Calibre Vernier Digital Hackeado usando Arduino: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Então, que tal fazer algumas medições com seu Digital Vernier Caliper e ter seu Arduino para trabalhar com essas medições? Talvez salvá-los, fazer alguns cálculos baseados em ou adicionar essas medições a um loop de feedback do seu dispositivo mecânico. Neste instrutível, vamos desmontar um calibrador digital Vernier, conectar alguns fios nele e fazer a interface do calibrador com o Arduino para exibir seus valores medidos no monitor serial Arduino.

Etapa 1: como isso pode ser feito

Acontece que alguns calibradores digitais são capazes de transmitir os dados medidos que aparecem em seus monitores usando diferentes protocolos a serem usados por outros dispositivos.

Na verdade, HÁ um lugar para um soquete de interface na placa do compasso, mas não há nada soldado nele.

Você pode simplesmente deslizar para fora a tampa superior da tela (não a tampa da bateria) e você encontrará 4 almofadas que deveriam ter um soquete para se comunicar com o calibrador, mas não são:(.

Este fato foi descoberto há muitos anos em diferentes compassos e este instrutível está focando no modelo exato do paquímetro digital chinês que você pode ver nas fotos. Portanto, certifique-se de que o seu seja o mesmo modelo, pois modelos diferentes podem ter protocolos diferentes para trabalhar com, portanto, códigos diferentes para usar, mas a ideia principal é a mesma entre a maioria desses chineses.

Estava indo para:

• Desmonte o compasso de calibre
• Encontre onde podemos soldar um soquete de interface à placa
• Identificar a pinagem do conector
• Solde-o e monte o compasso de calibre
• Faça engenharia reversa dos dados transmitidos para saber como seu protocolo funciona
• Mudança de nível dos sinais do Caliper para se adequar ao Arduino
• Faça upload do código e pronto:)

O que você precisará:

• Um Compasso Digital Vernier
• Arduino (qualquer tipo fará o trabalho)
• Placa conversora de lógica (vou anexar um esquema para uma)
• Um ferro de solda de ponta limpa e fina
• Fio de solda fino
• Alguns fios de ligação

Etapa 2: desmonte o compasso de calibre

• Em primeiro lugar, remova a bateria do calibrador de seu clipe.
• Para este modelo, você encontrará um papel-guia prateado na parte traseira e quatro parafusos de montagem embaixo dele. Eles estão segurando a caixa e precisamos desparafusá-los usando uma chave de fenda Philips. Você pode simplesmente passar a chave de fenda sobre o papel nas laterais e você verá seus orifícios de montagem.

Depois disso, você verá que o PCB está montado no painel frontal com quatro parafusos. Você precisa desparafusá-los com cuidado usando uma chave de fenda Philips de ponta fina

Tenha cuidado para não arranhar ou cortar nenhum dos vestígios em ambos os lados da placa de circuito impresso

• Agora, depois de retirar todos os parafusos e colocá-los em um lugar seguro onde não possam ser perdidos:),
• Você precisa levantar o PCB com cuidado, pois a tela e os três botões de borracha podem se desmanchar.
• Neste ponto, você pode puxar a tela e os botões do PCB e colocá-los com os parafusos e continuar seu trabalho com o PCB vazio.

Etapa 3: Encontre as almofadas necessárias para soldar o soquete

Agora, quando você olha para o lado superior da placa de circuito impresso, pode facilmente identificar onde o conector de dados deve ser montado.

Você também pode ver que os cabeçalhos de pinos genéricos não podem ser soldados sem muitos ajustes, já que a distância do conector é menor que a deles (distância: distância entre os centros de dois blocos adjacentes no conector)

O passo dos cabeçotes dos pinos é de 100 mil ou 2,54 mm, então você pode dobrá-los levemente e soldá-los, ou você pode encontrar outro soquete.

E aqui é quando minha caixa cheia de apenas sentar em torno de PCBs teve um bom uso.

Eu encontrei um conector de cabo flexível de 4 pinos (conector FPC) perfeito em um dos antigos PCBs da unidade de CD-ROM e decidi usá-lo com o Caliper.

