Interfață fără fir Bluetooth pentru etriere și indicatoare Mitutoyo: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

În lume există astăzi milioane de etriere, micrometre, indicatoare și alte dispozitive Mitutoyo Digimatic. Mulți oameni ca mine folosesc aceste dispozitive pentru a aduna date direct pe un computer. Acest lucru elimină nevoia de a vă conecta și de a tasta uneori sute de valori, dar prezintă și unele probleme legate de a avea un laptop în magazin, unde laptopurile pot fi scăpate sau deteriorate. Acest lucru este valabil mai ales dacă măsurătorile sunt luate pe piese mari sau în situații în care cablul de date standard Mitutoyo nu este suficient de lung.

În urmă cu câțiva ani, am construit un dispozitiv similar bazat pe module Bluetooth HC-05 și câteva plăci de microcontroler Arduino, care să-mi permită să las laptopul în siguranță pe o masă și să rătăcesc până la 50 de picioare luând măsurători. Acest dispozitiv a funcționat excelent, dar a avut mai multe probleme. Nu a existat nicio indicație a momentului în care bateria emițătorului a fost complet încărcată, nicio indicație a stării conexiunii Bluetooth și indicarea transmiterii cu succes a datelor. De asemenea, a fost mare și greoi și a arătat literalmente ca un proiect științific! Chiar și cu aceste limitări, alți băieți din magazin au preferat să-l folosească peste cablul de date USB Mitutoyo.

Acest proiect depășește acele limitări ale vechiului dispozitiv, adaugă mai multe funcții și este puțin mai profesionist, pentru mai puțin de 100 USD.

Pasul 1: Cum funcționează:

Interfața este alcătuită din două părți, un emițător și un receptor. Conectați emițătorul la manometru utilizând cablul de date atașat permanent la acesta și conectați receptorul la un computer utilizând un cablu de date micro USB.

Pe transmițător, glisarea comutatorului spre capătul cablului îl pornește. La capătul receptorului, LED-ul albastru clipește inițial, indicând nicio conexiune, când se face o conexiune, LED-ul va înceta să clipească și va fi aprins continuu. Transmițătorul și receptorul sunt acum conectate.

Transmițătorul (dispozitivul inferior din fotografie) se conectează la indicator și citește fluxul de date brute Mitutoyo de fiecare dată când este apăsat butonul „date”. Apoi formatează datele folosind informații din fluxul de date, cum ar fi locația punctului zecimal, semnul și unitățile. Apoi construiește un șir ASCII din aceste date și îl trimite prin modulul Bluetooth HM-10 din transmițător către HM-10 pe partea receptorului.

Pe receptor (dispozitivul de sus din fotografie) HM-10 trimite caracterele ASCII trimise de HM-10 care transmite cuprinzând măsurarea către Arduino Pro Micro care apoi le trimite prin cablul USB la computer. Emulează o tastatură pentru a face acest lucru, astfel încât datele sunt apoi injectate în aplicația deschisă, în cazul meu Excel. Datele sunt urmate de caractere care determină cursorul să cadă pe linia următoare. Un lucru frumos la acest lucru este că puteți schimba acest lucru pentru a face orice doriți dacă trebuie să introduceți date într-un software personalizat. Receptorul trimite apoi o solicitare către HM-10 de pe transmițător pentru a clipi partea albastră a LED-ului pentru a indica operatorului că datele au fost recepționate cu succes. Modulul receptor scoate, de asemenea, caractere din fluxul de date de intrare asociat cu telecomanda HM-10 de pe receptor.

Încărcarea transmițătorului se face cu o încărcare micro USB sau un cablu conectat la mufa USB a transmițătorului, LED-ul receptorului va aprinde roșu în timpul încărcării și se va stinge când încărcarea este finalizată.

