Bežično Bluetooth sučelje za čeljusti i indikatore Mitutoyo: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

U svijetu danas postoje milijuni Mitutoyo Digimatic čeljusti, mikrometara, indikatora i drugih uređaja. Mnogi ljudi poput mene koriste te uređaje za prikupljanje podataka izravno na računalo. To eliminira potrebu prijavljivanja i upisivanja ponekad stotina vrijednosti, ali također predstavlja i neke probleme vezane uz posjedovanje prijenosnog računala u trgovini gdje prijenosna računala mogu pasti ili na neki drugi način oštetiti. To je osobito istinito ako se mjerenja vrše na velikim dijelovima ili u situacijama kada standardni podatkovni kabel Mitutoyo jednostavno nije dovoljno dug.

Prije nekoliko godina izgradio sam sličan uređaj temeljen na HC-05 Bluetooth modulima i nekim Arduino pločama mikrokontrolera koji bi mi omogućili da ostavim prijenosno računalo na stolu i lutam do 50 stopa uzimajući mjerenja. Ovaj uređaj je radio odlično, ali je imao nekoliko problema. Nije bilo naznaka kada je baterija odašiljača potpuno napunjena, nema naznaka statusa Bluetooth veze i pokazatelja uspješnog prijenosa podataka. Također je bio velik i nezgrapan i doslovno je izgledao kao znanstveni projekt! Čak i uz ova ograničenja, drugi dečki u trgovini radije su ga koristili preko USB podatkovnog kabela Mitutoyo.

Ovaj projekt nadilazi ograničenja starog uređaja, dodaje više značajki i malo je profesionalniji za manje od 100 USD.

Korak 1: Kako to radi:

Sučelje se sastoji od dva dijela, odašiljača i prijemnika. Priključite odašiljač na mjerač pomoću podatkovnog kabela koji je trajno pričvršćen na njega, a prijemnik povežite s računalom pomoću mikro USB podatkovnog kabela.

Na odašiljaču se uključuje uključivanjem prekidača prema kraju kabela. Na kraju prijemnika plava LED dioda u početku treperi što znači da nema veze, kada se uspostavi veza, LED će prestati treperiti i stalno će svijetliti. Odašiljač i prijamnik su sada povezani.

Odašiljač (donji uređaj na fotografiji) povezuje se s mjeračem i čita sirovi tok podataka Mitutoyo svaki put kada se pritisne gumb "podaci". Zatim formatira podatke pomoću informacija u toku podataka, kao što su mjesto decimalnog zareza, znak i jedinice. Zatim iz ovih podataka konstruira niz ASCII i šalje ga putem Bluetooth modula HM-10 u odašiljaču do HM-10 na strani prijemnika.

Na prijemniku (gornji uređaj na fotografiji) HM-10 šalje ASCII znakove poslane s odašiljača HM-10 koji sadrže mjerenje u Arduino Pro Micro koji ih zatim šalje putem USB kabela do računala. Emulira tipkovnicu kako bi to učinila pa se podaci zatim ubacuju u otvorenu aplikaciju, u mom slučaju u njen Excel. Nakon podataka slijede znakovi koji uzrokuju prelazak kursora na sljedeći redak. Lijepa stvar u vezi s ovim je što ovo možete promijeniti kako biste učinili sve što želite ako trebate unijeti podatke u prilagođeni softver. Prijemnik zatim šalje zahtjev HM-10 na odašiljaču da zasvijetli plavom bojom LED diode kako bi operateru pokazao da su podaci uspješno primljeni. Modul prijemnika također uklanja znakove iz dolaznog toka podataka povezanih s daljinskim upravljanjem HM-10 na prijemniku.

Punjenje odašiljača vrši se s mikro USB punjenjem ili kabelom priključenim u USB utičnicu na odašiljaču, LED dioda na prijemniku će svijetliti crveno tijekom punjenja i ugasiti se kada je punjenje dovršeno.

Kasnije se obrađuju i druge funkcije u vezi s obradom koje se mogu učiniti kako bi se osiguralo da su sve vrijednosti u metričkim ili standardnim jedinicama ili da se upozori ako ste slučajno pritisnuli gumb +/- čineći sva mjerenja negativnim. Možete čak provjeriti i napon baterije odašiljača.

