Неотдавна имаше нужда да има часовник в къщата, но само електронен, тъй като не харесвам аналогови часовници, защото те тиктакат. Имам доста опит в запояване и ецване на вериги. След като се порових в интернет и прочетох малко литература, реших да избера най-много проста веригазащото не ми трябва будилник.
Избрах тази схема, защото е лесна направете часовник със собствените си ръце
Нека да започнем, така че какво ни е необходимо, за да си направим часовник със собствените си ръце? Е, разбира се, ръцете, способността (дори не страхотна) да четат вериги, поялник и детайли. Ето пълен списък на това, което използвах:
Кварц на 10 MHz - 1 бр., микроконтролер ATtiny 2313, резистори 100 Ohm - 8 бр., 3 бр. 10 kOhm, 2 x 22 pF кондензатора, 4 транзистора, 2 бутона, LED индикатор 4-битов KEM-5641-ASR (RL-F5610SBAW/D15). Извърших монтажа на едностранен текстолит.
Но в тази схема има недостатък.: изходите на микроконтролера (по-нататък MK), които отговарят за управлението на разрядите, получават доста приличен товар. Токът в общата сума е много по-висок от максималния ток на порта, но с динамична индикация МК няма време да прегрее. За да не се повреди MK, добавяме 100 Ohm резистори към разрядните вериги.
При тази схема индикаторът се управлява на принципа на динамичната индикация, според който сегментите на индикатора се управляват от сигнали от съответните изходи на МС. Честотата на повторение на тези сигнали е повече от 25 Hz и поради това светенето на индикаторните числа изглежда непрекъснато.
Електронен часовник, направен по горната схема, може да показва само време (часове и минути), докато секундите се показват с точка между сегментитекойто мига. За управление на режима на работа на часовника, неговата структура осигурява бутони, които контролират настройката на часовете и минутите. Тази верига се захранва от 5V захранване. В производството печатна електронна платкаВъв веригата беше включен 5V ценеров диод.
Тъй като имам 5V захранване, изключих ценеровия диод от веригата.
За да се направи дъска, беше приложена верига с помощта на желязо. Тоест, печатната схема е отпечатана на мастилено-струен принтер с помощта на гланцирана хартия, може да бъде взета от съвременните лъскави списания. След това се изрязва текстолитът с необходимите размери. Получих размер 36 * 26 мм. Такъв малък размер се дължи на факта, че всички части са избрани в SMD пакета.
Платката беше ецвана с помощта на железен хлорид (FeCl3). От гледна точка на времето гравирането отне около час, тъй като ваната с такса беше на камината, топлинавлияе на времето за ецване, неизползваната мед в платката. Но не прекалявайте с температурата.
Докато процесът на ецване продължаваше, за да не си разбивам мозъка и да не пиша фърмуера за часовника, отидох в интернет и намерих фърмуер за тази схема. Как да флашнете MK също можете да намерите в Интернет. Използвах програматор, който мига само MK от ATMEGA.
И накрая нашата платка е готова и можем да започнем да запояваме нашия часовник. За запояване се нуждаете от 25 W поялник с тънък връх, за да не изгорите MK и други части. Извършваме запояване внимателно и за предпочитане от първия път, когато запояваме всички крака на MK, но само отделно. За тези, които не са наясно, знайте, че частите, направени в SMD корпус, имат калай на клемите си за бързо запояване.
А ето как изглежда платката със запоени части.
Часове от LED подсветкаи пулсираща минутна стрелка на микроконтролера Arduino
Този уникален часовник с LED осветление и пулсираща минутна стрелка е направен с помощта на интегралната схема на PWM контролера TLC5940. Основната му задача е да разшири броя на контактите с PWM модулация. Друга особеност на този часовник е преустроен аналогов волтметър в устройство, което измерва минутите. За да направите това, нова скала беше отпечатана на стандартен принтер и поставена върху старата. Като такава, 5-та минута не се отчита, само по време на петата минута броячът на времето показва стрелка, опряна в края на скалата (излиза извън скалата). Основното управление е реализирано на микроконтролера Arduino Uno.
За да не свети подсветката на часовника твърде ярко в тъмна стая, беше внедрена схема за автоматично регулиране на яркостта в зависимост от осветеността (използван е фоторезистор).
