Цифровые светодиодные часы своими руками

Привет, geektimes! В первой части статьи были рассмотрены принципы получения точного времени на самодельных часах. Пойдем дальше, и рассмотрим, как и на чем это время лучше выводить.

1. Устройства вывода

Итак, у нас есть некая платформа (Arduino, Raspberry, PIC/AVR/STM-контроллер, etc), и стоит задача подключить к нему некую индикацию. Есть множество вариантов, которые мы и рассмотрим.

Сегментная индикация

Тут все просто. Сегментный индикатор состоит из обычных светодиодов, которые банально подключаются к микроконтроллеру через гасящие резисторы. Цифровые светодиодные часы своими руками Осторожно, траффик! Плюсы: простота конструкции, хорошие углы обзора, невысокая цена. Минус: количество отображаемой информации ограничено. Конструкции индикаторов бывают двух видов, с общим катодом и общим анодом, внутри это выглядит примерно так (схема с сайта производителя).Цифровые светодиодные часы своими руками Есть 1001 статья как подключить светодиод к микроконтроллеру, гугл в помощь. Сложности начинаются тогда, когда мы захотим сделать большие часы — ведь смотреть на мелкий индикатор не особо удобно. Тогда нам нужны такие индикаторы (фото с eBay):Цифровые светодиодные часы своими руками

Они питаются от 12В, и напрямую от микроконтроллера просто не заработают. Тут нам в помощь приходит микросхема CD4511, как раз для этого предназначенная. Она не только преобразует данные с 4-битной линии в нужные цифры, но и содержит встроенный транзисторный ключ для подачи напряжения на индикатор. Таким образом, нам в схеме нужно будет иметь «силовое» напряжение в 9-12В, и отдельный понижающий преобразователь (например L7805) для питания «логики» схемы.

Матричные индикаторы

По сути, это те же светодиоды, только в виде матрицы 8х8. Фото с eBay:Цифровые светодиодные часы своими руками

Продаются на eBay в виде одиночных модулей либо готовых блоков, например по 4 штуки. Управление ими весьма просто — на модулях уже распаяна микросхема MAX7219, обеспечивающая их работу и подключение к микроконтроллеру с помощью всего лишь 5 проводов. Для Arduino есть много библиотек, желающие могут посмотреть код.

Плюсы: невысокая цена, хорошие углы обзора и яркость. Минус: невысокое разрешение. Но для задачи вывода времени вполне достаточно.

ЖК-индикаторы

ЖК-индикаторы бывают графические и текстовые. Цифровые светодиодные часы своими руками Графические дороже, однако позволяют выводить более разнообразную информацию (например график атмосферного давления). Текстовые дешевле, и с ними проще работать, они также позволяют выводить псевдографику — есть возможность загружать в дисплей пользовательские символы. Работать с ЖК-индикатором из кода несложно, но есть определенный минус — индикатор требует много управляющих линий (от 7 до 12) от микроконтроллера, что неудобно. Поэтому китайцы придумали совместить ЖК-индикатор с i2c-контроллером, получилось в итоге очень удобно — для подключения достаточно всего 4х проводов (фото с eBay).Цифровые светодиодные часы своими руками ЖК-индикаторы достаточно дешевые (если брать на еБее), крупные, их просто подключать, и можно выводить разнообразную информацию. Единственный минус это не очень большие углы обзора.

OLED-индикаторы

Являются улучшенным продолжением предыдущего варианта. Варьируются от маленьких и дешевых с диагональю 1.1″, до больших и дорогих. Фото с eBay.Цифровые светодиодные часы своими руками Собственно, хороши всем кроме цены. Что касается мелких индикаторов, размером 0.9-1.1″, то (кроме изучения работы с i2c) какое-то практическое применение им найти сложно.

Газоразрядные индикаторы (ИН-14, ИН-18)

Эти индикаторы сейчас весьма популярны, видимо из-за «теплого лампового звукасвета» и оригинальности конструкции. Цифровые светодиодные часы своими руками (фото с сайта nocrotec.com)

Схема их подключения несколько сложнее, т.к. эти индикаторы для зажигания используют напряжение в 170В. Преобразователь из 12В=>180В может быть сделан на микросхеме MAX771. Для подачи напряжения на индикаторы используется советская микросхема К155ИД1, которая специально для этого и была создана. Цена вопроса при самостоятельном изготовлении: около 500р за каждый индикатор и 100р за К155ИД1, все остальные детали, как писали в старых журналах, «дефицитными не являются». Основная сложность тут в том, что и ИН-хх, и К155ИД1, давно сняты с производства, и купить их можно разве что на радиорынках или в немногих специализированных магазинах.

2. Выбор платформы

С индикацией мы более-менее разобрались, осталось решить, какую аппаратную платформу лучше использовать. Тут есть несколько вариантов (самодельные я не рассматриваю, т.к. тем кто умеет развести плату и припаять процессор, эта статья не нужна).