Există alte funcții acoperite ulterior în ceea ce privește procesarea, care pot fi realizate pentru a vă asigura că toate valorile sunt în unități metrice sau standard sau pentru a avertiza dacă ați apăsat accidental butonul +/-, făcând toate măsurătorile negative. Puteți verifica chiar tensiunea bateriei emițătorului.

Pasul 2: Pregătirea:

În plus față de materialele menționate în acest instructabil, există câteva alte elemente pentru configurarea și programarea modulelor Bluetooth și a microcontrolerelor HM-10. Veți avea nevoie de un adaptor serial USB către TTL UART pentru a configura modulele Bluetooth, un Arduino pentru a servi ca programator pentru microcontrolerul ATTiny85 (sau programator similar care poate funcționa cu IDE Arduino) și, bineînțeles, fire jumper pentru a face configurația și programare. ATTiny85 din acest instructabil a fost programat folosind o clonă Arduino Nano și un condensator electrolitic de 10 uf conectat între pinii RST și GND. Un alt hardware va funcționa dacă îl aveți, dar este posibil să trebuiască să cercetați modificările de procedură necesare pentru aceasta. Acest instructable presupune că sunteți familiarizat cu IDE-ul Arduino și că sunteți oarecum confortabil să îl utilizați, altfel este nevoie de Google și de o anumită răbdare.

Înainte de a configura modulele Bluetooth, ar fi o idee bună să citiți tutorialul BLE al lui Martyn Currey la https://www.martyncurrey.com/hm-10-bluetooth-4ble-modules/ Acest articol conține informații despre cum să le spuneți pe cele reale din falsuri, configurați asocierea, rolurile, modurile și informațiile de actualizare firmware pentru modulele HM-10 utilizate în acest instructabil.

Feriți-vă de HM-10-uri false de pe piață. Legătura din BOM furnizată în acest instructabil este către cele reale (sau cel puțin cele cu firmware real pe ele când le-am cumpărat în toamna trecută). Obținerea celor false nu este o problemă, dar dacă ajungeți la falsuri, mai sunt necesari câțiva pași pentru ca aceștia să funcționeze după cum este necesar pentru Instructable, deoarece trebuie să aibă firmware-ul real înainte de a putea fi configurat corect. Dacă primiți un fals, puteți bloca firmware-ul real pe acesta utilizând următorul tutorial https://www.youtube.com/embed/ez3491-v8Og Există alte tutoriale despre cum să blocați firmware-ul HM-10 pe CC2541 module (falsuri). Fotografiile din acest Instructable arată module false pe care a trebuit să le blochez cu firmware-ul HM-10 în timp ce construiam această interfață (aceasta este a treia pe care am construit-o). Cele reale sunt de aproximativ 6 USD pe pereche, iar cele false sunt de 3 USD per pereche, merită 3 USD în plus pentru a le obține pe cele reale. Vă încurajez să cumpărați module HM-10 reale!

Sunt necesare câteva definiții care nu sunt incluse în mod implicit în IDE-ul Arduino pentru microcontrolerul Sparkfun Arduino Pro Micro și ATTiny85 utilizate în acest instructabil.

Puteți adăuga suport pentru aceste părți la IDE-ul Arduino adăugând următoarele link-uri către managerul dvs. de forumuri.

Pentru ATTiny85:

raw.githubusercontent.com/damellis/attiny/ide-1.6.x-boards-manager/package_damellis_attiny_index.json

Pentru Sparkfun Arduino Pro Micro:

raw.githubusercontent.com/sparkfun/Arduino_Boards/master/IDE_Board_Manager/package_sparkfun_index.json

Separați aceste două intrări cu o virgulă așa cum se arată în imagine.

De asemenea, veți avea nevoie de o bibliotecă serială specială pentru amprentă mică pentru modulul transmițător:

SendOnlySoftwareSerial:

Pasul 3: CONSILIUL

Placa pe care am proiectat-o pentru acest Instructable poate fi comandată de la JLCPCB sau de la un alt site, cum ar fi Seedstudio ect, dacă utilizați fișierele Gerber atașate la acest Instructable. L-am proiectat folosind easyeda.com. Iată un link către tabloul de la easyeda. https://easyeda.com/MrFixIt87/mitutoyo-bluematic-spc-smt-mcp73831 Dacă există suficient interes, este posibil să am câteva PCB-uri făcute și să le vând ieftine pe eBay.

