Site Loader

Идеальные часы / Habr

Идеальные часы для дома: честные и точные, простые и сложные, умные и чуткие, не большие и не маленькие, с волшебной настройкой под желания любого человека без кнопок и запутанных алгоритмов настройки, скромные и не требующие внимания, комфортно видимые днем и ночью, имеющие универсальное питание, легко меняющие цвет корпуса и индикации под окружающую обстановку и настроение, не бьющиеся при падении, легкие в изготовлении, белые.

Получилось?


Первые телевизоры были черно-белыми, затем появились цветные.
С электронными часами все наоборот, они с рождения цветные: желтые, зеленые, красные и лишь недавно — синие. Черно-белые часы днем с огнем не сыскать.
И вот многолетняя мечта свершилась. Первоначальные варианты названия были “белые часы” или “конец цвета”. В процессе создания конструкции удалось избавиться от недостатков большинства электронных часов: неточность хода, наличие кнопок, сложные алгоритмы управления, отсутствие автоматической яркости. Так часы стали практически “идеальными”.

Для поддержания точности часов необходимо добиться стабильности колебаний кварцевого резонатора и своевременно производить компенсацию ухода показаний от образцового времени.
Стабильность достигают аппаратными способами, а компенсацию производят программно или вручную от внешних источников сигнала точного времени: радиостанции, Интернет, спутники систем навигации.
В данных часах применяется последний способ. Так как в сигнале навигационных спутников передается UTC — всемирное координированное время, то нет необходимости “подводить стрелки” часов. Необходимо лишь один раз указать смещение относительно всемирного времени.

Идея была проверена в предыдущих разработках с показом времени при помощи разноцветных вспышек: лампа времени и кубик. «Волшебная палочка» от кубика — новую одежду только получила, а то старое блестящее покрытие поизносилось и с магнита окалина начала сыпаться.
“Лампа” держится в жару и холод, дождь, снег и дым больше года и до сих пор не отклонилась ни на секунду.

Настала очередь привычного способа показа времени. Мечтой было применение большого белого светодиодного индикатора, обеспечивающего хорошую видимость в пределах комнаты.

После сравнительно большого модуля GL8088s, используемого в “кубике”, в этот раз выбор пал на небольшой приемник сигналов спутниковой системы позиционирования, модуль Gms-g6a — глаза и уши часов для связи с Космосом. Пара этих модулей была приобретена для эксперимента по созданию часов.
Чипсет: MT3333.
33 канала отслеживания и 99 каналов поиска систем GPS, ГЛОНАСС и Galileo.
Чувствительность при слежении: -165 dBm.
Чувствительность при обнаружении: -148 dBm.
Время горячего/холодного старта: 1/35 сек.
Напряжение питания: 3,0…4,3 В.
Ток потребления при захвате/слежении (для Uпит.=3,3В): 35/29 мА.

Размер: 16x16x2,1 мм.
Вес: 1 грамм.

Помимо отличной родословной и прекрасных технических данных, данный приемник обладает важной особенностью — наличием встроенной на плате чип-антенны. Не все радиолюбители являются специалистами в области проектирования и изготовления антенн, поэтому такая особенность модуля позволяет легко достичь положительного результата.
В такой конструкции есть ограничения в виде наличия запрещенной зоны при разводке платы и максимальной удаленности от крупногабаритных радиодеталей, но это все мелочи.
Опытные разработчики могут использовать в своих часах другой модуль: Gmm-g3, который обладает такими же характеристиками, но его габариты уменьшены до 11,5 x 13 x 2,1 мм в связи с отсутствием антенны. Такие маленькие размеры позволят установить модуль на пару миллиметров выше, а антенну в виде печатного проводника или в отдельном исполнении разместить на самом верху печатной платы, что еще ближе приблизит ее к Космосу.

Дополнение 23.08.13. Стал доступен новый GPS-модуль Gmm-r1. Также без встроенной антенны. Из отличий: ловит только GPS, но корпус стал еще меньше 9,7x10x2,1 мм.

