MechWatch - isang Pasadyang Digital na Panonood: 9 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Ang MechWatch ay isang relo na dinisenyo ko upang magkaroon ng mga kalamangan ng Arduino sa mga tuntunin ng kakayahang umangkop, ngunit nais kong magmukha at maramdaman ito bilang isang propesyonal na ginawa hangga't maaari. Sa pagtatapos na ito, ang itinuro ay gumagamit ng medyo advanced na mount mount electronics (walang nakalantad na koneksyon sa solder) at kagamitan sa paggiling ng CNC.

Magsisimula ako sa kung paano binabasa ang oras, na may isang paglalarawan sa pangalawang larawan. Mayroong dalawang mga singsing na LED, ang isa ay oras na kamay at ang iba pa ay gumaganap bilang isang minutong kamay, na tumuturo mula 1-12 tulad ng sa isang analog na mukha ng orasan. Dahil ang minutong kamay ay maaari lamang ilipat sa loob ng 5 minutong pagdaragdag mayroong 4 na magkakahiwalay na LED upang ipakita ang anumang solong minuto. Bilang isang halimbawa ang pangatlong larawan ay nagpapakita ng relo na nagpapakita ng 9:41.

Ang pakikipag-ugnay sa relo ay ginagawa sa pamamagitan ng isang dalawang-way na switch sa gilid na dumulas patungo sa mga lug (pasulong / paatras). Upang maitakda ang oras:

1. itulak at hawakan ang switch hanggang sa patayin ang mga ilaw. Kapag ito ay inilabas ang oras ay flashing at ang switch ay maaaring itulak pataas / pababa upang baguhin ang oras

2. Itulak at hawakan muli ang switch hanggang sa ang mga ilaw ay patayin upang lumipat sa pagtatakda ng mga minuto sa parehong pamamaraan

3. Itulak at hawakan ang switch hanggang sa muling patayin ang mga ilaw upang makatipid ng oras

4. Kung naghihintay ka ng masyadong mahaba habang itinatakda ang oras nang hindi pinipilit ang isang pindutan ang relo ay matutulog lamang nang hindi nakakatipid ng anumang mga pagbabago

Itinuturo ang balangkas na ito kung paano gawin ang kumpletong relo at ibibigay ang lahat ng kinakailangang mga file ng mapagkukunan.

Hakbang 1: Disenyo ng Elektronika

Ang hakbang na ito ay nagbabalangkas ng mga detalye ng electronics. Ang unang imahe ay ang iskemikong elektrikal, ipinapakita kung paano ang lahat ng mga bahagi ay nakabalangkas. Ipinapakita ng pangalawang imahe kung paano nakaayos ang board, ang tuktok ay pula at ang ilalim ay asul.

Para sa sinumang interesado sa eksaktong kuwenta ng mga materyales para sa lahat ng mga bahagi ng electronics pati na rin kung saan ko ito binibili, na-attach ko ang isang excel file na may mga link, kaysa gawin ang lahat na mag-scroll sa mahabang listahan.

Nais kong panatilihing malinaw ang tuktok ng circuit board na may isang pare-pareho na disenyo ng aesthetic, kaya inilagay ko ang microcontroller sa gitna at inayos ang RTC, Crystal at resistors sa paligid nito. Ang mga LED ay pumapalibot sa labas at kahit na ang mga bakas sa paligid ng labas ay salamin ang paikot na disenyo ng aesthetic.

Upang mai-interface ang mga LED gamit ang microcontroller maaari silang isagawa sa isang grid, na nangangailangan ng 12 digital I / O pin upang himukin sila. Gayundin nais kong gumamit ng isang real time na orasan (RTC) upang mapanatili ang oras upang mailagay ko ang microcontroller sa isang malalim na pagtulog upang makatipid ng kuryente. Gumagamit ang RTC ng mas kaunting lakas kaysa sa isang microcontroller, na nagpapahintulot sa hanggang 5 araw sa pagitan ng mga singil. Upang makipag-usap sa microcontroller ang RTC ay nangangailangan ng komunikasyon sa I2C. Pinili ko ang ATMEGA328P sapagkat natutupad nito ang mga kinakailangang ito at pamilyar na ako sa paggamit nito (ginagamit din ito sa maraming mga Arduino).

