Udělej si sám elektronické hodiny s LED ručičkami. Multifunkční náramkové LED hodinky

Na fotce je mnou sestavený prototyp k odladění programu, který celou tuto ekonomiku zvládne. Druhé arduino nano v pravém horním rohu prkénka nepatří do projektu a trčí tam jen tak, můžete ho ignorovat.

Trochu o principu fungování: arduino bere data z časovače DS323, zpracovává je, určuje úroveň světla pomocí fotorezistoru, poté vše odešle do MAX7219 a ten zase rozsvítí potřebné segmenty s požadovaným jasem . Pomocí tří tlačítek můžete také nastavit rok, měsíc, den a čas podle potřeby. Na fotce indikátory zobrazují čas a teplotu, která je odebírána z digitálního teplotního čidla

Hlavním problémem v mém případě je, že 2,7palcové indikátory se společnou anodou a musely se za prvé nějak skamarádit s max7219, který je nabroušený na indikátory se společnou katodou, a za druhé vyřešit problém s jejich napájením, protože ke záře potřebují 7,2 voltu, což samotný max7219 nemůže poskytnout. Když jsem na jednom fóru požádal o pomoc, dostal jsem stejnou odpověď.

Řešení snímku obrazovky:


Na výstupech segmentů z max7219 se drží mikroobvod, který invertuje signál a na každém výstupu, který musí být připojen ke společné katodě displeje, se přichytí obvod tří tranzistorů, které také invertují svůj signál a zvyšují napětí. Získáme tak možnost připojit displeje se společnou anodou a napájecím napětím vyšším než 5 voltů k max7219

Na test jsem připojil jeden indikátor, vše funguje, nic nekouří

Začínáme sbírat.

Princip upevnění indikátorů vlevo stejný jako na.

Polohu indikátorů a komponentů označujeme pomocí šablony z plexiskla vyrobené pro pohodlí.

Proces značkování

Kreslíme cesty a jed.

koupání v chloridu železitém

Připraveno!
kontrolní panel:


indikační deska:

Řídicí deska dopadla perfektně, stopa na desce displeje nebyla kriticky pohlcena, jde to opravit, je čas pájet. Tentokrát jsem přišel o panenství SMD a zařadil do obvodu součástky 0805. Přinejmenším byly na místo připájeny první odpory a kondenzátory. Myslím, že to dostanu do rukou, bude to jednodušší.
K pájení jsem použil koupené tavidlo. Pájení s ním je radost, nyní používám lihovou kalafunu pouze na cínování.

Zde jsou hotové desky. Řídicí deska má sedátko pro arduino nano, hodiny, dále výstupy pro připojení k desce displeje a senzorům (fotorezistor pro automatický jas a digitální teploměr ds18s20) a napájecí zdroj s nastavitelným výstupním napětím (např. velký sedmisegmentový) a pro napájení hodin a arduina jsou na desce displeje přistávací zásuvky pro displeje, zásuvky pro max2719 a uln2003a, řešení pro napájení čtyř velkých sedmisegmentů a hromada propojek.

zadní ovládací deska

Zadní indikační deska:

Příšerná smd montáž:

zahájení

Ahoj geektimes! V první části článku byly zvažovány zásady získávání přesného času na podomácku vyrobených hodinkách. Pojďme dále a uvažujme, jak a na čem je lepší tentokrát zobrazit.

1. Výstupní zařízení

Segmentový displej

Pozor na provoz!

Pro: jednoduchost designu, dobré úhly recenze, nízká cena.
Mínus: množství zobrazovaných informací je omezené.
Existují dva typy provedení indikátorů, se společnou katodou a společnou anodou, uvnitř to vypadá asi takto (schéma ze stránek výrobce).

Existuje 1001 článků o tom, jak připojit LED k mikrokontroléru, pomůže vám Google. Potíže začínají, když chceme dělat velké hodiny- přeci jen pohled na malý ukazatel není moc pohodlný. Pak potřebujeme takové indikátory (foto z eBay):

Jsou napájeny 12V a přímo z mikrokontroléru prostě nebudou fungovat. Zde přichází na pomoc mikročip. CD4511, určený právě k tomu. Převádí nejen data ze 4bitové linky na požadovaná čísla, ale obsahuje i vestavěný tranzistorový spínač pro napájení indikátoru. V obvodu tedy budeme potřebovat „výkonové“ napětí 9-12V a samostatný redukční převodník (například L7805) pro napájení „logiky“ obvodu.

