The Nerd Watch: 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Nerd Watch menampilkan waktu dalam biner saat tombol ditekan dan dibuat oleh Sam DeRose selama magang musim panas di markas besar kami. Arloji menunjukkan jam dan menit dengan mengedipkan dua LED secara berurutan untuk mewakili dua angka biner 4-bit (dalam format big-endian). Berikut adalah deskripsi yang bagus tentang cara membaca bilangan biner.

Tutorial ini (ditulis oleh Sam DeRose) menunjukkan kepada Anda cara membuat Jam Tangan Nerd dari awal dengan beberapa komponen elektronik dan Mesin Penggilingan PCB Desktop Bantam Tools. Itu mengasumsikan bahwa Anda memiliki pengalaman sebelumnya bekerja dengan komponen elektronik pemasangan permukaan dan bahwa Anda tidak asing dengan multimeter dan penyolderan. Ini juga membantu untuk mengambil sedikit informasi tentang cara kerja Arduino.

Langkah 1: Beberapa Catatan Sebelum Kita Memulai

Bagaimana Mengenalinya Waktu: Angka pertama mewakili jam, dan angka kedua mewakili angka yang akan ditunjuk oleh jarum menit jika itu adalah jam analog. Misalnya, jika arloji berkedip 0010 - 0110, ini sesuai dengan 2 - 6, yang berarti jam adalah 2 dan jarum menit menunjuk ke 6, sehingga menjadi 2:30. (Periksa gambar di atas untuk deskripsi grafis!) Tidak ada indikasi pagi atau sore, tapi mudah-mudahan jelas apakah ini jam 2.30 pagi atau tidak.

Jam tangan ini didasarkan pada proyek yang dibuat Tony DeRose untuk Maker Faire. Ini menggunakan kode dan skema yang sama, tetapi sekarang papan ditata agar lebih terlihat seperti jam tangan, dan komponen surface-mount (SMD) yang lebih ramping digunakan untuk membuatnya lebih rendah.

Catatan: Sam membuat banyak iterasi jam tangan ini – Anda akan melihat nomor versi di foto. Karena itu, gambar kemajuan dalam posting ini cukup sering melompat-lompat di antara versi yang berbeda. Namun, proses umum untuk setiap versi sama persis, jadi jangan khawatir jika jam tangan Anda tidak terlihat persis seperti gambar.

Catatan Lain: Bagian utama dari cara ini mencakup cara membuat versi 2.5, versi terbaru yang menggunakan chip ATtiny biasa. Namun, Langkah 9 menunjukkan variasi, versi 3.1, yang menggunakan ATtiny pemasangan permukaan dan port mini-USB untuk memprogramnya. Versi ini secara signifikan lebih sulit untuk dibuat dan diprogram, jadi saya sarankan memulai dengan versi 2.5 dan hanya mencoba versi 3.1 jika Anda merasa sangat ambisius (atau memiliki pengalaman dengan menyolder komponen SMD).

Langkah 2: Cara Kerjanya

Chip ATtiny (chip IC 8-pin hitam) adalah jantung dari jam tangan. Chip ini pada dasarnya adalah versi kecil dari chip yang sama yang ada di dalam Arduino, dan dengan demikian dapat diprogram untuk melakukan fungsi yang berbeda. Dalam hal ini, chip memiliki program di dalamnya yang menunggu tombol ditekan, dan ketika merasakannya, chip tersebut menghubungkan beberapa pinnya sehingga arus dapat mengalir dari +3 volt melalui LED, menyalakannya. ATtiny memiliki jam internal, sehingga LED diprogram untuk berkedip untuk menampilkan waktu.

