The Nerd Watch : 10 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

La Nerd Watch affiche l'heure en binaire lorsque le bouton est enfoncé et a été créée par Sam DeRose lors d'un stage d'été à notre QG. La montre affiche l'heure et les minutes en faisant clignoter deux LED en séquence pour représenter deux nombres binaires de 4 bits (au format big-endian). Voici une excellente description de la façon de lire les nombres binaires.

Ce didacticiel (écrit par Sam DeRose) vous montre comment créer une montre Nerd à partir de zéro avec quelques composants électroniques et une fraiseuse de PCB de bureau Bantam Tools. Cela suppose que vous avez déjà travaillé avec des composants électroniques à montage en surface et que vous n'êtes pas étranger à un multimètre et à la soudure. Il est également utile de recueillir quelques informations sur le fonctionnement d'Arduino.

Étape 1: quelques notes avant de commencer

Comment donner l'heure: Le premier chiffre représente l'heure et le deuxième chiffre représente le chiffre vers lequel l'aiguille des minutes pointerait s'il s'agissait d'une horloge analogique. Par exemple, si la montre clignote 0010 - 0110, cela correspond à 2 - 6, ce qui signifie que l'heure est 2 et que l'aiguille des minutes pointe vers le 6, ce qui fait 2h30. (Consultez l'image ci-dessus pour une description graphique !) Il n'y a aucune indication du matin ou de l'après-midi, mais j'espère qu'il est clair s'il est 2h30 du matin ou non.

La montre est basée sur un projet réalisé par Tony DeRose pour Maker Faire. Il utilise le même code et le même schéma, mais maintenant la carte est conçue pour ressembler davantage à une montre, et des composants à montage en surface (SMD) plus élégants sont utilisés pour lui donner un profil plus bas.

Remarque: Sam a fait de nombreuses itérations de cette montre – vous verrez les numéros de version sur les photos. Pour cette raison, les images de progression dans cet article sautent assez fréquemment entre les différentes versions. Le processus général pour chaque version est exactement le même, alors ne vous inquiétez pas si votre montre ne ressemble pas exactement à l'image.

Une autre note: la partie principale de ce tutoriel explique comment créer la version 2.5, la version la plus récente qui utilise une puce ATtiny standard. Cependant, l'étape 9 montre une variante, la version 3.1, qui utilise un ATtiny à montage en surface et un port mini-USB pour le programmer. Cette version est nettement plus difficile à construire et à programmer, je vous recommande donc de commencer par la version 2.5 et d'essayer la version 3.1 uniquement si vous vous sentez vraiment ambitieux (ou si vous avez de l'expérience dans la soudure de composants SMD).

Étape 2: Comment ça marche

La puce ATtiny (la puce IC noire à 8 broches) est le cœur de la montre. Cette puce est essentiellement une petite version de la même puce qui se trouve à l'intérieur d'un Arduino, et elle peut donc être programmée pour exécuter différentes fonctions. Dans ce cas, la puce a un programme qui attend une pression sur un bouton, et lorsqu'elle en détecte un, elle met à la terre plusieurs de ses broches afin que le courant puisse passer de +3 volts à travers les LED, les éclairant. L'ATtiny a une horloge interne, les LED sont donc programmées pour clignoter pour afficher l'heure.

Étape 3: Outils, matériaux et fichiers

OUTILS

• Fraiseuse PCB de bureau Bantam Tools
• Ordinateur avec le logiciel Bantam Tools installé
• Support d'alignement et matériel de montage inclus avec la fraiseuse
• Fer à souder
• Fraises à bout plat, 1/64", 1/32" et 1/16" (facultatif mais recommandé, pour éliminer l'excès de cuivre)

MATÉRIAUX

• Carte PCB vierge, FR-1, double face
• Ruban adhésif double face
• Souder
• Pâte à braser
• Aiguille à coudre
• Fil, noir
• Sangles velcro, 3/4", noir ou autre forme de bracelet de montre

COMPOSANTS ELECTRONIQUES

• Prise CI, 8 broches
• Puce Atmel ATtiny Nous avons utilisé l'ATtiny85.
• LED, SMD (2)SMD = appareil de montage en surface
• Résistances, ~50 ohms, CMS (2) La valeur exacte n'est pas importante.
• Bouton momentané, carré, SMD Nous les avons utilisés, mais d'autres conviendront aussi.
• Pile bouton, CR2032, 3 volts
• Support de pile bouton

DES DOSSIERS

• Fichier de carte EAGLE NerdWatchV2.5.brd pour la montre
• Arduino esquisse NerdWatch.ino pour aller sur l'ATTiny. Le fichier.zip inclus ici contient le croquis, ainsi que les bibliothèques que vous devrez installer pour que le croquis fonctionne correctement.

