MechWatch - Özel Dijital Saat: 9 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

MechWatch, esneklik açısından Arduino'nun avantajlarına sahip olacak şekilde tasarladığım bir saat, ancak olabildiğince profesyonelce yapılmış gibi görünmesini ve hissettirmesini istedim. Bu amaçla, bu talimat, oldukça gelişmiş yüzey montajlı elektronikler (lehime açıkta bağlantı yok) ve CNC freze ekipmanı kullanır.

İkinci resimdeki bir örnekle, zamanın nasıl okunduğuyla başlayacağım. İki LED halkası vardır, biri akrep diğeri yelkovan görevi görür ve analog saat kadranında olduğu gibi 1-12 arasını gösterir. Dakika ibresi sadece 5 dakikalık artışlarla hareket edebildiğinden, herhangi bir dakikayı göstermek için 4 ayrı LED vardır. Örnek olarak üçüncü resimde saat 9:41'i gösteriyor.

Saat etkileşimi, kulplara doğru kayan (ileri/geri) taraftaki iki yönlü bir anahtar aracılığıyla yapılır. Saati ayarlamak için:

1. ışıklar kapanana kadar düğmeyi basılı tutun. Serbest bırakıldığında saat yanıp sönecek ve saati değiştirmek için düğme yukarı/aşağı itilebilir.

2. Aynı şekilde dakika ayarına geçmek için ışıklar kapanana kadar düğmeye tekrar basın ve basılı tutun.

3. Zamandan tasarruf etmek için ışıklar tekrar kapanana kadar düğmeyi basılı tutun

4. Bir düğmeye basmadan zamanı ayarlarken çok uzun süre beklerseniz, saat herhangi bir değişikliği kaydetmeden uyku moduna geçecektir.

Bu talimat, tam izlemenin nasıl yapılacağını ana hatlarıyla belirtir ve gereken tüm kaynak dosyaları sağlar.

Adım 1: Elektronik Tasarım

Bu adım elektroniğin özelliklerini özetlemektedir. İlk görüntü, tüm parçaların nasıl ana hatlarıyla gösterildiğini gösteren elektrik şemasıdır. İkinci resim, tahtanın nasıl düzenlendiğini gösterir, üst kısım kırmızı ve alt kısım mavidir.

Tüm elektronik parçaların tam malzeme listesi ve bunları nereden satın aldığımla ilgilenen herkes için, herkesin uzun listede gezinmesini sağlamak yerine, bağlantıları olan bir excel dosyası ekledim.

Tutarlı bir tasarım estetiği ile devre kartının üstünü nispeten açık tutmak istedim, bu yüzden mikro denetleyiciyi ortaya koydum ve RTC, Kristal ve dirençleri etrafına dizdim. LED'ler dışarıyı çevreliyor ve dıştaki izler bile dairesel tasarım estetiğini yansıtıyor.

LED'leri mikrodenetleyici ile arayüzlemek için, onları sürmek için 12 dijital I/O pini gerektiren bir ızgarada düzenlenebilirler. Ayrıca zaman tutmak için gerçek zamanlı bir saat (RTC) kullanmak istiyorum, böylece güçten tasarruf etmek için mikrodenetleyiciyi derin uyku moduna geçirebilirim. RTC, bir mikro denetleyiciden önemli ölçüde daha az güç kullanır ve şarjlar arasında 5 güne kadar izin verir. Mikrodenetleyici ile iletişim kurmak için RTC, I2C iletişimi gerektirir. ATMEGA328P'yi seçtim çünkü bu gereksinimleri karşılıyor ve onu kullanmaya zaten aşinayım (birçok Arduino'da da kullanılıyor).

Saatle etkileşime geçmek için kullanıcının bir tür anahtara ihtiyacı var, bu yüzden yayları kullanarak merkeze dönen iki yönlü sürgülü bir anahtar buldum. Harici bir sürgülü anahtar, bir ayar vidası kullanılarak elektrik anahtarına bağlanır.

Her şeye güç sağlamak için bir lityum pil ve onu şarj etmek için Qi endüktif şarj kullanmaya karar verdim. Saati şarj etmek için herhangi bir konektör kullanmaktan kaçınmak istedim çünkü bunlar kir ve suyun girmesine izin verecek açıklıklar sunuyorlar ve cilde çok yakın oldukları için muhtemelen zamanla paslanacaklar. Herkesin isteyeceğinden daha fazla veri sayfası okuduktan sonra BQ51050BRHLT'ye karar verdim. İyi referans şemalarına ve yerleşik bir lityum pil şarj cihazına sahiptir (alan çok değerlidir).