Langkah 3: Alat, Bahan, dan File

PERALATAN

• Mesin Penggilingan PCB Desktop Bantam Tools
• Komputer dengan perangkat lunak Bantam Tools diinstal
• Braket penyelarasan dan perangkat keras pemasangan disertakan dengan mesin penggilingan
• Besi solder
• Flat end mill, 1/64", 1/32", dan 1/16" (opsional tetapi disarankan, untuk membersihkan kelebihan tembaga)

BAHAN

• PCB kosong, FR-1, dua sisi
• Pita dua sisi
• Pateri
• pasta solder
• Jarum jahit
• Benang, hitam
• Tali velcro, 3/4", hitamatau bentuk lain dari tali jam

KOMPONEN ELEKTRONIK

• Soket IC, 8-pin
• Chip Atmel ATtiny Kami menggunakan ATtiny85.
• LED, SMD (2) SMD = perangkat pemasangan permukaan
• Resistor, ~50 ohm, SMD (2) Nilai yang tepat tidak penting.
• Tombol sesaat, persegi, SMD Kami menggunakan ini, tetapi yang lain juga cocok.
• Baterai sel berbentuk koin, CR2032, 3-volt
• Tempat baterai sel koin

FILE

• File papan EAGLE NerdWatchV2.5.brd untuk jam tangan
• Arduino membuat sketsa NerdWatch.ino untuk menggunakan ATTiny. File.zip yang disertakan di sini memiliki sketsa, serta perpustakaan yang harus Anda instal agar sketsa berfungsi dengan benar.

File EAGLE untuk ATtiny Programmer TinyProgShield.brd (opsional)

• CATATAN: Ingatlah untuk menginstal perpustakaan di Arduino sebelum Anda mencoba untuk mengkompilasi sketsa. Berikut caranya:

  • Unduh dan instal Arduino jika Anda belum melakukannya. Anda bisa mendapatkannya dari situs Arduino.
  • Unduh file NerdWatch.zip dan ingat di mana Anda menyimpannya.
  • Luncurkan Arduino. Buka Sketch > Import Library > Add Library dan arahkan ke tempat Anda menyimpan NerdWatch.zip.
  • Pilih seluruh file.zip, dan biarkan Arduino menginstal perpustakaan secara otomatis.
  • Mulai ulang Arduino untuk mengaktifkan perpustakaan. Catatan: Jika Anda memiliki masalah, Forum Arduino adalah tempat yang spektakuler untuk mengajukan pertanyaan, baik untuk pengguna tingkat lanjut maupun pemrogram baru.
  • Gunakan Arduino untuk membuka NerdWatch.ino dan kompilasi kode Anda.

Untuk Versi 3.1 Anda memerlukan file-file ini:

• File EAGLE NerdWatchV3.1.brd
• NerdWatch.zip file yang sama seperti untuk v2.5
• File EAGLE SMDtinyProgrammer.brd untuk papan programmer SMD ATtiny

Langkah 4: Siapkan Perangkat Lunak Mesin Penggilingan Bantam Tools

Jalankan perangkat lunak Bantam Tools. Kemudian hubungkan mesin penggilingan Anda ke komputer Anda dan nyalakan.

Impor file EAGLE ke dalam perangkat lunak Bantam Tools dan lakukan langkah-langkah berikut untuk mengatur pemotongan:

• Gunakan tombol Penyetelan Fixturing untuk memandu Anda melalui pemasangan dan lokasi braket pelurus.
• Setelah braket dipasang, atur material Anda ke papan FR1 dua sisi menggunakan tombol Setup Material.
• Dalam dialog ini, pastikan untuk menyelaraskan asal material ke braket.
• Gunakan endmill datar 1/32" dan 1/64" untuk bagian depan board, dan 1/32" untuk bagian belakang board. (Bagian belakang juga merupakan tempat Anda dapat menambahkan end mill 1/16" opsional Anda.)

Pengaturan default untuk papan FR-1 Anda berfungsi dengan baik untuk proyek ini. Jika Anda ingin bereksperimen dengan lebih banyak jarak jejak, Anda dapat mengaktifkan Mode BitBreaker (Preferensi > klik pada kotak BitBreaker) dan bereksperimen dengan pengaturan kedalaman dan jarak (ini untuk pengguna yang tahu jalan di sekitar pabrik).