Această placă trebuie tăiată în două plăci separate (una pentru emițător și una pentru receptor). Tăieturile vor urma contururile albe din centrul PCB-ului din imaginea de mai sus și un colț al plăcii emițătorului. Aceste tăieturi vor urma liniile roșii trasate pe imaginea PCB de mai sus. Aveți grijă când tăiați plăcile, în special în crestăturile de la colțurile plăcii emițătorului. Aceste tăieturi se apropie foarte mult de urmele de pe tablă. Aici este util un set de fișiere fine.

Majoritatea componentelor pot fi comandate de la Digi-Key sau Mouser etc. Numerele pieselor Digi-Key sunt incluse în BOM pentru articolele pe care le au. Unele dintre articolele pe care le-am cumpărat de pe eBay, Amazon sau AliExpress. Am inclus link-uri către articole de pe aceste site-uri, după cum este necesar în BOM.

Fișierul BOM.pdf este cel mai ușor de citit, iar adresele URL sunt linkuri care pot fi făcute clic.

Pasul 4: Configurarea modulului HM-10, micro programare Arduino Pro

Este o idee bună să obțineți modulele HM-10 înainte de orice și să vă asigurați că le configurați corect și funcționează ca o pereche, deoarece există o mulțime de modele false pe piață și necesită câțiva pași suplimentari pentru a instala realul. firmware pe falsuri. Numai firmware-ul real HM-10 permite receptorului să clipească de la distanță LED-ul transmițătorului atunci când este apăsat butonul „date”. Nu actualizați firmware-ul dincolo de V6.05.

Tutorialul lui Martyn Currey foarte la îndemână pentru asta. Dacă îl urmați, nu veți avea probleme. De asemenea, asigurați-vă că pentru acest pas aveți module goale, cum ar fi cel din partea dreaptă din imagine. Lipiți-le pe PCB dacă este necesar pentru a ajuta la atașarea firelor temporare pentru configurare. Nu lipiți alte componente pe niciun PCB până nu aveți o pereche de module BLE funcționale. Doar pinii 1, 2, 12-15, 21-25 trebuie lipiți.

Pe PCB-ul Tx, HM-10 va avea nevoie de următoarea configurație:

Împerecherea: asociați cu alt HM-10 (utilizați un monitor serial pentru a testa fluxul de date între module atunci când este conectat)

Rol: periferic

Mod: 2

Pe placa Rx, HM-10 va avea nevoie de următoarea configurație:

Împerecherea: trebuie asociată cu perifericul HM-10 de mai sus

Rol: central

Mod: (nici unul, doar perifericul are un mod)

Programați Arduino pro micro cu schița numită Mitutoyo_Keyboard … mai sus. Asigurați-vă că alegeți versiunea 3.3V 8MHz a Arduino Pro micro în managerul de plăci al Arduino IDE atunci când încărcați pe placă. De asemenea, asigurați-vă că aveți instalate toate bibliotecile de referință. Am folosit versiunea Sparkfun a pro micro (roșu), dar clonele sunt disponibile pe eBay, care vor funcționa și ele, asigurându-vă doar că veți obține o placă de 3,3 V 8 MHz cu microcontrolerul Atmel 32U4 și NU un ATMega328P. Obțineți, de asemenea, unul albastru care seamănă cu cel roșu Sparkfun din acest instructabil și nu unul negru, cele negre sunt prea largi pentru a se potrivi cu modelul găurilor de pe PCB).