Arduino

Самый простой вариант для начинающих. Готовая плата стоит недорого (около 10$ на eBay с бесплатной доставкой), имеет все необходимые разъемы для программирования. Фото с eBay:Цифровые светодиодные часы своими руками Под Arduino есть огромное количество разных библиотек (например для тех же ЖК-экранов, модулей реального времени), Arduino аппаратно совместима с различными дополнительными модулями. Главный минус: сложность отладки (только через консоль последовательного порта) и довольно-таки слабый по современным меркам процессор (2КБайт RAM и 16МГц). Главный плюс: можно сделать много чего, практически не заморачиваясь с пайкой, покупкой программатора и разводкой плат, модули достаточно соединить друг с другом.

32-разрядные процессоры STM

Для тех кто захочет что-то помощнее, есть готовые платы с процессорами STM, например плата с STM32F103RBT6 и TFT-экраном. Фото с eBay:Цифровые светодиодные часы своими руками Здесь мы уже имеем полноценную отладку в полноценной IDE (из всех разных мне больше понравилась Coocox IDE), однако понадобится отдельный программатор-отладчик ST-LINK с разъемом JTAG (цена вопроса 20-40$ на eBay). Как вариант, можно купить отладочную плату STM32F4Discovery, на которой этот программатор уже встроен, и его можно использовать отдельно.

Raspberry PI

И наконец, для тех кто хочет полной интеграции с современным миром, есть одноплатные компьютеры с Linux, всем уже наверное известные Raspberry PI. Фото с eBay: Это полноценный компьютер с Linux, гигабайтом RAM и 4х-ядерным процессором на борту.

С краю платы выведена панель из 40 пинов, позволяющая подключать различную периферию (пины доступны из кода, например на Python, не говоря о C/C++), есть также стандартный USB в виде 4х разъемов (можно подключить WiFi). Так же есть стандартный HDMI.

Мощности платы хватит к примеру, не только чтобы выводить время, но и чтобы держать HTTP-сервер для настройки параметров через web-интерфейс, подгружать прогноз погоды через интернет, и так далее. В общем, простор для полета фантазии большой.

С Raspberry (и процессорами STM32) есть одна единственная сложность — ее пины используют 3-вольтовую логику, а большинство внешних устройств (например ЖК-экраны) работают «по старинке» от 5В.

Можно конечно подключить и так, в принципе заработает, но это не совсем правильный метод, да и испортить плату за 50$ как-то жалко. Правильный способ — использовать «logic level converter», который на eBay стоит всего 1-2$. Фото с eBay: Теперь достаточно подключить наше устройство через такой модуль, и все параметры будут согласованы.

ESP8266

Способ скорее экзотический, но довольно-таки перспективный в силу компактности и дешевизны решения. За совсем небольшие деньги (около 4-5$ на eBay) можно купить модуль ESP8266, содержащий процессор и WiFi на борту.

Фото с eBay: Изначально такие модули предназначались как WiFi-мост для обмена по serial-порту, однако энтузиастами было написано множество альтернативных прошивок, позволяющих работать с датчиками, i2c-устройствами, PWM и пр. Гипотетически вполне возможно получать время от NTP-сервера и выводить его по i2c на дисплей.

Для тех кто хочет подключить много различной периферии, есть специальные платы NodeMCU с большим числом выводов, цена вопроса около 500р (разумеется на eBay): Единственный минус — ESP8266 имеет очень мало памяти RAM (в зависимости от прошивки, от 1 до 32КБайт), но задача от этого становится даже интересней.

Модули ESP8266 используют 3-вольтовую логику, так что вышеприведенный конвертор уровней тут также пригодится. На этом вводный экскурс в самодельную электронику можно закончить, автор желает всем удачных экспериментов.

Вместо заключения

Я в итоге остановился на использовании Raspberry PI с текстовым индикатором, настроенным на работу с псевдографикой (что вышло дешевле чем графический экран той же диагонали). Сфоткал экран настольных часов во время написания этой статьи.

Часы выводят точное время, взятое из Интернета, и погоду которая обновляется с Яндекса, все это написано на Python, и вполне работает уже несколько месяцев. Параллельно на часах запущен FTP-сервер, что позволяет (вкупе с пробросом портов на роутере) обновить на них прошивку не только из дома, но и из любого места где есть Интернет.

Как бонус, ресурсов Raspberry в принципе хватит и для подключения камеры и/или микрофона с возможностью удаленного наблюдения за квартирой, или для управлением различными модулями/реле/датчиками. Можно добавить всякие «плюшки», типа светодиодной индикации о пришедшей почте, и так далее. PS: Почему eBay?

Читайте также:  Шпильковёрт своими руками. эта конструкция поможет открутить шпильки

Как можно было видеть, для всех девайсов приводились цены или фото с ебея.

Почему так? К сожалению, наши магазины часто живут по принципу «за 1$ купил, за 3$ продал, на эти 2 процента и живу». В качестве простого примера, Arduino Uno R3 стоит (на момент написания статьи) 3600р в Петербурге, и 350р на eBay с бесплатной доставкой из Китая. Разница действительно на порядок, безо всяких литературных преувеличений.

