آردوینو Uno

آردوینو Uno
هولدر باتری ۹ ولتی با سوئیچ روشن/خاموش
باتری آلکالاین ۹ ولتی – دقت کنید باتری‌های زینک – کربنی برای ساخت ربات شش پا مناسب نیستند.
سه سروو موتور آنالوگ کوچک – ما از موتور HXT500 استفاده کردیم اما هر نوع سروو در همین سایز و با ولتاژ ۵ ولتی هم قابل استفاده است.
گیرنده مادون قرمز (IR) – گیرنده IR را باید متناسب با کنترلی که دارید، انتخاب کنید. اکثر کنترل‌های تلویزیون فرکانس ۴۰kHz دارند که گیرنده‌های ۳۶، ۳۸ و ۴۰ کیلوهرتز برای آنها مناسب است.
برد بورد بدون لحیم کوچک
سیم جامپر
سیم فلزی برای پاها با ضخامت ۱.۵ تا ۲ میلیمتر
گیره کاغذ فلزی – اندازه گیره مهم نیست اما قطر سیم آن باید حدود ۰.۹ میلیمتر باشد.

ساعت شنی الکترونیکی بسازید

در این ساختنی به شما یاد می‌دهیم چطور با LEDهای قابل آدرس‌دهی و میکروکنترلر مبتنی بر آردوینو یک ساعت شنی الکترونیکی بسازید. شما می‌توانید از این ساعت شنی به عنوان تایمر استفاده کنید و گذشت بازه زمانی مورد نظرتان را بدون وابستگی به ساعت آنالوگ و دیجیتال نشان بدهید.

تصور کنید کودکی دارید که می‌خواهید به او بگویید ده دقیقه وقت برای آماده شدن دارد یا فقط پنج دقیقه از زمان بازی او باقی مانده است. اگر کودک شما نتواند ساعت آنالوگ یا دیجیتال را بخواند، ساعت شنی دیجیتال بهترین ابزار برای نشان دادن گذر زمان به کودک است. از طریق LEDهای این ساعت می‌توانید گذر زمان را به خوبی ببینید.

برای بخش دیداری ساعت شنی الکترونیکی از LED RGB قابل آدرس‌دهی (مثل WS2812) استفاده می‌کنیم. برنامه‌ریزی ساعت شنی هم از طریق یک دکمه تکی (دکمه لمسی خازنی) انجام می‌شود. یک میکروکنترلر مبتنی بر آردوینو (مثل Metro) هم برنامه را اجرا می‌کند و اطلاعات جهت‌یابی شتاب‌سنج سه‌محوره را می‌خواند. انرژی ساعت شنی الکترونیکی هم از طریق یک باتری لیتیوم یونی که از گوشی قدیمی جدا شده، تامین می‌شود (باتری لیتیوم یونی ۱۸۶۵۰ استاندارد). مزیت استفاده از پاوربانک این است که شامل مدار شارژ و پورت میکرو USB است و خروجی ۵ ولتی دارد که میکروکنترلر و نوار LED نیاز دارند.

بدنه ساعت شنی الکترونیکی از چوب ساخته می‌شود. اگر در نجاری مهارت ندارید یا به ابزارهای حرفه‌ای دسترسی ندارید، می‌توانید روش‌های دیگر مثل برش لیزری و پرینت سه بعدی را به کار ببرید.

گام اول: وسایل مورد نیاز

قطعات الکترونیکی

  • پاوربانک پرتابل (با باتری ۱۸۶۵۰)
  • سوئیچ راکر دو پین
  • ترمینال برای سوئیچ
  • میکروکنترلر AVR – از بردهای ۵ ولتی با حداقل سه پین ورودی آنالوگ استفاده کنید. ما از برد Metro Mini استفاده کردیم.
  • شتاب‌سنج سه محوره – برد برک‌اوت ADXL335 انتخاب خوبی است.
  • دکمه لمسی خازنی
  • برد آزمایشی
  • کانکتور برق JST
  • LED RGB قابل‌ آدرس‌دهی
  • کابل دوپونت سه سیم با کانکتور ماده
  • سیم هوک آپ

قطعات بدنه

  • تخته چوب یا تخته چندلا با ضخامت‌های مختلف
  • نوار چوبی برای بالا و پایین بدنه (با ضخامت ۰.۲۵ اینچ)
  • ورق پلکسی گلس یا آکریلیک
  • ورق مات‌کننده
  • ۶ عدد پیچ سرصاف ۵/۸ اینچی
  • پلی اورتان
  • چسب نواری
  • چسب مایع
  • کاغذ سنباده

ابزار مورد نیاز

  • سیم‌چین و سیم لخت‌کن
  • دستگاه لحیم‌کاری
  • اره دستی
  • دریل و ست مته
  • اسکنه و سوهان
  • کاتر پلکسی گلس یا کاتر معمولی
  • اره رومیزی
  • اره نواری
  • اره مویی

گام دوم: باتری را آماده کنید

ابتدا باید پاوربانک پرتابل را باز کنید و کانکتور USB A را جدا کنید. این دستگاه بسیار ساده است: یک باتری لیتیوم یونی ۱۸۶۵۰ و یک برد کوچک دارند که شامل مدار شارژ و دشارژ است. معمولا دو جک وجود دارد: یک میکرو USB برای شارژ باتری (ورودی) و یک USB A بزرگتر برای رساندن برق به کابل شارژ گوشی (خروجی). ما از خروجی برای تغذیه ساعت شنی الکترونیکی استفاده می‌کنیم و بنابراین نیازی به کانکتور USB A نخواهد بود. برای جدا کردن این کانکتور از هویه و انبردست استفاده کنید.

دقت کنید به پایه‌هایی که پشت برد هستند، آسیبی وارد نشود. در مراحل بعدی ساخت ساعت شنی الکترونیکی از این دو پایه خارجی استفاده خواهیم کرد.

گام سوم: کانکتورهای برق را اضافه کنید

یک تکه سیم ۲۴AWG به هر کدام از دو پایه‌ای که قبلا کانکتور USB A به آنها وصل بود، لحیم کنید. از دو رنگ قرمز و مشکی استفاده کنید تا به خاطرتان باشد کدام سیم ۵V و کدام سیم GND است. در طرف برق، یک ترمینال اضافه کنید تا پایه‌های سوئیچ به آن وصل بشوند. سیم قرمز دوم را با یک ترمینال که به یک سرش وصل شده، آماده کنید.

اگر دو ترمینال را به دو سوئیچ وصل کنید،‌ دو سر سیم‌ها آزاد می‌ماند؛ یکی قرمز و یکی مشکی. آنها را به یک طرف کانکتور JST وصل کنید. کانکتور JST طوری طراحی شده که امکان اتصال برعکس ندارد و بنابراین احتمال سوختن مدار از بین می‌رود.

یک سیم قرمز و مشکی هم با طرف دیگر کانکتور JST آماده کنید.

این سیم‌ها باید آنقدر بلند باشند که در طول ساعت شنی الکترونیکی کشیده بشوند. پس سیم را بلندتر در نظر بگیرید و اگر لازم شد در مراحل بعدی آنها را کوتاه کنید.

گام چهارم: برد کنترل را مونتاژ کنید

برد کنترل ساعت شنی الکترونیکی بسیار ساده است اما چند نکته مهم دارد. کارتان را با برد پرما-پروتو شروع کنید که الگوی سیم‌کشی پین آن مشابه برد بورد استاندارد است (به ریل برق دقت کنید). اگر لازم بود برد را کوچک کنید تا به حداقل اندازه ممکن برسد. البته ریل برق و سوراخ‌های پین کافی برای سیم‌های هوک آپ نگه دارید.

میکروکنترلر و شتاب‌سنج را با استفاده از هدرهای استاندارد روی برد لحیم کنید. به جهت هر دو برد دقت کنید:

کانکتور میکرو USB باید رو به لبه برد باشد تا همچنان برای برنامه‌ریزی به آن دسترسی داشته باشید.

به جهت شتاب‌سنج هم دقت کنید چون جهت نصب مشخص می‌کند چه چیزی را بالا و چه چیزی را پایین تشخیص بدهد.

گام پنجم: برق و شتاب‌سنج را سیم‌کشی کنید

قبل از هر چیز مشخص کنید کدام یک از ریل‌های برق ۵V و کدامیک GND خواهد بود. یک تکه سیم کوچک از ریل برق به برق و GND هر دو برد برک‌اوت وصل کنید.