Qi şarj elektroniğini üste yerleştirmenin güzel bir yolu olmadığından, onu pille birlikte kartın arkasına koymak zorunda kaldım. Anahtar ayrıca arka tarafta bulunur, ancak bunun nedeni, harici bir anahtar takmak için daha iyi bir konum olmasıdır.

Adım 2: Elektronik Montaj

İlk resimdeki elektronik parçaların neredeyse tamamını düzenledim. Kondansatör ve dirençlerin birçoğunu dışarıda bıraktım çünkü hepsi birbirine çok benziyor ve karıştırılması veya kaybedilmesi kolay.

Lehimleri pedlere almak için bir lehim şablonu kullanacağım. Devre kartlarını şablonun altında hizalı tutmak için ikinci resimdeki tutucuyu hızlıca yaptım, ancak birkaç daha kolay seçenek var, en basiti bant.

Üçüncü resim, tahtanın üzerine hizalanmış şablonu gösterir. Dördüncü resim, lehim pastasının şablonun deliklerine bulaşmasını göstermektedir. Lehim uygulandıktan sonra şablonun hemen yukarı kaldırılması önemlidir. Bu fotoğraf aynı zamanda bunu geçici olarak nasıl yaptığımı da ortaya koyuyor çünkü daha önce hiç şablon kullanmadım. Bir dahaki sefere çerçeve satın almazdım. Çerçeve olmadan daha küçük bir yaprağı bir kenar boyunca bantlamak, yaşamak ve öğrenmek daha kolay olurdu.

Şimdi sıkıcı ve zor bir görev; parçaların her birini bir çift cımbızla tahtaya yerleştirin. Resim 7 yerleştirilen parçaları, resim 8'de ise lehimli olarak görülmektedir.

6. resmin yerindeki video lehimleme işlemini göstermektedir. Lehimi parçaları bozmadan eritmek için 450C'ye ayarlanmış bir sıcak hava lehim istasyonu kullanıyorum, alternatif olarak aynı şeyi yapmak için bir lehim fırını kullanmak da mümkün. Alt kısmı lehimledikten sonra, IC üzerindeki bitişik pimler arasındaki kısa devreleri kontrol etmek için süreklilik moduna ayarlanmış bir multimetre kullanın. Kısa devre bulunduğunda, onu çipten uzaklaştırmak için bir havya kullanın ve kırın.

Bu şekilde lehimleme yaparken, eriyik için girmeden önce tahtayı birkaç dakika yavaşça ısıtmak önemlidir. Aksi takdirde termal şok parçalara zarar verebilir. Bu yönteme aşina değilseniz, daha ayrıntılı talimatlara bakmanızı öneririm.

Ardından, bobini 2 telli konektöre bağlamak ve şarj tabanının üzerinde tutmak gerekir. Her şey yolunda giderse, yeşil şarj ışığı yaklaşık bir saniye yanmalı ve ardından kapatılmalıdır. Bir pil bağlıysa, şarj bitene kadar yeşil şarj ışığı yanık kalmalıdır.

Şarj işlemi beklendiği gibi çalıştıktan sonra kartın üst tarafını lehimlemek aynı işlemdir. Resim 9'daki LED'ler için bir not, LED'lerin altında yönü göstermek için küçük bir işaret var. Küçük çizginin çıktığı taraf, LED şemasındaki üçgenin dar ucudur. İşaretler farklı üreticiler arasında değişebileceğinden, kullandığınız her yüzeye montaj LED'i için bunu kontrol etmeniz önemlidir.

Adım 3: Elektronik Programlama ve Test Etme

Mikrodenetleyiciyi programlamak için bir AVRISP mkII kullanın (Arduino IDE'de yüklemeyi tıklatırken kaydırmaya basın ve basılı tutun). Ayrıca normal şekilde sadece bootloader'ı yakmak ve FTDI kablosu ile saatin arkasındaki seri bağlantıyı kullanmak için kullanmak da mümkün. Ancak önyükleyiciyi atlayarak ve doğrudan AVR ISP mkII ile programlama yaparak, açılışta kod daha hızlı başlar.