Fichier EAGLE pour le programmeur ATtiny TinyProgShield.brd (facultatif)

• REMARQUE: n'oubliez pas d'installer les bibliothèques dans Arduino avant d'essayer de compiler le croquis. Voici comment:

  • Téléchargez et installez Arduino si vous ne l'avez pas déjà fait. Vous pouvez l'obtenir sur le site Arduino.
  • Téléchargez le fichier NerdWatch.zip et rappelez-vous où vous l'avez enregistré.
  • Lancez Arduino. Accédez à Esquisse > Importer une bibliothèque > Ajouter une bibliothèque et accédez à l'emplacement où vous avez enregistré NerdWatch.zip.
  • Sélectionnez l'intégralité du fichier.zip et laissez Arduino installer les bibliothèques automatiquement.
  • Redémarrez Arduino pour activer les bibliothèques. Remarque: si vous rencontrez des problèmes, les forums Arduino sont un endroit spectaculaire pour poser des questions, aussi bien pour les utilisateurs avancés que pour les nouveaux programmeurs.
  • Utilisez Arduino pour ouvrir NerdWatch.ino et compilez votre code.

Pour la version 3.1, vous aurez besoin de ces fichiers:

• Fichier EAGLE NerdWatchV3.1.brd
• NerdWatch.zip même fichier que pour la v2.5
• Fichier EAGLE SMDtinyProgrammer.brd pour la carte de programmation SMD ATtiny

Étape 4: Configurer le logiciel de la fraiseuse Bantam Tools

Lancez le logiciel Bantam Tools. Connectez ensuite votre fraiseuse à votre ordinateur et allumez-la.

Importez le fichier EAGLE dans le logiciel Bantam Tools et effectuez les étapes suivantes pour configurer la coupe:

• Utilisez le bouton de configuration de la fixation pour vous guider dans l'installation et l'emplacement du support d'alignement.
• Une fois le support installé, réglez votre matériau sur une carte FR1 double face à l'aide du bouton Configurer le matériau.
• Dans ce dialogue, assurez-vous d'aligner l'origine du matériau sur le support.
• Utilisez une fraise plate 1/32" et 1/64" pour l'avant de la planche et une 1/32" pour l'arrière de la planche. (L'arrière est également l'endroit où vous pouvez ajouter votre fraise 1/16" en option.)

Le réglage par défaut de votre carte FR-1 fonctionne bien pour ce projet. Si vous souhaitez expérimenter avec plus de dégagement de trace, vous pouvez activer le mode BitBreaker (Préférences> cliquer sur la case BitBreaker) et expérimenter les paramètres de profondeur et de dégagement (c'est pour l'utilisateur qui connaît son chemin dans un moulin).

Si vous avez besoin d'un rappel sur l'utilisation de la fraiseuse PCB de bureau Bantam Tools et la configuration du logiciel, consultez ce guide de démarrage.

Étape 5: Découpez la montre

Chargez votre PCB vierge:

• Utilisez le bouton de chargement pour faire avancer le banc d'usinage.
• Recouvrez un côté d'un FR-1 double face avec du ruban adhésif double face et faites correspondre la carte avec le coin gauche du support d'alignement.
• Appuyez fermement sur le tableau, puis appuyez sur le bouton Accueil.

Coupez votre planche:

Commencez par découper les traces et les trous pour le dessus. Pour ce faire, cliquez sur Traces et Holes dans la fenêtre du fichier de plan

• Lorsque cela est fait, retournez le tableau dans le logiciel Bantam Tools en cliquant sur le bouton Bas.
• Retournez également la planche réelle dans la machine de manière à ce que le côté non coupé soit vers le haut. Assurez-vous que le côté inférieur de la planche affleure le coin droit du gabarit d'alignement.
• Cliquez sur Traces et contour dans la fenêtre du fichier de plan.

Le moulin découpera les traces et les trous restants, et vous aurez une planche finie !

Étape 6: Souder sur l'électronique

Vient maintenant la partie fastidieuse: souder les composants sur la montre. Si vous débutez dans le soudage en surface ou le soudage en général, lisez la description ci-dessous. Vous pouvez également trouver quelques astuces dans le projet Light-Up PCB Necklace.

Pour ce processus, nous avons utilisé un four grille-pain pour souder par refusion les composants SMD plus petits comme les LED et les résistances. Ensuite, nous avons utilisé un fer à souder ordinaire pour fixer les composants plus gros comme la prise IC, le bouton et le support de batterie.

Suivez ces étapes générales pour ajouter les composants:

Composants CMS

• Tamponnez de la pâte à souder sur les 8 plots, ce qui permettra de monter les 2 LED et les 2 résistances. Consultez les photos ci-dessus pour obtenir les emplacements de placement.
• Vérifiez que vous connaissez la polarité des LED. Pour ce faire, vous pouvez utiliser un multimètre dans son réglage "continuité", ou vous pouvez regarder la LED et trouver la coche ou la ou les lignes vertes qui marquent le côté terre.
• A l'aide d'une pince à épiler, placez les LEDs et les résistances sur les plots avec la pâte à braser. Assurez-vous d'avoir la polarité correcte ! Pour les deux LED, la masse est plus proche du bas de la montre.
• Utilisez une plaque chauffante, un grille-pain ou simplement un fer à souder ordinaire pour faire fondre la pâte à souder et fixer les composants.

