The Nerd Watch: 10 Passos (com Imagens)

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

O Nerd Watch exibe o tempo em binário quando o botão é pressionado e foi criado por Sam DeRose durante um estágio de verão em nosso HQ. O relógio mostra a hora e os minutos piscando dois LEDs em sequência para representar dois números binários de 4 bits (no formato big-endian). Aqui está uma ótima descrição de como ler números binários.

Este tutorial (escrito por Sam DeRose) mostra como construir um Nerd Watch do zero com alguns componentes eletrônicos e uma máquina de fresagem de PCB de mesa Bantam Tools. Ele presume que você já tenha experiência anterior em trabalhar com componentes eletrônicos de montagem em superfície e que não seja um estranho para multímetro e solda. Também é útil obter algumas informações sobre como o Arduino funciona.

Etapa 1: algumas observações antes de começar

Como Dizer a Hora: O primeiro número representa a hora e o segundo número representa o número para o qual o ponteiro dos minutos estaria apontando se fosse um relógio analógico. Por exemplo, se o relógio piscar 0010 - 0110, isso corresponde a 2 - 6, o que significa que a hora é 2 e o ponteiro dos minutos aponta para o 6, tornando-o 2:30. (Confira a imagem acima para uma descrição gráfica!) Não há indicação de a.m. ou p.m., mas espero que esteja claro se são 2h30 da manhã ou não.

O relógio é baseado em um projeto que Tony DeRose fez para a Maker Faire. Ele usa o mesmo código e esquema, mas agora a placa está disposta para se parecer mais com um relógio, e componentes de montagem de superfície (SMD) mais elegantes são usados para torná-lo mais discreto.

Nota: Sam fez muitas iterações neste relógio - você verá os números das versões nas fotos. Por causa disso, as imagens de progresso neste post pulam entre as diferentes versões com bastante frequência. O processo geral para cada versão é exatamente o mesmo, então não se preocupe se o seu relógio não se parecer exatamente com a imagem.

Outra observação: A parte principal deste tutorial cobre como construir a versão 2.5, a versão mais atual que usa um chip ATtiny normal. No entanto, a Etapa 9 mostra uma variação, a versão 3.1, que usa um ATtiny de montagem em superfície e uma porta mini-USB para programá-lo. Esta versão é significativamente mais difícil de construir e programar, então eu recomendo começar com a versão 2.5 e tentar apenas a versão 3.1 se você se sentir realmente ambicioso (ou tiver experiência com soldagem de componentes SMD).

Etapa 2: como funciona

O chip ATtiny (o chip IC preto de 8 pinos) é o coração do relógio. Esse chip é basicamente uma versão pequena do mesmo chip que está dentro de um Arduino e, portanto, pode ser programado para executar funções diferentes. Nesse caso, o chip possui um programa que aguarda o pressionamento de um botão e, quando detecta um, aterra vários de seus pinos para que a corrente possa fluir de +3 volts pelos LEDs, acendendo-os. O ATtiny possui um relógio interno, portanto os LEDs são programados para piscar para mostrar a hora.

Etapa 3: ferramentas, materiais e arquivos

FERRAMENTAS

• Bantam Tools Desktop PCB Milling Machine
• Computerwith Bantam Tools software instalado
• Suporte de alinhamento e ferramentas de montagem incluídas com a fresadora
• Ferro de solda
• Fresas de topo planas, 1/64 ", 1/32" e 1/16 "(opcional, mas recomendado, para limpar o excesso de cobre)

MATERIAIS

• PCB em branco, FR-1, frente e verso
• Fita dupla face
• Solda
• Pasta de solda
• Agulha de costura
• Fio, preto
• Correias de velcro, 3/4 ", pretas ou outra forma de pulseira de relógio

COMPONENTES ELETRÔNICOS

• Soquete IC, 8 pinos
• Chip Atmel ATtiny Usamos o ATtiny85.
• LEDs, SMD (2) SMD = dispositivo de montagem em superfície
• Resistores, ~ 50 ohms, SMD (2) O valor exato não é importante.
• Botão momentâneo, quadrado, SMD Usamos estes, mas outros cabem também.
• Bateria de célula tipo moeda, CR2032, 3 volts
• Porta-bateria de célula tipo moeda

ARQUIVOS

• Arquivo de placa EAGLE NerdWatchV2.5.brd para o relógio
• Arduino sketch NerdWatch.ino para ir para o ATTiny. O arquivo.zip incluído aqui tem o esboço, bem como as bibliotecas que você precisará instalar para fazer o esboço funcionar corretamente.