سه سیم دیگر هم اضافه کنید و با آنها سه خروجی شتاب‌سنج را به سه پین ورودی آنالوگ میکروکنترلر وصل کنید. ما برای ساخت ساعت شنی الکترونیکی خروجی X را به A2، خروجی Y را به A1 و خروجی Z را به A0 وصل کردیم.

گام ششم: کانکتور برق را سیم‌کشی کنید

طرف آزاد کانکتور JST را به برد کنترل لحیم کنید. به قطبیت اتصالات دقت کنید: سیم قرمز باید به ریل برق ۵V و سیم قرمز به ریل برق GND لحیم بشود.

گام هفتم: نوار LED را سیم‌کشی کنید

در این مرحله باید اندازه کلی ساعت شنی الکترونیکی را مشخص کنید چون می‌خواهیم نوار LED در کل بدنه کشیده بشود. ما از یک نوار LED با ۳۰ عدد LED با تراکم ۱۴۴ LED بر متر استفاده کردیم. ارتفاع کلی نوار هم ۱/۲ ۸ اینچ است. قبل از شروع ساخت همه قطعات را روی تخته چوب یا تخته چندلا بچینید تا مطمئن شوید اندازه کافی داشته باشد.

اکثر این نوارهای LED را می‌توانید در طول دلخواه‌تان ببرید اما این برش باید حتما از روی نقاط مشخص شده انجام بشود. سه سیم به پدهایی که در طرف ورودی نوار قرار دارد، لحیم کنید. اکثر نوارها نوعی نشانگر به شکل فلش دارند که جهت حرکت داده را مشخص می‌کنند. برق را می‌توانید به هر دو طرف نوار وصل کنید اما داده باید با جهت مناسب به نوار LED وصل بشود.

گام هشتم: دکمه لمسی خازنی را اضافه کنید

دکمه لمسی خازنی هم مثل سوئیچ برق به کانکتور جداشدنی نیاز دارد. این ضرورت به خاطر نحوه اتصال آن به ساعت شنی الکترونیکی است. ما هدرهای صاف را به دکمه یک کابل دوپونت سه سیم به برد کنترل لحیم کردیم. کانکتور دوپونت ماده به خوبی در فواصل بین پین‌ هدرها جا می‌شود.

سیم‌های برق و GND را به ریل‌های روی برد کنترل لحیم کنید (همانطور که برای نوار LED انجام دادید). لاین داده (که وقتی دکمه را فشار بدهید، مقدار high را می‌خواند) را به یکی از پین‌های ورودی دیجیتال میکروکنترلر سیم‌کشی کنید.

در تصویر آخر مدار کامل را می‌بینید. در این مرحله می‌توانید منبع تغذیه را وصل کنید، کدها را تست کنید و ساعت شنی الکترونیکی را تست کنید.

گام نهم: طرح بدنه را مشخص کنید

ما بدنه ساعت شنی الکترونیکی را از یک تکه چوب افرا با طول ۱/۲ ۸ اینچ، عرض ۱/۲ ۲ اینچ و ضخامت ۱/۴ ۱ اینچ می‌سازیم. از نوار LED به عنوان راهنمای برش طولی استفاده کنید و ۱/۸ اینچ اضافی هم برای سیم‌ها و حاشیه در نظر بگیرید.

قطعات الکترونیکی باید به راحتی روی این تخته چوب جا بگیرند. باتری و سوئیچ در نیمه پایینی و برد کنترل در نیمه بالایی قرار می‌گیرند. ساعت شنی نهایی در واقع دو فضای بدنه جداگانه برای این قطعات دارند.

گام دهم: روش‌های دیگر ساخت بدنه

اگر ابزارهای کافی برای ساخت بدنه به روش زیر را ندارید، می‌توانید از روش‌های جایگزین استفاده کنید.

یکی از روش‌های ساده این است که تخته‌های چندلا در شکل مناسب ببرید و آنها را به شکل ساندویچ روی هم بچسبانید. در این روش فقط به چند ابزار ساده نیاز خواهید داشت.

استفاده از دستگاه برش لیزری و پرینتر سه بعدی هم رویکردهای ساده دیگری هستند که هزینه بالایی دارند. البته می‌توانید همین بدنه را از جنس کارتن هم بسازید.

گام یازدهم: تخته جلویی را ببرید

تخته را به دو تکه هم اندازه اما با ضخامت متفاوت ببرید. تکه نازک تخته جلویی بدنه می‌شود و تکه ضخیم هم قطعات الکترونیکی را نگه می‌دارد.

برای اینکه مطمئن شوید ضخامت کافی را برای برش انتخاب کردید، از ضخامت باتری به عنوان راهنمای برش استفاده کنید و محل برش را مشخص کنید. این برش را می‌توانید با اره دستی هم انجام بدهید اما اره نواری کار را ساده‌تر می‌کند.

انتهای تخته را با یک مثلث درست بعد از برش علامت بزنید تا نحوه اتصال دو تخته به یکدیگر را به یاد بیاورید.

گام دوازدهم: جای قطعات الکترونیکی را ببرید

تکه ضخیم را بردارید و شکل کلی ساعت شنی را رویش بکشید. دیواره‌های بدنه باید حدود ۳/۸ اینچ ضخامت داشته باشند. شکل قطعات الکترونیکی را با رعایت فاصله از یکدیگر روی تکه چوب بکشید. باتری باید در فضای پایینی و برد کنترل در فضای بالایی قرار بگیرد.

گوشه‌های اشکالی که کشیده‌اید را با دریل سوراخ کنید. سپس با اره این مستطیل‌ها را کاملا بیرون بیاورید. اره مویی بهترین ابزار برای اینکار است. بعد از برش هم لبه‌ها را با سوهان و کاغذ سنباده تمیز کنید.

در نهایت هم هر کدام از قطعات را سر جایشان بگذارید تا مطمئن شوید برش‌ها دقبق هستند.

گام سیزدهم: سوراخ‌های کانکتورها را ببرید

حالا باید سوراخ‌های سوئیچ برق و کابل میکرو USB را ببرید (قبل از مونتاژ بدنه). اندازه‌ها را با خود سوئیچ و برد کنترل مشخص کنید و جای سوراخ‌ها را با یک اره کوچک ببرید. برای اینکه سوراخ‌ها کاملا چفت باشند هم از سوهان استفاده کنید.

یک کانال هم بین دو محفظه بدنه برای اتصال برق ببرید. برای اینکار می‌توانید از اره و اسکنه استفاده کنید. روی ظاهر کانال هم وسواس نداشته باشید چون دیده نمی‌شود. اما باید آنقدر عریض باشد که کانکتور JST از آن رد بشود.

گام چهاردهم: اجزای بدنه را بهم بچسبانید

دو طرف بدنه ساعت شنی الکترونیکی را بهم بچسبانید. به گره‌های چوب و علامت مثلثی که گذاشته‌اید دقت کنید تا مطمئن شوید آنها را درست بهم می‌چسبانید. نتیجه نهایی باید طوری باشد که انگار هیچگاه چوب را نبریده‌اید.

اگر یکی از سوراخ‌ها کج بود، داخلش را با چسباندن خلال دندان پر کنید و بعد از خشک شدن چسب، سوراخ جدید را دریل کنید.

گام پانزدهم: تخته بالایی و پایینی را بسازید

شکل و اندازه تخته بالایی و پایینی به سلیقه خودتان بستگی دارد. تنها نکته مهم این است که آنقدر ضخیم باشند که با برد برک اوت دکمه لمسی خازنی تطابق داشته باشند. ‌سخت‌ترین قسمت ساخت این دو تخته تراز کردن آنها هنگام دریل کردن سوراخ پیچ‎ها را روی تخته‌های بالایی و پایینی دریل کردیم و سپس آنها را با دو طرف ساعت شنی تراز کردیم. سوراخ‌ها را حتما کانترسینک کنید تا پیچ‌ها از سطح چوب بیرون نزنند؛ در غیر این صورت تایمر لق می‌زند.

گام شانزدهم: حفره دکمه لمسی خازنی را بسازید

دکمه لمسی خازنی در انتهای ساعت شنی الکترونیکی و نزدیک به برد کنترلر قرار می‌گیرد. وقتی بخواهید زمان را تنظیم کنید این سر بدنه بالا و وقتی بخواهید ساعت را به کار بیاندازید این سر بدنه پایین قرار می‌گیرد. دکمه (و همچنین پیچ‌ها) نباید از سطح چوب بالاتر باشند؛ در غیر این صورت وقتی زمان تمام بشود، ساعت شنی نامتوازن خواهد بود.