Стъпка 1: Необходими компоненти
Ето какво се изисква:
- Модул аналогов волтметър за 5V DC;
- Arduino UNO микроконтролер или друг подходящ Arduino;
- Arduino платка (прото платка);
- Модул часовник за реално време DS1307 (RTC);
- Модул с PWM контролер TLC5940;
- Венчелистче LED подсветка - 12 бр.;
- Компоненти за сглобяване на схема за автоматично регулиране на яркостта (LDR).
Също така, за производството на някои други компоненти на проекта е желателно да имате достъп до 3D принтер и машина за лазерно рязане. Предполага се, че имате този достъп, така че чертежите за производство ще бъдат приложени към инструкциите на съответните етапи.
Стъпка 2: Циферблат
Циферблатът се състои от три части (слоя), изрязани на машина за лазерно рязане от 3 mm MDF лист, които се закрепват с болтове. Плочата без прорези (долу вдясно на снимката) се поставя под друга LED позиционираща плоча (долу вляво). След това отделните светодиоди се поставят в съответните слотове и предният панел се поставя отгоре (отгоре на фигурата). По ръба на циферблата са пробити четири отвора, през които и трите части се закрепват с болтове.
- За да се тества работата на светодиодите на този етап, беше използвана CR2032 клетъчна батерия с монета;
- За фиксиране на светодиодите бяха използвани малки ленти от самозалепваща се лента, които бяха залепени на гърба на светодиодите;
- Всички LED крака са съответно предварително огънати;
- Отворите по ръбовете бяха пробити отново, през които беше извършено завинтване. Оказа се много по-удобно.
Техническият чертеж на детайлите за циферблата е достъпен на:
Стъпка 3: Схематичен дизайн
На този етап е разработен електрическа схема. За това са използвани различни учебници и ръководства. Няма да навлизаме твърде дълбоко в този процес, двата файла по-долу показват завършената електрическа верига, която е използвана в този проект.
Стъпка 4: Свързване на платката Arduino
- Първата стъпка е да запоите всички иглени контакти на платките и разпределителните платки;
- Освен това, поради факта, че много платки и периферни устройства използват 5V и GND захранване, за надеждност два проводника за 5V и GND бяха запоени на печатната платка;
- След това е инсталиран контролер TLC5940 PWM до използваните контакти;
- След това се свързва контролерът TLC5940, съгласно схемата на свързване;
- За да може да се използва батерията, на ръба на платката е инсталиран RTC модул. Ако го запоите в средата на платката, тогава обозначението на контактите няма да се вижда;
- RTC модулът е свързан съгласно схемата на свързване;
- Сглобена е схема за автоматично регулиране на яркостта (LDR), можете да я намерите на връзката
- Окабеляването на волтметъра се извършва чрез свързване на проводниците към щифт 6 и GND.
- Накрая бяха запоени 13 проводника за светодиодите (на практика се оказа, че е по-добре да направите това, преди да преминете към стъпка 3).
Стъпка 5: Код
Кодът по-долу е сглобен от различни части от часовникови компоненти, намерени в интернет. Той е напълно дебъгван и вече е напълно функционален, като са добавени доста подробни коментари. Но преди да изтеглите на микроконтролера, помислете за следните точки:
- Преди да мигате Arduino, разкоментирайте реда, който задава времето:
rtc.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__))
След като мигате контролера с този ред (времето е зададено), трябва да го коментирате отново и да мигате контролера отново. Това позволява на RTC модула да използва батерията, за да запомни часа, ако основното захранване отпадне. - Всеки път, когато използвате "Tlc.set()", трябва да използвате "Tlc.update"
Стъпка 6: Външен пръстен
Външният пръстен на часовника е 3D отпечатан на Replicator Z18. Закрепва се към часовника с винтове отпред на часовника. По-долу има файл с 3D модел на пръстен за отпечатване на 3D принтер.
Стъпка 7: Сглобяване на часовник
Микроконтролерът Arduino с цялата останала електроника беше фиксиран към задната част на часовника с помощта на самонарезни винтове и гайки като дистанционни елементи. След това свързах всички светодиоди, аналоговия волтметър и LDR към проводниците, които преди това бяха запоени към платката. Всички светодиоди са свързани помежду си с един крак и са свързани към VCC щифта на контролера TLC5940 (парче тел е просто запоено в кръг).