Да, придется подождать месяц чтобы забрать посылку на почте, но такая разница в цене думаю, того стоит. Но впрочем, если кому-то надо прямо сейчас и срочно, то наверно и в местных магазинах есть выбор, тут каждый решает сам.

Источник: https://habr.com/post/383629/

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Давно хотел себе сделать большие цифровые часы которые можно было как поставить на стол так и повесить на стену и их было бы хорошо видно, как ночью так и днём при ярком свете солнца.

К сожалению большие семисегментные индикаторы очень дорого стоят, да и не такие они большие как хотелось бы и для своих цифровых часов я решил применить обычную светодиодную ленту на белых сверхярких светодиодах, что гораздо выходит дешевле чем покупать готовые семисегментные индикаторы и при этом размеры часов можно делать разными, хоть и на всю стену и яркость у них очень хорошая, у меня мои часы когда были готовы осветили всю комнату, пришлось даже добавить регулятор яркости.

Цифровые светодиодные часы своими руками

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Что нужно для проекта больших цифровых часов:

  • Светодиодная лента белого свечения на 12В;
  • Вспененный ПВХ пластик толщиной 5 мм;
  • Arduino Nano;
  • Модуль часов реального времени на базе микросхемы DS1302;
  • Микросхема CD4026BE – 4 шт.;
  • Транзистор S8050 – 30 шт;
  • Повышающий DC-DC модуль.

Цифровые светодиодные часы своими руками

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Как сделать настенные цифровые часы из светодиодной ленты, процесс изготовления:

Корпус для часов я делал из вспененного ПВХ пластика толщиной 5 мм, он хорошо режется и обрабатывается, на отрезанный кусок пластика я приклеил отрезки светодиодной ленты в виде цифр, то есть четыре восьмёрки, а также двоеточие и ещё отдельную точку для даты.

Каждый из сегментов у меня имеет по 6 светодиодов, а размер одного символа составил 12х6,5 см. Полностью весь дисплей с 4-мя символами у меня получился 40х16,5 см.

Цифровые светодиодные часы своими руками

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Цифровые светодиодные часы своими руками

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Аноды всех сегментов я подпаял к общей шине (здесь она плюсовая), а катод каждого из сегментов вывел к отдельному контакту разъёма, всего таких контактов 31 штука. Нашёл разъём на 33 вывода и один контакт я не использовал, а на последний продублировал плюсовой потенциал. Далее подпаял тонкими проводами к нему от символов дисплея.

Цифровые светодиодные часы своими руками

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Цифровые светодиодные часы своими руками

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Цифровые светодиодные часы своими руками

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Для управления всех этих часов я использовал Arduino Nano.

Так как напрямую к ней индикаторы подключить не получиться, у Ардуино нет столько выводов и напряжение для светодиодов требуется 12В то буду дополнительно использовать микросхемы CD4026BE, поэтому вместо 8 выводов для управления каждого семисегментного индикатора понадобится всего 2, один контакт повышает значение на единицу, а второй сбрасывает счётчик на ноль.

Цифровые светодиодные часы своими руками

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Но так как ток который может выдавать на своих выводах микросхема CD4026BE очень незначительный то придётся применять дополнительно транзисторные ключи, в качестве них я выбрал транзисторы S8050.

В Ардуино нет часов реального времени поэтому нам ещё понадобится модуль часов реального времени RTC DS1302.

Цифровые светодиодные часы своими руками

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Для часов я разработал отдельную печатную плату на которой размещаются все элементы и модули, скачать печатную плату электронных цифровых часов можно по ссылке в конце статьи.

Управлять часами можно с помощью 4-х кнопок которые подключены к Ардуине двумя проводами, какая кнопка в данный момент нажата микроконтроллер вычисляет по сопротивлению, для каждой кнопки оно своё и задаётся стоящими возле них резисторами.

Цифровые светодиодные часы своими руками

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Управление происходит по такому алгоритму нажатий на кнопки:

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Нажатие на кнопку «ОК» отобразит текущую дату и через несколько секунд вернётся в режим часов:

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Также я сделал управление яркостью, так как в тёмное время суток часы могут даже освещать комнату и иногда смотреть на них довольно некомфортно для глаз, здесь на фото часы при минимальной яркости:

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

А здесь включен на полную яркость, видно как комната освещается всего лишь одними часами:

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

В итоге у меня получились достаточно удачные большие цифровые часы на Arduino с возможностью доработки и увеличения цифр до практически любых размеров, они отображают часы и при нажатии ещё и дату. Скетч для Ардуино, схему и печатную плату можно скачать по этой ссылке.

