The Nerd Watch: 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

El Nerd Watch muestra la hora en binario cuando se presiona el botón y fue creado por Sam DeRose durante una pasantía de verano en nuestra sede. El reloj muestra la hora y los minutos haciendo parpadear dos LED en secuencia para representar dos números binarios de 4 bits (en formato big-endian). Aquí hay una gran descripción de cómo leer números binarios.

Este tutorial (escrito por Sam DeRose) le muestra cómo construir un reloj Nerd desde cero con algunos componentes electrónicos y una fresadora de PCB de escritorio de Bantam Tools. Supone que tiene experiencia previa trabajando con componentes electrónicos de montaje en superficie y que no es ajeno a un multímetro y soldadura. También es útil obtener un poco de información sobre cómo funciona Arduino.

Paso 1: algunas notas antes de comenzar

Cómo saber la hora: el primer número representa la hora y el segundo número representa el número al que apuntaría el minutero si fuera un reloj analógico. Por ejemplo, si el reloj destella 0010 - 0110, esto corresponde a 2 - 6, lo que significa que la hora es 2 y la manecilla de los minutos apunta al 6, por lo que son 2:30. (¡Mire la imagen de arriba para ver una descripción gráfica!) No hay indicios de a.m. o p.m., pero es de esperar que esté claro si son las 2:30 de la mañana o no.

El reloj se basa en un proyecto que Tony DeRose hizo para Maker Faire. Utiliza el mismo código y esquema, pero ahora la placa está diseñada para parecerse más a un reloj, y se utilizan componentes de montaje en superficie (SMD) más elegantes para hacerla de perfil más bajo.

Nota: Sam hizo muchas iteraciones de este reloj; verá los números de versión en las fotos. Debido a esto, las imágenes de progreso en esta publicación saltan entre diferentes versiones con bastante frecuencia. Sin embargo, el proceso general para cada versión es exactamente el mismo, así que no se preocupe si su reloj no se ve exactamente como en la imagen.

Otra nota: la parte principal de este instructivo cubre cómo construir la versión 2.5, la versión más actual que usa un chip ATtiny normal. Sin embargo, el Paso 9 muestra una variación, la versión 3.1, que utiliza un ATtiny de montaje en superficie y un puerto mini-USB para programarlo. Esta versión es significativamente más difícil de construir y programar, por lo que recomendaría comenzar con la versión 2.5 y solo probar la versión 3.1 si se siente realmente ambicioso (o tiene experiencia con la soldadura de componentes SMD).

Paso 2: cómo funciona

El chip ATtiny (el chip IC negro de 8 pines) es el corazón del reloj. Este chip es básicamente una versión pequeña del mismo chip que está dentro de un Arduino y, por lo tanto, se puede programar para realizar diferentes funciones. En este caso, el chip tiene un programa que espera a que se presione un botón, y cuando detecta uno, conecta a tierra varios de sus pines para que la corriente pueda fluir desde +3 voltios a través de los LED, iluminándolos. El ATtiny tiene un reloj interno, por lo que los LED están programados para parpadear para mostrar la hora.

Paso 3: herramientas, materiales y archivos

INSTRUMENTOS

• Fresadora de PCB de escritorio Bantam Tools
• Computadora con el software Bantam Tools instalado
• Soporte de alineación y hardware de montaje incluidos con la fresadora
• Soldador
• Fresas planas de 1/64 ", 1/32" y 1/16 "(opcionales pero recomendadas, para eliminar el exceso de cobre)

MATERIALES

• PCB en blanco, FR-1, doble cara
• Cinta de dos lados
• Soldar
• Pasta de soldadura
• Aguja de coser
• Hilo, negro
• Correas de velcro, 3/4 ", negras u otra forma de correa de reloj

COMPONENTES ELECTRÓNICOS

• Toma IC, 8 pines
• Chip Atmel ATtiny Usamos el ATtiny85.
• LED, SMD (2) SMD = dispositivo de montaje en superficie
• Resistencias, ~ 50 ohmios, SMD (2) El valor exacto no es importante.
• Botón momentáneo, cuadrado, SMD Los usamos, pero otros también encajan.
• Batería de tipo botón, CR2032, 3 voltios
• Soporte de batería de celda de moneda

ARCHIVOS

• Archivo de tablero EAGLE NerdWatchV2.5.brd para el reloj
• Arduino esboza NerdWatch.ino para ir al ATTiny. El archivo.zip incluido aquí tiene el boceto, así como las bibliotecas que necesitará instalar para que el boceto funcione correctamente.