Засега всичко това не е много добре изолирано от къси съединения, но работата по това ще продължи в следващите версии.
В това инструкции стъпка по стъпкаЩе ви кажа как да направите стенен часовник със собствените си ръце.
Характеристики на часовника:
- Големи номера (всеки номер е приблизително колкото лист А4).
- Тънки стени (може да се постави в рамка за картина).
- Автоматична настройка в зависимост от яркостта на осветлението в помещението.
- Специален бутон за лятно часово време.
Стъпка 1: Необходими материали
Това, което използвах за стенен електронен часовник с големи цифри.
електроника:
- Arduino nano V3.0 (за съжаление, тъй като не мога да си позволя оригиналния arduino, използвах китайски клонинг) - 150 рубли.
- Цифров модул за измерване на интензитета на светлината Фоторезистор за Arduino - 60 рубли.
- DS3231 AT24C32 IIC-модул памет за точно време за Arduino - 60 рубли.
- DC-DC преобразувател LM2596, Изходна мощност 1.23V-30V - 50 рубли.
- 4 метра WS2811 LED лента 30 диода / m - 700 рубли. (един WS2811 контролира 3 светодиодни чипа)
Общата цена на електрониката: 900 рубли.
Други материали:
- Термосвиваема тръба - 400 рубли (33 м на склад)
- 20 бр. Печатна платка 5 х 7 см - 200 рубли.
- 3 бр. Микропревключвател - 60 рубли.
- Спойка - 50 рубли
- Флюс - 50 рубли.
- UTP (Unshielded Twisted Pair) кабел
- LCD шрифт (http://www.dafont.com/lcd-lcd-mono.font) - безплатен.
- Картон - безплатно в супермаркета.
- Панел от полистирол - 100 рубли.
Както и различни инструменти.
Стъпка 2: Подготовка – Шаблони за числа
- Изтеглете и инсталирайте часовников шрифт
- Отворете Word или друга програма и създайте шаблон като на първата снимка.
- Размер на шрифта ~ 800,
- Шрифт бял цвятс черен контур
- Сиви ивици, където ще бъдат LED лентите
Отпечатайте шаблона и изрежете ивиците с чиновнически нож (както на втората снимка)
Стъпка 3: Подготовка - изрязване на картон и LED лента
С помощта на цифровия шаблон изрежете картона по размер (не забравяйте да оставите място за точките между часовете и минутите)
Ако вашите LED ленти се доставят с конектори от всеки край (като моите), изключете конектора и ги нарежете на 3 части.
Стъпка 4: Прикрепване на LED лентата
Залепете с помощта на шаблона led лентана картон.
Това не е задължително, но използвах молив, за да маркирам къде трябва да бъдат поставени LED лентите.
Много по-удобно е да ги залепите, когато видите крайната форма. Благодарение на това забелязах, че съм оставил твърде много място за точки между числата и го коригирах навреме.
Стъпка 5: Запояване на LED лентата
Сега започва дългият процес на запояване.
Запоете LED лентата, за да образувате непрекъсната лента. Обърнете внимание на реда на запояване на лентите на снимката. За точките използвах едно парче тиксо, което залепих с тиксо в средата.
Цветове, които избрах:
- Синьо за земята
- Зелено за данни
- Червено за +12V
Стъпка 6: Монтиране на Arduino върху PCB
Опитах се да скицирам във Fritzing, но не можах да намеря всички подробности 🙁
И така, на първата снимка електрическата схема, а на втората как изглежда при мен.
Стъпка 7: Проверка на светодиода
Преди да качите кода (с който нямам нищо общо), не забравяйте да инсталирате библиотеката FastLED.
Ако всичко работи добре, светодиодите трябва да преминават през цветовете. Ако имате проблеми, първо проверете спойката си.
файлове
Стъпка 8: Програмирайте часовника си
След известно време успях да направя часовник, който ме устройва напълно. Всеки обаче ще намери за себе си какво може да подобри.
