Техническое задание на часы с индикаторами ИН12/ИВ22 в корпусе сложной формы. (Базовая комплектация).
Общие требования к устройству.
Назначение устройства (далее часы): отображение времени в формате ЧЧ:ММ и даты в формате ДД:ММ, где разряды отображаются индикаторами в стеклянных корпусах типа РШ31а (ГРИ ИН12 и ВЛИ ИВ22) .
Питание устройства от зарядника для телефонов напряжением 5в и рабочим током от 1 ампера. Гнездо питания – USB B тип «мама».
Весь крепёж корпуса и его частей, а также плат должен быть выполнен ТОЛЬКО гайко-винтовыми парами с резьбой М3. Также в качестве гайки использовать вплавляемые втулки с резьбой М3.
Крепёж платы к корпусу – латунные стойки длиной 10мм, тип «мама-папа», резьба М3. На плате предусмотреть отверстия для крепежа.
Для крепежа декоративных частей допускается использования неодимовых магнитов диаметром 5мм и высотой 3мм.
Энергонезависимый отсчёт времени: модуль часов реального времени ds3231 с батарейкой типа CR2032.
Настройка времени, даты и других параметров через кнопки и через консоль эмулируемого comport при подключении часов к пк.
Возможность самонастройки времени из двух источников точного времени*:
· NTP(Network Time Protocol) –получение времени через wi-fi и интернет от серверов точного времени с помощью модуля esp8266 ИЛИ esp32;
· RDS (Radio Data System) FM диапазона вещания (88-108МГц) с помощью модуля rda5807( или TEA5767)**;
Также должно присутствовать 7(семь) индикаторов ИНС-1 для индикации дня недели. Секундная индикация должна отображаться морганием индикатора соответствующего дня недели.
Количество индикаторов ИН12 – 4шт. ИНС-1 – 7шт.
*При этом должно учитываться доступность источника точного времени и иметь настройку приоритета источника.
** воспроизведение аудиотракта fm диапазона (88-108 МГц) проработать в следующей версии часов.
Требования к корпусу и дизайн.
Основная дизайнерская идея: сервочереп из выдуманной вселенной warhammer40k. Раса – люди, фракция – Адептус Механикус / Тёмные Механикум.
Форма корпуса – человеческий череп мужчины 20-30 лет. Нижняя челюсть – не требуется.
Материал изготовления корпуса – пластмасса PETG чёрного цвета, напечатанный на 3д принтере. Поверхность пластика должна быть обработана для покраски в естественные цвета вываренной и отбеленной кости с последующим ретушированием углублений и высветлений выступающих частей для большей естественности. Финишное покрытие – прозрачный матовый лак.
Толщина стенки корпуса – во всех местах не менее 2х (двух) мм.
Корпус должен быть максимально анатомически точным по форме, за исключением частей где располагаются индикаторы (глазницы) и крепление к пантографу (основание черепа). Требуется изолировать боковые стенки корпусов индикаторов и части под напряжением от внешнего воздействия пальцами пользователя и иных лиц.
Расположение индикаторов – глазницы. По два индикатора на одну глазницу.
Части глазниц с индикаторами спроектировать с плавными переходами между лбом, висками и переносицей и оригинальными глазницами черепа.
При проектировании корпус должен быть разделён на секции в плоскости Z (высота) для удобства изготовления на 3д FDM принтере (послойное наплавление пластика).
Для крепежа плат использовать латунные или нейлоновые шестигранные стойки длиной 4мм (крепёж плат к корпусу) и 10мм( соединение плат между собой) с резьбой М3.
В задней части корпуса (затылок), расположить снизу гнездо питания USB type B (тип «мама»).
На задней части затылочной кости разместить SMA гнездо с проводом (т.н. «пигтейл») антенны FM диапазона.
Кнопки* - тактовые. Колпачки кнопок замаскировать под шляпки винтов или гайки и сделать выпирающими на поверхность корпуса на 2-5 мм.
Также колпачки допускается сделать декоративным и распечатать отдельно.
Кнопки – переключатели клавиатур типа cherry mx низкопрофильные. Колпачки кнопок распечатать в виде символов механикус, шрифт технолингва. В корпусе предусмотреть вырезы под фигурные колпачки кнопок с зазором в 0.2-0.5 мм для свободного хода кнопки.