Arquivo EAGLE para ATtiny Programmer TinyProgShield.brd (opcional)

• NOTA: Lembre-se de instalar as bibliotecas no Arduino antes de tentar compilar o esboço. Veja como:

  • Baixe e instale o Arduino, se ainda não o fez. Você pode obtê-lo no site do Arduino.
  • Baixe o arquivo NerdWatch.zip e lembre-se de onde você o salvou.
  • Inicie o Arduino. Vá para Sketch> Import Library> Add Library e navegue até onde você salvou NerdWatch.zip.
  • Selecione todo o arquivo.zip e deixe o Arduino instalar as bibliotecas automaticamente.
  • Reinicie o Arduino para ativar as bibliotecas. Nota: Se você tiver qualquer problema, os Fóruns do Arduino são um lugar espetacular para fazer perguntas, tanto para usuários avançados quanto para novos programadores.
  • Use o Arduino para abrir NerdWatch.ino e compilar seu código.

Para a versão 3.1, você precisará destes arquivos:

• Arquivo EAGLE NerdWatchV3.1.brd
• NerdWatch.zip mesmo arquivo da v2.5
• Arquivo EAGLE SMDtinyProgrammer.brd para a placa do programador SMD ATtiny

Etapa 4: Configurar o software da máquina fresadora Bantam Tools

Abra o software Bantam Tools. Em seguida, conecte sua fresadora ao computador e ligue-a.

Importe o arquivo EAGLE para o software Bantam Tools e execute as seguintes etapas para configurar o corte:

• Use o botão Setup Fixturing para guiá-lo pela instalação e localização do suporte de alinhamento.
• Depois que o suporte estiver instalado, defina seu material para a placa FR1 de dupla face usando o botão Configurar material.
• Neste diálogo, certifique-se de alinhar a origem do material ao colchete.
• Use uma fresa de topo plana de 1/32 "e 1/64" para a frente da placa e uma fresa de topo de 1/32 "para a parte de trás da placa. (A parte traseira também é onde você pode adicionar sua fresa de topo opcional de 1/16".)

A configuração padrão da placa FR-1 funciona bem para este projeto. Se quiser experimentar mais eliminação de traços, você pode ativar o modo BitBreaker (Preferências> clique na caixa BitBreaker) e experimentar as configurações de profundidade e eliminação (isso é para o usuário que conhece o caminho em torno de um moinho).

Se você precisar de uma atualização sobre como usar a máquina de fresagem de PCB de mesa Bantam Tools e configurar o software, verifique este guia de introdução.

Etapa 5: recorte o relógio

Carregue seu PCB vazio:

• Use o botão de carregamento para trazer a mesa de usinagem para frente.
• Cubra um lado de um FR-1 de dupla face com fita dupla-face e combine a placa com o canto esquerdo do suporte de alinhamento.
• Pressione o tabuleiro com firmeza e, em seguida, pressione o botão Home.

Corte sua prancha:

Primeiro corte os rastros e os orifícios para o topo. Faça isso clicando em Traces and Holes na janela do arquivo de plano

• Quando terminar, vire a placa no software Bantam Tools clicando no botão Inferior.
• Vire também a placa real na máquina de forma que o lado não cortado fique para cima. Certifique-se de que o lado inferior da placa esteja alinhado com o canto direito do gabarito de alinhamento.
• Clique em Traces and Outline na janela de arquivos do plano.

O moinho irá cortar os vestígios e buracos restantes, e você terá uma placa acabada!

Etapa 6: solda na eletrônica

Agora vem a parte tediosa: soldar os componentes no relógio. Se você é novo na soldagem de montagem em superfície, ou soldagem em geral, leia a descrição abaixo. Você também pode encontrar algumas dicas no projeto Light-Up PCB Necklace.

Para este processo, usamos uma torradeira para refluir a solda de componentes SMD menores, como LEDs e resistores. Em seguida, usamos um ferro de solda comum para prender os componentes maiores, como o soquete IC, botão e suporte da bateria.

Siga estas etapas gerais para adicionar os componentes:

Componentes SMD

• Aplique pasta de solda nas 8 pastilhas, que montarão os 2 LEDs e os 2 resistores. Confira as fotos acima para saber os locais de colocação.
• Verifique se você conhece a polaridade dos LEDs. Para fazer isso, você pode usar um multímetro em sua configuração de "continuidade", ou você pode olhar para o LED e encontrar a marca ou linha (s) verde (s), que marca o lado do solo.
• Usando uma pinça, coloque os LEDs e resistores nas almofadas com a pasta de solda. Certifique-se de obter a polaridade correta! Para ambos os LEDs, o aterramento está mais próximo da parte inferior do relógio.
• Use uma placa de aquecimento, torradeira ou apenas um ferro de solda comum para derreter a pasta de solda e prender os componentes.