Korak 2: Priprema:

Osim materijala spomenutih u ovom Uputu, postoji još nekoliko stavki za konfiguriranje i programiranje Bluetooth modula i mikrokontrolera HM-10. Za konfiguraciju Bluetooth modula trebat će vam USB na TTL UART serijski adapter, Arduino koji će poslužiti kao programer za mikrokontroler ATTiny85 (ili sličan programator koji može raditi s Arduino IDE -om) i, naravno, kratkospojne žice za konfiguraciju i programiranje. ATTiny85 u ovom Instructable programiran je pomoću Arduino Nano klona i 10 uf elektrolitičkog kondenzatora spojenog između RST i GND pinova. Drugi hardver će raditi ako ga imate, ali možda ćete morati istražiti promjene u postupku potrebne za to. Ovaj Instructable pretpostavlja da ste upoznati s Arduino IDE -om i da vam je donekle ugodno koristiti ga, u protivnom su potrebni Google i malo strpljenja.

Prije konfiguriranja Bluetooth modula bilo bi dobro pročitati BLE vodič Martyn Currey na https://www.martyncurrey.com/hm-10-bluetooth-4ble-modules/ Ovaj članak sadrži informacije o tome kako reći prave od lažnih, postavite uparivanje, uloge, načine rada i informacije o ažuriranju firmvera za module HM-10 korištene u ovom Instructable.

Čuvajte se lažnih HM-10 na tržištu. Veza u BOM -u navedena u ovom Instructable -u odnosi se na stvarne (ili barem one sa stvarnim firmware -om na sebi kada sam ih kupila prošle jeseni). Dobivanje lažnih nije kršenje dogovora, ali ako završite s krivotvorinama, potrebno je još nekoliko koraka kako bi ih potaknuli da rade po potrebi za Instructable jer moraju imati pravi firmver prije nego što se mogu pravilno konfigurirati. Ako dobijete lažni, na njega možete umetnuti pravi firmver pomoću sljedećeg vodiča https://www.youtube.com/embed/ez3491-v8Og Postoje i drugi vodiči o tome kako prenijeti firmver HM-10 na CC2541 moduli (lažni). Fotografije u ovom Instructable-u prikazuju lažne module koje sam morao bljeskati s firmverom HM-10 tijekom izgradnje ovog sučelja (ovo je treći koji sam izgradio). Pravi koštaju oko 6 USD po paru, a lažni 3 USD po paru, vrijedno je dodatnih 3 USD da biste dobili prave. Snažno vas potičem da kupite prave HM-10 module!

Nekoliko definicija koje standardno nisu uključene u Arduino IDE potrebno je za Sparkfun Arduino Pro Micro i ATTiny85 mikrokontroler koji se koriste u ovom Instructable.

Podršku za ove dijelove možete dodati u Arduino IDE dodavanjem sljedećih veza vašem upravitelju ploča.

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

Odvojite ova dva unosa zarezom kao što je prikazano na slici.

Također će vam trebati posebna serijska biblioteka malih dimenzija za odašiljački modul:

SendOnlySoftwareSerial:

Korak 3: ODBOR

Ploču koju sam dizajnirao za ovaj Instructable možete naručiti s JLCPCB -a ili nekog drugog web mjesta, poput Seedstudio ect, ako koristite gerber datoteke priložene ovom Instructable -u. Dizajnirao sam ga pomoću easyeda.com. Evo veze na ploču na easyeda. https://easyeda.com/MrFixIt87/mitutoyo-bluematic-spc-smt-mcp73831 Ako postoji dovoljno interesa, možda ću napraviti nekoliko PCB-a i prodati ih jeftino na ebayu.

Ova ploča mora se rezati na dvije zasebne ploče (jednu za odašiljač i jednu za prijemnik). Rezovi će slijediti bijele obrise u sredini tiskane ploče na gornjoj slici i jednom kutu ploče odašiljača. Ovi rezovi slijedit će crvene crte nacrtane na gornjoj slici PCB -a. Budite oprezni pri rezanju ploča, osobito u zarezima na uglovima ploče odašiljača. Ti se rezovi jako približavaju tragovima na ploči. Ovdje vam dobro dođe skup lijepih datoteka.

Većina komponenti može se naručiti od Digi-Key-a ili Mousera itd. Brojevi dijelova Digi-Key-a uključeni su u BOM za stavke koje imaju. Neke od artikala koje sam kupio na eBayu, Amazonu ili AliExpressu. Uključio sam veze prema stavkama na tim stranicama prema potrebi u BOM.

Datoteka BOM.pdf najjednostavnija je za čitanje, a URL -ovi su veze na koje se može kliknuti.

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

Bilo bi dobro nabaviti HM-10 module prije svega i provjeriti jeste li ih pravilno konfigurirali i radili u paru jer na tržištu ima mnogo lažnih i potrebno je nekoliko dodatnih koraka za instaliranje pravih firmware na lažnjacima. Samo pravi firmver HM-10 omogućuje prijemniku daljinsko bljeskanje LED diode na odašiljaču kada se pritisne tipka "podaci". Ne nadograđujte firmver nakon V6.05.