Pasul 5: Asamblarea componentelor, montarea PCB-urilor în carcase

Pentru PCB PCB lipiți celelalte componente pe PCB. Este o idee bună să lipiți mai întâi conectorul USB de pe placa BLE Tx înainte de celelalte componente din această zonă. Ar putea fi o idee bună să lipiți ultimul antet ICSP pe placa BLE Tx. Rețineți cum sunt "pliate" cablurile LED-ului bi-color, inițial ideea a fost să treceți prin partea laterală a incintei, dar ulterior am decis să folosesc o incintă translucidă, astfel încât LED-ul să nu fie nevoit deși o gaură în timpul asamblării. De asemenea, adaugă un efect frumos atunci când partea albastră a LED-ului clipește după transmiterea unei măsurători. Pentru LED-ul bicolor, cel mai scurt cablu este albastru, centrul este anod comun.

În acest moment măsurați locația comutatorului, conectorul USB și faceți găuri în carcasă pentru aceste articole. Am constatat că este cel mai bine să alimentați cablul de date din partea stângă (așa cum se arată în imagine) a cutiei (gaură de 0,25 centrată pe lățimea și înălțimea carcasei). Testați cu atenție montarea PCB-ului făcând ajustări la dimensiunea găuri până când comutatorul se mișcă liber și conectorul USB se potrivește în deschidere. Instalați 2 șuruburi # 2 pentru a menține PCB-ul în poziție (cu toate acestea, dacă se potrivește, PCB-ul va fi captiv oricum și într-adevăr nu va avea nevoie de șuruburi).

Pe PCB Rx lipiți Arduino pro micro pe PCB folosind cele două anteturi cu 7 pini. Reglați deschiderea de pe partea conectorului USB a carcasei PCB Rx pentru a permite PCB-ului să stea ferm pe interiorul carcasei. Rețineți în imaginea acestui ansamblu că LED-ul se extinde departe de placă. Aceasta este pentru a localiza ferm PCB-ul în cutie și funcționează destul de bine de fapt cu bucșa mică. Reglați cu atenție lungimea cablului LED-ului astfel încât să se obțină o potrivire perfectă după asamblare. PCB este marcat ca roșu și albastru, cablul mai scurt de pe LED este cablul albastru, centrul este anod comun. Fixați capacul carcasei Rx, gata.

Pasul 6: Programați ATTiny85, lipire în conexiunile cablului de date, conectați bateria

Acum este timpul să programați ATTiny85. Am folosit o clonă Arduino Nano care rulează schița de exemplu Arduino ISP. Nano necesită un condensator electrolitic de 10 uf instalat între GND și RST (- duce la GND) pentru programare. Detaliile conexiunii pin sunt în schița ISP Arduino. Antetul ICSP de pe PCB din acest proiect are numele pin-urilor inscripționate, astfel încât conexiunile ar trebui să fie directe.

Asigurați-vă că aveți opțiuni de ceas ATTiny85, bliț de 8 kB și intern de 8 MHz selectate în managerul plăcii atunci când încărcați în ATTiny85 așa cum se arată în imagine.

Odată ce ați făcut acest lucru, instalați bucșa mare. Tăiați cablul de date la aproximativ 8 "-10" de la capătul instrumentului și scoateți mantaua exterioară dezvăluind câțiva centimetri din firele interioare. Lăsați șuvițele de protecție la aproximativ 1/2 "de capacul cu dungi, așa cum se arată. Am lipit ecranarea cablului de date la comutator pentru a-i oferi rezistență împotriva extragerii în utilizare, deși există și o gaură mare în PCB. dacă doriți să mergeți pe ruta respectivă, lipiți firele individuale pe PCB așa cum se arată, culorile firelor de date sunt ecranate cu mătase pe PCB la găurile corespunzătoare.

Conectați bateria așa cum se arată, aveți grijă la polaritate, deoarece inversarea va arde încărcătorul LiPo / cipul managerului pe PCB într-o ordine scurtă (nu întrebați cum știu …)

Pasul 7: Testare, utilizare, meniu funcții avansate

Acum instalați capacul. Ați terminat!

