Montagem do "Wise Clock 2" (despertador baseado em Arduino com muitos recursos extras): 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:41

Este tutorial mostra como montar o kit para Wise Clock 2, um projeto de código aberto (hardware e software). Um kit Wise Clock 2 completo pode ser adquirido aqui. Em resumo, isso é o que o Wise Clock 2 pode fazer (com a versão atual do software de código aberto): - exibir a hora e a data atuais; - ler um arquivo editável pelo usuário do cartão SD e exibir seu conteúdo (que geralmente são citações, daí o "sábio" no nome); - fornecer funcionalidade de alarme; - fornecer controlabilidade remota (infravermelho). O kit Wise Clock 2 inclui o seguinte: 1. a placa do microcontrolador Duino644 (como um kit pronto para soldar); 2. o display de matriz de LED 16x32 (vermelho); 3. o gabinete (duas placas de acrílico e o hardware necessário). As etapas a seguir mostrarão como construir o Wise Clock 2, incluindo: - como soldar a placa Duino644; - como conectar o display; - como encerrar o relógio; - como torná-lo funcional (preparar o cartão SD, definir a hora, etc.).

Etapa 1: Conteúdo do Kit Duino644

Duino644 é o nome da placa microcontrolada usada no Wise Clock 2. O kit Duino644 contém os seguintes componentes: - PCB com o soquete do cartão SD soldado nele; - Chip ATmega644 e soquete de 40 pinos; - Chip DS1307 (controlador em tempo real) em pacote DIP de 8 pinos e um soquete de 8 pinos para ele; - Chip 24LC256 EEPROM em pacote DIP de 8 pinos e um soquete de 8 pinos para ele; - Bateria de célula tipo moeda CR1220 pequena, e seu suporte de plástico; - Cristal de 16 MHz e dois capacitores de 22pF; - cristal de 32768 Hz; - micro alto-falante; - micro interruptores angulares (4 peças); - Conector USB tipo miniB; - Conectores fêmea de 2x8 pinos (2 peças); - LED azul de alta intensidade em pacote 1206; - cabeçalho fêmea de 40 pinos; - regulador de tensão L78L33; - Conector de alimentação JST de 2 pinos e conector de alimentação JST de 2 pinos com cabos; - receptor de infravermelho IC e tomada de 3 pinos para ele; - Conector macho em ângulo reto de 6 pinos (para conector FTDI); - resistências de 10K (10 peças); - resistências de 4 K7 (3 peças); - resistor 75R; - capacitores de desacoplamento 100nF (3 peças); - Conector macho de 2x3 pinos (para conector ICSP). Depois de verificar se todos os componentes estão prontos, podemos prosseguir para a soldagem.