Vodič Martyn Currey vrlo je zgodan za to. Ako ga slijedite, nećete imati problema. Za ovaj korak također obavezno nabavite gole kastelirane module poput onog s desne strane na slici. Lemite ih na PCB ako je potrebno kako biste pomogli pri spajanju privremenih žica radi konfiguracije. Nemojte lemiti bilo koje druge komponente na bilo koju PCB dok nemate par radnih BLE modula. Potrebno je lemiti samo pinove 1, 2, 12-15, 21-25.

Na Tx PCB-u HM-10 će trebati sljedeću konfiguraciju:

Uparivanje: uparite s drugim HM-10 (upotrijebite serijski monitor za testiranje protoka podataka između modula kada ste spojeni)

Uloga: periferna

Način rada: 2

Na Rx PCB-u HM-10 će trebati sljedeću konfiguraciju:

Uparivanje: Mora se upariti s perifernim HM-10 iznad

Uloga: središnja

Način rada: (nema, samo periferni uređaj ima način rada)

Programirajte Arduino pro micro sa skicom pod nazivom Mitutoyo_Keyboard … gore. Prilikom učitavanja na ploču svakako odaberite 3.3V 8MHz verziju Arduino Pro micro u upravitelju ploče Arduino IDE -a. Također provjerite imate li instalirane sve referencirane knjižnice. Koristio sam Sparkfun verziju pro micro (crveno), ali klonovi su dostupni na ebayu koji će također raditi, samo budite sigurni da dobivate 3.3V 8MHz ploču s mikrokontrolerom Atmel 32U4, a NE ATMega328P. U ovom Instructableu nabavite i plavu koja izgleda kao crvena Sparkfun, a ne crna, crna je preširoka da bi odgovarala uzorku rupa na PCB -u).

Korak 5: Sastavljanje komponenti, ugradnja PCB -a u kućišta

Za Tx PCB lemljenje ostale komponente na PCB. Bilo bi dobro lemiti USB konektor na BLE Tx ploču prije ostalih komponenti u ovom području. Možda bi bilo dobro zadnji put zalijepiti ICSP zaglavlje na BLE Tx ploču. Obratite pažnju na to kako su vodiči na dvobojnoj LED lampici "presavijeni", prvotno je ideja bila da ovo prođe sa strane kućišta, ali kasnije sam odlučio koristiti prozirno kućište kako LED dioda ne bi morala biti omotana iako rupa pri sastavljanju. Također dodaje lijep učinak kada plava strana LED diode zatreperi nakon prijenosa mjerenja. Za dvobojnu LED najkraći vod je plave boje, središte je uobičajena anoda.

U ovom trenutku izmjerite mjesto prekidača, USB priključka i napravite rupe u kućištu za ove stavke. Utvrdio sam da je najbolje izvaditi podatkovni kabel s lijeve strane (kao na slici) kutije (otvor od 0,25 centriran po širini i visini kućišta). Pažljivo provjerite da li PCB prilagođava veličinu rupe dok se prekidač ne pomakne slobodno i USB priključak ne stane u otvor. Ugradite 2 #2 vijka da biste držali PCB na mjestu (međutim, ako je pričvršćen, PCB će ionako ostati zarobljen i stvarno neće trebati vijke).

Na Rx PCB lemljenje Arduino pro micro na PCB pomoću dva 7 -polna zaglavlja. Podesite otvor na strani USB priključka na kućištu Rx PCB -a kako bi PCB čvrsto sjedio uz unutrašnjost kućišta. Na slici ovog sklopa imajte na umu da se LED dioda proteže dalje od ploče. Ovo služi za čvrsto lociranje PCB -a unutar kutije i zapravo radi prilično dobro s manjim držačem. Pažljivo namjestite duljinu kabela LED -a tako da se nakon montaže postigne dobro prianjanje. PCB je označen crvenom i plavom bojom, kraći vodič na LED diodi je plavi, središnji dio je uobičajena anoda. Pritisnite poklopac na kućištu Rx, gotovo.

Korak 6: Programirajte ATTiny85, lemljenje u spojevima podatkovnog kabela, povezivanje baterije

Sada je vrijeme za programiranje ATTiny85. Koristio sam klon Arduino Nano koji je pokrenuo primjer skice Arduino ISP -a. Za programiranje Nano-a je potreban 10uf elektrolitički kondenzator instaliran između GND i RST (- vodi do GND). Pojedinosti o pin vezi su na skici ISP -a Arduino. Zaglavlje ICSP -a na PCB -u u ovom projektu ima nazive pinova sa šablonom, tako da bi veze trebale biti ravno naprijed.