Кодът е добре коментиран, така че не би трябвало да има проблеми с него.
Всички съобщения за отстраняване на грешки също се коментират.
За да промените използвания цвят, трябва да промените променливата на ред 22 (int ledColor = 0x0000FF; // Използван цвят (в шестнадесетичен)). Можете да намерите списък с цветове в долната част на тази страница.
Спомням си... Преди 30 години шест индикатора бяха малко съкровище. Всеки, който тогава можеше да направи часовник на TTL логика с такива индикатори, се смяташе за изтънчен експерт в своята област.
Сиянието на газоразрядните индикатори изглеждаше по-топло. След няколко минути се чудех дали тези стари лампи ще работят и исках да направя нещо с тях. Сега е много лесно да направите такъв часовник. Достатъчно е да вземете микроконтролер ...
Тъй като по същото време обичах да програмирам микроконтролери на езици високо нивоРеших да поиграя малко. Опитах се да проектирам прост цифров газоразряден часовник.
Цел на дизайна
Реших, че часовникът трябва да е шестцифрен, а времето да се настройва с минимален брой бутони. Освен това исках да опитам да използвам няколко от най-често срещаните семейства микроконтролери от различни производители. Възнамерявах да напиша програмата на C.
Индикаторите за разреждане изискват високо напрежение, за да работят. Но не исках да се занимавам с опасно мрежово напрежение. Часовникът трябваше да се захранва от безвредни 12V.
Тъй като основната ми цел беше да играя, тук няма да намерите описания на механичния дизайн и чертежи на кутията. Ако желаете, вие сами можете да смените часовника според вашите вкусове и опит.
Това направих:
- Индикация за час: ЧЧ ММ СС
- Индикация на алармата: ЧЧ ММ --
- Режим на показване на времето: 24 часа
- Точност ±1 секунда на ден (в зависимост от кварцовия резонатор)
- Захранващо напрежение: 12 V
- Консумация на ток: 100mA
Схема на часовника
За устройство с шестразряден цифров дисплей мултиплексният режим беше естественото решение.
Целта на повечето от елементите на блок-схемата (Фигура 1) е ясна без коментар. До известна степен нестандартна задача беше създаването на TTL преобразувател на ниво в сигнали за управление на високоволтов индикатор. Анодни драйвери са направени на NPN и PNP транзистори с високо напрежение. Схемата е заимствана от Stefan Kneller (http://www.stefankneller.de).
74141 TTL чипът съдържа BCD декодер и високоволтов драйвер за всяка цифра. Може да е трудно да поръчате един чип. (Въпреки че не знам дали всъщност се правят от някой сега.) Но ако намерите газоразрядни индикатори, 74141 може да е някъде наблизо :-). В дните на TTL логиката практически нямаше алтернатива на чипа 74141. Така че опитайте се да намерите едно нещо някъде.
Индикаторите изискват напрежение от около 170 V. Няма смисъл да се разработва специална схема за преобразувател на напрежение, тъй като има огромен брой чипове за усилващ преобразувател. Избрах евтиния и широко разпространен чип MC34063. Схемата на преобразувателя е почти напълно копирана от техническо описание MC34063. Към него е добавен само ключът за захранване T13. Вътрешният ключ за това високо напрежениене пасва. Използвах дросел като индуктивност за преобразувателя. Показано е на фигура 2; диаметърът му е 8 мм, а дължината му е 10 мм.
Ефективността на преобразувателя е доста добра и изходно напрежениеотносително безопасно. При ток на натоварване от 5 mA, изходното напрежение пада до 60 V. R32 действа като резистор за измерване на ток.
За захранване на логиката се използва линейният регулатор U4. На схемата и на платката има място за резервна батерия. (3,6 V - NiMH или NiCd). D7 и D8 са диоди на Шотки, а резистор R37 е за ограничаване на зарядния ток според характеристиките на батерията. Ако създавате часовник само за забавление, няма да имате нужда от батерия, D7, D8 или R37.
Крайната верига е показана на фигура 3.
| Фигура 3 | ||
Бутоните за настройка на времето са свързани чрез диоди. Състоянието на бутоните се проверява чрез задаване на логическа "1" на съответния изход. Като бонус функция, пиезо емитер е свързан към изхода на микроконтролера. За да спрете това гадно скърцане, използвайте малък ключ. Чукът би бил доста подходящ за това, но това е краен случай :-).