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Большие цифровые часы на светодиодной ленте и Ардуино

Забрать к себе:

Источник: http://bestdiy.ru/bolshie-tsifrovye-chasy-na-svetodiodnoj-lente-i-arduino.html

Набор конструктор часы на микроконтроллере

Для тренировки навыков пайки своими руками Секрет Мастера рекомендует набор конструктор сборки цифровых часов с будильником. Сердце часов микроконтроллер AT89C2051, индикатор светодиодный из четырех цифр, питание схемы  3 — 6 Вольт, размер платы 52×42 мм.

Схема к набору прилагается, на плате также присутствуют все необходимые подсказки и обозначения. Часы имеют режим звуковой индикации нового часа, а также два будильника. Конструктор не комплектуется корпусом и источником питания.

Мастер нашел подходящий корпус и обеспечил питание часов от сети 220 Вольт, придав результатам сборки практическую ценность. Смотрите пошаговую инструкцию сборки и настройки электронных часов своими руками.

Как собрать электронные часы своими руками

Электронные часы на микроконтроллере в корпусе и с блоком питания своими руками / SekretmasteraЦифровые светодиодные часы своими рукамиЧасы на микроконтроллере

Деталей в конструкторе немного, но при сборке надо четко следовать схеме и обозначениям на плате. Автор собрал часы в следующей последовательности (смотрите видео):

  1. Установка и припайка светодиодного индикатора. Если у вас есть подходящий корпус, то возможно ножки индикатора и не стоит укорачивать.
  2. Установка и припайка сборки сопротивлений, чтобы избежать неожиданностей, лучше уточнить правильность расположения электрода общего провода на маркировке сборки при помощи тестера.
  3. Припайка панельки микросхемы. Правильно установите ключ панельки. Панельку припаивать рекомендую — не экономьте. Первый экземпляр часов проработал неделю и вышел из строя из-за некачественного контроллера (не повезло). Ремонт заключался в установке нового контроллера часов, что с панелькой было сделать очень просто.
  4. Пайка на плату сопротивления R1 и R2.
  5. Пайка на плату электролитического конденсатора С1.
  6. Пайка конденсаторов С2-С4.
  7. Пайка клемм питания часов.
  8. Пайка звукового индикатора. Соблюдайте полярность!
  9. Пайка транзистора V1. Ключ установки на плпте
  10. Пайка кварцевого резонатора.
  11. Пайка кнопок управления S1 и S2. Контролируйте правильность установки тестером.
  12. На последнем этапе устанавливаем микроконтроллер в панельку.

Цифровые светодиодные часы своими рукамиСхема часовЦифровые светодиодные часы своими рукамиПлата собрана

Зубочисткой механически удаляются остатки флюса. Плата моется ватным тампоном смоченным спиртом или одеколоном. На плату подается напряжение +5 Вольт и проверяется работа схемы.

Настройка часов

Настройка часов осуществляются кнопками S1 и S2. Длительное нажатие на кнопку S1 переводит часы в режим настроек, в котором 9 пунктов.

Кнопка S2 также может в обычном режиме работы часов переключать набор цифр показа индикатора: час/минута или минута/секунды. Пункты режима настроек обозначены буквами латинского алфавита от А до I.

Настройка значений устанавливаемых в пункте осуществляется кнопкой S2.

Пункт А — установка времени — час;
Пункт B — установка времени — минуты;
Пункт С — включение «ON» или отключение «OFF» почасового сигнала (по умолчанию он включен), время подачи сигнала с 08-00 до 20-00;
Пункт D — включение «ON» или отключение «OFF»первого будильника;
Пункт E — установка часов первого будильника;
Пункт F — установка минут первого будильника;
Пункт G — включение «ON» или отключение «OFF»первого будильника;
Пункт H — установка часов второго будильника;

Читайте также:  Стойка под дополнительные приборы своими руками

Пункт I — установка минут второго будильника.

Цифровые светодиодные часы своими рукамиПункт A настройка часовЦифровые светодиодные часы своими рукамиПункт В настройка минутЦифровые светодиодные часы своими рукамиПункт С настройка индикации часаЦифровые светодиодные часы своими рукамиПункт D включения будильника №1Цифровые светодиодные часы своими рукамиПункт E настройка часов будильника №1Цифровые светодиодные часы своими рукамиПункт F настройка минут будильника №1Цифровые светодиодные часы своими рукамиПункт G включения будильника №2Пункт H настройка часов будильника №2Пункт I настройка минут будильника №2

Если будильник отключен, то пункты настройки времени срабатывания при нажатии кнопки S1 пропускаются. Характер звуков индикации смотрите на видео.

Часы заработали и естественно неплохо, чтобы они приносили пользу. Автор встроил часы в корпус от блока питания, а питание подал от USB зарядки телефона. Последовательность работ смотрите на фото и видео. В качестве корпуса применен корпус блока питания настольной лампы.

Для встраивания платы часов в корпус с платы были удалены клеммы питания и перепаяны на тыльную сторону платы звуковой индикатор и конденсатор С1.

 Плата USB зарядки извлечена из корпуса и подключена к контактам вилки и закреплена в нижней крышке нового корпуса термоклеем.