Archivo EAGLE para ATtiny Programmer TinyProgShield.brd (opcional)

• NOTA: Recuerde instalar las bibliotecas en Arduino antes de intentar compilar el boceto. Así es cómo:

  • Descarga e instala Arduino si aún no lo has hecho. Puede obtenerlo en el sitio de Arduino.
  • Descarga el archivo NerdWatch.zip y recuerda dónde lo guardaste.
  • Inicie Arduino. Vaya a Sketch> Importar biblioteca> Agregar biblioteca y navegue hasta donde guardó NerdWatch.zip.
  • Seleccione todo el archivo.zip y deje que Arduino instale las bibliotecas automáticamente.
  • Reinicie Arduino para activar las bibliotecas. Nota: Si tiene algún problema, los foros de Arduino son un lugar espectacular para hacer preguntas, tanto para usuarios avanzados como para nuevos programadores.
  • Usa Arduino para abrir NerdWatch.ino y compila tu código.

Para la versión 3.1, necesitará estos archivos:

• Archivo EAGLE NerdWatchV3.1.brd
• NerdWatch.zip mismo archivo que para v2.5
• Archivo EAGLE SMDtinyProgrammer.brd para la placa del programador SMD ATtiny

Paso 4: Configurar el software de la fresadora Bantam Tools

Inicie el software Bantam Tools. Luego, conecte su fresadora a su computadora y enciéndala.

Importe el archivo EAGLE en el software Bantam Tools y realice los siguientes pasos para configurar el corte:

• Utilice el botón Configuración de accesorios para guiarlo a través de la instalación y ubicación del soporte de alineación.
• Una vez instalado el soporte, coloque el material en una placa FR1 de doble cara con el botón Configurar material.
• En este diálogo, asegúrese de alinear el origen del material con el soporte.
• Use una fresa plana de 1/32 "y 1/64" para el frente de la tabla y una de 1/32 "para la parte posterior de la tabla. (La parte posterior también es donde puede agregar su fresa de punta opcional de 1/16".)

La configuración predeterminada para su placa FR-1 funciona bien para este proyecto. Si desea experimentar con más espacio libre de trazas, puede activar el modo BitBreaker (Preferencias> haga clic en el cuadro BitBreaker) y experimentar con la configuración de profundidad y espacio libre (esto es para el usuario que conoce el camino alrededor de un molino).

Si necesita un repaso sobre el uso de la fresadora de PCB de escritorio de Bantam Tools y la configuración del software, consulte esta guía de introducción.

Paso 5: corte el reloj

Cargue su PCB en blanco:

• Utilice el botón de carga para hacer avanzar la plataforma de mecanizado.
• Cubra un lado de un FR-1 de doble cara con cinta de doble cara y haga coincidir la placa con la esquina izquierda del soporte de alineación.
• Presione firmemente el tablero y luego presione el botón Inicio.

Corta tu tabla:

Primero corte las huellas y los agujeros para la parte superior. Haga esto haciendo clic en Traces and Holes en la ventana del archivo del plan

• Cuando haya terminado, voltee la pizarra en el software Bantam Tools haciendo clic en el botón Inferior.
• También voltee la tabla real en la máquina de modo que el lado sin cortar mire hacia arriba. Asegúrese de que la parte inferior de la tabla esté alineada con la esquina derecha de la plantilla de alineación.
• Haga clic en Traces and Outline en la ventana del archivo del plan.

El molino cortará los rastros y agujeros restantes, ¡y tendrás una tabla terminada!

Paso 6: Soldar en la electrónica

Ahora viene la parte tediosa: soldar los componentes al reloj. Si es nuevo en la soldadura de montaje en superficie o en la soldadura en general, lea la descripción a continuación. También puede encontrar algunos consejos en el proyecto Light-Up PCB Necklace.

Para este proceso, usamos un horno tostador para soldar por reflujo los componentes SMD más pequeños, como los LED y las resistencias. Luego usamos un soldador normal para conectar los componentes más grandes como el zócalo IC, el botón y el soporte de la batería.

Siga estos pasos generales para agregar los componentes:

Componentes SMD

• Aplique pasta de soldadura en las 8 almohadillas, que montarán los 2 LED y las 2 resistencias. Vea las fotos de arriba para obtener las ubicaciones de ubicación.
• Compruebe que conoce la polaridad de los LED. Para hacer esto, puede usar un multímetro en su configuración de "continuidad", o puede mirar el LED y encontrar la marca de verificación o la (s) línea (s) verde (s), que marca el lado del suelo.
• Con pinzas, coloque los LED y las resistencias en las almohadillas con la pasta de soldadura. ¡Asegúrese de obtener la polaridad correcta! Para ambos LED, el suelo está más cerca de la parte inferior del reloj.
• Use una placa calefactora, un horno tostador o simplemente un soldador normal para derretir la pasta de soldadura y unir los componentes.