یک سوراخ بزرگ به اندازه پین‌های برد و کانکتور دوپونت برد کنترل ببرید. دکمه را سر جایش قرار بدهید و دور برد را روی بدنه بکشید. با استفاده از دریل و اسکنه حفره‌ای ایجاد کنید که آنقدر عمیق باشد که دکمه با سطح چوب تراز بشود و با ساعت شنی که رویش قرار می‌گیرد تداخل نداشته باشد. بهتر است پایه‌های بالای برد را هم کوتاه کنید تا به حداقل اندازه ممکن برسند.

گام هفدهم: سوراخ‌های سیم را دریل کنید

دکمه لمسی خازنی و نوار LED به سیم‌هایی نیاز دارند که باید از درون بدنه عبور داده بشوند. برای ایجاد فضای مورد نیاز این سیم‌ها، از درون بدنه دو سوراخ در دو طرف آن دریل کنید.
سوراخ اول فضای سه سیم تغذیه نوار LED را ایجاد می‌کند. شکل سوراخ مهم نیست اما باید کمی از قسمت جلوی ساعت شنی الکترونیکی را به شکل منحنی بخراشید تا بتوانی آنها را جلوی ساعت خم کنید.

سوراخ دوم از برد کنترل به دکمه لمسی خازنی کشیده می‌شود. مکان و اندازه این سوراخ باید با سوراخی که در گام قبلی دریل کردید همخوانی داشته باشد. از بالا تراز کنید و جای سوراخ را علامت بزنید. سوراخ را دریل کنید و با اسکنه حفر کنید تا کانکتور دوپونت کاملا به دکمه وصل بشود.

گام هجدهم: ورق پلکسی گلس را ببرید

پشت ساعت شنی الکترونیکی پلکسی گلس شفاف است که قطعات الکترونیکی را سر جایشان نگاه می‌دارد. دور بدنه را روی پلکسی گلس بکشید و با کاتر روی پلکسی گلس خط بیاندازید. روی همین خط را چندبار ببرید تا خط برش عمیق بشود. خط برش را روی لبه میز تراز کنید و با یک ضربه سریع پلکسی گلس را بشکنید.

این تکنیک فقط روی مواردی کار می‌کند که برش در کل طول امتداد داشته باشد. بنابراین ممکن است برای برخی برش‌ها لازم باشد دوبار اینکار را تکرار کنید.

گام نوزدهم: سوراخ‌های اتصال پشتی را دریل کنید

پلکسی گلس را روی بدنه قرار بدهید و جایش را با چسب ثابت کنید. در هر گوشه یک سوراخ برای یک پیچ کوچک دریل کنید. ما از پیچ سرصاف شماره شش به طول ۵/۸ اینچ استفاده کردیم. دقت کنید سوراخ‌ها خیلی عمیق نباشند. سوراخ‌ها را روی چوب‌ها دریل کنید تا قدرت دریل بیشتر بشود.

گام بیستم: تراز پشتی را علامت بزنید

پلکسی گلس بعد از دریل کردن سوراخ‌ها کمی شیب می‌گیرد. برای اینکه این شیب‌ها هنگام مونتاژ بدنه مشکل ایجاد نکنند، باید جهت نصب پلکسی گلس را هنگام دریل کردن سوراخ‌ها علامت بزنید. به این ترتیب متوجه می‌شوید پلکسی گلس را دقیقا باید چطور نصب کنید.

قبل از باز کردن چوب، با سوهان یا دریل کوچک روی پلکسی گلس و چوب یک بریدگی ایجاد کنید. این علامت فقط در صورتی تراز می‌شود که پلکسی گلس را درست نصب کنید.

گام بیست و یکم: شکل ساعت شنی را ببرید

بدنه تقریبا کامل شده و می‌توانید شکل کلی ساعت شنی را رویش ببرید. ابعاد چندان مهم نیستند اما دقت کنید شکل را خیلی نزدیک به باکس‌های داخلی نبرید که دبنه را ضعیف خواهد کرد.

گام بیست و دوم: شیار نوار LED را ببرید

جلوی ساعت شنی الکترونیکی یک شیار برای نوار LED و ورق مات‌کننده می‌بریم. نوار LED را تراز کنید و شکل دورش را روی چوب بکشید. یک جفت خط موازی با فاصله ۱/۸ تا ۱/۶ اینچ از این خطوط هم برای مشخص کردن جای مات‌کننده بکشید.

اجرای این مرحله بدون ابزار حرفه‌ای کار دشواری است؛ ما از اره رومیزی با تیغه مخصوص استفاده کردیم. این کار را با هر ابزاری که انجام می‌دهید مطمئن شوید داخل بدنه را نمی‌برید. سپس یک کانال کم‌عمق روی خطوط خارجی برای مات‌کننده بکشید. نوار LED را تست کنید و مطمئن شوید پایه‎ها به راحتی به برد کنترل می‌رسند.

گام بیست و سوم: بدنه را سنباده بکشید

هر سه تکه چوب را با کاغذ سنباده ۲۲۰ یا بیشتر سنباده بکشید. با پخ کردن زاویه‌های راست هم می‌توانید ساعت شنی را زیباتر کنید.

سپس دو لایه لاک چوب روی ساعت شنی بزنید و صبر کنید تا خشک بشود. بدنه را با کاغذ ۳۲۰ یا ۴۰۰ سنباده بکشید.

در نهایت هم یک یا دو لایه پلی اورتان به کار اضافه کنید.

گام بیست و چهارم: قطعات الکترونیکی را مونتاژ کنید

مونتاژ ساعت شنی را با رد کردن نوار LED از داخل بدنه به سمت کانال جلویی شروع کنید. چسب پشت نوار را بردارید و آن را سر جایش بچسبانید (می‌توانید از کمی چسب مایع هم استفاده کنید).

دکمه لمسی خازنی را در حفره‌ای که بالای بدنه بریده‌اید، بچسبانید. باید پین‌ها که از زیر بیرون زده‌اند را ببینید. مطمئن شوید زیر دکمه با سطح لبه بالایی چوب تراز باشد تا ساعت شنی لق نزند.

باتری را در بریدگی قسمت پایین قرار بدهید و کانکتور USB را رد کنید. با استفاده از کمی چسب حرارتی مطمئن شوید باتری سر جایش ثابت باشد.

برد کنترل را به قسمت بالای بدنه اضافه کنید. کانکتور JST را از باتری به کانال مخفی وسط بدنه وصل کنید و آن را به کانکتور JST روی برد کنترل وصل کنید.

کانکتور دوپونت سه سیم را از برد کنترل به سوراخ بالایی بکشید و آن را به پین‌های پایین دکمه لمسی خازنی وصل کنید.

دکمه روشن/خاموش از سوراخ کنار بدنه رد کنید (از بیرون) تا کاملا در جایش فرو برود. دو سیم ترمینال را هم به دو پایه سوئیچ وصل کنید.

در نهایت باید ساعت شنی الکترونیکی شما شبیه تصویر آخر باشد.

گام بیست و پنجم: بدنه را کامل کنید

پلکسی گلس را با چهار پیچ روی بدنه ثابت کنید. دو قطعه چوب بالایی و پایینی را هم پیچ کنید. تراز بودن همه چیز را چک کنید و و مطمئن شوید ساعت شنی روی میز صاف می‌ایستد.

گام بیست و ششم: ورق مات‌کننده را اضافه کنید

 

یک ورق مات‌کننده که کمی عریض‌تر از کانال LED باشد، ببرید. این ورق هم LED را سر جایش نگه می‌دارد و هم نور آن را بیشتر پخش می‌کند. دقت کنید هرچه ورق از LED دورتر باشد، مات‌کنندگی آن بیشتر می‌شود.

گام بیست و ششم: ساعت شنی الکترونیکی را برنامه‌ریزی کنید

کدهای ساعت شنی را از اینجا دانلود کنید. کتابخانه Fast LED که درایور سطح پایین برای LEDها می‌سازد را هم نصب کنید.

قسمتی از کدها که باید تغییر بدهید درست بالای کدها قرار دارد: پنج پین (پین LED، پین دکمه لمسی خازنی و سه پین شتاب‌سنج). تعداد LEDهای نوار را هم تنظیم کنید.

برد کنترل را با کابل USB به کامپیوتر وصل کنید و کدها را آپلود کنید. برای دسترسی به کانکتور USB میکروکنترلر باید پلکسی گلس را جدا کنید.