Prise CI

• Pliez les fils de la prise IC à trou traversant à plat de sorte qu'il ressemble à un composant SMD au lieu d'un composant à trou traversant.
• Les coussinets de la montre seront suffisamment longs pour accueillir les fils pliés de la prise. Placez la prise et assurez-vous de comprendre comment elle se monte sur la montre.
• Retirez la douille et tamponnez de la pâte à souder sur au moins une pastille de chaque côté de la douille. Je fais généralement un coin puis le coin opposé.
• Replacez la prise sur les coussinets avec le repère d'alignement vers le haut. Ce n'est pas obligatoire, mais cela vous aidera à vous souvenir de la façon dont l'ATtiny entre.
• Appuyez sur la prise pour qu'elle soit complètement enfoncée sur la carte et utilisez un fer à souder pour fixer les fils avec la pâte à souder à la carte.
• Terminez de souder le reste des fils aux pastilles avec un fer à souder et une bobine de soudure ordinaire.

Bouton

• Selon le bouton que vous obtenez, vous devrez peut-être plier les fils vers le bas pour qu'ils soient mieux en contact avec les pads.
• Placez le bouton sur la carte et assurez-vous que les 2 fils qui sont normalement ouverts sont sur les pads en bas à gauche et en haut à gauche. (Lorsque le bouton est enfoncé, les 2 pads de gauche se connectent.)
• Utilisez la même technique de pointage expliquée dans la section prise IC ci-dessus pour souder le bouton.

Vias

• Pour les vias, vous pouvez soit utiliser un fil coupé à partir d'une LED ou d'une résistance, soit vous pouvez dénuder une longueur de fil de raccordement à âme pleine de calibre 22.
• Collez le fil dans le trou et utilisez un fer à souder pour souder le fil aux pastilles des deux côtés de la carte.
• Coupez l'excédent de fil avec des pinces coupantes.

Support de batterie

• Utilisez du ruban adhésif pour maintenir le support de pile CR2032 à montage en surface en place pendant que vous le soudez. (Il fait très chaud donc vous ne voulez pas le tenir avec vos doigts !)
• Fixez le support à l'arrière de la carte en soudant les pieds des deux côtés aux plots carrés.

Étape 7: ajouter la sangle

Cette partie dépend vraiment de vous. La façon la plus simple d'ajouter une sangle est de coudre des bandes velcro bon marché que vous pouvez trouver dans n'importe quel magasin d'artisanat/tissu comme Michael's ou Jo-Ann Fabrics. Finalement, nous aimerions fabriquer le bracelet dans un matériau plus agréable comme le cuir et ajouter une boucle pour le fixer, mais cela fonctionne en attendant.

S'il vous plaît laissez-nous savoir si vous proposez des moyens sympas pour attacher la montre à votre poignet !

Étape 8: programmer l'ATtiny

Maintenant, la montre est physiquement complète, mais la puce ATtiny ne sait pas encore contrôler les LED. C'est pourquoi nous devons le programmer.

Il existe plusieurs options pour programmer un ATtiny. Vous pouvez créer un circuit de maquette rapide, utiliser une carte de programmation spéciale ATtiny ou créer un astucieux shield Arduino, comme nous l'avons fait, afin que vous puissiez facilement programmer ces puces à partir de maintenant.

Si vous êtes un fabricant de boucliers Arduino expérimenté et que vous souhaitez choisir cette méthode, le fichier de carte pour le programmeur (TinyProgShield.brd) est disponible à cette étape. Il suffit de le découper, de souder les composants et de le coupler à votre Arduino.

Le fichier.ino ici et dans l'étape d'introduction est le fichier avec lequel vous allez programmer votre ATtiny85. Remplacez l'heure du code par l'heure actuelle. Assurez-vous de télécharger le fichier sur votre ATtiny dans une minute ou deux afin que la montre soit synchronisée avec l'heure correcte.

Étape 9: Autres variantes

Comme mentionné dans la première étape, Sam a créé une version entièrement SMD de la montre, avec un ATtiny à montage en surface. Comme vous ne pouvez pas sortir l'ATtiny pour le programmer, il a dû ajouter un port mini-USB qui se connecte aux broches nécessaires pour que l'ATtiny puisse être programmé en externe.

Il a ensuite fabriqué un blindage pour l'autre extrémité du câble USB afin que tout ce que vous ayez à faire soit d'accrocher la montre au blindage, puis de programmer l'ATtiny comme si elle était sur le blindage.

Étape 10: Utilisez-le

Mettez votre Nerd Watch et testez-la en appuyant sur le bouton.

Pouvez-vous lire l'heure? Si vous êtes capable de lire l'heure en ne regardant la séquence qu'une seule fois, alors félicitations, vous êtes un nerd ! S'il vous faut deux ou trois fois pour obtenir le temps, eh bien, vous êtes toujours un nerd parce que vous portez cette montre super ringard.

Avez-vous des questions ou des commentaires? Envoyez-nous un e-mail à [email protected].