Maticové indikátory

Prodává se na eBay ve formě jednotlivých modulů nebo hotových bloků, například 4 kusy. Jejich správa je velmi jednoduchá - mikroobvod je již připájen na moduly MAX7219, zajišťující jejich provoz a připojení k mikrokontroléru pomocí pouhých 5 vodičů. Existuje mnoho knihoven pro Arduino, kdo chce, může se podívat na kód.
Pro: nízká cena, dobré pozorovací úhly a jas.
Nevýhody: nízké rozlišení. Ale pro úkol výstupu čas stačí.

LCD indikátory

Grafické jsou dražší, ale umožňují zobrazit rozmanitější informace (například graf atmosférického tlaku). Textové jsou levnější a lépe se s nimi pracuje, umožňují zobrazovat i pseudografiku – do displeje je možné načítat vlastní znaky.

Není obtížné pracovat s indikátorem LCD z kódu, ale existuje určité mínus - indikátor vyžaduje mnoho řídicích linek (od 7 do 12) z mikrokontroléru, což je nepohodlné. Číňané proto přišli s nápadem zkombinovat LCD indikátor s ovladačem i2c, což se nakonec ukázalo jako velmi výhodné – k připojení stačí pouze 4 vodiče (foto z eBay).


LCD indikátory jsou celkem levné (když to vezmete na eBay), velké, snadno se připojují a můžete na nich zobrazovat různé informace. Jediným negativem jsou nepříliš velké pozorovací úhly.

OLED indikátory

Indikátory úniku plynu (IN-14, IN-18)

Schéma jejich zapojení je poněkud složitější, protože. tyto kontrolky pro zapalování používají napětí 170V. Převodník z 12V => 180V lze vyrobit na čipu MAX771. K napájení indikátorů se používá sovětský mikroobvod. K155ID1 který byl vytvořen speciálně pro toto. Emisní cena v vlastní výroba: asi 500 rublů za každý indikátor a 100 rublů za K155ID1, všechny ostatní podrobnosti, jak psali ve starých časopisech, „nejsou vzácné“. Hlavní problém je v tom, že IN-xx i K155ID1 se již dávno nevyrábějí a můžete je koupit pouze na rádiových trzích nebo v několika specializovaných prodejnách.

2. Výběr platformy

Arduino

Pod Arduinem existuje obrovské množství různých knihoven (například pro stejné LCD obrazovky, moduly reálného času), Arduino je hardwarově kompatibilní s různými přídavnými moduly.
Hlavní nevýhoda: složitost ladění (pouze přes konzolu sériový port) a na moderní standardy dosti slabý procesor (2KB RAM a 16MHz).
Hlavní plus: můžete dělat spoustu věcí, prakticky bez obtěžování s pájením, kupováním programátoru a zapojování desek, stačí moduly propojit mezi sebou.

32bitové STM procesory

Zde již máme plnohodnotné ladění v plnohodnotném IDE (ze všech různých se mi více líbilo IDE Coocox), nicméně budete potřebovat samostatný debugger ST-LINK s konektorem JTAG (emisní cena 20 $- 40 na eBay). Případně lze zakoupit ladicí desku STM32F4Discovery, na které je tento programátor již zabudován a lze ji používat samostatně.

Malina PI

Tento plný počítač s Linuxem, gigabajtem RAM a 4jádrovým procesorem na desce. Na okraji desky je zobrazen panel o 40 pinech umožňujících připojení různých periferií (piny jsou dostupné z kódu např. v Pythonu, nemluvě o C/C++), nechybí ani standardní USB v podobě 4 konektorů (lze připojit WiFi). Nechybí ani standardní HDMI.
Výkon desky stačí například nejen na zobrazení času, ale i na provoz HTTP serveru pro nastavování parametrů přes webové rozhraní, stahování předpovědi počasí přes internet a podobně. Obecně je prostor pro let fantazie velký.

S Raspberry (a procesory STM32) je pouze jeden problém – jeho piny používají 3voltovou logiku a většina externí zařízení(například LCD obrazovky) fungují "starým způsobem" od 5V. Samozřejmě to tak můžete zapojit, v principu to půjde, ale není to úplně ono správná metoda, a je škoda zkazit desku za 50 dolarů. Správná cesta- použijte "konvertor logických úrovní", který na eBay stojí pouze 1-2 $.
Foto z eBay:

Nyní stačí připojit naše zařízení přes takový modul a všechny parametry budou sladěny.