ساعت شنی الکترونیکی آماده است

این ساعت شنی سه حالت دارد: حالت برنامه‌ریزی، حالت تایمینگ و حالت توقف. حالت ساعت شنی با جهت آن مشخص می‌شود: حالت برنامه‌ریزی وقتی دکمه لمسی خازنی رو به بالا باشد، حالت تایمینگ وقتی این دکمه پایین باشد و حالت توقف وقتی ساعت به کنار قرار بگیرد. در ادامه به شما می‌گوییم از هر کدام از این سه حالت ساعت شنی چطور استفاده کنید:

حالت برنامه‌ریزی

وقتی ساعت شنی را روشن می‌کنید، یک مکان‌نمای زرد چشمک‌زن پایین نوار LED خواهید دید. با هر بار لمس کردن دکمه لمسی خازنی ۱۵ ثانیه به تایمر اضافه می‌شود. هر ۱۵ ثانیه هم به شکل یک نقطه بنفش به نمایش درمی‌آید. وقتی به ۶۰ ثانیه رسیدید، همه نقاط بنفش با یک نقطه زرد جایگزین می‌شوند که نشان دهنده یک دقیقه است. با نگه داشتن دکمه دقایق همین طور اضافه می‌شوند تا دکمه را رها کنید. هر پنج دقیقه هم با یک نقطه قرمز مشخص می‌شود تا دنبال کردن کل زمان ساعت شنی ساده‌تر بشود.

حالت تایمینگ

با چرخاندن ۱۸۰ درجه ساعت شنی، شمارش معکوس آغاز می‌شود. صرف نظر از کل زمان تمام نقاط روشن می‌شوند (می‌توانید کدها را طوری تغییر بدهید که روشن شدن نقطه‌ها در حالت تایمینگ هم گذشت زمان را نشان بدهد). نقطه‌ها یک به یک روی هم می‌افتند تا زمان سپری بشود. سپس کلمه finale به صورت رنگی و به مدت ۱۵ ثانیه روی نوار نشان داده می‌شود. برای برگشتن به حالت برنامه‌ریزی دوباره ساعت را بچرخانید. مکان‌نمای زرد بلافاصله به نمایش درمی‌آید و اگر ساعت شنی را بلافاصله بچرخانید، همان زمان دور قبلی دوباره محاسبه می‌شود.

همین جا به شما پیشنهاد می‌کنم با اضافه کردن یک اسپیکر به ساعت شنی الکترونیکی – که تمام شدن زمان را نشان بدهد – آن را کارآمدتر کنید.

حالت توقف

اگر می‌خواهید در حین حالت تایمینگ، ساعت شنی را متوقف کنید آن را ۹۰ درجه بچرخانید و به پهلو بخوابانید. زمان متوقف می‌شود و با چرخش آن به دو سمت می‌توانید وارد یکی از دو حالت تایمینگ یا برنامه‌ریزی بشوید.

امیدواریم با این ساختنی به شما کمک کند با کودکتان به درک مشترکی از گذشت زمان برسید.

منبع

با برد آردوینو ربات شش پا بسازید و با هر کنترلی آن را هدایت کنید

Beetle Ringo نام یک ربات شش پا و بسیار کوچک است که با هر نوع ریموت IR (مثل کنترل تلویزیون) هدایت می‌شود. این پروژه آردوینوی ساده نیاز به مهارت حرفه‌ای یا قطعات گران قیمت ندارد و به راحتی می‌توانید آن را بسازید. ضمن اینکه بعد از ساخت ربات شش پا می‌توانید آن را با افزودن قطعات بیشتر یا کامل کردن کدها ارتقا بدهید.

برنامه ربات شش پا به صورت کامل در این لینک موجود است. این برنامه متن باز را می‌توانید مطابق نیازهایتان تغییر بدهید.

گام اول: وسایل مورد نیاز

  • آردوینو Uno
  • هولدر باتری ۹ ولتی با سوئیچ روشن/خاموش
  • باتری آلکالاین ۹ ولتی – دقت کنید باتری‌های زینک – کربنی برای ساخت ربات شش پا مناسب نیستند.
  • سه سروو موتور آنالوگ کوچک – ما از موتور HXT500 استفاده کردیم اما هر نوع سروو در همین سایز و با ولتاژ ۵ ولتی هم قابل استفاده است.
  • گیرنده مادون قرمز (IR) – گیرنده IR را باید متناسب با کنترلی که دارید، انتخاب کنید. اکثر کنترل‌های تلویزیون فرکانس ۴۰kHz دارند که گیرنده‌های ۳۶، ۳۸ و ۴۰ کیلوهرتز برای آنها مناسب است.
  • برد بورد بدون لحیم کوچک
  • سیم جامپر
  • سیم فلزی برای پاها با ضخامت ۱.۵ تا ۲ میلیمتر
  • گیره کاغذ فلزی – اندازه گیره مهم نیست اما قطر سیم آن باید حدود ۰.۹ میلیمتر باشد.

ابزار مورد نیاز

  • چسب حرارتی
  • اره فلزبر یا درمل به همراه دیسک برش
  • سوهان صاف یا درمل به همراه دیسک سنباده
  • دم باریک

گام دوم: آموزش ارتباط با ریموت IR

قبل از اینکه ساخت ربات شش پا را شروع کنید، باید یاد بگیرید چطور فرمان‌های ریموت IR را دریافت کنید. در این مرحله می‌خواهیم کدهای سیگنال ریموت را پیدا کنیم و به خاطر بسپاریم تا بعدا از آنها در اسکچ ربات استفاده کنیم. برای پیدا کردن کدهای سیگنال ریموت به آردوینو Uno، برد بورد، سیم جامپر و یک گیرنده IR نیاز دارید. با این قطعات مداری که در تصاویر بالا می‎بینید را بسازید. دقت کنید این مدار برای گیرنده TSOP2136 طراحی شده و ممکن است مدار شما به نسبت مدل گیرنده نیاز به تغییراتی داشته باشد. بنابراین قبل از هر کاری دیتاشیت گیرنده را چک کنید.

کدهای آردوینوی ربات شش پا را از اینجا دانلود کنید. اگر قبلا با GIT کار کرده باشید، می‌توانید کدها را به صورت مستقیم کلون کنید. در غیر این صورت فایل زیپ را دانلود کنید. نرم‌افزار Arduino IDE را باز کنید و فایل project /ir_receiver/ir_receiver.ino را در آن اجرا کنید. نگاهی به کدها و خط اول آن بیاندازید:

#include "IRremote.h"

این نشان می‌دهد اسکچ از یک کتابخانه مخصوص با نام Rremote.h استفاده می‌کند که کار دریافت و ارسال سیگنال‌های IR را به عهده دارد. این کتابخانه به صورت پیش‌فرض در نرم‌افزار Arduino IDE قرار دارد و باید آن را نصب کنید. اگر اینکار را بلد نیستید، راهنمای نصب کتابخانه آردوینو را بخوانید. بعد از نصب کتابخانه هم نرم‌افزار Arduino IDE را ری‌استارت و اسکچ را مجددا باز کنید.

حالا برای آپلود کدها آماده هستید. آردوینو Uno را با کابل USB به کامپیوتر وصل کنید. به Tools⇒Board بروید و مطمئن شوید روی Arduino Uno تنظیم شده باشد. به Tools⇒Serial Port بروید و مطمئن شوید روی پورتی تنظیم باشد که آردوینو را به آن وصل کرده‌اید.

حالا از مسیر File⇒Upload اسکچ را کامپایل و آپلود کنید.

از مسیر Tools⇒Serial Monitor سریال مانیتور را باز کنید و مطمئن شوید باد ریت روی ۹۶۰۰ تنظیم باشد. یک ریموت IR بردارید و شروع به فشردن دکمه‌هایش کنید. اگر کدها را در سریال مانیتور ببینید، یعنی همه چیز را درست انجام داده‌اید.

کدهایی که روی سریال مانیتور می‌بینید، چه معنایی دارند؟ همانطور که قبلا گفتیم از این کدها در اسکچ ربات شش پا استفاده خواهیم کرد. تولیدکننده‌های مختلف از پروتکل‌های ارتباطی متفاوت استفاده می‌کنند و کدهای هر ریموت می‌تواند با ریموت‌های دیگر متفاوت باشد. درک این کدها می‌تواند دشوار باشد اما این راهنما کارتان را ساده‌تر خواهد کرد.