Модуль Gms-g6a, в отличии от приемника, используемого в проекте “кубик” не подвергался никаким настройкам. Все сообщения “из коробки” — без изменения скорости и отключения неиспользуемых строк.
Скорость работы порта RS-232 по умолчанию составляет 9600 бит/сек. Такая скорость удобна для работы, но время передачи длинных сообщений занимает значительное время и приближается к секунде — когда уже необходимо начать работу со следующей порцией информации. Поэтому на этот раз в программе нет ожидания конца сообщений. Из потока информации просто “выдергиваются” необходимые значения и производится их обработка. По сравнению с определением местоположения, получить информацию о времени легче, и модуль начинает выдавать необходимые данные еще до показа количества видимых спутников. Программа делит спутники на ваши и наши, но часы показывают суммарное число видимых аппаратов, что сближает космические группировки для выполнения одной задачи.

Мозги часов — микроконтроллер PIC16F688 в небольшом корпусе для поверхностного монтажа. Программа работы загоняется в память контроллера при помощи фрагмента микросхемы ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием КС573РФ2. Микросхему можно подключить пружинящими иголками к контактным площадкам для программирования, а можно просто припаять. При монтаже приемника необходимо подложить под него изолирующую пленку, так как снизу проходят несколько дорожек.

Настроил и забыл.
Как и в предыдущих разработках, на единственную кнопку первоначально предполагалось возложить лишь внесение поправки относительно всемирного координированного времени, поступающего со спутников.

Но в дальнейшем, по мере разработки конструкции, кнопка стала обрастать новыми задачами.
Было решено заменить кнопку униполярным датчиком Холла TLE4905L, реагирующим на магнитное поле “волшебной палочки”.
Это уже третий вариант по замене классической механической кнопки. В “лампе” кнопка отсутствовала как класс, и внесение поправки производилась замыканием выводов контроллера, в “кубике” роль кнопки играл геркон.
Но геркон является хрупкой стеклянной конструкцией, имеющей большие по нынешним меркам размеры, поэтому в “идеальных часах” использован современный вариант — датчик Холла.
Поправка времени вносится просто. До подачи питания необходимо поднести “волшебную” палочку или магнит (магнетизм — это тоже волшебство) к датчику, расположенному в верхней части индикатора единиц минут. После включения питания начинается отсчет часов поправки. При достижении необходимого значения магнит убирают, поправка запоминается и это подтверждается вспышкой индикатора. Если за время круга — 23 часа, решение не принято, происходит выход из режима внесения коррекции времени.

Для многих людей делать настройку не придется. По умолчанию в часах установлено московское время, разделительные точки не мигают, индикация четверти минуты отключена — все привычно.
Но привычки у людей разные, поэтому волшебной палочкой можно изменять режим работы часов. При поднесении магнита часы начинают поочередно показывать различные варианты индикации. Нужно лишь убрать магнит в момент, когда демонстрируется необходимый вариант работы. Действие аналогично работе компьютерной мышки: при отпускании кнопки начинается выполнение команды. Если режим индикации изменился по сравнению с тем, что был установлен раньше, то он записывается в память с кратковременной вспышкой всего индикатора. Если за время цикла решение не принято, включаются все сегменты до отвода волшебной палочки.

Режимы индикации:
— количество видимых спутников C = GPS + GLONASS, отключение повторным пассом “волшебной” палочки;
— индикация четверти минут (точка сверху): включена/отключена;
— режим отображения времени: 24/12 часов;
— разделительные точки: не мигают/мигают;
— регулировка яркости: автоматическая/ручная;
— восемь уровней максимальной яркости для ручного и автоматического режимов работы.

Сократить время на подготовку символьной информации для названия каналов помогла таблица подключения индикатора, в которой учтены особенности разводки печатной платы. Сегмент, который необходимо включить отмечается цифрой 1. Далее, в полуавтоматическом режиме выдается результат: выражение вида A954 AAAA, что на языке индикатора означает “включить восемь вертикальных линий”.