Upang makipag-ugnay sa relo kailangan ng gumagamit ng ilang uri ng switch, kaya natagpuan ko ang isang dalawang-daan na sliding switch na bumalik sa gitna gamit ang mga spring. Ang isang panlabas na sliding switch ay nakakabit sa switch ng elektrisidad gamit ang isang itinakdang tornilyo.

Nagpasya akong gumamit ng isang baterya ng lithium upang mapagana ang lahat at ang Qi inductive na pagsingil upang muling magkarga ito. Nais kong iwasan ang paggamit ng anumang uri ng mga konektor upang muling mag-recharge ng relo dahil nagpapakita ang mga ito ng mga bakanteng papasok sa dumi at tubig at malamang na magwasak sa paglipas ng panahon, na malapit sa balat. Matapos basahin ang higit pang mga sheet ng data kaysa sa nais ng sinuman, tumira ako sa BQ51050BRHLT. Mayroon itong mahusay na mga diagram ng sanggunian at isang built in na charger ng baterya ng lithium (ang puwang ay may premium).

Dahil walang magandang paraan upang ayusin ang mga Qi singil na electronics sa itaas, kailangan kong ilagay ito sa likod ng board gamit ang baterya. Ang switch ay matatagpuan din sa likuran, ngunit dahil ito sa isang mas mahusay na lokasyon upang maglakip ng isang panlabas na switch.

Hakbang 2: Electronics Assembly

Inayos ko ang halos lahat ng mga piraso ng electronics sa unang larawan. Iniwan ko ang ilan sa mga capacitor at resistor, sapagkat lahat sila ay magkatulad na hitsura at madaling makihalo o mawala.

Upang makuha ang solder sa mga pad, gagamit ako ng isang solong stencil. Mabilis kong ginawa ang may-ari sa pangalawang larawan upang mapanatili ang mga circuit board na nakahanay sa ilalim ng stencil, ngunit maraming magagamit na mas madaling mga pagpipilian, ang pinakasimpleng tape.

Ipinapakita ng pangatlong larawan ang stencil na nakahanay sa pisara. Ang pang-apat na larawan ay nagpapakita ng pagpapahid ng solder paste sa mga butas ng stencil. Mahalaga na ang stencil ay itinaas nang diretso pagkatapos maglapat ng solder. Ipinapakita din ng larawang ito ang pansamantalang paraan ng paggawa ko nito dahil hindi pa ako gumagamit ng stencil dati. Sa susunod hindi na ako bibili ng frame. Mas madali sana itong i-tape lamang ang isang mas maliit na sheet kasama ang isang gilid nang wala ang frame, mabuhay at matuto.

Ngayon ay isang nakakapagod at mahirap na gawain; ilagay ang bawat bahagi sa pisara na may isang pares ng sipit. Ipinapakita ng larawan 7 ang mga bahagi na nakalagay at ang larawan 8 ay nagpapakita ng kanilang solder.

Ang video na kapalit ng ika-6 na larawan ay nagpapakita ng proseso ng paghihinang. Gumagamit ako ng isang hot air soldering station na nakatakda sa 450C upang matunaw ang solder nang hindi ginugulo ang mga bahagi, halili posible na gumamit ng isang soldering oven upang gawin ang parehong bagay. Matapos ang paghihinang sa ibaba gumamit ng isang multimeter na nakatakda sa mode ng pagpapatuloy upang suriin ang mga shorts sa pagitan ng mga katabing mga pin sa IC. Kapag natagpuan ang isang maikling, gumamit ng isang panghinang upang i-drag ito palayo sa maliit na tilad at basagin ito.

Kapag ang paghihinang tulad nito mahalaga na dahan-dahang painitin ang board para sa isang pares na nai-minimize bago pumasok para sa matunaw. Kung hindi man ay maaaring sirain ng thermal shock ang mga bahagi. Iminumungkahi ko ang pagtingin sa mas detalyadong mga tagubilin kung hindi ka pamilyar sa pamamaraang ito.