وقتی یک دکمه روی ریموت را فشار می‌دهید، چندین کد روی سریال مانیتور به نمایش درمی‌آید. برخی از آنها تکراری و برخی منحصر به فرد هستند. برای استفاده از ریموت به عنوان کنترلر فقط به کدهای غیرتکراری نیاز داریم. برخی تولیدکننده از پروتکلی استفاده می‌کنند که به هر دکمه یک کد منحصر به فرد می‌دهد و برخی دیگر پروتکلی دارند که به دکمه ترکیبی

از دو کد منحصر به فرد را می‎دهد. در حالت دوم وقتی برای بار اول دکمه را فشار بدهید، یک کد می‌بینید، بار دوم یک کد دیگر و بار سوم دوباره همان کد اول را خواهید دید.

ربات شش پا می‌تواند ۱۳ نوع حرکت زیر را اجرا کند:

  1. حرکت به جلو
  2. حرکت به عقب
  3. چرخش به راست
  4. چرخش به چپ
  5. حرکت به جلو با چرخش به راست
  6. حرکت به جلو با چرخش به چپ
  7. حرکت به عقب با چرخش به راست
  8. حرکت به عقب با چرخش به چپ
  9. توقف
  10. تنظیم سرعت اول (کمترین سرعت)
  11. تنظیم سرعت دوم
  12. تنظیم سرعت سوم
  13. تنظیم سرعت چهارم (بیشترین سرعت)

دکمه اختصاصی هر کدام از این کارکردها را روی ریموت انتخاب کنید. ما از دکمه‌های ۱ تا ۹ برای نه فرمان اول و چهار دکمه رنگی برای چهار فرمان آخر استفاده می‌کنیم. برای به دست آوردن کد مخصوص این دکمه‌ها هم کافی است هر دکمه را چندبار پشت سر هم فشار بدهید و کدها را یادداشت کنید. سپس از این کدها در اسکچ آردوینو برای کنترل ربات شش پا استفاده خواهیم کرد.

گام سوم: نمونه آزمایشی را بسازید

همانطور که در شماتیک بالا می‌بینید برای ساخت مدار از قسمت بسیار کوچکی از برد بورد (۱۰×۵ پین) استفاده می‌کنیم. این سایز برد بوردی است که بعدا روی ربات نصب خواهیم کرد.

اسکچ /ir_ringo/ir_ringo.ino را در نرم‌افزار Arduino IDE باز کنید. در پنجره ادیتور دو زبانه می‌بینید: ir_ringo و ir_command_codes.h. ما اسکچ را به دو بخش تقسیم کردیم: منابع مشترک و کدهای IR شخصی. قبل از اینکه کدها را روی آردوینو آپلود کنید، کدهای IR خودتان را در اسکچ جایگزین کنید. دقت کنید که می‌توانید هر فرمان را به چند دکمه اختصاص بدهید. در این صورت می‌توانید از چند ریموت به صورت همزمان برای کنترل ربات شش پا استفاده کنید. بعد از تغییر اسکچ هم می‌توانید آنها را روی آردوینو آپلود کنید. وقتی اسکچ راه‌اندازی بشود، سرووها در پوزیشن ۹۰ درجه حرکت می‌کنند.

حالا می‌توانید نمونه آزمایشی ربات شش پا را تست کنید. دکمه حرکت به جلو را روی ریموت IR فشار بدهید. حالا همه سرووها باید دور پوزیشن ۹۰ درجه به حرکت دربیایند. دکمه‌های رنگی را فشار بدهید و تغییر فرایند حرکت را بررسی کنید. سرعت ربات را روی کمترین سرعت تنظیم کنید و دکمه حرکت به عقب را فشار بدهید. حالا فاز سرووی مرکزی باید دوباره تغییر کند.

فراموش نکنید باتری و هولدر سوئیچ‌دار را چک کنید. کابل USB را از آردوینو جدا کنید و هولدر باتری را به آن وصل کنید. مطمئن شوید سیم قرمز (مثبت) در پین Vin و سیم دیگر (منفی) در پین GND کنترلر قرار داشته باشد. حالا سوئیچ هولدر را روی روشن بگذارید و مراحل تست را دوباره تکرار کنید.

گام چهارم: طرز کار سرووهای ربات

حرکت ربات شش پا براساس حرکت سوسک طراحی شده است. ربات سه سروو دارد که به صورت ردیفی از چپ به راست قرار می‌گیرند. سرووی سمت چپ به پاهای جلو و عقب سمت چپ اختصاص دارد. این پایه‌ها به عنوان قطعات تکی ساخته می‌شوند. سرووی سمت راست به پاهای جلو و عقب سمت راست اختصاص دارد. سرووی وسطی هم برای پایه‌های وسطی است. در ویدیوی زیر می‌توانید نحوه حرکت سرووهای ربات شش پا را ببینید.

سرووی سمت چپ می‌تواند طرف چپ ربات را به جلو و عقب هدایت می‌کند. سرووی سمت راست هم اینکار را برای طرف راست ربات انجام می‌دهد. سرووی وسطی هم ربات را به سمت راست یا چپ متمایل می‌کند تا دو سرووی دیگر بتوانند کارشان را بکنند.

همانطور که می‌بینید هر سه سروو فرایندهای نوسانی اجرا می‌کنند. اسکچ هم کار تعیین دامنه، بازه زمانی و فازهای نوسان‌ها را به عهده دارد.

گام پنجم: آردوینو Uno را نصب کنید

هولدر باتری تکیه گاه اصلی بدنه است و سایر قطعات (کنترلر، سرووها و برد بورد کوچک) روی آن نصب می‎شوند.

قبل از هر چیز کنترلر یا همان آردوینو را نصب خواهیم کرد. برای اینکار از یک استنسیل و چسب حرارتی استفاده می‌کنیم. استنسیل را از لینک زیر دانلود کنید (رمز فایل saakhtani.ir است) و آن را پرینت کنید. این استنسیل خطوط اندازه‌گیری دارد. با خط کش طول این خطوط را اندازه بگیرید. اگر اندازه‌ها اشتباه بودند، تنظیمات را در نمایشگر PDF اصلاح کنید.

گیره کاغذ را باز کنید و آن را طبق شکل استنسیل تا کنید. سپس براکتی که ساخته‌اید را در پین‎های دیجیتال I/O نه و دوازده قرار بدهید. سپس این براکت را با چسب حرارتی به کف هولدر باتری بچسبانید. جای هولدر باتری را طوری تنظیم کنید که سوئیچ روشن/خاموش پشت ربات شش پا قرار بگیرد.

نگران پل شدن پین‌های ۹ و ۱۲ هم نباشید چون در اسکچ از آنها استفاده نخواهیم کرد.

این قسمت از محتوا قفل شده است

برای دیدن این قسمت وارد شوید

عضویت در ساختنی رایگان است

گام ششم: برد بورد کوچک را آماده کنید

هرچه برد بورد کوچکتر باشد بهتر است چون سبک‎تر خواهد بود. برد بورد ۱۰×۵ پین برای ساخت ربات شش پا مناسب است. چنین برد بورد کوچکی را از دو روش می‎توانید به دست بیاورید.

خرید کیت برد بورد مینی که بردهای بسیار کوچکی شبیه به لگو هستند. این بردها ۵×۵ پین هستند و با چسباندن دوتا از آنها به یکدیگر می‎توانید یک برد بورد ۱۰×۵ داشته باشید.

در روش دوم هم باید برد مورد نیازتان را از یک برد بورد معمولی ببرید. یک تکه ۱۰×۵ پین را روی برد بورد معمولی علامت بزنید و آن را با درمل یا اره ببرید. بعد از برش هم لبه‌ها را با سوهان یا درمل صاف و نرم کنید.

گام هفتم: ربات را مونتاژ کنید

ابتدا باید سه سروو موتور را روی هولدر باتری نصب کنید. برچسب پشت سرووها را باز کنید و آنها را با چسب حرارتی روی هولدر بچسبانید. زبانه‌های نصب را هم بشکنید چون به آنها نیاز نداریم و فقط فضا اشغال خواهند کرد.

یکی از سرووها را بردارید و بالای هولدر باتری بچسبانید. این سرووی وسطی ربات است و شفت خروجی آن باید مستقیما به سمت کنترلر باشد. سعی کنید سروو را درست مطابق تصاویر و طوری نصب کنید که پشتش کمی فضای خالی برای برد بورد و جلویش هم کمی فضا برای پایه‎های وسطی باشد. دو سرووی دیگر را هم دو طرف سرووی وسطی بچسبانید. شفت این سرووها باید رو به بالا باشد.

حالا نوبت به نصب برد بورد کوچک می‌رسد. برچسب روی چسب را بردارید و روی همین قسمت کمی چسب حرارتی بزنید. برد بورد را پشت سرووی وسطی بچسبانید.