Zócalo IC

• Doble los cables del zócalo IC con orificio pasante de manera que parezca un componente SMD en lugar de un componente con orificio pasante.
• Las almohadillas del reloj serán lo suficientemente largas para acomodar los cables doblados del enchufe. Coloque el enchufe y asegúrese de comprender cómo se monta en el reloj.
• Retire el zócalo y aplique pasta de soldadura en al menos una almohadilla a cada lado del zócalo. Normalmente hago una esquina y luego la esquina opuesta.
• Vuelva a colocar el zócalo en las almohadillas con la marca de alineación hacia arriba. Esto no es obligatorio, pero te ayudará a recordar en qué dirección entra el ATtiny.
• Presione hacia abajo en el zócalo para que quede completamente hacia abajo en la placa, y use un soldador para clavar los cables con la pasta de soldadura a la placa.
• Termine de soldar el resto de los cables a las almohadillas con un soldador y un carrete de soldadura normal.

Botón

• Dependiendo del botón que obtenga, es posible que deba doblar los cables hacia abajo para que entren en contacto mejor con las almohadillas.
• Coloque el botón en la placa y asegúrese de que los 2 cables que normalmente están abiertos estén en las almohadillas inferior izquierda y superior izquierda. (Cuando se presiona el botón, los 2 pads izquierdos se conectan).
• Utilice la misma técnica de clavado explicada en la sección de conectores IC anterior para soldar el botón.

Vias

• Para las vías, puede usar un cable recortado de un LED o una resistencia, o puede pelar una longitud de cable de conexión de núcleo sólido de calibre 22.
• Pega el cable a través del orificio y usa un soldador para soldar el cable a las almohadillas en ambos lados de la placa.
• Corta el cable sobrante con un alicate.

Soporte de la batería

• Use cinta para sujetar el soporte de la batería CR2032 de montaje en superficie en su lugar mientras lo suelda. (¡Hace mucho calor, así que no querrás sostenerlo con los dedos!)
• Fije el soporte a la parte posterior de la placa soldando los pies en ambos lados a las almohadillas cuadradas.

Paso 7: agregue la correa

Esta parte realmente depende de ti. La forma más fácil de agregar una correa es cosiendo algunas tiras de velcro baratas que puedes encontrar en cualquier tienda de manualidades / telas como Michael's o Jo-Ann Fabrics. Finalmente, nos gustaría hacer la correa con un material más agradable como el cuero y agregar una hebilla para abrocharla, pero esto funciona mientras tanto.

¡Háganos saber si se le ocurre alguna forma interesante de sujetar el reloj a su muñeca!

Paso 8: Programe el ATtiny

Ahora el reloj está físicamente completo, pero el chip ATtiny aún no sabe cómo controlar los LED. Por eso tenemos que programarlo.

Hay varias opciones a la hora de programar un ATtiny. Puede hacer un circuito de tablero rápido, usar un tablero de programación ATtiny especial, o puede hacer un ingenioso escudo Arduino, como lo hicimos nosotros, para que pueda programar fácilmente estos chips a partir de ahora.

Si es un fabricante experimentado de escudos Arduino y desea elegir este método, el archivo de placa para el programador (TinyProgShield.brd) está disponible en este paso. Simplemente córtelo, suelde los componentes y combínelo con su Arduino.

El archivo.ino aquí y en el paso de introducción es el archivo con el que programará su ATtiny85. Cambie la hora en el código a la hora actual. Asegúrese de cargar el archivo en su ATtiny dentro de uno o dos minutos para que el reloj se sincronice con la hora correcta.

Paso 9: otras variaciones

Como se mencionó en el primer paso, Sam hizo una versión completamente SMD del reloj, completa con un ATtiny de montaje en superficie. Como no puede sacar el ATtiny para programarlo, tuvo que agregar un puerto mini-USB que se conecta a los pines necesarios para que el ATtiny se pueda programar externamente.

Luego hizo un protector para el otro extremo del cable USB de modo que todo lo que necesita hacer es enganchar el reloj al protector y luego programar el ATtiny como si estuviera en el protector.

Paso 10: ¡Úselo

Ponte tu Nerd Watch y pruébalo presionando el botón.

¿Puedes leer la hora? Si puedes saber la hora mirando la secuencia solo una vez, ¡felicidades, eres un nerd! Si te toma dos o tres veces conseguir el tiempo, bueno, sigues siendo un nerd porque estás usando este reloj súper nerd.

¿Tiene alguna pregunta o comentario? Envíenos un correo electrónico a [email protected].