Kodu da bu adıma ekledim. Herhangi biri daha derinlemesine bakmak isterse, her bir parçanın ne yaptığını açıklamak için kodu yorumladım. Kodun genel yapısı bir durum makinesidir. Her durumun, çalıştırdığı bir kod parçası ve farklı bir duruma geçme koşulları vardır.

G/Ç pinlerini kontrol eden kodun çoğu, kayıtları doğrudan kontrol eder, okunması biraz daha zordur, ancak yürütmede dijitalden 10 kata kadar daha hızlı olabilir. Yazma veya Okuma.

Adım 4: İşleme Kurulumu

Saat kasasının işleme düzeni oldukça karmaşıktır ve biraz hazırlık gerektirir.

Kullandığım değirmen, ayak kıskacı kitine sahip bir Othermill v2 (şimdi Bantam Tools olarak adlandırılıyor). Kelepçeler, ilk kurulum için kullandığım iş parçasını yanlardan tutmamı sağlıyor.

Saat işleme üç kurulumda yapılır. İlk kurulumda başlangıç malzemesi CNC yatağına kenetlenir ve freze saatin iç şeklini keser ve yüzeyin bir kısmını kaldırır. İşleme yazılımı kurulumu 6. resimde görülebilir.

İkinci kurulum, saat kasasını içeriden tutmak için özel bir fikstür gerektirir, bu nedenle saatin tüm üst dış şeklini kesmek mümkündür. Özel fikstür, ikinci resimde patlatılmış bir görünümle ilk resimde görülebilir. Küçük orta parçanın dişli bir deliği vardır, bu nedenle bir vida sıkıldığında parçayı kaldırır ve iki yan parçayı yerinde tutarak saat kasasına zorlar. İkinci kurulum için işleme yazılımı resim 7'de görülmektedir.

Üçüncü kurulum, saati tutmak için başka bir özel fikstür gerektirir; bu biraz daha basit. Fikstür, bir taban ve saatin içine giren bir parçadan oluşur. Saatin içindeki parça, tabanda iki direk ile kayıt yapar ve saat kasasını baş aşağı tutmak için vidaları yerinde tutar.

Fikstür parçalarını daha büyük alüminyum parçalarından işledim ve tırnaklarla bağlı bıraktım. Her iki taraf da işlendikten sonra tırnakları bir testere ile kesip pürüzsüz bir şekilde zımparalıyorum.

Tüm parçaları yapmak için kullandığım fusion360 CAD dosyalarını ekledim (saat kasası ve yan anahtar dahil), ancak parçaları yapmaya çalışırsanız kendi kararınızı kullanın. Bir şeyler ters giderse ve kırılırsa sorumlu değilim.

Fikstürleri daha doğru hale getirmek için bir ipucu: önce makineyle arayüz oluşturan herhangi bir parçayı işleyin ve ardından son yerine koyun ve ardından nihai boyutlarına kadar işleyin. Bu, birçok küçük hatanın saat kasasını yanlış yerde birleştirmemesini ve tutmamasını sağlar. Bu bilgi size bir yığın alüminyum hurda tarafından getirildi.

Adım 5: Kasanın İşlenmesi

Başlangıç alüminyum boşluğu ilk resimde görülebilir. Merkezi çıkarmak için 1-1/4 delik testeresi kullanıyorum, bu da işleme süresinden oldukça tasarruf sağlıyor.

Önceki adımda belirtildiği gibi, kasayı işlemek için 3 kurulum vardır. İşlemeden sonraki ilk kurulum resim 2'de görülmektedir. Malzemenin çoğunu çıkarmak için önce 1 1/8" parmak freze (altta düz) kullanıyorum. Daha sonra 4 vidayı kesmek için 1/32" parmak frezeye geçiyorum. delikler. Vida deliklerindeki dişleri kesmek için M1.6 diş frezesi kullanıyorum (Harvey araçlarından). Kullandığım belirli ayarlar Fusion360 CAD dosyasında yer alıyor.

Resim 3, işlemenin bittiği ikinci kurulumu ve 4. resim, işlemeden önceki üçüncü kurulumu gösterir.

İkinci kurulum, malzemenin çoğunu hızlı bir şekilde çıkarmak için 1/8" parmak freze kullanılarak işlenir, ardından kavisli yüzeyleri kesmek için 1/8" bilyalı değirmen (yuvarlak uç) kullanırım. İşlemler üçüncü kurulum için de aynıdır.