مراحل ساخت مدار را تکرار کنید و اینبار مدار را روی برد بورد بسازید. دقت کنید گیرنده IR باید رو به بالا باشد.

کانکتورهای سیم جامپر بسیار بلند است و همین اتصال سیم‌ها به پین‌های +۵V، GND و A0 آردوینو را سخت می‌کند. برای حل این مشکل باید کانکتورها را در زاویه ۹۰ درجه خم کنید.
سیم‌های هولدر باتری هم خیلی نازک هستند و نمی‌شود آنها را به پین‎های GND و Vin آردوینو وصل کرد. برای اینکار سیم‌ها را دوبل کنید و به آنها کانکتور وصل کنید (همان کانکتور سیم جامپر).

حالا می‌توانید هولدر باتری را روشن کنید و دکمه‌های ریموت را بزنید و کارکرد ربات شش پا را تست کنید. بعد از ارسال فرمان توقف، اسکچ سرووها را در پوزیشن صفر (۹۰ درجه) قرار می‌دهد. این بهترین پوزیشن برای نصب شاخ‌های سروو است. شاخ سرووی وسطی باید افقی و شاخ سرووهای راست و چپ باید زاویه ۴۵ درجه داشته باشد. بعد از نصب شاخ‎ها را به سرووها پیچ کنید و قسمت داخلی بلند آنها را ببرید تا در حین حرکت بهم برخورد نکنند.

گام هشتم: پاهای ربات را بسازید

برای ساخت پاهای ربات هم دو استنسیل طراحی کردیم که کارتان را ساده‎‌تر می‎کند. این استنسیل‌ها را از لینک زیر دانلود کنید و اندازه آنها را به همان روش قبلی چک کنید. یک استنسیل پاهای راست و چپ عقبی و جلویی است (این پاها کاملا یکسان هستند و فرقی نمی‌کند کدام را کجا نصب کنید). استنسیل دوم هم برای پا‌های وسطی ربات است.

ساخت پاهای ربات به کمک استنسیل‌ها و تصاویر بالا بسیار ساده است. اما برای ساخت پاهای وسطی باید نکات زیر را هم در نظر داشته باشید:

شکل پاهای وسطی کمی پیچیده‌تر از استنسیل است. پس اول پاها را طبق استنسیل بسازید و سپس شکل آنها را با توجه به تصاویر تنظیم کنید. اگر اینکار را نکنید پاهای وسطی و کناری در هم گیر خواهند کرد.

طول پاهای وسطی در استنسیل کمی بلندتر از اندازه واقعی است. بهتر است آنها را کمی کوتاه کنید تا در هوا آویزان بمانند.

بعد از ساخت پاهای ربات می‌توانید آنها را به شاخ‌های سروو بچسبانید. ابتدا پاهای جلویی-عقبی و سپس پاهای وسطی را بچسبانید. برای چسباندن پاها از چسب حرارتی استفاده کنید تا در صورت بروز مشکل بتوانید با گرم کردن چسب، اتصالات را شل کنید.

ربات شش پا آماده است

ربات شما آماده است اما ساخت آن هیچوقت تمام نمی‌شود. شما می‌توانید با ویرایش کدها قابلیت‌های ربات شش پا را افزایش بدهید یا سنسورهای سازگار با آردوینو به آن اضافه کنید. همچنین می‌توانید گیرنده IR را با ماژول بلوتوث جایگزین کنید و برای ربات اپلیکیشن موبایل طراحی کنید.

منبع

آموزش ساخت گوشی همراه ساده و کاربردی با برد آردوینو

ساخت گوشی همراه پروژه خیلی عجیب و پیچیده‌ای به نظر می‌رسد اما در این ساختنی به شما نشان می‌دهیم اینکار چندان سخت نیست. شما می‌توانید گوشی همراهی که در تصاویر زیر می‌بینید را با کمترین هزینه بسازید و از آن استفاده کنید (البته فقط برای کارکردهای پایه گوشی). این گوشی موبایل می‌تواند تماس تلفنی و پیام متنی بگیرد و دریافت کند، نام و شماره تلفن مخاطبان شما را ذخیره کند، زمان را نشان بدهد و کار ساعت زنگدار را انجام بدهد. از طریق یک سیم کارت معمولی هم امکان اتصال به شبکه GSM را هم به شما می‌دهد.

برای ساخت گوشی همراه (سخت‌افزاری و نرم‌افزاری) از شیلد آردوینو GSM استفاده می‌کنیم اما رابط کاربری آن را با نمایشگر، ست دکمه کامل، میکروفون، اسپیکر و … تکمیل می‌کنیم. برای ساخت گوشی همراه یک برد مدار چاپی اختصاصی هم طراحی شد که ۶۰ قطعه الکترونیکی رویش قرار می‌گیرند. مدار هم داخل یک بدنه که با دستگاه برش لیزری ساخته شده، قرار خواهد گرفت. سخت‌افزار و نرم‌افزار گوشی همراه کاملا متن باز است و می‌توانید آنها را به ترتیب از اینجا و اینجا دانلود کنید.

برای ساخت گوشی همراه نیاز به دانش الکترونیک پیشرفته ندارید اما باید با برنامه‌نویسی آردوینو آشنا باشید و در لحیم‌کاری قطعات ریز حرفه‌ای باشید. پس اگر تجربه کافی در زمینه کار با آردوینو و لحیم‌کاری دارید، وقتش است یک گوشی همراه بسازید.

گام اول: وسایل مورد نیاز

  • سه عدد مقاومت ۲۲Ohm
  • یک عدد مقاومت ۱K
  • دو عدد مقاومت ۴٫۷K
  • یک عدد مقاومت ۲K
  • دو عدد مقاومت ۴۷۰Ohm
  • یک عدد مقاومت ۰Ohm
  • دو عدد خازن ۱۸pF
  • سه عدد خازن ۳۳pF
  • دو عدد خازن ۴٫۷ uF
  • سه عدد خازن ۳ pF
  • سه عدد خازن ۰٫۱ uF
  • دو عدد خازن ۱۰۰۰ uF
  • سه عدد خازن سوپر
  • دو عدد LED
  • یک عدد هدر ISP (پین هدر ماده ۳×۲(
  • دو عدد دیود SOD123
  • یک عدد کریستال ۸Mhz, 18pF
  • یک عدد ATmega1284P
  • یک عدد میکروفون الکترتی با قطر ۶ میلیمتر
  • یک عدد اسپیکر ۶.۴ میلیمتری ۵۵٫۵Ohm
  • یک عدد دکمه SMD
  • یک عدد دکمه SMD-2
  • شانزده عدد ترانزیستور NPN, SOT23
  • یک عدد بازر آهنربایی ۳V
  • یک عدد تراشه شارژر لیتیوم یونی
  • یک عدد آنتن A10340
  • یک عدد نمایشگر ال‌ای‌دی ۸ کاراکتر ۷×۵، قرمز، ۳٫۷V
  • یک عدد ماژول GSM/GPRS مدل Quectel M10
  • یک عدد سوکت سیم کارت
  • یک عدد کانکتور JST دو پین ۲ میلیمتری
  • یک عدد هدر FTDI
  • یک عدد کانکتور USB-MINIB پنج پین
  • یک عدد باتری لیتیوم پلیمری ۳٫۷V – ۱۰۰۰mAh

وسایل مورد نیاز برای ساخت بدنه گوشی همراه

  • ورق چندلای ۶ میلیمتری
  • ورق روکش چوب چسب‌دار
  • شش عدد پیچ ماشینی سرصاف M0
  • شش عدد مهره M0

برای لحیم‌کاری قطعات به ابزار حرفه‌ای نیاز دارید. یا باید یک دستگاه لحیم‌کاری کامل داشته باشید یا هویه، قلع‌کش، سیم لحیم نازک، موچین و … را به صورت جداگانه تهیه کنید. برای شارژ باتری هم به یک کابل مینی USB نیاز خواهید داشت.

گام دوم: قطعات الکترونیکی را لحیم کنید

برای ساخت گوشی همراه قبل از هر چیز باید برد مدار چاپی مخصوص را بسازید. تمام فایل‌های مورد نیاز برای ساخت PCB در این لینک موجود است. شما می‌توانید خودتان برد را بسازید یا آن را سفارش بدهید.