Будьте осторожны при работе! В верхней крышке делается прямоугольное отверстие для индикатора и два отверстия для нажатия кнопок S1 и S2. Плата закреплена термоклеем.

Доработка платы часовДоработка платы часовКорпус блока питания — верхняя крышкаКорпус блока питания — нижняя крышкаСетевая вилкаСетевая вилка отделена от трансформатораСетевая вилка отделена от трансформатораВилка зафиксирована термоклеемПлата БП 5 Вольт закреплена в корпусеРазметка отверстиями для вырезания окнаПлата часов закреплена в корпусеЧасы на микроконтроллереЧасы на микроконтроллере

Попытки сделать надежное резервное питание часов удовлетворительных результатов длительного сохранения хода часов не дали. Автор не публикует варианты опробованных схем резервного питания. Рабочий ток схемы порядка 35 мА.

Стоимость конструктора смешная. Покупаем набор по следующей ссылке http://ali.pub/1sjjc6. Спасибо за внимание и успехов в сборке!

конструктор Часы электроника

Вам также может понравиться

Источник: https://sekret-mastera.ru/elektronika/nabor-konstruktor-chasy-na-mikrokontrollere.html

:: СХЕМА ПРОСТЫХ СВЕТОДИОДНЫХ ЧАСОВ ::

   Светодиодные простые часы можно сделать на дешёвом контроллере PIC16F628A. Конечно, в магазинах полно различных электронных часов, но по функциям у них может или нехватать термометра, или будильника, или они не светятся в темноте. Да и вообще, иногда прото хочется что-то спаять сам, а не покупать готовое. Чтобы увеличить рисунок схемы — клац. 

Цифровые светодиодные часы своими руками

   В предлагаемых часах есть календарь. В нём два варианта отображения даты — месяц цифрой или слогом, всё это настрайвается после ввода даты переключением дальше кнопкой S1 во время отображения нужного параметра, термометр. В архиве есть прошивки под разные датчики. Смотрите устройство внутри корпуса:Цифровые светодиодные часы своими руками   Все знают, что кварцевые резонаторы не идеальные по точности, и в течение нескольких недель набегает погрешность. Для борьбы с этим делом, в часах предусмотрена корекция хода, которая устанавливается параметрами SH и SL. Подробнее: 

  • SH=42 и SL=40 — это вперёд на 5 минут в сутки; SH=46 и SL=40 — это назад на 3 минуты в сутки; SH=40 и SL=40 — это вперёд на 2 минуты в сутки;SH=45 и SL=40 — это назад на 1 минуту в сутки;SH=44 и SL=С0 — это вперёд на 1 минуту в сутки;
  • SH=45 и SL=00 — это корекция отключена.
  • время 14ч 27мин

   Таким образом можно добится идеальной точности. Хотя придётся несколько раз погонять коррекцию, пока выставите идеально. А теперь наглядно показывается работа электронных часов:Цифровые светодиодные часы своими руками

календарь 12 апреля

Цифровые светодиодные часы своими руками

температура 29градусов цельсия

Цифровые светодиодные часы своими руками   В качестве индикаторов можно поставить или светодиодные циферные сборки, что указаны в самой схеме, или заменить их обычными круглыми сверхяркими светодиодами — тогда эти часы будут видны издалека и их можно вывешивать даже на улице. Поделитесь полезными схемами

СХЕМА ИНВЕРТОРА Цифровые светодиодные часы своими руками
ЛИМОННЫЙ АККУМУЛЯТОР Цифровые светодиодные часы своими руками
ШТЕКЕРНЫЕ НАКОНЕЧНИКИ Цифровые светодиодные часы своими руками   Обзор полезного приспособления для проведения электромонтажных и ремонтных работ — штекерные наконечники для кабелей.
САМОДЕЛЬНЫЙ MP3 ПЛЕЕР Цифровые светодиодные часы своими руками

Источник: http://samodelnie.ru/publ/skhema_prostykh_svetodiodnykh_chasov/1-1-0-131

Делаем электронные часы на Ардуино своими руками

Существует множество способов собрать электронные часы своими руками: схемы широко представлены в литературе и сети Интернет. Большинство современных реализаций построено на основе микроконтроллеров.

Выполнение таких проектов зачастую требует обширных практических навыков и теоретических знаний в области электроники: умения пользоваться специализированным программным обеспечением, создавать в домашних условиях печатные платы методом травления в хлорном железе, хорошо паять.

Также необходимо иметь множество инструментов и расходных материалов.

Цифровые светодиодные часы своими руками

Однако существует простой и доступный способ собрать электронные часы своими руками в домашних условиях: использовать платформу Arduino.

Она представляет собой программно-аппаратный комплекс, специально предназначенный для обучения основам программирования и электроники.

C помощью Arduino любой человек, даже без специальной предварительной подготовки, сможет построить электронные часы своими руками: схемы принципиальные, инженерные программы и даже паяльник не понадобятся!