Etapa 2: Soldar Placa Duino644

Embora não seja recomendado como um kit inicial, Duino644 deve ser relativamente fácil de soldar. Apenas dois componentes requerem alguma experiência anterior de soldagem (e bons olhos e mão firme) porque eles são montados na superfície: um é o conector USB miniB, um componente passivo bastante resistente, que pode suportar muito calor, e o outro é o LED azul de 2 terminais, em (um dos) maiores pacotes SMD. 1. (Foto 2.1) Vamos começar com o conector USB miniB. Posicione-o de forma que as 2 saliências plásticas entrem em seus respectivos orifícios na placa de circuito impresso e o conector fique mais próximo da placa. Solde as quatro "orelhas" laterais primeiro para prendê-lo no lugar, depois continue com os 5 pinos de conexão. Use uma lupa para se certificar de que nenhuma ponte de solda foi deixada entre elas. Para remover as possíveis pontes, use um pavio de dessoldar. Não tenha pressa, este não é (tal) um componente sensível à temperatura. 2. A seguir, soldaremos o resistor de 75 ohms (roxo, verde, preto, dourado, marrom) em seu lugar, marcado com R14. 3. Vamos aplicar a experiência adquirida com a soldagem do conector SMD ao LED. A orientação deste componente é importante, por isso deve ser posicionado corretamente. O cátodo (terminal negativo) do LED é marcado com um ponto verde (a lupa definitivamente ajuda aqui). No PCB, o cátodo é marcado com 3 pontos. Derreta um pouco de solda na almofada do cátodo, em seguida, coloque o cátodo do LED sobre essa almofada e solde com a bolha existente. Em seguida, solde a almofada do ânodo. 3. (Foto 2.2) Neste ponto, fazemos uma primeira verificação, para ter certeza de que a placa recebe energia do USB. Basta conectar o cabo USB e o LED deve ficar azul brilhante. Temos ignição! 4. Em seguida, soldaremos os resistores. Comece com os três resistores de 4K7 (amarelo, roxo, preto, marrom, marrom): R5, R6, R7 (a orientação não é importante). Em seguida, coloque e solde os resistores restantes de 10K (marrom, preto, laranja, dourado): R1, R2, R3, R4, R8, R9, R10, R11, R12, R13. 5. (Foto 2.3) Em seguida, coloque e solde os soquetes de IC, começando com o grande de 40 pinos e continuando com os 2 pequenos de 8 pinos. Preste atenção ao posicionar os encaixes de forma que seus entalhes coincidam com os da serigrafia. Posteriormente, isso ajudará a inserir corretamente os próprios circuitos integrados. 6. Solde os dois cristais nos locais marcados com "XTAL" e "Q2", respectivamente (sua orientação não é importante). 7. Solde os capacitores 22pF (cor laranja) em seus lugares, marcados C1 e C2 (orientação não importante). 8. Solde os três capacitores de desacoplamento 100nF (cor azul) em seus lugares, marcados com C3, C5, C8 (orientação não importante). 9. Coloque e solde o suporte plástico da bateria na posição marcada e, em seguida, insira a bateria tipo moeda no suporte (pólo positivo voltado para a placa, negativo voltado para cima). 10. Insira e solde os dois cabeçotes 2x8 fêmea em suas posições marcadas (cantos inferiores da placa). Estes são os conectores do painel da tela. 11. Solde os quatro micro interruptores (botões de pressão) em suas posições marcadas: - três vão na parte superior da placa e são usados pela funcionalidade de relógio (configurar alarme, acessar menus etc); - um vai no lado esquerdo da placa e é o botão de reset. 12. Solde o micro alto-falante em seu local demarcado, no topo da placa (a orientação não é importante). 13. Solde o conector fêmea de 3 pinos no canto superior esquerdo da placa (marcado como IR). Este é o soquete para o receptor infravermelho. Insira o receptor IR no soquete, voltado para o interior da placa. Em seguida, dobre seus terminais em 90 graus, de forma que ele fique voltado para cima (na linha do controle remoto da TV). 14. Insira o chip regulador de tensão L78L33, prestando atenção para que sua orientação corresponda à da serigrafia. 15. Solde o coletor macho em ângulo reto de 6 pinos no local marcado com FTDI. 16. (Foto 2.4) Insira os circuitos integrados em seus respectivos soquetes, prestando atenção especial em sua orientação. O grande chip ATmega644 tem o entalhe voltado para o topo da placa. Os outros dois chips pequenos têm entalhes na parte inferior da placa. O DS1307 deve ser colocado no soquete próximo à bateria tipo moeda. O 24LC256 deve ser colocado em seu soquete próximo à borda inferior da placa, conforme marcado. Neste ponto, a placa do microcontrolador Duino644 está montada e pronta para teste (ou uso). Deve ser parecido com o da foto 2.5. A seguir, conectaremos a placa de vídeo. Em seguida, programaremos o chip ATmega644 com o esboço do Wise Clock mais recente, por meio do IDE do Arduino.