بعد از ساخت برد مدار چاپی به روش دلخواه‌تان باید قطعات الکترونیکی را رویش لحیم کنید. شماتیک مدار گوشی همراه در تصاویر بالا موجود است. نسخه باکیفیت را هم می‌توانید از همان لینک قبلی دانلود کنید. لحیم کردن قطعات ریز کار دشواری است اما با کمی دقت و ابزار مناسب می‌توانید اینکار را انجام بدهید.

لحیم کردن اکثر قطعات مدار ساده است (صرف نظر از سایز کوچک آنها) اما باید نکات زیر را در نظر داشته باشید.

خازن‌ها: به قطبیت خازن‌های بزرگ (۱۰۰۰uF) دقت کنید. اگر آنها را برعکس لحیم کند، احتمال منفجر شدن وجود دارد. برای تنظیم جهت آنها از نوار نارنجی استفاده کنید.

قطبیت: سایز قطعاتی که قطبیت دارند شامل خازن سوپر، LED (به دو نقطه سبز یک طرف قطعه دقت کنید)، میکروکنترلر ATmega1284P (به دایره یک گوشه قطعه دقت کنید)، ماژول M10 GSM (به فلش یک گوشه قطعه دقت کنید)، سوکت سیم کارت، میکروفون و دیود (به خط خاکستری یک طرف قطعه دقت کنید) هستند. قطعاتی که قطبیت ندارند و می‌توانید از هر دو طرف آنها را لحیم کنید: کریستال، اسپیکر، دکمه ریست، خازن‌های کوچک و مقاومت‌ها. سایر قطعات هم به لحاظ فیزیکی فقط در یک جهت قرار می‌گیرند (مطمئن شوید ترانزیستورها برعکس نباشند و دکمه‎ها ۹۰ درجه نچرخیده باشند).

آنتن: لحیم کردن آنتن را از پدی شروع کنید که رو به ماژول GSM قرار دارد. این پد سیگنال الکتریکی را حمل می‌کند و سایر پدها فقط برای نگه داشتن آنتن روی برد استفاده می‌شوند. حتی می‌توانید لحیم روی آن پد را از بالای آنتن گرم کنید تا گرما از طریق دو ویاس (سوراخ‌های کوچک) منتقل بشود.

جامپرهای لحیم: پایین برد دو جامپر لحیم وجود دارد که با برچسب‌های Cell و uC مشخص شده‌اند. پد وسطی هر کدام از آنها را به پدی که برچسب uC دارد، لحیم کنید. با اینکار لاین‌های RX و TX هدر FTDI به میکروکنترلر ATmega1284P وصل می‌شود تا ارتباط از طریق سریال فراهم بشود. اگر به جای اینکار پد وسطی را به پد Cell لحیم کنید، کابل FTDI مستقیما به ماژول GSM وصل می‌شود و امکان ارتباط از طریق کامپیوتر فراهم می‌شود.

اسپیکر: لحیم کردن اسپیکر به این خاطر سخت است که هیچ پایه‌ای ندارد. برای لحیم کردن این قطعه ابتدا به پدهای روی PCB لحیم بزنید. سپس اسپیکر را روی PCB بگذارید و پدهایش را با پدهای روی برد تراز کنید و آن را از زیر لحیم کنید. می‌توانید لحیم جدید بزنید تا لحیمی که قبلا اضافه کردید را آب کنید. اگر اسپیکر وصل نشد، آن را جدا نکنید (چون ممکن است پدها بشکنند). به جایش هویه را از زیر داخل سوراخ‌ها فرو کنید و لحیم روی پدها را آب کنید.

کانکتور USB: برای ساخت گوشی همراه فقط از دو پایه خارجی کانکتور USB (یا پنج پایه کوچک) استفاده می‌کنیم. بنابراین نیازی به لحیم کردن سه پایه وسطی وجود ندارد. البته اگر چهار پایه کناری را لحیم کنید، تکیه‌گاه قطعه روی برد بیشتر می‌شود.

هدر ISP: فقط یکبار بوت لودر را Burn خواهیم کرد و بنابراین پین‌ها را به هدر ISP لحیم نمی‌کنیم. به جای آن پین‌ها را در کانکتور روی ISP قرار بدهید و در حین Burn کردن بوت لودر، آنها را از بالای برد در مقابل پین‌ها نگه دارید. اگر با این روش به مشکل برخوردید، پین‌ها را در سوراخ‌ها لحیم کنید و با ویرایش فایل‌های بدنه گوشی همراه فضای کافی برایش ایجاد کنید.

گام چهارم: نرم‌افزار را آپلود کنید

سخت افزار گوشی همراه آماده است و به مرحله دوم ساخت گوشی همراه یعنی آپلود کردن نرم‌افزار می‌رسیم. کدها و کتابخانه‌های مورد نیاز را از اینجا دانلود کنید و آنها را روی میکروکنترلر آپلود کنید.

گام پنجم: اشکال‌یابی اتصال شبکه

قطعات زیادی در اتصال گوشی همراه به شبکه نقش دارند و احتمال بروز اشکال در همه آنها وجود دارد.اگر صفحه نمایش گوشی همیشه connect را نشان بدهد یعنی برای اتصال به شبکه مشکل دارد. در ادامه به برخی از مشکلات احتمالی و روش برطرف کردن آنها اشاره می‌کنیم. در ضمن اگر اصلا چیزی روی صفحه ندیدید، لحیم‌کاری پین‌های نمایشگر و پین‌های میکروکنترلر را چک کنید و گام قبل را چک کنید تا مطمئن شوید نرم‌افزار درست آپلود شده باشد.

موارد زیر را چک کنید

  • سیم کارت در سوکت قرار دارد؟
  • سوکت سیم کارت درست لحیم شده است؟ مقاومت‌های ۲۲Ohm که ماژول GSM را به سوکت سیم وصل می‌کنند، چطور؟ پدهای مربوطه روی ماژول GSM چطور؟
  • آنتن درست لحیم شده است؟ پدهای مربوطه روی ماژول GSM چطور؟
  • آنتن دارید؟ اگر لازم است گوشی را از داخل ساختمان بیرون ببرید. گاهی اوقات حتی اگر داخل خانه آنتن داشته باشد هم باید برای اتصال اول به شبکه گوشی را بیرون ببرید.
  • سیم کارت به گوشی دیگری قفل شده است؟
  • سیم کارت فعال است؟ برای اینکار به شماره IMEI پرینت شده روی ماژول GSM نیاز خواهید داشت.

دیباگ کردن سریال

با استفاده از میکروکنترلر به عنوان پروکسی می‌توانید از طریق ارتباط سریالی با ماژول GSM ارتباط برقرار کنید و گوشی را دیباگ کنید. برای اینکار با استفاده از برد برک‌اوت FTDI اسکچ SerialProxy را روش گوشی همراه آپلود کنید. سپس سریال مانیتور را باز کنید و در خط منتهی به carriage return، بادریت را روی ۹۶۰۰ تنظیم کنید. بعد از چند ثانیه باید متن زیر را ببینید:

READY<br>AT<br>OK

این یعنی ماژول GSM برای دریافت فرمان‌های AT آماده است. تمام این فرمان‎ها را می‌توانید در دیتاشیت ماژول GSM ببینید اما در ادامه به مهمترین آنها اشاره خواهیم کرد.

AT

فرمان Test/synchronization. اگر یک AT در سریال مانیتور وارد کنید (با خط منتهی به carriage return)، باید پاسخ OK دریافت کنید.

?AT CREG

این فرمان وضعیت رجیستر شبکه (اتصال) را بررسی می‌کند. پاسخ این فرمان به شکل CREG 0,N خواهد بود که در آن ۰ بودن N به معنای عدم اتصال، ۱ به معنای اتصال به یک شبکه، ۲ جستجوی شبکه، ۴ رد شدن اتصال به شبکه و ۵ اتصال به شبکه – رومینگ است.

?AT+CPBS

این فرمان دفترچه تلفن انتخاب شده را نشان می‌دهد. پاسخ این فرمان به شکل CPBS: “SM”,۵۰,۲۵۰″ است. در این پاسخ SM یعنی دفترچه فعال فعلی سیم کارت است (سایر گزینه‌ها شامل MC برای لیست تماس‌های از دست رفته، RC برای لیست تماس‌های ورودی و ME برای دفترچه تلفن ماژول GSM است) و ۵۰ تا از ۲۵۰ مدخل آن استفاده شده‌اند. این فرمان برای مطمئن شدن از برقراری ارتباط بین سیم کارت و ماژول GSM کاربرد دارد.

“AT CPBS=”SM

این فرمان انتخاب دفترچه تلفن سیم کارت است. می‌توانید مقدار SM را با مخفف‌های سایر دفترچه‌های تلفن (که در بالا به آنها اشاره شد)، جایگزین کنید.

