojim prvim uputama) i kontrolirajte dimenzije nonarskom čeljusti: 2 stranice gumba moraju biti paralelne, s razmakom od 27,4 mm, ali pazite da ne brusite izvucite 2 kontakta s gumbima!

Korak 4: Softver i bljeskanje

Programiranje ploče:

Program je napisan na C ++, pa ga možemo izmijeniti jednostavnim ASCII-Editorom, a potrebno je pročitati objašnjenja na kraju svakog retka …

Važno: Ne možemo koristiti Arduinovo serijsko bljeskanje za programiranje µC, jer pokretačkom programu treba previše vremena između "Start" (pritiskanje tipke D8) i "Display-On". Zato ga moramo bljeskati bez Bootloader -a (koristi se normalno na svim Arduino pločama). Dakle, našu ploču programiramo prema (Atmel) ISP-konektoru + programeru. Ovdje proizvedeni ISP-konektor (ugrađen) izrađen je sa 6 mini utičnica izvađenih u nizu i zalemljenih iznutra na desnoj strani ploče, a zatim spojen (malom!) 6-polnom šipkom (2,54 mm- rešetka), kao na posljednjoj fotografiji u prethodnom koraku.

Za sastavljanje programa ne trebate samo Arduino-GUI, već još nekoliko knjižnica (za preuzimanje):

- Knjižnica Wire (sadržana u Arduino programu) - za komunikaciju prema I²C betw. µC, RTC i OLED-zaslon

- EEPROM knjižnica (također sadržana u Arduino programu) - za spremanje nekoliko vrijednosti na µController

- "Adafruit_GFX" + "Adafruit_SSD1306" - obje knjižnice za upravljanje OLED zaslonom

- EnableInterrupt- za rad s Arduino Port/Pin-Interrupts (⇒ Button-Inputs)

-DS3231-RTC-čip: ne treba knjižnica, već sam ispisao funkcije nekoliko knjižnica koje se nalaze na Internetu i koje je stoga jednostavnije koristiti. Uključeni su na kraju glavnog programa ("OLED-Sat-2-nl.ino").

Pažnja: Knjižnica Adafruit (do sada) zapravo nije bila učinkovit način za prigušivanje OLED-čipa, pa sam kopirao niz s Interneta i zalijepio ga na kraju biblioteke "Adafruit_SSD1306", pri čemu se može zatamniti zaslon, malo korisniji … (⇒ pogledajte Preuzimanje dodatka "Kako postaviti svjetlinu na OLED display.zip", ovdje na kraju).

Rad s 3, 2V - dakle pomoću unutarnjih 8Mhz (bez 16Mhz -kristala):

Ovdje je µC dovoljno brz da radi bez 16MHz-kristala, pa (s 3,2 V iz baterije) možemo koristiti unutarnje unaprijed programirane 8 MHz (jedan dio manje za lemljenje:-).

Nakon učitavanja i sastavljanja ponuđenog programa "OLED-Clock-2-nl.ino" u Arduino-GUI, (preuzimanje), kopirajte.hex-rezultat u mapu avrdude.

(prevedena.hex datoteka nalazi se u privremenoj mapi računala, a tamo u podmapi poput:

"C: / Tmp / arduino_build_646711 / xyz.ino"-u njemu možete pronaći željenu kompajliranu-hex-datoteku, u ovom slučaju naš "OLED-Sat-2-nl.ino.hex".

Hex datoteka se sada može prebrisati (ovdje "ručno" po avrdudeu u naredbenom retku) putem ISP-konektora, ali potreban vam je programer poput USBTiny ili AVRISP2 sa 6-pinskim ISP-konektorom (moj ISP-konektor je DIY-out malog 6-pin-Row konektora kao što je prikazano na mojoj zadnjoj fotografiji, tako da možete reprogramirati ploču u bilo koje vrijeme ako je potrebno).

Sada spojite 6-pinski programer na ploču (pretpostavljam da je poznato iskustvo s Arduino pločama) …

Povezano, u naredbenom prozoru (u sustavu Windows promijenite u mapu avrdude, a zatim upišite cmd)-zalijepite ovaj sljedeći redak:

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

Nakon završetka treptanja µKontrolera potrebno je postaviti odgovarajuće "osigurače" (µKontrolera):

avrdude -p atmega328p -c usbtiny -U l osigurač: w: 0xFF: m -U hosigurač: w: 0xD7: m -U efuse: w: 0xFF: m -U zaključavanje: w: 0x3F: m

Ako želite izmijeniti jednu od ovih postavki, možete saznati više o ovom mrežnom kalkulatoru osigurača.

Korak 5: Slučaj

Ne samo da je izrada elektroničke ploče zahtjevna, nego i mala i lagana futrola za ovu ploču!