Susunod, kinakailangan upang ikonekta ang coil sa 2 wire konektor at hawakan ito sa ibabaw ng base ng singilin. Kung naging maayos ang lahat ang berdeng singil na ilaw ay dapat i-on nang halos isang segundo pagkatapos ay patayin. Kung nakakonekta ang isang baterya ang berdeng ilaw na singil ay dapat manatili hanggang matapos itong singilin.

Matapos gumana ang pagsingil tulad ng inaasahan, ito ay ang parehong proseso upang maghinang sa tuktok na bahagi ng board. Isang tala para sa mga LED sa larawan 9, mayroong isang maliit na pagmamarka sa ilalim ng mga LED upang maipakita ang oryentasyon. Ang panig ng maliit na linya ay lumabas patungo sa makitid na dulo ng tatsulok sa LED na eskematiko. Mahalagang suriin ito para sa bawat ibabaw na mount LED na iyong ginagamit dahil ang mga marka ay maaaring magkakaiba sa pagitan ng iba't ibang mga tagagawa.

Hakbang 3: Elektronikong Programming at Pagsubok

Gumamit ng isang AVRISP mkII upang mai-program ang microcontroller (itulak at hawakan ang shift habang ang pag-click sa upload sa Arduino IDE). Posible ring gamitin ito upang masunog lamang ang bootloader bilang normal at gamitin ang serial na koneksyon sa likod ng relo gamit ang isang FTDI cable. Ngunit sa pamamagitan ng pag-iwas sa bootloader at pagprogram ng direkta sa AVR ISP mkII mas mabilis ang pagsisimula ng code sa power-up.

Ikinabit ko rin ang code sa hakbang na ito. Kung nais ng sinuman na tumingin nang mas malalim, binigyan ko ng puna ang code upang ipaliwanag kung ano ang ginagawa ng bawat bahagi. Ang pangkalahatang istraktura ng code ay isang machine ng estado. Ang bawat estado ay may isang piraso ng code na pinapatakbo nito pati na rin mga kundisyon upang lumipat sa ibang estado.

Karamihan sa code na pagkontrol sa mga I / O na pin ay direktang kinokontrol ang mga rehistro, medyo mahirap basahin ngunit maaari itong hanggang sa 10x na mas mabilis sa pagpapatupad kaysa sa digital. Isulat o Basahin.

Hakbang 4: Pag-setup ng Machining

Ang pag-setup ng machining para sa case ng relo ay medyo kumplikado at tumatagal ng kaunting paghahanda.

Ang mill na ginagamit ko ay isang Othermill v2 (tinatawag na Bantam Tools) na may toe clamp kit. Pinapayagan ako ng mga clamp na hawakan ang piraso ng trabaho mula sa mga gilid, na ginagamit ko para sa unang pag-set up.

Ang machining ng relo ay tapos na sa tatlong pag-setup. Ang unang pag-setup ay mayroon lamang panimulang materyal na naka-clamp sa kama ng CNC at pinuputol ng kiskisan ang panloob na hugis ng relo at tinatanggal ang kaunting ibabaw. Ang pag-setup ng software ng machining ay makikita sa ika-6 na larawan.

Ang pangalawang pag-setup ay nangangailangan ng isang pasadyang kabit upang hawakan ang case ng relo mula sa loob, kaya posible na kunin ang buong tuktok na labas na hugis ng relo. Ang pasadyang kabit ay makikita sa unang larawan na may sumabog na pagtingin sa pangalawang larawan. Ang maliit na piraso ng gitna ay may naka-tap na butas kaya kapag hinigpitan ang isang tornilyo ay binubuhat nito ang piraso at pinipilit ang dalawang piraso ng gilid sa relo, na hinahawakan ito sa lugar. Ang machining software para sa pangalawang pag-setup ay makikita sa larawan 7.