Soquete IC

• Dobre as pontas do soquete do IC através do orifício de forma que pareça um componente SMD em vez de um componente do orifício passante.
• As almofadas do relógio serão longas o suficiente para acomodar os cabos dobrados do soquete. Coloque o soquete e certifique-se de entender como ele se encaixa no relógio.
• Remova o soquete e aplique pasta de solda em pelo menos uma almofada de cada lado do soquete. Normalmente faço um canto e depois o oposto.
• Coloque o soquete de volta nas almofadas com a marca de alinhamento voltada para cima. Isso não é obrigatório, mas o ajudará a lembrar em que direção o ATtiny entra.
• Pressione o soquete para baixo de forma que fique totalmente para baixo na placa e use um ferro de solda para prender os fios com a pasta de solda na placa.
• Termine de soldar o resto dos cabos nas almofadas com um ferro de solda e um carretel de solda normal.

Botão

• Dependendo de qual botão você obtiver, pode ser necessário dobrar os cabos para que eles entrem em contato melhor com os blocos.
• Coloque o botão na placa e certifique-se de que os 2 terminais que normalmente estão abertos estão nos blocos inferior esquerdo e superior esquerdo. (Quando o botão é pressionado, os 2 pads esquerdos são conectados.)
• Use a mesma técnica de aderência explicada na seção do soquete IC acima para soldar o botão.

Vias

• Para as vias, você pode usar um cabo cortado de um LED ou resistor, ou pode retirar um comprimento de fio de conexão de núcleo sólido de calibre 22.
• Passe o fio pelo orifício e use um ferro de solda para soldar o fio nas almofadas em ambos os lados da placa.
• Corte o excesso de fio com um alicate.

Suporte da bateria

• Use fita adesiva para segurar o suporte da bateria CR2032 de montagem saliente no lugar enquanto você o solda. (Fica muito quente, então você não quer segurá-lo com os dedos!)
• Prenda o suporte na parte de trás da placa soldando os pés de ambos os lados nas almofadas quadradas.

Etapa 7: adicionar a alça

Esta parte é realmente com você. A maneira mais fácil de adicionar uma tira é costurando algumas tiras de velcro baratas que você pode encontrar em qualquer loja de tecidos / artesanato como Michael's ou Jo-Ann Fabrics. Eventualmente, gostaríamos de fazer a pulseira com um material mais bonito, como couro, e adicionar uma fivela para prendê-la, mas isso funciona enquanto isso.

Informe-nos se encontrar alguma maneira legal de prender o relógio no pulso!

Etapa 8: programe o ATtiny

Agora o relógio está fisicamente completo, mas o chip ATtiny ainda não sabe como controlar os LEDs. É por isso que temos que programá-lo.

Existem várias opções quando se trata de programar um ATtiny. Você pode fazer um circuito de placa de ensaio rápido, usar uma placa de programação ATtiny especial ou pode fazer um escudo Arduino bacana, como fizemos, para que você possa programar facilmente esses chips de agora em diante.

Se você é um fabricante experiente de escudo Arduino e gostaria de escolher este método, o arquivo da placa para o programador (TinyProgShield.brd) está disponível nesta etapa. Simplesmente corte-o, solde os componentes e acople-o ao Arduino.

O arquivo.ino aqui e na etapa de introdução é o arquivo com o qual você irá programar seu ATtiny85. Altere a hora no código para a hora atual. Certifique-se de carregar o arquivo em seu ATtiny dentro de um ou dois minutos para que o relógio seja sincronizado com a hora correta.

Etapa 9: Outras variações

Conforme mencionado na primeira etapa, Sam fez uma versão totalmente SMD do relógio, completa com um ATtiny de montagem em superfície. Já que você não pode puxar o ATtiny para programá-lo, ele teve que adicionar uma porta mini-USB que se conecta aos pinos necessários para que o ATtiny possa ser programado externamente.

Em seguida, ele fez uma blindagem para a outra extremidade do cabo USB, de modo que tudo o que você precisa fazer é enganchar o relógio na blindagem e programar o ATtiny como se estivesse na blindagem.

Etapa 10: Use

Coloque seu Nerd Watch e teste-o apertando o botão.

Você pode ler o tempo? Se você consegue saber as horas assistindo a sequência apenas uma vez, então parabéns, você é um nerd! Se você demorar duas ou três vezes para obter o tempo, bem, você ainda é um nerd porque está usando este relógio super nerd.

Tem alguma pergunta ou comentário? Envie-nos um e-mail para [email protected].