ESP8266

Zpočátku byly takové moduly určeny jako WiFi most pro výměnu přes sériový port, ale mnoho alternativní firmware, což vám umožní pracovat se senzory, i2c zařízeními, PWM atd. Hypoteticky je docela možné získat čas z NTP serveru a zobrazit jej přes i2c na displeji. Pro ty, kteří chtějí připojit mnoho různých periferií, existují speciální desky NodeMCU s velký počet závěry, emisní cena je asi 500 rublů (samozřejmě na eBay):

Jediným negativem je, že ESP8266 má velmi málo paměti RAM(v závislosti na firmwaru od 1 do 32 kB), ale tím je úkol ještě zajímavější. Moduly ESP8266 využívají 3V logiku, takže zde přijde vhod i výše uvedený převodník úrovní.

Na tom lze absolvovat úvodní exkurzi do podomácku vyrobené elektroniky, autor přeje všem úspěšné experimenty.

Místo závěru

Výstup hodin přesný čas, převzaté z internetu a počasí, které je aktualizováno z Yandexu, to vše je napsáno v Pythonu a funguje docela dobře již několik měsíců. Zároveň na hodinkách běží FTP server, který umožňuje (spolu s přesměrováním portů na routeru) na nich aktualizovat firmware nejen z domova, ale i odkudkoli, kde je internet. Jako bonus Raspberry prostředky v podstatě stačí na připojení kamery a/nebo mikrofonu s možností vzdáleného sledování bytu, případně ovládání různých modulů / relé / senzorů. Můžete přidat všemožné "housky", jako např LED indikace o příchozí poště a podobně.

PS: Proč eBay?
Jak vidíte, u všech zařízení byly uvedeny ceny nebo fotografie z ebay. proč tomu tak je? Naše obchody bohužel často žijí principem „nakoupil jsem za 1 dolar, prodal jsem za 3 dolary, žiji z těchto 2 procent“. Tak jako jednoduchý příklad, Arduino Uno R3 stojí (v době psaní tohoto článku) 3600 r v Petrohradě a 350 r na eBay s dopravou zdarma z Číny. Rozdíl je opravdu řádový, bez literární nadsázky. Ano, na vyzvednutí balíku na poště se musí čekat měsíc, ale myslím, že takový rozdíl v ceně se vyplatí. Ale mimochodem, pokud to někdo potřebuje právě teď a naléhavě, pak je pravděpodobně na výběr v místních obchodech, zde se každý rozhodne sám za sebe.

Domácí výroba Digitální hodinky, elementová základna- část 1, měření času

• DIY nebo DIY

Pravděpodobně každý geek, který má rád domácí elektroniku, dříve nebo později přijde s myšlenkou vyrobit si vlastní jedinečné hodinky. Nápad je to docela dobrý, pojďme přijít na to, jak a na čem je vylepšit. Jako výchozí bod budeme předpokládat, že člověk ví, jak programovat mikrokontroléry, rozumí tomu, jak poslat 2 bajty přes i2c nebo sériový port, a dokáže připájet několik vodičů dohromady. V zásadě to stačí.

Je jasné že klíčová funkce hodiny - měření času (koho by to napadlo, že?). A je žádoucí to udělat co nejpřesněji, existuje několik možností a úskalí.

Jaké metody měření času dostupné v hardwaru tedy můžeme použít?

CPU vestavěný RC oscilátor

Modul reálného času DS1307

Diagram z datasheetu:

Neméně důležité je, že mikroobvod se vyrábí v balení DIP, což znamená, že jej může pájet každý začínající radioamatér. Vestavěná baterie udržuje hodiny v chodu i po vypnutí napájení.

Zdálo by se, že je vše v pořádku, nebýt jednoho problému – nízké přesnosti. Přibližná přesnost hodinkového křemene je 20-30 ppm. Označení ppm – části na milion, udává počet částí na milion. Zdálo by se, že 20 miliontin je super, nicméně pro frekvenci 32768 Hz to vyjde 20 * 32768 / 1000000 = ± 0,65536 Hz, tzn. už půl péro. Jednoduchými výpočty lze vidět, že generátor s takovým rozdílem za den „nakliká“ navíc (nebo chybí) 56 tisíc cyklů, což odpovídá 2 sekundám za den. Quartz je jiný, někteří uživatelé psali o chybě 5 sekund denně. Nějak to není příliš přesné - za měsíc takové hodiny zbudou alespoň minutu. To už je slušný rozdíl, patrný pouhým okem (když babiččina oblíbená série začíná v 11:00 a hodiny ukazují 11:05, bude vývojář takových hodinek před příbuznými nepříjemný).