Prilikom učitavanja na ATTiny85, kao što je prikazano na slici, provjerite jeste li odabrali opcije ATTiny85, 8 kB bljeskalice i interni takt od 8 MHz.

Nakon što to učinite, instalirajte veliki držač. Odrežite podatkovni kabel otprilike 8 "-10" s kraja instrumenta i uklonite vanjski omotač otkrivajući nekoliko centimetara unutarnjih žica. Ostavite zaštitne niti oko 1/2 "od prugastog poklopca, kao što je prikazano. Zalemio sam oklop podatkovnog kabela na sklopku kako bih mu dao snagu protiv izvlačenja u uporabi, iako u tome postoji i velika rupa na PCB -u Ako želite ići tim putem. Lemite pojedinačne žice na tiskanu ploču, kao što je prikazano, boje žica za prijenos podataka svila su pregledane na tiskanoj ploči na odgovarajućim rupama.

Spojite bateriju kao što je prikazano, pazite na polaritet jer će preokretom u kratkom roku izgorjeti LiPo punjač/upravljački čip na PCB -u (ne pitajte kako znam …)

Korak 7: Testirajte, koristite, izbornik naprednih funkcija

Sada postavite poklopac. Gotov si!

Sve 4 jedinice koje sam dosad izgradio imaju čičak za pričvršćivanje odašiljača na instrument i prijemnika na vrh poklopca prijenosnog računala. U praksi ovo funkcionira jako dobro. Postavite čičak -nejasnu (omču) stranu na vrh poklopca prijenosnog računala, grubu (kukastu) stranu na kućište prijemnika. Postavite nejasnu (petlju) stranu na kućište odašiljača, a grubu (kuka) stranu na stražnju stranu čeljusti ili indikatora. Na ovaj način možete pohraniti odašiljač i prijemnik zajedno kada se ne koriste, a također ima i mekanu nejasnu stranu na poklopcu prijenosnog računala.

Testirajte punjenje baterije spajanjem mikro USB kabela na USB priključak na Tx modulu, ako baterija nije potpuno napunjena, LED dioda bi trebala zasvijetliti crveno. Ponekad je LiPo toliko blizu da je potpuno napunjen da ga IC punjača neće napuniti pa ne brinite ako LED lampica na početku ne svijetli.

Sada možete spojiti podatkovni kabel na čeljust ili indikator (sve što uzima vrstu kabela koju ste koristili).

Priključite kraj Rx na mikro USB podatkovni kabel (mora biti podatkovni kabel, a ne samo kabel za punjenje) i u USB priključak na računalu. Možda će morati instalirati upravljački program koji mu omogućuje da djeluje kao tipkovnica, ali trebao bi biti automatski. Uključite Tx modul pomoću prekidača. LED dioda na Rx modulu trebala bi treptati nekoliko sekundi, a zatim ostati uključena kada se uspostavi veza.

Testirajte pritiskom na podatkovnu tipku na kabelu koji povezuje čeljust s modulom odašiljača. Mjerenje biste trebali vidjeti na ekranu računala. Arduino Pro Micro radi kao HID tipkovnica i umetnut će dolazna mjerenja izravno gdje god je kursor na vašem računalu.

Programiranje u odašiljačkom modulu omogućuje opcije. Ovom izborniku možete pristupiti mjerenjem 0 pet puta uzastopno. Kad ste u načinu izbornika, za odabir opcije izbornika izmjerite negativnu vrijednost koja počinje s brojem opcije u izborniku, na primjer za automatsko pretvaranje svih mjerenja u metričke, izmjerite negativnu vrijednost s 1 kao prvom znamenkom koja nije nula. (-11.xx mm ili -0.1 inča na primjer). Za povratak u normalni način rada izmjerite 0 pet puta, a zatim izmjerite negativnu vrijednost koja počinje s 3 kao prva znamenka koja nije nula). Programiran je na ovaj način kako bi se izbjeglo slučajno konfiguriranje opcija. Ako u načinu izbornika ponovno mjerite 0 ili bilo koja pozitivna vrijednost automatski poništava način rada izbornika i vraća se u normalni način rada.