Схематичен списък на компонентите, чертеж на печатна платка и оформление на компоненти могат да бъдат намерени в секцията за изтегляне.
процесор
Почти всеки микроконтролер с достатъчен брой пинове, минимум необходимо количествокоито са изброени в таблица 1.
| Маса 1. | ||||||||||||||||
|
Всеки производител разработва свои собствени семейства и видове микроконтролери. Местоположението на заключенията е индивидуално за всеки тип. Опитах се да проектирам универсална платка за няколко типа микроконтролери. Платката е с 20 пинова букса. С няколко жични джъмпера можете да го адаптирате към различни микроконтролери.
Микроконтролерите, тествани в тази схема, са изброени по-долу. Можете да експериментирате с други видове. Предимството на схемата е възможността за използване на различни процесори. Радиолюбителите, като правило, използват едно семейство микроконтролери и имат подходящ програмист и софтуерни инструменти. Микроконтролерите от други производители могат да причинят проблеми, затова ви дадох възможност да изберете процесор от любимото си семейство.
Всички специфики на включването на различни микроконтролери са отразени в таблици 2 ... 5 и на фигури 4 ... 7.
| Таблица 2. | ||||||||||||
|
Забележка: Резистор от 10 MΩ е свързан успоредно на кварцовия резонатор.
| Таблица 3 | ||||||||||||
|
Забележка: Микросхемата трябва да се завърти на 180° в гнездото.
| Таблица 4 | ||||||||||||
|
Забележка: Добавете SMD компоненти R и C към щифта RESET (10 kΩ и 100 nF).
| Таблица 5 | ||||||||||||
|
Забележка: Добавете SMD компоненти R и C към щифта RESET (10 kΩ и 100 nF); свържете щифтовете, маркирани със звездички към захранващата шина +Ub чрез 3,3 kΩ SMD резистори.
Като сравните кодовете за различни микроконтролери, ще видите, че те са много сходни. Съществуват разлики в достъпа до портовете и дефинирането на функциите за прекъсване, както и в зависимост от компонентите на снопа.
Изходният код се състои от два раздела. функция основен ()конфигурира портове и стартира таймер, който генерира сигнали за прекъсване. След това програмата сканира натиснатите бутони и задава съответния час и стойности на алармата. На същото място, в главния контур, текущото време се сравнява с будилника и пиезо емитерът се включва.
Втората част е процедурата за прекъсване на таймера. Подпрограма, която се извиква на всяка милисекунда (в зависимост от възможностите на таймера), увеличава променливите за време и манипулира цифрите на дисплея. Освен това се проверява състоянието на бутоните.
Изпълнение на веригата
Инсталирането и настройката на компонентите започват със захранването. Запоете регулатора U4 и околните компоненти. Проверете за 5V за U2 и 4.6V за U1. Следващата стъпка е да сглобите преобразувателя за високо напрежение. Задайте напрежението на 170 V с тримерния резистор R36.Ако обхватът на настройка не е достатъчен, леко променете съпротивлението на резистора R33. Сега инсталирайте U2 чипа, транзисторите и резисторите на веригата на анода и цифровия драйвер. Свържете входовете U2 към шината GND и свържете един от резисторите R25 - R30 последователно към +Ub захранващата шина. На съответните позиции трябва да светнат цифрите на индикатора. На последния етап от тестването на веригата свържете щифт 19 на чипа U1 към земята - пиезо емитерът трябва да издаде звуков сигнал.
Изходните кодове и компилираните програми могат да бъдат намерени в съответния ZIP файл в секцията "Изтегляния". След флашване на програмата към микроконтролера, внимателно проверете всеки щифт в позиция U1 и инсталирайте необходимите проводници и запоени джъмпери. Моля, вижте изображенията на микроконтролера по-горе. Ако микроконтролерът е програмиран и свързан правилно, неговият генератор трябва да работи. Можете да настроите часа и алармата. внимание! На дъската има място за още един бутон - това е резервен бутон за бъдещи разширения :-).