Ang pangatlong pag-setup ay nangangailangan ng isa pang pasadyang kabit upang hawakan ang relo; ang isang ito ay bahagyang mas simple. Ang kabit ay binubuo ng isang base at isang piraso na pumapasok sa loob ng relo. Ang piraso sa loob ng relo ay nagrerehistro na may dalawang post sa base at mga tornilyo sa lugar upang hawakan ang case ng relo nang baligtad.

Inilagay ko sa makina ang mga piraso ng kabit mula sa mas malaking mga chunks ng aluminyo at iniwan ang mga ito na konektado sa pamamagitan ng mga tab. Matapos makina ang magkabilang panig ay pinutol ko ang mga tab na may isang scroll saw at buhangin ang mga ito nang maayos.

Isinama ko ang mga fusion360 CAD file na ginamit ko upang gawin ang lahat ng mga bahagi (kabilang ang case ng relo at switch sa gilid), ngunit gamitin ang iyong sariling paghuhusga kung susubukan mong gawin ang mga bahagi. Hindi ako mananagot kung may mali at nasira.

Isang pahiwatig para sa paggawa ng mas tumpak na mga fixture: makina ang anumang bahagi na nakikipag-interface sa makina at pagkatapos ay ilagay ito sa huling lugar at pagkatapos ay i-machine ito sa huling sukat. Tinitiyak nito na maraming maliliit na error ang hindi magkakasama at hawakan ang case ng relo sa maling lugar. Ang kaalamang ito ay dinala sa iyo ng isang tumpok ng scrap aluminyo.

Hakbang 5: Machining ang Kaso

Ang panimulang blangko ng aluminyo ay makikita sa unang larawan. Gumagamit ako ng isang 1-1 / 4 hole saw upang alisin ang gitna, nakakatipid ito ng kaunting oras ng pag-machining.

Tulad ng nabanggit sa nakaraang hakbang mayroong 3 mga pag-setup sa pag-machining ng kaso. Ang unang pag-set up pagkatapos ng machining ay makikita sa larawan 2. Una kong ginamit ang 1 1/8 "end mill (patag sa ilalim) upang alisin ang karamihan sa materyal. Pagkatapos ay lumipat ako sa isang 1/32" end mill upang putulin ang 4 na tornilyo butas. Upang i-cut ang mga thread sa mga butas ng tornilyo pagkatapos ay gumagamit ako ng isang M1.6 thread mill (mula sa mga tool sa Harvey). Ang mga tukoy na setting na ginagamit ko ay nakapaloob sa Fusion360 CAD file.

Ipinapakita ng larawan 3 ang pangalawang pag-set up na tapos na ang machining at ipinapakita ng ika-4 na larawan ang pangatlong pag-set up bago ang pag-macho.

Ang pangalawang pag-setup ay naka-machine gamit ang isang 1/8 "end mill upang mabilis na matanggal ang karamihan sa materyal pagkatapos ay gumamit ako ng 1/8" ball mill (round end) upang putulin ang mga hubog na ibabaw. Ang mga operasyon ay pareho para sa pangatlong pag-setup din.

Ang pangalawang pag-setup ay nangangailangan ng paggamit ng isa pang dalubhasang tool, isang 3/4 slitting saw na may binagong arbor upang maaari itong magkasya malapit sa may hawak ng case watch. Ang slitting saw ay umiikot sa 16500 RPM at gumagalaw sa 30 mm / min. Ang bilis na ito tinutulak kung ano ang may kakayahang Iba pa, kaya maaaring kinakailangan upang mabagal pa ito. Ang hakbang na ito ay ipinapakita sa video sa itaas.

Kung naghahanap ka upang matuto nang higit pa tungkol sa mga detalye tungkol sa pagpoproseso ng CNC Ituturo kita sa NYC CNC sa YouTube, Gumagawa sila ng isang mas mahusay na trabaho kaysa sa maaari kong gawin dito.