Etapa 3: conecte a tela e coloque o relógio

Insira o Duino644 recém-cunhado na parte de trás do painel da tela (como na foto 3.1 anexada), certificando-se de que os dois conjuntos de conectores (conectores machos no painel da tela e conectores fêmeas na placa do Duino644) se encaixam. Pressione suavemente até que os conectores estejam totalmente plugados e certifique-se de que as duas placas estejam paralelas. Este é o único anexo entre as duas placas (não há fixadores ou parafusos) e será protegido pelo gabinete. O invólucro consiste em duas placas de acrílico ensanduichando as duas placas (Duino644 e a tela). Essas placas são mantidas no lugar com espaçadores aparafusados (e parafusos e porcas). Vamos continuar fixando os espaçadores de náilon branco (espaçadores) em ambos os lados do painel da tela, nos quatro orifícios nos cantos. Os espaçadores mais curtos vão na frente do display, os mais longos são aparafusados na parte de trás (como mostrado na foto 3.2). Observe as arruelas usadas com os espaçadores curtos, elas criam um pequeno espaço entre o painel de acrílico frontal e o próprio display de LED, para que não se toquem. Depois que os espaçadores estiverem apertados, coloque e aparafuse a placa de acrílico frontal e, em seguida, vá para a placa traseira. Aperte todos os parafusos e porcas enquanto o gabinete fica sobre uma superfície horizontal (mesa), para garantir que o conjunto seja firme e não haja torção. Depois de preparar o cartão SD, devemos estar prontos para testar o relógio.

Etapa 4: preparar o cartão SD

O Wise Clock 2 exibe cotações recuperadas de um arquivo de texto armazenado no cartão SD (foto 4.1). O nome deste arquivo é "quotes.txt" e faz parte do arquivo zip que contém o esboço (baixe aqui). Também pode ser criado do zero, como um arquivo de texto ASCII, para incluir as citações favoritas, na seqüência desejada. A única restrição (no software) é o comprimento da linha, que não pode exceder 150 caracteres. As linhas são separadas por CR / LF (retorno de carro / alimentação de linha ou códigos ASCII 13/10). O cartão SD deve ser formatado como FAT (também conhecido como FAT16). Isso pode ser feito no Windows, selecionando "Formatar" no Explorador de Arquivos, que exibe a caixa de diálogo mostrada na foto 4.2. Nota: A capacidade máxima que o FAT16 pode suportar é 2 GB. Outro arquivo importante no cartão SD é "time.txt", necessário para configurar o relógio. O arquivo "Time.txt" contém uma linha como esta: 12: 22: 45Z2009-11-14-6 que precisa ser modificado para refletir a hora e a data atuais. Quando o relógio é ligado (com o cartão SD inserido), a hora e a data lidas nesta linha serão definidas no relógio em tempo real como a hora e a data atuais, respectivamente. Depois que o relógio é (automaticamente) configurado ao ligar, o arquivo "time.txt" é marcado como excluído, de forma que da próxima vez que o relógio for ligado o arquivo não seja encontrado. Os dois arquivos, quotes.txt e time.txt, podem ser encontrados no arquivo zip que contém o esboço.

Etapa 5: programe o Duino644 com o esboço "Wise Clock 2"

1. Baixe o esboço do Wise Clock do local especificado. 2. Adicione as bibliotecas Sanguino ao seu IDE Arduino. (Duino644 é um sabor de Sanguino, se preferir. É compatível com Sanguino e usa as mesmas bibliotecas desenvolvidas pela equipe Sanguino para suportar sua própria placa. Agradecemos a eles.) 3. Inicie o IDE Arduino e selecione "Sanguino" como o alvo (ver foto 5.1). 4. Abra o esboço do Wise Clock no Arduino IDE e compile-o. 5. Usando um cabo FTDI ou breakout FTDI (conectado entre o USB e o conector FTDI de 6 pinos na placa Duino644), carregue o esboço compilado (veja a foto 5.2). Nota: O código mencionado acima foi testado e confirmado para funcionar com o Arduino IDE versão 17.

Etapa 6: ligue o relógio e aproveite

Agora que o relógio está montado e programado, é hora de ligá-lo com o cabo USB, de preferência de um adaptador USB, como os usados para recarregar iPhones e outros dispositivos móveis (foto 2). Aproveite!