Предусмотреть возможность смены части стенки корпуса с вырезами под навершия кнопкок для вариативности и смены одних кнопок на другие в зависимости от стиля дизайна (модуль кнопок).
Расположения кнопок - на затылочной кости, ниже линии глазниц, но над гнездом питания. Горизонтально, линией в ряд, равноудалено друг от друга**.
* Кнопки для настройки времени/даты/иных настроек.
** Данный вопрос по кнопкам требует дополнительно изучения.
На верхней части лобной кости предусмотреть возможность размещения различного рода символов и возможности их быстрой и удобной замены части лобной кости без разбора всего корпуса часов. Крепление части лобной доли (далее - крышка) , сделать на неодимовых магнитах (диаметр5мм, толщина 3мм). В торцах крышки предусмотреть фаски для удобства замены.
В месте крепления суставов нижней челюсти сделать узлы креплений для подвешивания литаний*.
*Литания: кусок ткани размером 300х100 мм с текстом и картинками.
Корпус спроектировать так чтобы его можно было просто собрать и разобрать. Доступ к платам управления должен быть удобным для обслуживания и отладки. Сделать возможность замены индикаторов.
Расположение индикаторов инс-1 – лоб на 10-15 мм выше линии надбровной дуги, симметрично, третий индикатор ровно посередине лба над переносицей. Расстояние между индикаторами равноудаленное. Надписи обозначения дней недели должны быть выполнены в виде сокращений их двух букв (ПН ВТ СР ЧТ ПТ СБ ВС), первый день недели – ПН, и расположены над индикаторами инс-1. Размер символов подобрать на 3д модели корпуса так чтобы надписи не выходили за условную границу линии лба и волосяной части головы. Стилизация и дизайн надписей – шрифт технолингва из игры Mechanicus.
Индикация дня недели не предусмотрена в силу отсутствия аналогичного по корпусу индикатору ИНС-1, но в цветовой гамме индикаторов ИВ22;
Требование к креплению корпуса.
Три варианта размещения часов относительно рабочего стола.
Второй вариант – двухколенный пантограф настольной лампы.
Третий вариант - без дополнительных креплений, просто настольные часы.
Корпус должен иметь четыре отверстия в основании черепа для возможности на выбор крепления: трёх гибких гофротрубок, или одного штифта двуколенного пантографа для микрофона(или настольных ламп).
Крепёж гофротрубок/пантографа должны крепиться к торцу рабочего стола струбциной пантографа настольной лампы.
В отверстия основания должны быть вставлена металлическая втулка для предупреждения деформации (сдавливания) пластика при стягивании гайками с шайбами винта гофротрубки или пантографа. Толщина пластика основания должна совпадать с длиной втулки.
В случае использования двухколенного пантографа от микрофона (настольной лампы) – декорировать скрытием пантографа в гибкую гофротрубу подходящего диаметра.
Спроектировать два варианта крепления часов на столе.
· основание декорированное в механическом стиле;
· струбцина для крепления к краю стола.
Требования к платам общие.
Конфигурация плат: «этажерка». Две платы:
· плата индикаторов и их обвязки;
· плата основного микроконтроллера;
Соединение плат сделать на 10 контактных разъёмах PLS типов мама(плата с блоком питания и микроконтроллером) и папа (плата индикаторов).
Механическо-конструктивное соединение плат между собой – стойки латунные высотой 10мм и резьбой М3.
Требования к плате управления.
Плата управления обязана (!) содержать в себе схемы защиты:
· защита от переполюсовки по питанию (диод на плюсовой линии 5в),
· защита от высокого тока (самовосстанавливающийся предохранитель на плюсовой линии 5в),
· защита линий USB (стабилитроны 3,6в на линиях d+ и d-).
Отсчёт времени: модуль часов реального времени ds3231 с батарейкой типа CR2032. Возможность замены модуля без пайки компонента. Связь с модулем по I2C + линия прерывания. Замены батарейки.
Питание модуля DS3231 от 3.3в внутреннего стабилизатора Bluepill. Поставить конденсатор танталовый.
Микроконтроллер: модуль Bluepill (stm32f103). Загрузка программ (прошивка) - штатным разъёмом модуля, программатором.
Самонастройка времени 1 – микросхема RDA5807 + разъём на плату для подключения внешней антенны (т.н.«пигтейл»). Соединение – i2c.
Самонастройка времени 2 – wifi модуль esp8266 wroom d1 mini. Соединение – UART + линия прерывания.