Мечта сделать часы с белым индикатором была большой и долгой. Сначала поиски по магазинам и Интернету, затем попытка самостоятельного изготовления индикатора. Был разобран красный 7-сегментный индикатор, световод оставлялся на месте, а светодиоды заменялись белыми. Но размер 0,56 дюйма все же мал для комнаты.

В больших индикаторах устанавливается по несколько последовательно соединенных белых светодиодов, чтобы равномерно засветить световод сегмента. В результате, даже у цепочки из пары светодиодов необходимо использовать напряжение более 7 Вольт, что превышает привычные 5 Вольт. Применять преобразователь напряжения желания не было.
И вот, чудо произошло. Рассказал о проблеме одному товарищу по работе, который приобретает комплектующие элементы на eBay. Не прошло и часа, как он нашел необходимые светодиоды: белые, дюйм с четвертью, с общим анодом, работающие от 4 Вольт — то, что надо! Через несколько дней он принес их домой. Огромное ему спасибо!

Индикатор был безродным, из опознавательных знаков на нем был только символ “В”. Подробное описание так и не удалось найти, пришлось пользоваться данными со страницы покупки. Насколько я понимаю английский, там они закончились, но желающие собрать часы смогут найти что-то подобное по указанным в схеме параметрам.
Четыре индикатора, расположенные рядом друг с другом и определяют габариты часов: ширина 96 мм, высота 34 мм, глубина 16 мм, без учета разъема питания. Испытания показали, что цифры отлично видны в дневное время при токе 5 мА через сегмент. Ночью это значение можно уменьшать в 10 раз. Небольшой недостаток индикатора в том, что на малых токах белый цвет начинает приобретать различные оттенки, видимо, это связано с особенностями люминофора.

Существует выражение “минута кажется вечностью”. Эта фраза, скорее всего, возникла после появления часов, у которых отсутствует индикация секунд: человек видит, какая идет минута, но не знает, когда она закончится. Чтобы лучше понять место во времени, в идеальных часах введена индикация четверти минуты — это точка, которая горит над одним из четырех индикаторов. Эта функция новая и пока еще непривычная. Люди, которые не желают теряться во времени, могут ее включить. Было несколько вариантов показа секунд, но победила идея одного коллеги — просто перевернуть индикатор и тогда никому не нужные точки начинают приносить пользу. За хорошую идею плюс в его карму!
В режиме отображения четверти минут человеку достаточно одного взгляда, чтобы определить время с точностью 15 секунд. Если подсчитать количество вспышек при мигании разделительных точек, то становится доступной секундная точность. Разделительные точки сделаны из двух белых светодиодов и установлены методом допиливания корпуса. Подключены они вместо одного неиспользуемого сегмента индикатора десятков часов.

В электронных часах важно иметь автоматическую регулировку яркости. Столкнулся с этим в древних часах на К145ИК1901, тогда пришлось их дорабатывать, чтобы утихомирить зеленый прожектор.
Из современного имеется датчики освещенности MAX44007, MAX9635, APDS-9300, которые позволяют отказаться от канала АЦП в контроллере.
Но в пределах досягаемости оказался лишь аналоговый датчик APDS-9002 (серия 9002…9007), со всеми вытекающими из этого последствиями. Вот он виднеется — небольшой золотистый прямоугольник в верхней правой части индикатора десятков минут, чуть правее от него чернеет корпус датчика Холла — к нему и надо подносить магнит.

Датчик прекрасно реагирует на любое изменение яркости, даже от лампы накаливания. Видимо в связи с этим, существуют сторонники запитывать лампы накаливания от выпрямленного и сглаженного напряжения.
Лампы дневного света, имеющие низкочастотные дроссели в цепи питания также сильно пульсируют, чем и объясняется запрет их использования при работе на станках — стробоскопический эффект.
Поэтому, в цепи датчика освещенности установлен конденсатор большой емкости, который несколько сглаживает эти пульсации.
На осциллограммах: напряжение на нагрузочном резисторе сопротивлением 1 кОм.
Слева лампа дневного света, справа лампа накаливания. Снизу с фильтрующим конденсатором емкостью 4,7 мкФ, сверху — без конденсатора.

