LIGHTRING – świet(l)ny zegarek na rękę w stylu cyberpunk

Rozdział 1: Schemat. Jak to działa?

Zegarek został wyposażony w mikrokontroler STM32 z rdzeniem ARM Cortex M0+ pozwalającym na pracę w bardzo niskim poborze mocy. Zdecydowałem się na użycie MCU w obudowie z 64 pinami, co pozwoliło na bezpośrednie wysterowanie każdej diody na tarczy, bez potrzeby używania ekspandera lub multipleksowania.

Na schemacie widoczna jest spora ilość LED- 30 wskaźników minut(D1-D30), 12 wskaźników godzin(D31-D42) oraz LED parzystości(D43).

W sekcji zasilania możemy zauważyć złącze USB(J2), ładowarkę akumulatora li-po(U2). O porządne zasilanie mikrokontrolera dba liniowy stabilizator napięcia typu ultra-low dropout- TC1185-3.3 od Texas Instruments. Widoczna jest również spora ilość kondensatorów filtrujących zasilanie oraz LED sygnalizujący ładowanie akumulatora(D44).

Sterownik pojemnościowego czujnika dotyku to AT421012 od Microchip(U3) wraz z komponentami pasywnymi wymaganymi do poprawnego działania. Warto zwrócić szczególną uwagę na rezystor R49 który chroni układ przed wyładowaniem elektrostatycznym, a także na kondensator C11 którego pojemność wpływa na czułość układu.

SW2 jest mechanicznym tact switchem używanym podczas ustawiania godziny oraz blokowania zegarka w trybie force.

Rezystory R50 oraz R51 stanowią dzielnik napięcia który umożliwia bezpieczny pomiar napięcia akumulatora.

Sercem układu jest energooszczędny mikrokontroler STM32G070RBT z wbudowanym zegarem czasu rzeczywistego(RTC) który jest stabilizowany kwarcem zegarkowym 32.768 kHz(Y1).

Rozdział 2: Montaż

Płytka została zaprojektowana prawie w całości dla technologii SMT. Jedynym przewlekanym elementem jest kwarc zegarkowy. Wszystkie diody, kondensatory i oporniki znajdują się w obudowach 0603.

Montaż proponuję rozpocząć od strony frontowej, lutując LEDy wyświetlacza oraz towarzyszące im rezystory.

W następnej kolejności należy zająć się mikrokontrolerem w obudowie LQFP64. Najszybszą metodą w domowych warunkach będzie użycie lutownicy kolbowej. Po starannym ułożeniu MCU na miejscu należy złapać go lutami na przeciwległych narożnikach, a następnie przylutować wszystkie nóżki naraz dla każdej krawędzi. Nie można liczyć na to, że uniknie się zwarć- będzie ich bardzo dużo. Dlatego nadmiar spoiwa należy usunąć za pomocą plecionki, a następnie przeprowadzić wizualną kontrolę jakości przy pomocy lupy.

W kolejnym kroku proponuję zająć się elementami pasywnymi na stronie spodniej płytki, później układami scalonymi, a na koniec zając się złączem USB i przyciskiem.

Rozdział 3: Mechanika

Po przylutowaniu akumulatora należy skręcić ze sobą płytę główną zegarka z podstawką przy pomocy śrub 2mm. Należy to zrobić z wyczuciem. Tak, żeby nie uszkodzić akumulatora.

Po złożeniu wystarczy przewlec pasek.

Rozdział 4: Obsługa

Zegarek powinien automatycznie wystartować po przylutowaniu akumulatora.

1. Wybudzenie następuje poprzez dotknięcie palcem kółka na tarczy.

2. Aby ustawić godzinę wystarczy wcisnąć SET: przejdziemy do ustawiania godziny. Wybieramy właściwą przy pomocy płytki dotykowej, a następne przechodzimy przyciskiem SET do minut. Ustawiamy analogicznie jak godziny i kolejnym wciśnięciem SET przechodzimy do resetowania sekund. Dotknięciem płytki wskazujemy wartość 0. Kolejne wciśnięcie SET spowoduje wyjście z trybu ustawień.

3. Aby zablokować zegarek w trybie wyświetlania ciągłego(tryb force ON) wystarczy wcisnąć SET kiedy pokazuje godzinę. Powrót do trybu na żądanie(ondemand) nastąpi po dotknięciu płytki.

Przytrzymanie SET w trybie force spowoduje podgląd sekund.

4. Dioda pod mikrokontrolerem jest wskaźnikiem parzystości. Jeżeli się świeci, do wskazania minut należy dodać 1.