Светодиоды индикации работы прошивки (красны, жёлтый, зелёный).
Также плата должна иметь разъёмы:
питания – от гнезда USB 4х жильный гибкий провод на разъём XH на плате;
PLS 10 (10 пинов, тип «мама») для соединения с платой индикаторов.
для uart 3х контактный (PLS) тип «папа» (rx/tx/gnd);
для подключения внешних кнопок (gpio1/ gpio2/ gpio3/ gpio4/gnd); (idc3??);
PLD 20 (2х10 тип «мама») для возможности подключить дополнительные платы расширения функционала устройства.
Разъём для подключения датчика движения.
Требования к плате индикации ИН12.
Каждый индикатор должен иметь индивидуальное посадочное место с впаянным контактом ГПРМШ типа «мама».
4 отверстия диаметром 3.2мм для крепления латунными стойками длиной 4мм к корпусу.
Питание индикаторов ГРИ – 180 вольт от платы управления.
Режим индикации – динамический. Все катоды индикаторов соединены с аналогичным катодам параллельно.
Управление индикаторами ИН12 транзисторами mmbta42 на катодах, на анодах связка транзисторов mmbta42 + mmbta92. Питание анодов от 180в через токоограничивающий резистор на 20-36кОм. Управление транзисторами на сдвиговых регистрах hc595 в планарном корпусе. Управление регистром – SPI
Каждую катодную линию подключить в одну точку через резистор 100к (0805). Сформировать группу резисторов и разместить группу рядом с цепями управления катодов.
Каждую катодную линию подключить на землю через стабилитрон на 75В (MM3Z75(SOD-232)).
Подсветка индикаторов: адресные RGB светодиоды ws2812, питание 5в. Расположение – ровно в центре контактной группы индикатора.
Разъём PLS10 тип «папа» для соединения с платой управления.
Питание индикаторов ГРИ – 180 вольт, step-up на схеме mc34063 из 10в. 10в получать из 5в с помощью модуля ШИМ mt3608.
Требования к плате индикации ИВ22.
Каждый индикатор должен иметь индивидуальное посадочное место с впаянным контактом ГПРМШ типа «мама».
4 отверстия диаметром 3.2мм для крепления латунными стойками длиной 4мм к корпусу.
Режим индикации – динамический. Все катоды индикаторов соединены с аналогичным катодам параллельно. Управление катодов и сеток на высоковольтных сдвиговых регистрах tpic6b595 в планарном корпусе. Управление регистром – SPI.
Питание накала, цепь: 5в – ld1117(3.3в) – резистор 24 ом– накал первого индикатора –накал второго индикатора – gnd. Две пары индикаторов запитать от одного ld1117(3.3в).
Подсветка индикаторов: адресные RGB светодиоды ws2812, питание 5в. Расположение – ровно в центре контактной группы индикатора.
Разъём PLS10 тип «папа» для соединения с платой управления.
Питание индикаторов ВЛИ – 30 вольт, step-up на схеме mc34063 из 5в.
Требование к прошивке.
Задачи прошивки микроконтроллера stm32f103.
RTOS (диспетчер задач и таймеров)от DiHalt;
Динамическая индикация индикаторами через сдвиговые регистры;
Отображение времени/даты индикаторами;
Поддержание работы спецэффектов отображения индикаторами;
Управление адресными Rgb светодиодами;
Связь и работа с микросхемой ds3231 – запись/чтение из микросхемы, настройка времени. Экспериментально, сделать чтение времени раз в минуту по прерыванию настроенному внутренним будильником ds3231;
Работа с микросхемой RDA5807 для получения времени по fm диапазону вещания;
Работа с микросхемой esp8266 для получения времени по uart линии;
Получение настроек по uart линии от esp8266;
4 кнопки и энкодер, система меню наcтроек для управления всеми параметрами часов;
Поддержка USB CDC (эмуляция comport при подключении к ПК по USB) для управления настройками часов через терминал ПК консольными командами;
Приём сигнала от датчика движения для отображения в тёмное время суток;
Расписание недельное для отключения индикаторов на ночь и выходные;
Загрузчик для прошивки микроконтроллера микроконтроллером esp8266 и/или через usb от ПК*
Задачи прошивки микроконтроллера esp8266.
Приём и проверка файла *.bin по локальной сети для прошивки микроконтроллера stm32f103*;
Работа в wifi сети, dhcp клиент;