Соединение всех электронных компонентов проводится на специальной контактной («беспаячной») макетной плате, что исключает риск получения ожогов, порезов и других травм — поэтому заниматься с конструктором Arduino можно и вместе с детьми. А наглядный способ представления принципиальной схемы поможет не ошибиться при сборке устройства.

Шаг 1. Список компонентов

Чтобы собрать простые часы на светодиодных матрицах вам потребуется всего несколько дешёвых компонентов:

  • платформа Arduino. Подойдут самые простые модели — Arduino Nano или Micro;
  • контактная макетная плата;
  • соединительные провода для макетной платы;
  • модуль часов реального времени Adafruit DS3231;
  • светодиодный матричный модуль 32×8 MAX7219;
  • две кнопки.

Также понадобится персональный компьютер и USB—mini-USB кабель для загрузки программы управления в память Arduino IDE. Вот и всё — паяльник, щипцы для снятия изоляции, монтажные ножи и прочие профессиональные инструменты не нужны: все операции выполняются руками. Разве что в некоторых случаях удобнее использовать пинцет, но можно обойтись и без него.

Цифровые светодиодные часы своими рукамиДетали для сборки электронных часов на Arduino

Шаг 2. Сборка электронной схемы

Схема электронных часов с индикацией на светодиодах с применением Arduino даже для неопытных радиолюбителей покажется довольно простой. Для сборки требуется всего несколько проводников. Таблица подключений:

  • Модуль Arduino → светодиодная матрица 32×8 MAX7219
  • D6 — DIN
  • D5 — CLK
  • D4 — CS
  • GND — GND
  • 5V — VCC
  • Модуль Arduino → часы реального времени Adafruit DS3231
  • A4 — SDA
  • A5 — SCL
  • GND — GND
  • 5V — VCC
  • Модуль Arduino → кнопки
  • D2 — кнопка 1
  • D3 — кнопка 2
  • Второй вывод кнопок соединяется с землёй GND.
  • Следует лишь обратить внимание и запомнить, каким образом замкнуты между собой контактные отверстия на макетной плате. Следующая схема иллюстрирует способ внутреннего соединения контактных отверстий:

Цифровые светодиодные часы своими рукамиСхема электрических подключений макетной платы

Два ряда (1 и 4) с обеих сторон замкнуты горизонтально — обычно они используются как линия питания +5V и земля GND. Все внутренние контакты (2 и 3) замкнуты вертикально. При этом монтажная плата как вертикально, так и горизонтально разделена на две независимые друг от друга симметричные части. Это позволяет, например, собрать два разных устройства на одной плате.

Схема электронных часов с индикацией на светодиодах, а также расположение элементов на монтажной плате представлена на иллюстрации:

Цифровые светодиодные часы своими руками

Тщательно проверьте соответствие всех соединений указанной схеме. Также убедитесь в том, что проводники хорошо закреплены в контактных отверстиях монтажной платы.

Цифровые светодиодные часы своими рукамиВнешний вид собранного устройства

Шаг 3. Прошивка Arduino

После того как сборка и проверка схемы завершена, можно приступать к загрузке управляющей программы (или «прошивки») в память Arduino.

Цифровые светодиодные часы своими рукамиИнтерфейс среды разработки Arduino IDE

Для этого нужно установить бесплатную официальную среду разработки — Arduino IDE [https://www.arduino.cc/en/Main/Software]. Также вам потребуется исходный код проекта, который вы можете скачать ниже в архиве со всеми библиотеками и скетчем, а если вам нужен просто скетч — его можно скопировать отдельно:

Источник: https://ArduinoPlus.ru/arduino-elektronnie-chasi/

Как самому сделать электронные часы в ретро стиле

Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2017

Čestmír Hýbl

elbastl.sweb.cz

Введение

Не так давно я копался в коробке со старыми компонентами. Я искал что-то другое, но остановился, когда в руки попалось несколько газоразрядных индикаторов. Однажды (давно, очень давно) я добыл их из старого калькулятора.

Цифровые светодиодные часы своими руками

Вспоминаю… Тридцать лет назад шесть индикаторов были маленьким сокровищем. Тот, кто мог тогда сделать с такими индикаторами часы на ТТЛ логике, считался искушенным знатоком своего дела.

Читайте также:  Кузнечная печь на газу своими руками

Свечение газоразрядных индикаторов казалось более теплым. Через несколько минут мне стало интересно, заработают ли эти старые лампы, и захотелось что-нибудь сделать на них. Теперь-то сделать такие часы очень просто. Достаточно взять микроконтроллер…

Поскольку тогда же я увлекался программированием микроконтроллеров на языках высокого уровня, я решил немного поиграть. Я попытался сконструировать простые часы на цифровых газоразрядных индикаторах.

Цель конструирования

Я решил, что часы должны иметь шесть цифр, а время должно устанавливаться минимальным количеством кнопок. Кроме того, я хотел попытаться использовать несколько наиболее распространенных семейств микроконтроллеров разных производителей. Программу я намеревался писать на языке C.