Toate cele 4 unități pe care le-am construit până acum au velcro pentru a atașa emițătorul la instrument și receptorul la partea superioară a capacului laptopului. În practică, acest lucru funcționează foarte bine. Instalați partea velcro fuzzy (buclă) în partea superioară a capacului laptopului, partea aspră (cârlig) în carcasa receptorului. Instalați partea fuzzy (buclă) pe carcasa emițătorului și partea brută (cârlig) în spatele etrierului sau indicatorului. Făcând acest lucru vă permite să stocați transmițătorul și receptorul împreună atunci când nu sunt folosiți și are și partea fuzzy moale de pe capacul laptopului.

Testați încărcarea bateriei conectând un cablu micro USB la conectorul USB de pe modulul Tx, dacă bateria nu este complet încărcată, LED-ul ar trebui să se aprindă în roșu. Uneori, LiPo este atât de aproape de încărcat complet încât încărcătorul IC nu îl va încărca, așa că nu vă faceți griji dacă LED-ul nu se aprinde inițial.

Acum puteți conecta cablul de date la un etrier sau la un indicator (orice lucru care ia tipul de cablu pe care l-ați folosit).

Conectați capătul Rx la un cablu de date micro USB (trebuie să fie un cablu de date și nu doar un cablu de încărcare) și la un port USB de pe computer. Este posibil să trebuiască să instaleze driverul care îi permite să acționeze ca o tastatură, dar ar trebui să fie automat. Porniți modulul Tx folosind comutatorul. LED-ul de pe modulul Rx ar trebui să clipească timp de câteva secunde, apoi să rămână aprins atunci când este stabilită o conexiune.

Testați apăsând butonul de date de pe cablul care conectează etrierul la modulul transmițător. Ar trebui să vedeți măsurarea pe ecranul computerului. Arduino Pro Micro funcționează ca o tastatură HID și va introduce măsurătorile primite direct oriunde se află cursorul pe computerul dvs.

Programarea în modulul transmițător permite opțiuni. Puteți accesa acest meniu măsurând 0 de cinci ori consecutiv. Odată ajuns în modul meniu, pentru a selecta o opțiune de meniu măsurați o valoare negativă începând cu numărul opțiunii din meniu, de exemplu pentru a converti automat toate măsurătorile în metrică, măsurați o valoare negativă cu 1 ca primă cifră diferită de zero. (-1.xx mm sau -0.1 inch de exemplu). Pentru a reveni la modul normal, măsurați 0 de cinci ori, apoi măsurați o valoare negativă care începe cu un 3 ca prima cifră diferită de zero). Este programat în acest fel pentru a evita configurarea accidentală a opțiunilor. Dacă în modul meniu măsoară 0 din nou sau orice valoare pozitivă anulează automat modul meniu și revine la modul normal.

Opțiunile meniului sunt:

1. Convertiți automat toate măsurătorile în unități metrice (dacă este necesar)
2. Convertiți automat toate măsurătorile în unități standard (dacă este necesar)
3. Anulați conversia automată a unităților
4. Respingeți măsurătorile negative (imprimă mesajul de avertizare)
5. Anulați respingerea măsurătorilor negative
6. Măsurați și imprimați tensiunea bateriei emițătorului (nu este documentată în meniu)

Când intrați în modul meniu, toate opțiunile în vigoare sunt tipărite în partea de sus ca un memento al opțiunilor în vigoare. Toate opțiunile sunt stocate în EEPROM și sunt păstrate după oprirea unității sau epuizarea bateriei. Durata de viață a bateriei pentru unitățile pe care le-am construit este de aproximativ 45 de ore de utilizare continuă, iar reîncărcarea durează aproximativ 3 ore de la descărcarea completă.