Protože je ale teplota v místnosti víceméně stabilní a frekvence křemene se příliš nezmění, můžete přidat softwarovou korekci. Další rada uvedená na fórech je používat starý křemen hodinek základní desky, podle recenzí jsou tam docela přesné.

Modul reálného času DS3231

(foto z webu prodejce)

Přesnost 6 sekund za měsíc je již dobrý výsledek. Půjdeme ale dále – v ideálním případě se hodiny v 21. století nemusí seřizovat vůbec.

Rádiový modul DCF-77

Metoda je dobrá, protože obvod má nízkou spotřebu energie, takže rovnoměrný náramkové hodinky s touto technologií. Hotová deska příjem DCF-77 lze koupit na ebay, emisní cena je 20 $.

Mnoho hodin a meteostanic má schopnost přijímat DCF-77, jediný problém je, že signál prakticky nedosahuje Rusko. Mapa pokrytí z Wikipedie:

Jak vidíte, na hranici přijímacího prostoru leží pouze Moskva a Petrohrad. Podle recenzí majitelů lze pouze někdy přijímat signál, který pro praktická aplikace samozřejmě se to nehodí.

GPS modul

Data přicházejí přibližně v následujícím formátu „$GPRMC,040302.663,A,3939.7,N,10506.6,W,0.27,358.86,200804,*1A“ a jejich parsování i pro slabé Arduino není obtížné. Patrioti si mimochodem mohou pořídit dražší modul Ublox NEO-7N, který podporuje (podle recenzí) GPS i Glonass.

Je zřejmé, že modul GPS neví nic o různých časových pásmech, takže vývojář bude muset přemýšlet nad jejich výpočtem a změnou letního / zimního času. Další mínus Využití GPS- relativně vysoká spotřeba energie (některé moduly však lze uvést do "režimu spánku" samostatnými příkazy).

WiFi

Jedná se o levný (emisní cena cca 200r na ebay) WiFi modul, který umí komunikovat se serverem přes sériový port procesoru, na přání lze i přeflashovat (existuje poměrně hodně firmwaru třetích stran), a část logiky (například dotazování časového serveru) se provádí v samotném modulu. Spousta všeho je podporována firmwarem třetích stran, od Lua po C ++, takže existuje dostatek možností, jak si „protáhnout mozek“.

V tuto chvíli lze asi téma měření času uzavřít. V příštím díle se blíže podíváme na procesory, a způsoby zobrazení času.

Existuje mnoho na prodej různé modely a možnosti pro elektronické digitální hodiny, ale většina z nich je určena pro vnitřní použití, protože čísla jsou malá. Někdy je však nutné umístit hodiny na ulici - například na zeď domu nebo na stadion, náměstí, tedy tam, kde budou pro mnoho lidí viditelné na velkou vzdálenost. Za tímto účelem byl vyvinut a úspěšně sestaven toto schéma velké LED hodiny, ke kterým můžete libovolně připojit (přes interní tranzistorové spínače) LED indikátory velká velikost. Zvýšit Kruhový diagram můžete na něj kliknout:

Popis hodinek

1. Hodinky. V tento režim K dispozici je standardní pohled na zobrazení času. Nechybí digitální korekce přesnosti hodinek.
2. Teploměr. V tomto případě zařízení měří teplotu místnosti nebo venkovního vzduchu z jednoho čidla. Rozsah od -55 do +125 stupňů.
3. Ovládání napájení je zajištěno.
4. Výstup informací do indikátoru střídavě - hodiny a teploměr.
5. Pro uložení nastavení a nastavení v případě výpadku napájení 220V se používá energeticky nezávislá paměť.