Газоразрядным индикаторам для работы требуется высокое напряжение. Но иметь дело с опасным сетевым напряжением я не хотел. Часы должны были питаться безвредным напряжением 12 В.

Поскольку основной моей целью была игра, вы не найдете здесь описания механической конструкции и чертежей корпуса. При желании, вы сами сможете изменить часы в соответствии со своими вкусами и опытом.

Вот что у меня получилось:

  • Индикация времени: ЧЧ ММ СС
  • Индикация будильника: ЧЧ ММ —
  • Режим отображения времени: 24 часа
  • Точность ±1 секунда в день (зависит от кварцевого резонатора)
  • Напряжении питания: 12 В
  • Потребляемый ток: 100 мА

Схема часов

Для устройства с шестиразрядным цифровым дисплеем естественным решением был мультиплексный режим.

Назначение большинства элементов блок-схемы (Рисунок 1) понятно без комментариев. В определенной степени нестандартной задачей было создание преобразователя уровней ТТЛ в высоковольтные сигналы управления индикаторами. Драйверы анодов сделаны на высоковольтных NPN и PNP транзисторах. Схема позаимствована у Стефана Кнеллера (http://www.stefankneller.de).

Цифровые светодиодные часы своими руками
Рисунок 1.

ТТЛ микросхема 74141 содержит двоично-десятичный дешифратор и высоковольтный драйвер для каждой цифры. Возможно, заказать одну микросхему будет сложно.

(Хотя я не знаю, производятся ли они вообще кем-либо сейчас). Но уж если вы нашли газоразрядные индикаторы, 74141 могут оказаться где-то рядом :-).

Во времена ТТЛ логики альтернативы микросхеме 74141 практически не было. Так что попробуйте найти где-нибудь одну штуку1).

Индикаторам требуется напряжение порядка 170 В. Разрабатывать специальную схему для преобразователя напряжения не имеет смысла, поскольку существует огромное количество микросхем повышающих преобразователей. Я выбрал недорогую и широко доступную микросхему MC34063.

Схема преобразователя почти полностью скопирована с технического описания MC34063. К ней лишь добавлен силовой ключ T13. Внутренний ключ для такого высокого напряжения не подходит. В качестве индуктивности для преобразователя я использовал дроссель.

Он показан на Рисунке 2; его диаметр 8 мм, а длина 10 мм.

Цифровые светодиодные часы своими руками
Рисунок 2.

КПД преобразователя вполне хороший, а выходное напряжение относительно безопасно. При токе нагрузки 5 мА выходное напряжение падает до 60 В. R32 выполняет функцию токоизмерительного резистора.

Для питания логики используется линейный регулятор U4. На схеме и на плате есть место для резервного аккумулятора. (3.6 В – NiMH или NiCd). D7 и D8 – это диоды Шоттки, а резистор R37 предназначен для ограничения зарядного тока в соответствии с характеристиками аккумулятора. Если вы собираете часы просто для развлечения, аккумулятор, D7, D8 и R37 вам не потребуются.

Окончательная схема показана на Рисунке 3.

Цифровые светодиодные часы своими руками
Рисунок 3.

Кнопки установки времени подключены через диоды. Состояние кнопок проверяется установкой логической «1» на соответствующем выходе. В качестве бонусной функции к выходу микроконтроллера подключен пьезоизлучатель. Чтобы заткнуть этот противный писк, используйте маленький выключатель. Для этого вполне подошел бы и молоток, но это уж на крайний случай :-).

Перечень компонентов схемы, рисунок печатной платы и схему размещения элементов можно найти в разделе «Загрузки».

Процессор

Управлять эти несложным устройством может практически любой микроконтроллер с достаточным количеством выводов, минимально необходимое количество которых указано в Таблице 1.

Таблица 1.
Функция Выводы
Питание 2
Кварцевый резонатор 2
Управление анодами 6
Драйвер 74141 4
Вход кнопок 1
Пьезоизлучатель 1
Всего 16

Каждый изготовитель разрабатывает собственные семейства и типы микроконтроллеров. Расположение выводов индивидуально для каждого типа. Я постарался сконструировать универсальную плату для нескольких типов микроконтроллеров. На плате установлена 20-контактная панелька. С помощью нескольких проволочных перемычек вы можете адаптировать ее для разных микроконтроллеров.

Ниже перечислены микроконтроллеры, проверенные в этой схеме. Вы можете поэкспериментировать с другими типами. Преимуществом схемы является возможность использования разных процессоров.

Радиолюбители, как правило, используют одно семейство микроконтроллеров и имеют соответствующий программатор и программный инструментарий.

С микроконтроллерами других изготовителей могут возникнуть проблемы, поэтому я дал вам возможность выбора процессора из любимого семейства.

Вся специфика включения различных микроконтроллеров отражена в Таблицах 2…5 и на Рисунках 4…7.