Jika Anda memerlukan penyegaran dalam menggunakan Mesin Penggilingan PCB Desktop Bantam Tools dan menyiapkan perangkat lunak, lihat panduan Memulai ini.

Langkah 5: Potong Jam Tangan

Muat PCB kosong Anda:

• Gunakan tombol Loading untuk membawa machining bed ke depan.
• Tutup satu sisi FR-1 dua sisi dengan selotip dua sisi, dan cocokkan papan dengan sudut kiri braket pelurus.
• Tekan papan dengan kuat lalu tekan tombol Beranda.

Potong papan Anda:

Pertama potong jejak dan lubang untuk bagian atas. Lakukan ini dengan mengklik Jejak dan Lubang di jendela file rencana

• Setelah selesai, balikkan papan di perangkat lunak Bantam Tools dengan mengklik tombol Bawah.
• Balikkan juga papan sebenarnya di dalam mesin sehingga sisi yang belum dipotong menghadap ke atas. Pastikan sisi bawah papan rata dengan sudut kanan jig pelurusan.
• Klik Jejak dan Garis Besar di jendela file rencana.

Penggilingan akan memotong jejak dan lubang yang tersisa, dan Anda akan memiliki papan yang sudah jadi!

Langkah 6: Solder pada Elektronik

Sekarang sampai pada bagian yang membosankan: menyolder komponen ke jam tangan. Jika Anda baru mengenal penyolderan permukaan, atau penyolderan secara umum, baca deskripsi di bawah ini. Anda juga dapat menemukan beberapa tip di proyek Light-Up PCB Necklace.

Untuk proses ini, kami menggunakan oven pemanggang roti untuk mengalirkan kembali solder komponen SMD yang lebih kecil seperti LED dan resistor. Kemudian kami menggunakan besi solder biasa untuk memasang komponen yang lebih besar seperti soket IC, tombol, dan dudukan baterai.

Ikuti langkah-langkah umum ini untuk menambahkan komponen:

Komponen SMD

• Oleskan pasta solder ke 8 bantalan, yang akan memasang 2 LED dan 2 resistor. Simak foto-foto di atas untuk mendapatkan lokasi penempatannya.
• Periksa apakah Anda mengetahui polaritas LED. Untuk melakukan ini, Anda dapat menggunakan multimeter dalam pengaturan "kontinuitas", atau Anda dapat melihat LED dan menemukan tanda centang atau garis hijau, yang menandai sisi tanah.
• Menggunakan pinset, tempatkan LED dan resistor pada bantalan dengan pasta solder. Pastikan untuk mendapatkan polaritas yang benar! Untuk kedua LED, ground lebih dekat ke bagian bawah jam tangan.
• Gunakan kompor listrik, oven pemanggang roti, atau hanya besi solder biasa untuk melelehkan pasta solder dan menempelkan komponen.

Soket IC

• Tekuk ujung soket IC lubang tembus sehingga terlihat seperti komponen SMD, bukan komponen lubang tembus.
• Bantalan pada jam tangan akan cukup panjang untuk menampung ujung soket yang bengkok. Tempatkan soket dan pastikan Anda memahami cara memasangnya ke jam tangan.
• Lepaskan soket, dan oleskan pasta solder pada setidaknya satu bantalan di setiap sisi soket. Saya biasanya melakukan satu sudut dan kemudian sudut yang berlawanan.
• Tempatkan kembali soket pada bantalan dengan tanda pelurusan menghadap ke atas. Ini tidak diperlukan, tetapi ini akan membantu Anda mengingat ke arah mana ATtiny masuk.
• Tekan soket ke bawah hingga benar-benar turun di papan, dan gunakan besi solder untuk menempelkan timah dengan pasta solder ke papan.
• Selesai menyolder sisa timah ke bantalan dengan besi solder dan gulungan solder biasa.