İkinci kurulum, saat kasası tutucusuna tam olarak oturabilmesi için değiştirilmiş bir çardak ile 3/4 bir dilme testeresi olan başka bir özel aletin kullanılmasını gerektirir. Dilme testeresi 16500 RPM'de döner ve 30 mm/dak'da hareket eder. Bu hız Othermill'in yapabileceklerini zorlar, bu yüzden onu daha da yavaşlatmak gerekebilir. Bu adım yukarıdaki videoda gösterilmektedir.

CNC işlemeyle ilgili ayrıntılar hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, sizi YouTube'da NYC CNC'ye yönlendireceğim, Burada yapabileceğimden daha iyi bir iş çıkarıyorlar.

Bunun ne anlama geldiğini bilenler için referans olması amacıyla, 1/8 parmak freze için othermill v2'de kullanılan ayarlar 16400 RPM (163,5 m/dak), 300 mm/dak, 1 mm kesme derinliği ve 1,3 mm genişliktir. kesmek.

Diğer değirmen, saati yan tarafında tutacak kadar z yüksekliğine sahip olmadığı için, saat kayışı ve yan düğme için delikleri manuel olarak delmem gerekiyor. Bunları saatin düzensiz şekilli kenarlarına yerleştirmeye yardımcı olmak için, 5-7 numaralı resimlerde görülen bazı kılavuzları 3D yazdırdım. Delme hassasiyetine yardımcı olmak için matkabı mümkün olduğunca aynaya sokmak önemlidir; bu, bitin dolaşmasını zorlaştırır.

Yan anahtar deliği dairesel olmayan bir şekle sahiptir, bu nedenle İsviçre eğeleri kullanılarak yapılan matkapla çalışmaya başladıktan sonra inceltilmesi gerekir. Kaliperler kullanarak mevcut deliği ölçüyorum ve doğru boyutta eğeliyorum. Delik, üst yüzeyden 4,6 mm, alt yüzeyden 3,8 mm ve her bir pabucun en uzak noktasından 25,8 mm olmalıdır. Deliği doldururken ilham almak için YouTube'da Clickspring izlemenizi öneririm.

Adım 6: Yan Anahtarın İşlenmesi

Bu adımda kullanılan dosyalar, işleme kurulumundaki zip dosyasına dahil edildi.

Yan anahtar, MechWatch kasasına çok benzer şekilde işlenmiştir. Kasayla aynı ayarlar kullanılarak 1/8" parmak freze ile frezelenir. Ardından, öncekiyle aynı ayarlarla kavisli yüzeylerde 1/8" bilyalı freze kullanın.

İkinci kurulum resim 3-4'te işleme öncesi ve sonrası görülmektedir. 1/8" parmak freze, 1/8" bilyalı değirmen, 1/32" parmak freze ve ardından M1.6 dişli freze. (tahtadaki anahtara tutmak için dişli bir delik vardır).

Anahtarı iki nedenden dolayı daha büyük bir alüminyum parçasından işliyorum. İlk sebep, kenarları kenetleyebilmem ve onu tutan parçayı yanlışlıkla frezelememem. İkincisi, üçüncü işlem için yuvaya yerleştirdiğimde hala kenetlenebiliyor (bkz. resim 5).

Adım 7: Kasayı Geri İşleme

Saatin tabanı akrilikten yapılmıştır, endüktif şarj nedeniyle metalik olmamalıdır. Kenardan boşluk bırakmak için bazı alüminyum kesikler (her biri 12,7 mm kalınlığında) ve yerinde tutmak için çift taraflı bant kullanıyorum.

Plastiğin işlenmesi alüminyumdan çok daha kolay olduğu için CNC ayarlarında daha agresif olmak mümkündür. 1/8" parmak freze ile başlayarak ayarlar 16500 RPM, 600 mm/dak kesme hızı, 1,5 mm kesme derinliği ve 1 mm kesme genişliği şeklindedir. İnce detayları kesmek için 1/32" parmak freze kullanın. aynı ayarlar ancak 0,25 mm kesme derinliği ve 0,3 mm kesme genişliği.