Řízení provozu a hodin

Při prvním zapnutí hodin se na obrazovce zobrazí reklamní úvodní obrazovka a poté se přepne na zobrazení času. Stisknutím tlačítka SET_TIME indikátor se bude pohybovat v kruhu z hlavního režimu:

• režim zobrazení pro minuty a sekundy. Pokud v tomto režimu současně stisknete tlačítko PLUS A MÍNUS, pak se sekundy vynulují;
• nastavení minut aktuálního času;
• nastavení hodin aktuálního času;
• symbol t. Nastavení doby zobrazení hodin;
• symbol Ó. Čas pro zobrazení symbolů pro indikaci venkovní teploty (out);
• hodnota denní korekce přesnosti hodinek. Symbol C a opravná hodnota. Nastavení limitů od -25 do 25 sec. Vybraná hodnota bude denně v čase 0 hodin 0 minut a 30 sekund přičtena nebo odečtena od aktuálního času. Pro více podrobností si přečtěte pokyny, které jsou v archivu se soubory firmwaru a plošnými spoji.

Nastavení hodin

Držení tlačítek PLUS/MÍNUS proveďte zrychlené nastavení hodnot. Po změně jakéhokoli nastavení, po 10 sekundách, budou nové hodnoty zapsány do energeticky nezávislé paměti a odtud budou načteny, když opětovné povolení výživa. Nová nastavení se projeví během instalace. Mikrokontrolér hlídá přítomnost hlavního napájecího zdroje. Když je vypnutý, zařízení je napájeno interní zdroj. Schéma redundantního napájecího modulu je zobrazeno níže:

Pro ty, kteří se alespoň trochu orientují v mikrokontrolérech, a chtějí si také vytvořit jednoduchý a užitečné zařízení domů, nic lépe stavět s LED indikátory. Taková věc může zdobit váš pokoj, nebo může jít o jedinečný ručně vyrobený dárek, u kterého získá další hodnotu. Obvod funguje jako hodiny a jako teploměr - režimy se přepínají tlačítkem nebo automaticky.

Elektrický obvod domácí hodiny s teploměrem

mikrokontrolér PIC18F25K22 stará se o veškeré zpracování a načasování dat a ULN2803A zbývá koordinovat jeho výstupy s LED indikátor. malý čip DS1302 funguje jako časovač pro přesné sekundové signály, jeho frekvence je stabilizována standardním 32768 Hz quartz rezonátorem. To poněkud komplikuje konstrukci, ale nemusíte neustále upravovat a korigovat čas, který bude nevyhnutelně pozdě nebo ve spěchu, pokud si vystačíte s náhodně nevyladěným quartz rezonátorem o pár MHz. Takové hodinky připomínají spíše jednoduchou hračku než kvalitní přesný chronometr.

V případě potřeby mohou být teplotní čidla umístěna daleko od hlavní jednotky - jsou k ní připojena třívodičovým kabelem. V našem případě je jedno teplotní čidlo instalováno v jednotce a druhé je umístěno venku, na kabelu o délce cca 50 cm, když jsme vyzkoušeli kabel o délce 5 m, fungoval také perfektně.

Displej hodinek tvoří čtyři velké digitální LED indikátory. Původně byly se společnou katodou, ale změnily se na společnou anodu finální verze. Můžete dát jakékoli jiné, pak stačí vybrat proud omezující odpory R1-R7 na základě požadovaného jasu. Bylo možné jej umístit na společné, s elektronická část hodiny, tabule, ale je to mnohem univerzálnější - najednou chcete dát hodně velký LED indikátor, aby byly vidět na velkou vzdálenost. Příklad takového návrhu pouličních hodin je zde.

Samotná elektronika začíná od 5 V, ale pro jasná záře LED musí používat 12 V. Ze sítě je napájení přiváděno přes redukční transformátorový adaptér do stabilizátoru 7805 , která tvoří napětí striktně 5 V. Pozor na malou zelenou válcovou baterii - slouží jako zdroj záložní napájení, pro případ výpadku sítě 220 V. Není nutné brát na 5 V - lithium-iontové popř. Ni-MH baterie na 3,6 voltu.

Na pouzdro můžete použít různé materiály - dřevo, plast, kov, nebo zapustit celou konstrukci domácí hodinky do hotového průmyslového např. z multimetru, tuneru, radiopřijímače a tak dále. Vyrobili jsme je z plexiskla, protože se snadno opracovávají, umožňují vidět vnitřnosti, takže je každý vidí - tyto hodiny jsou sestaveny ručně. A co je nejdůležitější, bylo to k dispozici :)

Zde najdete všechny potřebné detaily navrhovaného návrhu domácích digitálních hodin, včetně obvodu, topologie tištěný spoj, firmware PIC a