Não há necessidade de dizer que você deve ter cuidado ao dessoldar os conectores PCB, pois seu invólucro de plástico pode derreter.

Tenha cuidado também se você escolheu usar cabeçotes de pino ou um soquete especial como um conector, pois esse conector precisa ser capaz de se encaixar mecanicamente na abertura do conector na caixa do visor Caliper. (Você pode ver a imagem para mais esclarecimentos)

Etapa 4: identificar a pinagem do conector

Agora, depois de encontrar os pads necessários, precisamos saber a que cada pad está conectado.

Bem, já foi encontrado em outros projetos de engenharia reversa para estes Calipers e na maioria das vezes eles têm a mesma configuração (GND, DATA, CLOCK, VCC)

Para configurá-lo com você mesmo:

Remova a bateria

• definir seu multímetro no estado de campainha (teste de continuidade)
• Comece conectando uma ponta de prova ao terminal EV da bateria (GND) e descubra qual pino do conector está conectado ao solo usando a outra ponta de prova
• Faça o mesmo com o terminal Bateria + VE

Você pode dar aos outros dois pinos conectados ao chip quaisquer dois nomes (EX: D0 e D1), pois conheceremos suas funções posteriormente na etapa de engenharia reversa

Se não quiser configurar a pinagem, você pode estimar a pinagem do conector como:

(GND, DATA, CLOCK, VCC)

GND é o pad mais próximo do display

VCC é o pad mais próximo da borda do PCB

e os dois blocos maiores na borda do conector para montagem do conector são conectados ao GND (você pode verificá-los com um multímetro)

Etapa 5: Engenharia reversa do protocolo de comunicação

Depois de testar os sinais dos pinos de saída digital com um osciloscópio, aqui está o que parece.

você pode ver que um dos pinos funciona como um relógio para sincronizar a transmissão de dados (linha CLK) e o outro é a linha de dados, então estamos tratando de um protocolo de transmissão de dados sincronizados.

Acontece que: - Os dados são enviados em nível lógico de 1,5 Volts (parece lógico, pois é a mesma tensão da bateria de Vernier) - Os dados são enviados em 6 nibbles (6 x 4 bits) com um total de 24 bits - Há cerca de 200 mS entre o final de cada pacote de dados e o início do outro

Decidi amostrar os dados na borda ascendente do relógio, então depois de tentar com diferentes medidas no compasso de calibre e alterar seu modo de (mm para pol) e também exibir alguns valores negativos, obtive esta tabela (3ª fotos) para minhas condições de teste e comecei a descobrir o protocolo de comunicação

Então, depois de estudar os dados capturados:

- no modo mm: os bits nº 1 a 16 são a representação binária para o número exibido no calibre (multiplicado por 100) - no modo (polegadas): os bits nº 2 a 17 são a representação binária para o número exibido no caliper (multiplicado por 1000)

- o bit nº 21 representa o sinal negativo (1 se o número exibido for negativo e 0 se for positivo)

- o bit nº24 representa a unidade de medição (1 se a unidade for (in) e 0 se a unidade for (mm))

- no modo (polegadas): o bit nº 1 representa o segmento de 0,5 mil (1 se for adicionado e 0 se não for)

Etapa 6: Fazendo um conversor lógico

Agora precisamos mudar o nível de tensão dos dados do calibrador (1,5 volts não é adequado para trabalhar com o Arduino, é muito baixo) Eu adicionei um esquema para o conversor lógico que fiz para este projeto, mas como você pode ver os dados agora além de ser deslocado para o nível lógico de 5 volts, ele também será invertido, portanto, precisamos compensar isso no código.

Etapa 7: Código Arduino

E agora você está pronto para conectá-lo ao Arduino. Você pode encontrar o código anexado. Conecte o pino do relógio ao pino 2 ou 3 no Arduino uno, nano ou pro-mini (você precisará de um pino com capacidade de interrupção) conecte o pino de dados ao qualquer outro pino. Carregue o código e abra o monitor serial para ver os dados medidos

O código pode detectar automaticamente em qual modo o calibrador está trabalhando, digitalizando o 24º bit de dados