Kürdan kütükten bir kürdan çevirdikten sonra (daha ince stok kullanmalıyım ama elimde bu var) saati geri bitirdim. Saati ince tutmak için içine kesilmiş elektromıknatıs şekline sahiptir.

Yataktan çıkarmak için t-yuvasına bir alyan anahtarı koydum ve gevşemeye başladığında bir sonraki noktaya geçerek yavaşça yukarı kaldırdım.

Son adım, bir matkap ucu almak ve alt taraftaki delikleri nazikçe havşa açmaktır. Bunu matkap ucunu elle çevirerek yapıyorum. Merkezde ve kontrol altında tutmayı daha kolay buluyorum.

Yine bu adımda kullanılan dosyalar, işleme kurulumunda zip dosyasına dahil edildi.

Adım 8: Montajı İzle

Bu, tüm parçaları alıp son saate monte etmek için en ödüllendirici adımdır. Düzenlenen tüm parçalar (eksi 24 mm genişliğinde saat kayışı ve 24 mm uzunluğunda 1,5 mm çapında hızlı serbest bırakma yay çubukları hariç) resim 1'de görülmektedir.

İlk kısım, sipariş ettiğim 40 mm çapındaki o-ringler aslında 37 mm'ye daha yakın olduğu için zor, bu yüzden hızlı bir şekilde gerilmeleri ve takılmaları gerekiyor. Resim 2'de görüldüğü gibi oluk boyunca yuvarlayarak yerine bastırmak için bir bilye alyan anahtarının ucunu kullanın.

O-ring düzgün bir şekilde oturduğunda kristali (40 mm çap 1.5 mm kalınlıkta) saat kasasına doğru bastırın. O-ring neredeyse görünmezken onu yerinde tutmalıdır.

Şimdi elektroniği kurma zamanı. İlk olarak, kristalin içini tüy bırakmayan bir bezle silin ve anahtarın yönünü düz tutmaya dikkat ederek elektroniği kasaya yerleştirin. PCB kasaya sıkıca oturmalıdır, ancak gevşekse yerinde tutmak için anahtarın üzerine küçük bir damla süper yapıştırıcı ile sabitlenebilir.

Elektronikler içeri girdikten sonra, yan anahtar delikten geçer ve PCB'ye monte edilen anahtarın üzerine oturur. M1.6 ayar vidası, resim 4'te görüldüğü gibi iki parçayı bir arada tutar.

Daha sonra, bobin üzerindeki daha uzun kabloların katlanması ve açıkta kalan elektrik kontaklarına sürtmeyecekleri bir yere sıkıştırılması gerekir.

Sondan bir önceki adım, hepsini kapatmak ve plastik kasayı 4 M1.6 vidayla geri takmaktır. Arkadaki şeklin bobin şekli ile aynı hizada olmasına dikkat etmek önemlidir. Daha iyi oturması için tel yerleşimini değiştirmek gerekebilir.

Son adım, hızlı serbest bırakma yay çubuklarını kullanarak saat bandını takmaktır (resim 8-9). Seçilen banda bağlı olarak, bandın yay çubuklarıyla çalışacak şekilde modifiye edilmesi gerekebilir. Gösterilen köpekbalığı ağ bandı için, hızlı serbest bırakma mekanizmasını yerleştirmek için küçük bir delik oluşturmak için tel kesiciler kullanıyorum.

9. Adım: Son Notlar

Saat şimdi bitti!

Sadece birkaç not: yan anahtar zaman zaman biraz yapışkan olabilir, bunu düzeltmek için deliği büyütmek veya ayar vidasını gevşeterek anahtarı gövdeye yakın tutarak ve anahtarı tekrar sıkarak anahtarın konumunu ayarlamak gerekebilir. vida.

Saati şarj etmek için ikinci resimde görülen Adafruit Qi şarj cihazına (https://www.adafruit.com/product/2162) dayalı özel bir şarj standı yaptım ama bu başka bir zaman konusu.

Hangi şarj cihazı seçilirse seçilsin, bobin ile şarj cihazı arasında metal bulunamayacağını unutmamak önemlidir. Seçtiğim bant metal olduğu için şarj aletinin etrafından dolanması gerekiyor.

Sonuna kadar okuduğunuz için teşekkürler, umarım bir şeyler öğrenmişsinizdir. Aylar sonra MechWatch'i paylaşmaktan mutluluk duyuyorum.

Saat Yarışmasında Birincilik Ödülü