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Machen Sie eine digitale "Meow" aus der analogen Uhr

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Machen Sie eine digitale "Meow" aus der analogen Uhr

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Ist Ihre analoge Uhr nur nicht genug tun? Wollen Sie digitale Dinge mit einer analogen Uhr zu tun?

In diesem Tutorial erfahren Sie, wie Sie eine Kit-Katzenuhr in einem präzisen Zeitintervall mit dem Atmega 328P-PU über das Arduino Uno-Entwicklungsboard abspielen können. In meinem Beispiel wird das Meow stündlich auftreten. Dies muss nicht ein Kit-Cat Uhr entweder sein, kann diese Idee mit anderen Uhren, die einen Magnet-Motor zu arbeiten.

Annahmen (überspringen, wenn Sie bereits ein Experte in alles)

Das Projekt umfasst viele mittlere bis fortgeschrittene Fertigkeiten wie Brennen eines Bootloaders und Löten von Drähten. Daher sind einige erforderliche Kenntnisse und Fähigkeiten erforderlich, bevor Sie fortfahren. Ich gehe davon aus, dass Sie wissen, wie, oder wird zumindest bereit sein, Folgendes zu tun:

Brennen eines Bootloaders auf die Atmel328P-PU (es sei denn, Sie haben bereits einen).

Hochladen von Skizzen auf die Atmel328P-PU via Arduino

Eingabe von Befehlen in einen Terminal-Emulator oder eine Eingabeaufforderung (Fenster)

Verwenden Sie einen Lötkolben, um Verbindungen zwischen den Komponenten herzustellen.

Mögliche Verwendung eines Bohrers oder Dremel Werkzeugs zum Beschneiden / Schneiden von Kunststoffteilen und Bohrungen.

Werkstoffe

Arduino Uno R3 x 1

Brotschneider x 1

Jumper Draht (genug Stücke)

Widerstände:

350 Ohm x 1

150 Ohm x 1

220 Ohm x 1

280 Ohm x 1

10 K Ohm x 1

330 Ohm x 1 (wahlweise freigestellt, wenn Sie die LED bei der Verwendung von Arduino auf dem Broadboard-Setup wünschen)

Kondensatoren:

100 uF x 1

10 uF x 1

22 pF x 2 (optional)

16 Mhz Kristalloszillator

0,5 Watt kleiner Lautsprecher (ca. 50,8 mm Durchmesser) x 1

7,5 Volt AC Wandadapter (ich habe die Marke Vtech bei Toys R Us gefunden) x 1

7805 Spannungsregler x 1

Lötkolben und Löten

Protoboard (oder eine andere endgültige Projekt-Board, das klein genug ist, um mit dem Uhrengehäuse passen)

Super-Klebstoff

Schrumpfschlauch (optional)

Heißklebepistole (optional)

Takane Quartz Clock (vorausgesetzt, Sie müssen die Standardeinstellung in Kit Cat zu ersetzen, wie ich)

Hall-Effekt-Sensor x 1

Ich benutzte die Hall-Sensoren der Familie SS41. Diese Sensoren sind empfindlich genug, um das relativ schwache Magnetfeld von dem Taktmagnetmotor zu erfassen. Die spezifische, die ich erworben wurden, können gefunden werden hier

Schritt 1: Allgemeine Projektübersicht:

Machen Sie eine digitale "Meow" aus der analogen Uhr

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Ein interessanter Aspekt dieses Projekts ist die Verwendung analoger Geräte (in diesem Fall eine analoge Uhr), um mit der digitalen Welt des Atmel 328P-PU zu interagieren. Arduino ist wahrscheinlich eine der einfachsten Möglichkeiten, dies zu erreichen. Ich werde mit dem typischen Uhrmotor in der klassischen Kit Cat Uhren gefunden, um einen digitalen Impuls zu erzeugen, der in den Atmel-Chip speisen wird. Der Grund dafür ist, dass der Taktgeber einen Permanentmagneten verwendet, der sich in der Nähe einer Spule befindet, um das mechanische Drehmoment zu erzeugen, das notwendig ist, um die Uhrzeiger zu spinnen. Ich werde dieses Magnetfeld nutzen, indem ich einen Hall-Effekt-Sensor verwende, um den magnetischen Fluss vom Uhrmotor zu erfassen. Der Sensor gibt eine digitale HOCH aus, wenn einer der Pole vom Magneten dem Sensor zugewandt ist, und geben Sie dann einen LOW aus, wenn der entgegengesetzte Pol nahe am Sensor ist. Dieser Polübergang erfolgt jede Sekunde oder hat eine Frequenz von 1 Hz und ist der Grund, warum dies als idealer Motor zum Betreiben von Uhrzeigern dient.