AT CPBR=1

این فرمان اولین مدخل دفترچه تلفن انتخاب شده را می‌خواند. مقدار ۱ را با تعداد مدخل‌هایی که می‌خواهید بخوانید، جایگزین کنید.

گام ششم: استفاده از گوشی همراه

ساخت گوشی همراه و اشکال یابی آن تمام شده و حالا یک گوشی همراه آماده استفاده دارید. روش کار با این گوشی درست مثل روش ساختش متفاوت است. در ادامه کارکردهای اصلی گوشی همراه را به شما یاد می‌دهیم.

باز کردن قفل گوشی

بعد از اینکه گوشی با موفقیت روشن شد، قفل می‌شود و صفحه خاموش می‌شود. برای باز کردن قفل گوشی، یکی از دکمه‌ها را فشار بدهید تا تاریخ و ساعت روی صفحه به نمایش دربیاید (این صفحه قفل‌گشایی گوشی است). حالا اگر دکمه باز کردن قفل (دکمه سمت چپ از بالا) را بزنید قفل گوشی باز می‌شود. ساعت همچنان روی صفحه نمایش داده می‌شود اما تکان نمی‌خورد؛ این صفحه خانه یا Home گوشی همراه است.

قفل کردن گوشی

برای قفل کردن گوشی باید در صفحه خانه باشید و کلید سمت چپ از بالا را بزنید. صفحه نمایش و نور پس‌زمینه خاموش می‌شود اما گوشی همچنان روشن است و می‌تواند تماس‌های تلفنی و پیامک‌ها را ردیافت کند.

تنظیم نور و کنتراست

وقتی گوشی روی صفحه قفل‌گشایی قرار دارد، می‌توانید نور صفحه را با دکمه‌های بالا و پایین (دو دکمه وسطی گروه چهارتایی دکمه‌های پایین صفحه) تنظیم کنید.

شماره‌گیری

برای شماره‌گیری باید در صفحه خانه باشید. دکمه مربوط به رقم اول شماره را بزنید تا وارد صفحه شماره‌گیری بشوید و بتوانید سایر ارقام شماره را هم وارد کنید. برای پاک کردن آخرین رقم دکمه * و برای بازگشت به صفحه خانه دکمه back یا بازگشت (دکمه نرم سمت چپ) را بزنید. برای وارد کردن کاراکترهای # یا * باید دکمه # را چندبار پشت سر هم بزنید تا کاراکتر دلخواه‎تان به شماره وارد بشود. برای برقراری تماس با شماره وارد شده هم باید دکمه call یا تماس (دکمه نرم سمت راست) را بزنید.

استفاده از دفترچه تلفن (لیست مخاطبان)

در صفحه خانه دکمه پایین از گروه چهارتایی زیر صفحه را بزنید تا وارد دفترچه تلفن بشوید. برای قرار گرفتن روی مدخل مورد نظرتان هم از دکمه‌های بالا و پایین استفاده کنید. برای ورود به منوی هر شماره برای برقراری تماس، ارسال پیامک، اضافه کردن مدخل جدید به دفترچه و ویرایش یا حذف کردن مدخل‌ها هم دکمه نرم سمت راست را بزنید.

اضافه کردن مخاطب

برای تماس با مخاطب ابتدا دکمه پایین را بزنید تا وارد دفترچه تلفن بشوید. سپس دکمه سمت راست را برای ورود به منوی مخاطب بزنید، با دکمه‌های بالا و پایین روی آیتم add entry بروید و دکمه سمت راست را بزنید. حالا می‌توانید نام مخاطب را با استفاده از صفحه کلید وارد کنید (۲ به abc، ۳ به def، … ، ۱ به فاصله، * به پاک کردن و # به شیفت اختصاص دارد). بعد از وارد کردن شماره تلفن، کلید پایین را بزنید تا وارد فیلد شماره تلفن بشوید (برای بازگشت به فیلد نام مخاطب هم کافی است دکمه بالا را بزنید). شماره تلفن مخاطب را وارد کنید (اینبار صفحه کلید برای وارد کردن ارقام استفاده می‌شود، * همچنان برای پاک کردن است اما # به دو کاراکتر * و # اختصاص دارد). بعد از اینکه نام و شماره تلفن را وارد کردید، دکمه راست را برای ذخیره مخاطب و دکمه چپ را برای کنسل کردن بزنید.

تماس با مخاطب

برای برقراری تماس با گوشی همراه روی مخاطب مورد نظرتان بروید، دکمه راست را بزنید تا منوی مخاطب باز بشود و دوباره دکمه راست را بزنید تا تماس برقرار بشود. برای ارسال پیامک کافی است روی مخاطب مورد نظرتان بروید، دکمه راست را بزنید تا منوی مخاطب باز بشود، روی گزینه Text بایستید و دکمه سمت راست را بزنید. حالا می‌توانید پیام خودتان را با استفاده از صفحه کلید وارد کنید (۲ به abc، ۳ بهdef، … ، ۱ به فاصله، * به پاک کردن و # به شیفت اختصاص دارد). برای ارسال پیام کلید سمت راست و برای کنسل کردن کلید سمت چپ را بزنید.

اشکال‌یابی

اگر یکی از قطعات کار نکردند (نمایشگر، اسپیکر، میکروفون،‌بازر و …)، موارد زیر را چک کنید:

  • قطعات درست لحیم شده‌اند؟
  • قطعات متصل به قطعه مورد نظر (پایه‎های میکروکنترلر یا ماژول GSM) درست لحیم شده‌اند؟

گام هفتم: بدنه گوشی همراه را بسازید

ساخت گوشی همراه تقریبا تمام است اما باید برایش یک بدنه خوب هم بسازید. ما از فناری برش لیزری برای ساخت بدنه گوشی همراه استفاده می‌کنیم اما روش‌های دیگر مثل پرنیت سه بعدی هم قابل استفاده هستند. فایل‌های طراحی بدنه را از اینجا دانلود کنید و با رعایت نکات زیر بدنه گوشی همراه را بسازید:

  1. قبل از اینکه اجزای بدنه را ببرید، فایل‌های برش را با برد مدار چک کنید. اجزای بدنه جزییات زیادی مثل جای سوراخ‌ها دارند و همه آنها باید با برد مدار چاپی تراز باشند. دقت کنید که سوراخ فایل روکش پایینی که به مهره اختصاص دارد باید از سایر سوراخ‌ها بزرگتر باشد.
  2. اگر پین‌ها را به هدر ISP لحیم کرده‌اید، باید روی قطعه بالایی یک برش برای آنها در نظر بگیرید.
  3. حالا می‌توانید تخته چندلا را با فایل‌های DIY-Cellphone-Top¬ و DIY-Cellphone-Bottom ببرید. فایل‌های SVG با نرم‌افزار Inkscape شده‌اند و برای ایمپورت در CorelDraw با فرمت hpgl ذخیره شده‌اند.
  4. روکش را هم با فایل DIY-Cellphone-Top-Veneer و Cellphone-Bottom-Veneer ببرید. دقت کنید طرف چوبی روکش باید به سمت بالا باشد
  5. چسب روکش بالایی را بردارید و آن را به سطح خارجی قطعه بالایی بچسبانید. همین کار را برای قطعات پشتی هم تکرار کنید.
  6. بین بالای هر دکمه و روکش کمی فضای خالی وجود دارد. برای پر کردن این فضا یک به ازای هر دکمه اسپیسر کوچک به پشت روکش بالایی بچسبانید (وسط برش مستطیلی). به این ترتیب روکش را به همراه دکمه‎ها فشار بدهید.
  7. دو قطعه بالایی و پایینی بدنه را روی برد مدار چاپی قرار بدهید. سیم باتری را هم بین ماژول GSM و کانکتور باتری قرار بدهید و از وسط تا کنید. قطعات تخته چندلا باید کاملا روی برد چاپی بخوابند.
  8. در نهایت هم شش پیچ را سر جایشان قرار بدهید و آنها را به کمک مهره‌ها سفت کنید.

گوشی همراه آماده است

ساخت گوشی همراه می‌تواند همین‌قدر ساده باشد اما به دقت زیادی برای لحیم‌کاری و برنامه‌ریزی نیاز دارد. اگر از این ساختنی برای ساخت گوشی همراه استفاده کردید، تجربه خودتان را با کاربران ساختنی به اشتراک بگذارید.
منبع

  • تلگرام
  • اینستاگرام
  • واتس اپ
  • تماس