Ovdje preuzimam moju namjensku futrolu s mogućim adapterom za baterije CR2032 za umetanje uobičajene rabljene baterije. Elektronička ploča i baterija moraju biti potpuno međusobno izolirane Kapton-Polimid-trakom ili jakom alternativom. Nemojte koristiti jednostavnu ljepljivu traku, preslaba je za jaku izolaciju i može uzrokovati kratke spojeve na bateriji!

Eksperimentirao sam s mnogim izgledima (za 3D tiskanu PLA) i zaključio s debljinom stijenke od oko 1,3 mm. U tom obliku sile koje dolaze od narukvice učinkovito se drže s obje strane kućišta zajedno s poklopcem koji se zatvara. Druge strane mogu biti mršavije, oko 1,0 mm …

Dakle, izmjena visine kućišta (u slučaju izmjene ploče …?) Neće predstavljati veliki problem.

Također, ako želite unutra imati alarm ili mjerač vremena, potrebna vam je još jedna futrola, pa sam dao prijedlog kako umetnuti mali piezo-visokotonac (ili npr. Ovaj mikro-zvučnik: CUI-15062S) … (vidi Slučaj-2).

Nakon što je kućište ispisano (s preporučenom visinom sloja od 0,1 mm i oko 50% ispune sa "preklapanjem zidova"), morate zarezati prevladavajuće bočne žice, rubove napuniti dovoljno zaobljeno, ali ne previše … A malo je veći izazov staviti 4 mala uloška poklopca u desni ~ 100-120 ° -kut, tako da uskoče u kućište dovoljno snažno, ali bez širenja ili lomljenja-niti rezultiraju poklopcem premalim da ostane fiksno…

Četvrtastu rupu za OLED također je potrebno pažljivo ispuniti, točno u skladu s obrisom OLED-stakla, bez lomljenja tijekom sondiranja za umetanje ploče+OLED-zaslona (sada zajedno). Zato budite oprezni pri podnošenju i pokušajte više puta provjeriti odgovaraju li svi dijelovi.

Rezultirajući dimni kanali najbolje se uklanjaju oštrim nožem za rezanje.

Sada možete umetnuti narukvicu s komadom mjedene žice (ø1 mm, duljina: 28,5 mm). Za to se 2 rupe držača kućišta moraju izbušiti na takav način da žica prolazi, ali se zatim čvrsto zalijepi u držače.

Prije nego što naoružate kućište elektronikom i remenima - moguće ga je emajlirati bojom (preporučujem razrjeđivač za automobile - brže se suši, ostavljajući manje prašine na površinama!). Preporučujem i da ga prvo obradite (tanjim) raspršivačem za uzemljenje, koji se zatim može brusiti do fino glatke površine bez ispisanih linija i nedostataka. Osobno preferiram zlatnu ili srebrnu završnu obradu ili bi bilo dobro i drveno - ovo je na vašem izboru …

Korak 6: Zaključci

Razmatranja baterije:

Li-Ion-baterija CR2432 ima kapacitet od oko 300 mAh, tako da drži s trajanjem od približno 2 godine, ako prikazuje sat oko 10 puta (svaki á 5 sekundi) dnevno. Stoga ga možete zamijeniti s uobičajenijom (ali manjom) Li-Ion-baterijom CR2032, koja sa 210mA drži oko 1, 4 godine.

Tražio sam i punjivu litijevu gumbanu ćeliju poput (uobičajene) CR2430 i pronašao ovo: "LIR-2430". Ova baterija ima kapacitet od samo 50mA, ali se može puniti f.ex. putem bežičnog prijenosa energije … U tu sam svrhu napravio sondu i rezultat možete vidjeti na uključenoj shemi + raspored. Sam prijenos snage vrlo lijepo obavlja posao. Za nagrizanje ravne zavojnice s oko 30 okreta preko ravnog poklopca od epoksi ploče, ostaje ToDo … Za punjenje baterije predložio sam jednostavan krug punjenja s bijelom LED i 2 Schottky-diode za ograničavanje napona krajnjeg punjenja za ovo punjenje do maksimalno 3,6 V…

Konačno - vrlo važno:

!!! NIKADA NE PUNITE LI-ION BATERIJU KOJA SE NE PUNI !!! - može eksplodirati i zapaliti se!

Zanimljivo je da sam eksperimentirao s (ne punjivom) CR2430 Li-Ion-Button-Cell, iz predostrožnosti-u zatvorenoj staklenci … Nakon otprilike jednog sata, punjenja sa konstantnih 3.3V, primijetio sam malu konveksnu deformaciju kućišta … i iako je napon ove baterije porastao s 2,8 na 3,2 V, kapacitet na kraju se masovno smanjio! -tako da punjenje nema smisla: ove gumbiće se stvarno NE punjuju.

Ostaje učiniti:

• (mjerač temeljen na softveru) + mjerač vremena (hardver + kućište)-visokotonac ili motor vibratora

• bežični krug za punjenje

• Sjajna metalna ili drvena završna obrada.