Hinweis: Der Sensor berührt den Magneten nicht, er ist nur sehr nah dran. Die Bilder zeigen, wie nahe ich war, um den Sensor zu platzieren, um Lesungen zu bekommen.

Die Bilder zeigen hier das Innere der Uhr und den Magneten auf der rechten Seite. Die Art der Uhr wird als "Takane Quartz" und sie sind ziemlich häufig in billigen analogen Uhren.

Sobald wir einen stetigen Impuls aus dem Sensor haben, können alle möglichen Dinge digital getan werden, und wirklich ist es nur auf Ihre Phantasie auf, was Sie tun können begrenzt. In diesem Tutorial werde ich einfach einen Zähler, der die Taktimpulse zählt (aus dem Hall-Sensor), und nach Beendigung der Zählung, dann spielt ein "meow" Audio-Clip.

Der erste Schritt besteht darin, den Hall-Sensor nahe genug an den Magnetmotor zu montieren, so dass Sie einen guten Messwert erhalten können. Ich musste den Sensor sehr nahe an meinen Magnet-Motor setzen, um einen Ausgang zu bekommen. Sie können den Sensor testen, indem Sie etwas wie eine LED am Ausgang des Sensors befestigen und dann die Uhr einschalten. Wenn dies funktioniert, sollte die LED jede zweite Sekunde blinken. Dies liegt daran, dass der Ausgang nur HIGH ist, während einer der Pole dem Sensor zugewandt ist (beispielsweise der Nordpol als Beispiel); Wenn der entgegengesetzte Pol (Süd) dem Sensor gegenüberliegt, ist der Ausgang LOW.

Nachdem Sie einen geeigneten Ort und die Entfernung festgelegt haben, um Ihre Lesungen zu erhalten, sollten Sie dann darüber nachzudenken, wie es dort dauerhaft montieren beginnen. Ich entschied mich, Super-Kleber zu verwenden, um den Sensor an Ort und Stelle zu halten. Ich habe auch die Lage, weil der Rückseite das Gehäuse wäre. Ich musste ein kleines rechteckiges Loch ausschneiden, damit die Sensorstifte zugänglich wären. Sie sollten bestimmen, was am besten funktioniert, denn obwohl diese Uhren sind fast die gleichen, manchmal das Layout ist etwas anders innen, und die Platzierung des Sensors kann je nach der bestimmten Uhr variieren, die Sie haben.

Schritt 2: Lötdraht zu den Eingangsstiften des Sensors

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Jetzt ist es Zeit, die Pins zu verdrahten. Der Grund, warum ich dies tat, war aus zwei Gründen: Zuerst möchten Sie in der Lage sein, den Sensor zu testen, wie Sie weiter arbeiten, und auch, weil Sie diese Drähte benötigen, wenn Sie sie auf Ihrem Brot und schließlich die Protoboard verbinden. Hinweis, mit verschiedenen farbigen Draht kann es einfacher, wenn Sie schnell die Pins identifizieren müssen. Das habe ich getan.

Pinout - Konfiguration kann zu finden unter dieser Seite

Schritt 3: Vorbereiten der Audiodatei

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Wenn Sie bereits wissen, wie eine .WAV-Datei in eine C-Datei zu konvertieren, können Sie überspringen oder skim durch diesen Schritt.