Проверете точността на честотата на генератора. Ако не е в рамките на очаквания диапазон, променете леко стойността на кондензаторите C1 и C2. (Запоявайте малки кондензатори паралелно или ги заменете с други). Точността на часовника трябва да се подобри.
Заключение
Малките 8-битови процесори са доста подходящи за езици от високо ниво. Езикът C първоначално не е бил предназначен за малки микроконтролери, а за прости приложенияможете да го използвате перфектно. асемблер по-добро приляганеза сложни задачи, които изискват спазване на критични времена или максимално натоварване на процесора. За повечето радиолюбители ще свършат работа както безплатни, така и споделящи ограничени версии на C компилатора.
Програмирането на C е еднакво за всички микроконтролери. Трябва да познавате функциите на хардуера (регистри и периферия) на избрания тип микроконтролер. Бъдете внимателни с битовите операции - езикът C не е адаптиран за манипулиране на отделни битове, което може да се види в примера на оригинала когато за ATtiny.
Готово? След това се настройте към съзерцанието на вакуумни тръби и вижте ...
...старите времена се връщат... :-)
Редакционна бележка
Пълен аналог на SN74141 е микросхемата K155ID1, произведена от минския софтуер "Интеграл".
Чипът може лесно да се намери в интернет.
Схема електронен светодиодтиккер на часовника
Авторът на схемата е уважаван OLED, фърмуера също е негов. Часовникът показва текущия час, година, месец и ден от седмицата, както и температурата вън и вътре в къщата с течаща линия. Имат 9 независими будилника. Възможно е да регулирате (коригирате) курса + - минута на ден, да изберете скоростта на линията, да промените яркостта на светодиодите в зависимост от времето на деня.
В случай на прекъсване на захранването, часовникът се захранва или от йонистор (капацитет от 1 Farad е достатъчен за 4 дни пътуване), или от батерия. На който му харесва, таблото е предвидено да монтира и двете. Имат много удобно и разбираемо контролно меню (всички контроли се извършват само с два бутона). В часовника са използвани следните части (всички части са в SMD кутии):
микроконтролер На МЕГА 16А
-
смяна регистър 74HC595
-
Чип ULN2803(осем ключа на Дарлингтън)
-
Температурни сензори DS18B20(инсталира се при поискване)
-
25 резистора 75 ома (тип 0805)
-
3 резистора 4.7kΩ
-
2 резистора 1,5 kΩ
-
1 резистор 3,6 kΩ
-
6 SMD кондензатора с капацитет 0.1uF
-
1 кондензатор 220uF
-
Гледайте кварц на честота 32768 херца.
-
Матрици 3 броя марка 23088-ASR 60x60 mm - общ катод
-
Бузер всякакви 5 волта.
Печатна платка за електронен LED часовник, движеща се линия
За жителите на Украйна, ще ви кажа, има матрици в магазина на радиопазара в Луганск. Предимствата на часовниците пред други подобни устройства са минимум детайли и висока повторяемост. LED часовникът започва да работи веднага след фърмуера, освен ако разбира се няма задръствания в инсталацията. Микроконтролерът е включен в схемата, за това на платката са предвидени специални изводи. Флашнах с PonyProg. Екранни снимки на предпазители за програми ponyprogи AVRса дадени по-долу, файловете на фърмуера на украински и руски също са публикувани, на кого какво е по-скъпо.
Ако нямате нужда от температурни сензори, тогава не можете да ги инсталирате. Часовникът автоматично разпознава връзката на сензорите и ако един или двата сензора липсват, тогава устройството просто спира да показва температурата (ако един сензор липсва, тогава външната температура не се показва, ако и двата, тогава температурата не се показва изобщо).
Самоделен корпус за LED часовници
Предоставен е видеоклип за демонстрация на работата на часовника, но не е Високо качество, защото е снимано с камера, но какво е.
Гледам видео
Вече са събрани четири екземпляра от този часовник, всеки подарявам на моите близки за рождения ден. И всички много ги харесаха. Ако и вие искате да вземете този часовник и имате въпроси, заповядайте в нашия форум. С уважение, Сергей Войтович ( Сергей-78 ).
Обсъдете статията LED ЕЛЕКТРОНЕН ЧАСОВНИК