Tombol

• Bergantung pada tombol mana yang Anda dapatkan, Anda mungkin harus menekuk ujungnya ke bawah agar lebih baik menyentuh bantalan.
• Tempatkan tombol di papan dan pastikan 2 sadapan yang biasanya terbuka ada di bantalan kiri bawah dan kiri atas. (Saat tombol ditekan, 2 bantalan kiri terhubung.)
• Gunakan teknik penyambungan yang sama yang dijelaskan di bagian soket IC di atas untuk menyolder tombol.

Vias

• Untuk vias, Anda dapat menggunakan kabel yang dipotong dari LED atau resistor, atau Anda dapat mengupas kabel penghubung inti padat 22-gauge.
• Tempelkan kawat melalui lubang dan gunakan besi solder untuk menyolder kawat ke bantalan di kedua sisi papan.
• Potong kelebihan kabel dengan gunting kawat.

Tempat Baterai

• Gunakan selotip untuk menahan dudukan baterai CR2032 yang dipasang di permukaan saat Anda menyoldernya. (Ini menjadi sangat panas sehingga Anda tidak ingin memegangnya dengan jari Anda!)
• Pasang dudukan ke bagian belakang papan dengan menyolder kaki di kedua sisi ke bantalan persegi.

Langkah 7: Tambahkan Tali

Bagian ini benar-benar terserah Anda. Cara termudah untuk menambahkan tali adalah dengan menjahit beberapa strip velcro murah yang dapat Anda temukan di toko kerajinan/kain seperti Michael's atau Jo-Ann Fabrics. Akhirnya kami ingin membuat tali dari bahan yang lebih bagus seperti kulit, dan menambahkan gesper untuk mengencangkannya, tetapi ini berfungsi untuk sementara.

Beri tahu kami jika Anda menemukan cara keren untuk memasang jam tangan ke pergelangan tangan Anda!

Langkah 8: Program ATtiny

Sekarang jam tangan secara fisik lengkap, tetapi chip ATtiny belum tahu cara mengontrol LED. Makanya kita harus memprogramnya.

Ada beberapa opsi untuk memprogram ATtiny. Anda dapat membuat sirkuit papan tempat memotong roti cepat, menggunakan papan pemrograman ATtiny khusus, atau Anda dapat membuat perisai Arduino yang bagus, seperti yang kami lakukan, sehingga Anda dapat dengan mudah memprogram chip ini mulai sekarang.

Jika Anda seorang pembuat perisai Arduino yang berpengalaman dan Anda ingin memilih metode ini, file papan untuk programmer (TinyProgShield.brd) tersedia pada langkah ini. Cukup potong, solder komponen, dan pasangkan dengan Arduino Anda.

File.ino di sini dan di langkah intro adalah file yang akan Anda gunakan untuk memprogram ATtiny85 Anda. Ubah waktu dalam kode menjadi waktu saat ini. Pastikan untuk mengunggah file ke ATtiny Anda dalam satu atau dua menit sehingga arloji disinkronkan dengan waktu yang tepat.

Langkah 9: Variasi Lainnya

Seperti disebutkan pada langkah pertama, Sam membuat jam tangan versi SMD sepenuhnya, lengkap dengan ATtiny yang dipasang di permukaan. Karena Anda tidak dapat mengeluarkan ATtiny untuk memprogramnya, ia harus menambahkan port mini-USB yang menghubungkan ke pin yang diperlukan sehingga ATtiny dapat diprogram secara eksternal.

Dia kemudian membuat pelindung untuk ujung lain dari kabel USB sehingga yang perlu Anda lakukan hanyalah mengaitkan arloji ke pelindung dan kemudian memprogram ATtiny seolah-olah ada di pelindung.

Langkah 10: Gunakan

Pasang Nerd Watch Anda dan uji dengan menekan tombol.

Bisakah Anda membaca waktu? Jika Anda dapat mengetahui waktu dengan menonton urutannya sekali saja, maka selamat, Anda seorang kutu buku! Jika Anda perlu dua atau tiga kali untuk mendapatkan waktu, yah, Anda masih seorang kutu buku karena Anda mengenakan jam tangan yang sangat kutu buku ini.

Ada pertanyaan atau komentar? Tembak kami email di [email protected].