Opcije izbornika su:

1. Automatski pretvori sva mjerenja u metričke jedinice (ako je potrebno)
2. Automatski pretvori sva mjerenja u standardne jedinice (ako je potrebno)
3. Otkaži automatsku konverziju jedinica
4. Odbijte negativna mjerenja (ispisuje poruku upozorenja)
5. Otkažite odbijanje negativnih mjerenja
6. Izmjerite i ispišite napon baterije odašiljača (nije dokumentirano u izborniku)

Prilikom ulaska u način rada izbornika sve postojeće opcije ispisuju se pri vrhu kao podsjetnik na važeće opcije. Sve su opcije pohranjene u EEPROM -u i zadržavaju se nakon isključivanja uređaja ili pražnjenja baterije. Trajanje baterije jedinica koje sam izgradio je oko 45 sati neprekidne upotrebe, a za potpuno punjenje potrebno je oko 3 sata.

Nedokumentirana značajka je da uđete u način rada izbornika (0 pet puta), a zatim izmjerite negativnu vrijednost počevši od 6 kao prvu znamenku koja nije nula, zbog čega mjeri i ispisuje trenutni napon baterije kako je prikazano u priloženom videu.

Moje iskustvo s 3 jedinice koje sam izgradio je da je domet do otprilike 50 stopa u otvorenom okruženju trgovina.

Korak 8: Završne misli - moguće izmjene / nove značajke / hakiranje

Iako ćete u ovom trenutku imati savršeno upotrebljivo sučelje koje se može koristiti s milijunima uređaja u svijetu, ono nikako nije završeno u smislu da se više ništa ne može učiniti. Jedna od slatkih stvari pri preuzimanju ovog pristupa umjesto kupnje Mitutoyo U-Wavea je ta što sada imate uređaj koji se može prilagoditi na mnogo načina.

Za povezivanje s odašiljačem mogli biste koristiti druge Mitutoyo kabele umjesto onog koji sam koristio za ovaj Instructable ako vaš uređaj koristi drugi kabel. Boje unutarnjih žica i signala trebaju biti iste na svim Mitutoyo kablovima. Samo imajte na umu da je za kabel potreban podatkovni gumb za pokretanje mjerenja ili bi se za pokretanje mjerenja osmislilo neko drugo sredstvo. Zahtjev za mjerenje može se poslati mjeraču kratkim spajanjem para zeleno/bijele žice na masu (plava žica u kabelu mjerača). To se može učiniti instaliranjem prekidača ili 1/8 audio utičnice u kutiju odašiljača spojenu na te žice i povezivanjem vanjskog prekidača kroz nju. Ako imate pokazivač ugrađen u učvršćenje ili ne morate dodirivati mjerač, pristup audio priključnicama bio bi idealan.

Ako su vam potrebni samo serijski podaci (RS232 TTL, SPI, I2C itd.) Koji se mogu postići promjenom koda na prijemniku i izravnim spajanjem na pinove na Pro Micro -u koje odaberete za izlaz podataka.

Daljinski upravljač: Još jedna zanimljiva mogućnost bila bi spajanje tranzistora između zeleno-bijelog para i plavog uzemljenja s mjerača s vratima spojenim na HM-10 pin 26. Zatim na kraj prijemnika spojite 38-kHz IC daljinski detektor izlazni pin na prijemnik Arduino Pro Micro pin 7. zatim izmijenite kôd na ovom mikrokontroleru kako biste potražili određene naredbe s bilo kojeg infracrvenog daljinskog upravljača, a zatim aktivirajte tranzistor instaliran u odašiljaču putem daljinskog poziva AT+PI031 / AT+PI030 sličnog način na koji sada treperi plava LED dioda na odašiljaču. To bi dalo mogućnost pokretanja očitanja s udaljenog mjesta, što bi u određenim okolnostima moglo biti vrlo zgodno. Mogu dizajnirati još jedno PCB s ugrađenom funkcijom.

Siguran sam da su moguće mnoge druge značajke, komentirajte prijedloge, razmišljanja i ideje.

Sada je od tvrtke Mitutoyo dostupan komercijalni bežični podatkovni komunikacijski uređaj, ali kad sam provjerio, cijena tog sustava bila je oko 800 USD za sustav. Ukupni troškovi izgradnje ovog uređaja su oko 100 USD i mogu biti manji, pogotovo ako koristite Arduino Pro Micro i ili imate podatkovni kabel Mitutoyo za spajanje na mjerač jer su to dvije najtrošenije stavke u BOM. Ozbiljno sumnjam da je Mitutoyo U-Wave moguće hakirati dodavanjem značajki poput ove.

Nadam se da vam se svidio ovaj Instructable, prvi mi je!

Molimo ostavite komentare, pitanja, povratne informacije, ideje i prijedloge! Ako vam se sviđa, glasajte za nju na natječaju za PCB! Hvala!!!!

Drugoplasirani na natjecanju za PCB