Цифровые светодиодные часы своими руками
Рисунок 4.
Таблица 2.
Freescale
Тип MC68HC908QY1
Кварцевый резонатор 12 МГц
Конденсаторы C1, C2 22 пФ
Программа freescale.zip (см. раздел «Загрузки»)
Установки

Примечание: Параллельно кварцевому резонатору включен резистор 10 МОм.

Цифровые светодиодные часы своими руками
Рисунок 5.
Таблица 3.
Microchip
Тип PIC16F628A
Кварцевый резонатор 32.768 кГц
Конденсаторы C1, C2 22 пФ
Программа pic628.zip (см. раздел «Загрузки»)
Установки

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=335121

Электронные часы

 Цифровые светодиодные часы своими руками  Данные часы собранны на хорошо известном комплекте микросхем — К176ИЕ18 (двоичный счетчик для часов с генератором сигнала звонка), 

К176ИЕ13 (счетчик для часов с будильником) и К176ИД2 (преобразователь двоичного кода в семисегментный)

Цифровые светодиодные часы своими рукамиЦифровые светодиодные часы своими руками При включении питания в счетчик часов, минут и в регистр памяти будильника микросхемы U2 автоматически записываются нули. Для установки 

времени следует нажать кнопку S4 (Time Set) и придерживая ее нажать кнопку S3 (Hour) — для установки часов или S2 (Min) — для установки 

минут. При этом показания соответствующих индикаторов начнут изменяться с частотой 2 Гц от 00 до 59 и далее снова 00. В момент перехода 

от 59 к 00 показания счетчика часов увеличатся на единицу. Установка времени будильника происходит так же, только придерживать нужно 

кнопку S5 (Alarm Set). После установки времени срабатывания будильника нужно нажать кнопку S1 для включения будильника (контакты 

замкнуты). Кнопка S6 (Reset) служит для принудительного сброса индикаторов минут в 00 при настройке. Светодиоды D3 и D4 играют роль 

разделительных точек, мигающих с частотой 1 Hz. Цифровые индикаторы на схеме расположены в правильном порядке, т.е. сначала идут 

  • индикаторы часов, две разделительные точки (светодиоды D3 и D4) и индикаторы минут.
  • В часах использовались резисторы R6-R12 и R14-R16 ваттностью 0,25W остальные — 0,125W. Кварцевый резонатор XTAL1 на частоту 32 768Hz — 
  • обычный часовой, Транзисторы КТ315А можно заменить на любые маломощные кремниевые соответствующей структуры, КТ815А — на транзисторы 
  • средней мощности со статическим коэффициентом передачи тока базы не менее 40, диоды — любые кремниевые маломощные. Пищалка BZ1 

динамическая, без встроенного генератора, сопротивление обмотки 45 Om. Кнопка S1 естественно с фиксацией.

Цифровые светодиодные часы своими руками  Индикаторы использованы TOS-5163AG зеленого свечения, можно применить любые другие индикаторы с общим катодом, не уменьшая при этом 

сопротивление резисторов R6-R12. На рисунке Вы можете наблюдать распиновку данного индикатора, выводы показаны условно, т.к. представлен 

  1. вид сверху.
  2. После сборки часов, возможно, нужно будет подстроить частоту кварцевого генератора. Точнее всего это можно сделать, контролируя цифровым 
  3. частотомером период колебаний 1 с на выводе 4 микросхемы U1. Настройка генератора по ходу часов потребует значительно большей затраты 
  4. времени. Возможно, придется также подстроить яркость свечения светодиодов D3 и D4 подбором сопротивления резистора R5, чтобы все 

светилось равномерно ярко. Потребляемый часами ток не превышает 180 мА.

Цифровые светодиодные часы своими руками

Часы питаются от обычного блока питания, собранного на плюсовом микросхемном стабилизаторе 7809 с выходным напряжением +9V и током 1,5A. 

Трансформатор должен быть с выходным напряжением ~9-12V, лучше ~9V, потому что в этом случае падение напряжения на миксросхемном 

стабилизаторе будет минимальным, соответственно и его нагрев тоже. Это немаловажно для часов, питающихся от сети непрерывно.

  • Не забудьте поставить микросхемный стабилизатор на небольшой радиатор, сделанный из куска дюралюминиевой пластины. Конденсатор C3 
  • расположите вблизи цепи питания микросхем.
  • Элементы часов лучше собрать в корпусе, спаянном из стеклотекстолита, и соединить его фольгу с общим проводом питания. Это избавит часы 
  • от помех.

Файлы к статье Электронные часы

В архиве печатные платы для вариантов с индикаторами с общим катодом  и общим анодом + схема.

Внимание! Печатка с общим анодом нарисована не совсем корректно, не совсем правильно использованы слои. Прошу обратить внимание на зеркальность…

Источник: http://cxema.my1.ru/publ/konstrukcii_dlja_doma_i_dachi/chasy/ehlektronnye_chas/81-1-0-5695

Ссылка на основную публикацию