Para lamang sa sanggunian para sa mga nakakaalam kung ano ang ibig sabihin nito, ang mga setting na ginamit sa othermill v2 para sa 1/8 end mill ay 16400 RPM (163.5 m / min), 300 mm / min, 1mm lalim ng hiwa at 1.3mm lapad ng putol

Dahil ang ibang millmill ay walang sapat na taas na z upang hawakan ang relo sa gilid nito, kailangan kong manu-manong mag-drill ng mga butas para sa relo ng relo at ang butas para sa switch sa gilid. Upang matulungan silang hanapin ang mga ito sa hindi regular na hugis na mga gilid ng relo na naka-print ang 3D sa ilang mga gabay, makikita sa mga larawang 5-7. Upang matulungan ang katumpakan ng pagbabarena mahalaga na makuha ang drill bit hangga't maaari sa chuck; ginagawang mas mahirap para sa medyo gumala.

Ang butas ng switch sa gilid ay isang hindi pabilog na hugis kaya't kailangan ng pagpino pagkatapos magsimula sa drill, na ginagawa gamit ang mga Swiss file. Gamit ang mga caliper sinusukat ko ang kasalukuyang butas at isasampa ito sa tamang sukat. Ang butas ay dapat na 4.6 mm mula sa tuktok na ibabaw, 3.8 mm mula sa ilalim na ibabaw at 25.8 mm mula sa pinakamalayo na punto ng bawat lug. Iminumungkahi kong panoorin ang Clickspring sa YouTube para sa inspirasyon habang inihaharap ang butas.

Hakbang 6: Machining ang Side Switch

Ang mga file na ginamit sa hakbang na ito ay isinama sa zip file pabalik sa pag-setup ng machining.

Ang switch sa gilid ay machined na katulad sa kaso ng MechWatch. Giniling ito ng isang 1/8 "end mill gamit ang parehong setting tulad ng kaso. Susunod na paggamit ng 1/8" ball mill sa mga hubog na ibabaw, parehong setting tulad ng dati.

Ang pangalawang pag-setup ay makikita sa mga larawan 3-4 bago at pagkatapos ng pag-machining. 1/8 "end mill, 1/8" ball mill, 1/32 "end mill pagkatapos M1.6 thread mill. (Mayroong sinulid na butas upang hawakan ito sa switch sa board).

Ang makina ay inililipat ko mula sa isang mas malaking piraso ng aluminyo para sa dalawang kadahilanan. Ang unang dahilan ay upang ma-clamp ko ang mga gilid at hindi sinasadyang gilingan ang piraso na may hawak nito. Ang pangalawa ay kapag inilagay ko ito sa puwang para sa pangatlong operasyon maaari pa rin itong mai-clamp (tingnan ang larawan 5).

Hakbang 7: Machining ang Kaso Bumalik

Ang ilalim ng relo ay gawa sa acrylic, kailangan itong maging hindi metal dahil sa inductive charge. Gumagamit ako ng ilang mga off-cut ng aluminyo upang mai-space ito mula sa gilid (bawat 12.7mm makapal) at dobleng panig na tape upang hawakan ito sa lugar.

Dahil ang plastik ay mas madaling makina kaysa sa aluminyo posible na maging mas agresibo sa mga setting ng CNC. Simula sa isang 1/8 "end mill ang mga setting ay 16500 RPM, 600 mm / min na rate ng paggupit, 1.5 mm ang lalim ng hiwa, at 1 mm ang lapad ng hiwa. Upang maputol ang pinong mga detalye gumamit ng isang 1/32" na end mill kasama ang parehong mga setting ngunit 0.25 mm lalim ng hiwa at.3 mm ang lapad ng hiwa.

Matapos i-on ang isang palito mula sa isang log (dapat akong gumamit ng mas payat na stock, ngunit ito ang mayroon ako) Natapos ko na ang relo. Pinuputol nito ang hugis ng electromagnet upang mapanatiling payat ang relo.

Upang alisin ito mula sa kama inilalagay ko ang isang allen key sa t-slot at dahan-dahang pry up, paglipat sa susunod na punto kapag nagsimula itong maluwag.

Ang pangwakas na hakbang ay ang kumuha ng isang drill bit at dahan-dahang ibilang ang mga butas sa ibabang bahagi. Ginagawa ko ito sa pagikot ng drill nang manu-mano. Mas madali ko itong panatilihing nakasentro at kontrolado.