Nun, da der Sensor an den entsprechenden Pins auf dem Steckbrett befestigt ist, müssen Sie die Audioskizze auf den Atmel328P hochladen. Aber zuerst, einige Änderungen und "massaging" muss zuerst getan werden. Dies ist, wo Sie einige Ihrer eigenen Modifikationen machen könnte und ich werde in einige (aber nicht alle) der Einzelheiten über die Verwendung von Audacity und wav2c Programme gehen. Sie sollten vorgehen und öffnen Sie den Code, den ich in Ihrem Arduino IDE zur Verfügung gestellt habe. Wenn Sie die Skizze in der Arduino IDE öffnen, ist die erste Registerkarte eine leichte Abänderung der PCM-Audio-Skizze, die von Michael Smith geschrieben wurde. Das Original finden Sie auf der Arduino-Website:

http://playground.arduino.cc/Code/PCMAudio

Audacity ist ein Audiobearbeitungsprogramm. Es ist sehr leistungsstark und ermöglicht eine .wav-Datei als 8-Bit-Mono, unsigned WAV-Datei exportiert werden. Dies ist notwendig, um die Dateigröße zu reduzieren und auch die Kompatibilität mit der Audiowiedergabe-Skizze zu maximieren. Sie können in der Lage, um verschiedene Bitraten und Größen zu arbeiten, aber ich habe nicht mit ihm experimentiert. Wir werden nur die notwendigen Funktionen in Audacity nutzen, um die Arbeit zu erledigen.

Wav2c, wie der Name schon sagt, kann eine .wav-Datei in eine C-Datei konvertieren. Dies ist auch erforderlich, weil die .wav-Datei selbst zu groß ist, um in den Speicher des 328P-PU passen. Ab diesem Schreiben können Sie den Quellcode direkt von github herunterladen. Sie können auch kompilierte Versionen von anderen Websites erhalten. In jedem Fall sollten Sie es oder ein anderes ähnliches Programm für den Konvertierungsprozess verwenden.

https://github.com/olleolleolle/wav2c

Schritt 4: Verwenden von Audacity und wav2c

Das Ziel der Sound-Datei-Konvertierung ist, eine Audio-Datei (. WAV) und wandeln sie in eine nützliche C-Header-Datei Dokument. Dies ermöglicht es dem arduino, die Informationen in der Header-Datei als Ton über einen Lautsprecher auszugeben.

- Öffnen Sie zuerst die Datei in Audacity.

- Ändern Sie die Projektrate auf 8000 Hz (in der linken unteren Ecke).

-Wählen Sie dann "Tracks" aus dem Menü und wählen Sie "resample".

-Next tun einen Export> andere unkomprimierte Dateien.

-Unter Optionen wählen 8-Bit-Signatur.

Dies wird die Datei für den nächsten Schritt unten, die Umwandlung in C-Datei vorbereitet wird.

-Next öffnen Sie ein Terminal und wechseln Sie in das gleiche Verzeichnis wie die Datei.

-Run den folgenden Befehl (sox), um den Schwanz trimmen (vorausgesetzt, es ist ein)

Sox file.wav Datei-cut.wav trimmen 0 10000s

- Führen Sie dann den letzten Befehl aus, um die Konvertierung tatsächlich durchzuführen

Wav2c Datei-cut.wav Datei.h sounddata

(Beachten Sie, dass eine Kopie der Originaldatei tatsächlich konvertiert wird)

-Next öffnen Sie die arduino IDE und fügen Sie eine neue leere Registerkarte hinzu (die Schaltfläche zum Hinzufügen eines neuen Tabs befindet sich auf der rechten Seite der Arduino IDE).

- Richten Sie die Registerkarte auf denselben Namen wie die Header-Datei.

-Copy und fügen Sie den Inhalt in die Registerkarte ein

Schritt 5: Testen Sie Ihren Sound

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Nachdem Sie die Datei sounddata.h fertig sind und Sie die Arduino-Skizze überprüft haben, sollten Sie sie jetzt auf Ihren Chip hochladen. Ich habe das Arduino-Board direkt für alle meine ersten Tests, aber dann später die "Arduino on Breadboard" -Konfiguration für meine restlichen Test verwendet. Ich habe das Diagramm hier angebracht.