O caracteristică nedocumentată este de a intra în modul meniu (0 de cinci ori), apoi de a măsura o valoare negativă începând cu 6 ca prima cifră diferită de zero, care determină măsurarea și imprimarea tensiunii curente a bateriei, așa cum se arată în videoclipul atașat.

Experiența mea cu cele 3 unități pe care le-am construit este că autonomia este de până la aproximativ 50 de picioare într-un mediu deschis de magazin.

Pasul 8: Gânduri finale - Modificări potențiale / Caracteristici noi / Hackabilitate

Deși în acest moment veți avea o interfață perfect utilizabilă care poate fi utilizată cu milioane de dispozitive din lume, nu este deloc terminată în sensul că nu se mai poate face nimic. Unul dintre lucrurile dulci despre adoptarea acestei abordări, mai degrabă decât cumpărarea Mitutoyo U-Wave, este că acum aveți un dispozitiv care poate fi personalizat în multe moduri.

Puteți utiliza alte cabluri Mitutoyo pentru a vă conecta la transmițător în locul celui pe care l-am folosit pentru acest instructabil dacă dispozitivul dvs. folosește un alt cablu. Culorile firelor și semnalelor interne ar trebui să fie aceleași pe toate cablurile Mitutoyo. Rețineți că cablul ar avea nevoie de un buton de date pentru a declanșa măsurarea sau ar fi fost concepute alte mijloace pentru a declanșa măsurarea. O cerere de măsurare poate fi trimisă gabaritului prin conectarea scurtă a perechii de fir verde / alb la masă (firul albastru din cablul gabaritului). Acest lucru se poate face prin instalarea unui comutator sau a unei mufe audio de 1/8 în cutia emițătorului conectată la acele fire și prin conectarea unui comutator extern prin acesta. abordarea jack audio ar fi ideală.

Dacă nu aveți nevoie decât de date seriale (RS232 TTL, SPI, I2C etc.) care pot fi realizate prin schimbarea codului de pe receptor și conectarea directă la pinii de pe Pro Micro pe care alegeți să îi utilizați pentru transmiterea datelor.

Telecomandă: O altă posibilitate interesantă ar fi conectarea unui tranzistor între perechea verde / alb și pământul albastru de la gabarit cu poarta conectată la pinul HM-10 26. Apoi, la capătul receptorului, conectați un detector la distanță IR de 38 kHz cu pinul de ieșire la receptor Arduino Pro Micro pin 7. apoi modificați codul de pe acest microcontroler pentru a căuta comenzi specifice de la orice telecomandă cu infraroșu și apoi declanșați tranzistorul instalat în transmițător printr-un apel la distanță AT + PI031 / AT + PI030 similar cu felul în care luminează intermitent LED-ul albastru de pe transmițător acum. Acest lucru ar da posibilitatea de a declanșa citiri dintr-o locație îndepărtată care, în anumite circumstanțe, ar putea fi foarte la îndemână. S-ar putea să proiectez un alt PCB cu această funcționalitate încorporată.

Sunt sigur că există multe alte funcții posibile, vă rugăm să comentați cu sugestii, gânduri și idei.

Acum există un dispozitiv comercial de comunicare fără fir disponibil de la Mitutoyo, dar când am verificat, prețul a fost de aproximativ 800 USD pentru sistem. Costul total al construcției acestui dispozitiv este de aproximativ 100 USD și poate fi mai mic, mai ales dacă utilizați un Arduino Pro Micro sau aveți un cablu de date Mitutoyo care se află în jur pentru a vă conecta la manometru, deoarece acestea sunt două dintre cele mai cheltuite articole din BOM. Mă îndoiesc serios că Mitutoyo U-Wave este piratabil pentru a adăuga caracteristici precum acesta.

Sper că ți-a plăcut acest Instructable, este primul meu!

Vă rugăm să lăsați comentarii, întrebări, feedback, idei și sugestii! Dacă îți place, votează-l în cadrul concursului PCB! Mulțumiri!!!!

Locul doi în concursul PCB