Open Watch – Archive

Welcome to OpenWatch!

Was ist  OpenWatch?

OpenSwatch ist eine digital Armbanduhr die unter einer freien Lizenz auf dieser Seite veröffentlicht ist.

Das Open Hardware Projekt hat zum Ziel jenen eine Plattform zu bieten die gerne eine Uhr tragen, die sie selbst programmieren und ihren Wünschen anpassen können. Alle dazu nötigen Dokumente wie Zeichnungen, Schaltschemen, Stücklisten und Programmcodes sind auf den folgenden Seiten zu finden.

OpenWatch

Welches sind die Hauptkomponenten von OpenWatch ?

OpenWatch besteht aus einem mechanischen Uhrengehäuse aus Edelstahl, einer Elektronik mit Mikroprozessor und einem OLED Display. Der Mikroprozessor des Typs ATmega168 von ATMEL in Kombination mit einem SMD Uhrenquarz gibt die Zeitbasis und steuert das Display an. Das 1 Zoll grosse Display des Typs Pictiva(TM) von OSRAM ist mit einer Auflösung von 96×36 Pixeln frei programmierbar.

Visualisierung

Hier eine Visualisierung der OpenWatch mittels Cinema4D.
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Schaltschema

Das Schaltschema von OpenWatch zeigt im Zentrum den Prozessor ATmega168 mit dem 32.768 kHz Uhrenquarz. Der Uhren tacktet die Zeitbasis (Real Time Clock) des Prozessors. Der Prozessortakt selbst wird durch den internen RC Oszillator generiert. Über die Sechspolige Stiftleiste (ISP) kann der Prozessor programmiert werden. Ich verwende dazu den In-Circuit-Programmer AVRISP mkII von ATMEL. Über die SPI Leitungen des Prozessors (MOSI, SCK und SS) wird das Display angesteuert. Die MISO Leitung ist nicht verbunden, da das Display nur geschrieben und nicht gelesen werden kann. Das Display benötigt nebst der 3V Betriebsspannung von der Lithiumbatterie (VDD) noch eine 12 V Displayspannung (VCC). Diese wird durch einen Schaltregler im Displaytreiber generiert wird. Dazu ist eine externe Beschaltung mit einer Spule (L1) einer Schottkydiode (D1) und einem MosFet Transistor (Q1) nötig. IC2 ist ein “Ambient Light Sensor” der zur Regelung der Displayhelligkeit verwendet werden kann.

 

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Elektronik

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Ansicht des fertig aufgebauten Elektronikprints mit Display

Open Hardware Watch OpenWatch

Leiterplatte

Layout
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Alle Layer / Bestückungslayer
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Top Layer / Bottom Layer

Software

DIe Software für die OpenWatch ist in C für den Microkontorller ATmega168 von ATMEL geschrieben.
Ich arbeite auf einem MacMini und habe die ganze Programmierkette für das Mac OS X zusammengesucht:
Kompilliert habe ich den Code mit dem AVR-GCC Compiler. Link MacPack
 
Programmiert habe ich den Chip direkt auf dem Print über das AVR ISP MKII. Zum übertragen des Codes auf den In-Circuit Programmierer verwende ich den Uploader AVRDUDE (auch im MacPack) zusammen mit dem grafischen Interfaces AVR8_Burn-O-Mat.
Das Programm zum betrieb der Uhr ist noch etwas rudimentär. Er besteht hauptsächlich aus einer Real Time Clock und einem Display Treiber. Diese beiden Codeteile habe ich in Anlehnung an folgende Vorlagen erstellt:
Super Seite von Jens Dietrich mit vielen nützlichen Informationen und einem guten Code, den ich grösstenteils übernommen und an den ATmega168 und mein Layout angepasst habe. Zudem habe ich eine neu, grössere Schrift für die Minuten und Stunden Anzeige hinzugefügt.
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Den eigentlichen Uhrencode habe ich von einer Application Note direkt von Atmel. Ich habe auch diesen Code für den ATmega168 umgeschrieben und in mein Programm integriert.
Hier nun die Source Files von OpenWatch:
Und so sieht die OpenWatch mit der Uhrensoftware aus:
Open Hardware Watch OpenWatch

Im Sleep Mode, der nach 20s Zeitanzeige aktiviert wird, brauch die Elektronik weniger als 20uA und kann somit an einer Batterie über Jahre betrieben werden.

Uhrengehäuse

Das Uhrengehäuse ist noch in Entstehung.

 

Ansicht des Uhrengehäuses mit Armband von OpenWatch.

Die Zeichnungen sind auf SolidWorks entstanden.

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Explosionszeichnung des Uhrengehäuses.

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Erster Prototyp – Gehäuse hergestellt auf einem 3D-Drucker (Fused Deposition Modeling)

 
Handgefertigtes, mechanisches Gehäuse

Rapid Prototyping Gehäuse

Habe das selber gebaute Gehäuse getestet (Video folgt). Nun konnte ich dank Rapid Prototyping sogar noch das original Gehäuse fertigstellen. Es entstand in 2 Stunden auf einer Fused Deposition Modeling (FDM) Maschine. Nun wieder Elektronik einbauen und die zweite Uhr ist fertig.
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Die sind die fertigen Produktionszeichnungen des Uhrengehäuses:

 

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Zeichnung des Gehäuses

 

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Zeichnung des Deckels