Wenn alles gut geht, schalten Sie Ihre Uhr ein und testen Sie sie, um sicherzustellen, dass sie die Impulse von der Uhr abzählt und dann die Ausgabe liefert. Anmerkung: wenn ich ursprünglich dieses tat, stellte ich den Audiowiedergabezähler für alle 60 Sekunden ein, damit ich nicht eine volle Stunde warten musste, um zu sehen, wenn es arbeitete, dann ich später änderte den Zähler zu 3600 Sekunden oder 1 Stunde) . Um das Meow-Intervall zu ändern, suchen Sie das Code-Stück in der Nähe der letzten Zeilen und finden Sie die clockCount-Variable. Ändern Sie es auf den gewünschten Wert.

Schritt 6: Löten alles für eine dauerhaftere, kompakte Bauweise

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Jetzt zum Spaß Teil ... Löten alle wichtigen Teile von Ihrem Brot zu einem kompakteren Protoboard. Sie brauchen nicht alles wie die LED-Ausgang oder Reset-Taste (vorausgesetzt, Sie hatten eine aus dem Arduino auf Breadboard-Schaltung). Es gibt viel bessere Möglichkeiten, dies zu tun, aber wenn Sie begrenzte Lieferungen haben, ist Protoboard wahrscheinlich Ihre beste Wette. Viele Menschen tun jetzt ihre eigenen PCB Ätzen und Verarbeitung. Wenn Sie das tun können, dann mit allen Mitteln tun, denn es ist viel besser als ein Protoboard.

Sie müssen auch Ihren Netzadapter an den positiven und negativen Knoten des Protoboards anschließen, wo er die Spannungsreglerstifte trifft. Ich habe das Vtech 7,5 Volt Modell verwendet. Dies sind etwa 10 Dollar bei Target, und 12 bei Toys R Us. Oder Sie können etwas Ähnliches verwenden, dass Sie rund um das Haus liegen. Achtung: Sie sollten versuchen, die Spannungsdifferenz zwischen Regler und Adapter auf ein Minimum zu halten, da es sonst aufheizen wird. Wenn der Unterschied groß ist, dann sollten Sie eine Wärmesenke auf den Regler setzen, um zu helfen, die Hitze zu zerstreuen. Die Spannungsdifferenz zwischen dem 7805 und dem Vtech AC Adapter beträgt nur 2,5 Volt bei 300mA, aber Sie sollten immer noch einen kleinen Kühlkörper darauf legen.

Hinweis: stellen Sie sicher, dass Sie zufrieden sind mit der Skizze auf dem Atmega-Chip, denn wenn es auf der Platine gelötet ist, können Sie es nicht umprogrammieren.

Anmerkung: Ich verwendete auch ein dremel, um ein kleines Loch auf der Unterseite des Uhrgehäuses herzustellen, damit das Netzanschlusskabel ordentlich passt. Ich habe es auch für andere verschiedene Dinge beim Ändern der Uhr, wie Trimmen weg scharfen Kanten und nur Reinigung im Inneren im Allgemeinen.

Schritt 7: Alles organisieren und innerhalb der Uhr anbringen

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Sobald Sie alle Drähte und Komponenten richtig gelötet haben, ist es nun an der Zeit, die Verdrahtung zu organisieren und über die korrekte Platzierung der Platine im Kit Cat-Gehäuse zu entscheiden. Das Hauptanliegen hier ist die Platzierung alles an einer Stelle, die nicht mit der Bewegung des Schwanzes und der Augen stören wird. Ich wusste auch nicht, wie schwierig die Montage im Lautsprecher wäre, also musste ich einige Löcher bohren, um den Lautsprecher an einer Stelle zu befestigen, die den Heckmotoranker behindern würde.

Das Finden eines Platzes für das Brett kann schwierig sein und kann einige Versuch und Störung erfordern. Ich setzte mich auf eine Stelle nach links, in der Nähe des Batteriegehäuses. Ich benutzte dann eine Heißklebepistole auf den Rändern des Brettes, um zu helfen, sie an der richtigen Stelle zu halten. Sie können zeichnen Bindungen oder Reißverschluss Krawatten für die Organisation und Gruppierung der Drähte ordentlich zu finden.

Unabhängig von der Technik, die Sie sich entscheiden, dies zu tun, ist bis zu Ihnen, weil die Verwaltung, um alles in der Uhr Gehäuse hängt von Ihrer Uhr und die Menge der Dinge gehen in sie.

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