Muli ang mga file na ginamit sa hakbang na ito ay isinama sa zip file pabalik sa pag-setup ng machining.

Hakbang 8: Watch Assembly

Ito ang pinaka-gantimpalang hakbang, pagkuha ng lahat ng mga bahagi at tipunin ang mga ito sa huling relo. Ang lahat ng mga nakaayos na bahagi (binawas ang 24mm na malawak na relo at 24mm ang haba na 1.5mm na diameter na mabilis na naglalabas na mga spring bar) ay makikita sa larawan 1.

Ang unang bahagi ay nakakalito dahil ang 40mm diameter o-ring na inorder ko ay talagang malapit sa 37mm, kaya kailangan nilang maiunat at mai-install nang mabilis. Gamitin ang dulo ng isang bola na key ng Allen upang mapindot ito sa lugar sa pamamagitan ng pagulong ng ito sa kahabaan ng uka tulad ng nakikita sa larawan 2.

Kapag ang O-ring ay maayos na nakaupo ng mahigpit na pindutin ang kristal (40 mm diameter na 1.5mm kapal) sa case ng relo. Ang o-ring ay dapat na hawakan ito sa lugar habang halos hindi nakikita.

Ngayon ay oras na upang mai-install ang electronics. Una, punasan ang loob ng kristal ng isang telang walang tela at upuan ang mga electronics sa kaso, bigyang pansin ang susi upang mapanatili ang orientation na tuwid. Ang PCB ay dapat na upuan ng mahigpit sa kaso, ngunit kung maluwag maaari itong ma-secure sa isang maliit na patak ng sobrang pandikit sa susi upang hawakan ito sa lugar.

Kapag nasa loob na ang electronics, umaangkop ang switch sa gilid sa butas at sa paglipat na naka-mount sa PCB. Pinipigilan ng isang set ng M1.6 na tornilyo ang dalawang piraso tulad ng nakikita sa larawan 4.

Susunod, ang mas mahahabang mga kable sa coil ay kailangang tiklop at itago kung saan hindi nila kuskusin ang anumang nakalantad na mga kontak sa kuryente.

Ang penultimate na hakbang ay upang isara ang lahat ng ito, at ilakip pabalik ang plastic case gamit ang 4 M1.6 na mga turnilyo. Mahalagang bigyang-pansin ang mga hugis sa likod na linya hanggang sa hugis ng likaw. Maaaring kailanganin na sabunutan ang pagkakalagay ng kawad upang mas magkasya ito.

Ang pangwakas na hakbang ay upang ikabit ang banda ng relo gamit ang mabilis na paglabas ng mga spring bar (larawan 8-9). Nakasalalay sa napiling banda, maaaring kailanganing baguhin ang banda upang gumana sa mga spring bar. Para sa ipinakita na shark mesh band, gumagamit ako ng mga wire cutter upang lumikha ng isang maliit na butas upang mapaunlakan ang mabilis na mekanismo ng paglabas.

Hakbang 9: Huling Mga Tala

Tapos na ang relo!

Ilang tala lamang: ang switch sa gilid ay maaaring maging isang maliit na malagkit minsan, upang ayusin ito maaaring kinakailangan upang palakihin ang butas o ayusin ang lokasyon ng switch sa pamamagitan ng pag-loosening ng itinakdang tornilyo, hawak ang switch malapit sa katawan at muling higpitan ang turnilyo

Upang singilin ang relo gumawa ako ng isang pasadyang stand ng pagsingil batay sa charger ng Adafruit Qi (https://www.adafruit.com/product/2162) na nakikita sa pangalawang larawan, ngunit iyon ang isang paksa para sa ibang oras.

Anumang pinili ang charger, mahalagang tandaan na walang metal ang maaaring nasa pagitan ng coil at charger. Dahil ang banda na pinili ko ay metal, kailangan nitong mag-ikot sa charger

Salamat sa pagbabasa hanggang sa katapusan, sana may natutunan ka. Masaya akong ibahagi ang MechWatch pagkatapos ng buwan sa paggawa.

Unang Gantimpala sa Clocks Contest