Самый ровный уровень освещенности дает Солнце и лишь тучки пытаются модулировать этот свет.
Нахождение датчика освещенности под пленкой несколько уменьшает его выходной сигнал, но АЦП контроллера справляется с поступающим напряжением.

Особенностью часов является статический режим работы индикаторов. К динамическому режиму не лежит душа, поэтому плата за нелюбовь — увеличение числа корпусов.
Драйвер MBI5026 удобен для управления двумя семисегментными индикаторами. При использовании печатной платы, микросхема с мелким вариантом корпуса прекрасно располагается между выводами любого индикатора. При помощи трех сигнальных проводников, драйвер управляет 16-ю сегментами. Если необходимо 32 светодиода, то добавится одна микросхема и один управляющий сигнал.
Ток через сегменты задается при помощи одного резистора. В часах этот переменный цифровой потенциометр AD8400 “крутит” микроконтроллер в зависимости от внешней освещенности. Наиболее подходящий номинал 50 кОм, но в наличии был только 100 кОм.

Метод “Потемкинские деревни” широко применяется в городах при ремонте домов, когда реставрируется смотрящий на улицу фасад здания, а задняя часть остается во всей своей “красе”. Такой прием был использован в данных часах.
Индикатор имеет белый фасад, а вид электронных компонентов позволяет понять принцип работы часов любителям, изучающим изнанку жизни. Для защиты от влаги, детали покрыты слоем прозрачного лака.

При желании, сторону электронных компонентов можно прикрыть прозрачной/непрозрачной пластиной или тонким мягким самоклеющимся материалом, оставшимся от проклейки автомобиля.

На переднюю сторону индикатора наклеена пленка белого цвета, которая уменьшает видимость отключенных в данный момент сегментов и создает чистый фон. При желании можно оставить родной черный фон лицевой поверхности, тогда часы, как и телевизоры станут черно-белыми.

Идеальные часы помимо показа точного времени должны сочетаться с окружающей обстановкой. В этом также помогает метод “Потемкинские деревни”. На боковые поверхности корпуса можно просто и быстро наклеить пленку, имеющую цвет, наиболее подходящий к обстановке. Белый цвет лицевой поверхности сочетается со всем, но можно также использовать полупрозрачную пленку-светофильтр и тогда цифры окрасятся в любимый цвет. Операция по смене имиджа занимает пару минут: отклеить старое, приклеить новой, обрезать лишнее. В скором времени наверняка появятся семисегментные RGB-индикаторы, тогда цвет излучения можно будет выбрать на одном из каналов управления за несколько секунд.
При изготовлении часов, перед проклейкой корпуса необходимо на ровной поверхности выровнять верхнюю и нижнюю стороны припаянных индикаторов при помощи наждачной бумаги, все же на доли миллиметра они отличаются по высоте. Юстировка передней стороны индикаторов производится при пайке на ровной поверхности стола. После приклеивания передней пленки убеждаемся, что и лицевая поверхность выглядит не очень из-за того, что при заливке световодов индикатора образовались ложбинки разной глубины, и пленка не может скрыть этого дефекта. В корпусе это было бы незаметно, но в нашем случае не годится. Снимаем пленку, кладем конструкцию на стол и при помощи наждачной бумаги двух разных калибров приводим состояние лицевой поверхности к виду, соответствующему названию часов. Страшно было приниматься за эту операцию на дефицитном индикаторе, но все закончилось успешно: глубина световодов достаточная, чтобы снять небольшую часть.
Еще одна тонкость при сборке — формирование аккуратного выходного отверстия разделительных точек. В этом помогает пластилин и трубочка небольшого диаметра. Пластилином заполняется все свободное пространство вокруг светодиода, а мягкой трубочкой от изоляции провода формируется отверстие желаемого диаметра. Данную операцию удобно проводить при включенном индикаторе.

Помимо корпуса конструкции, головной болью разработчика является блок питания (БП).
В последнее время наметилась тенденция к использованию порта USB компьютера для зарядки многочисленных носимых устройств. Таким образом, выход USB компьютера можно считать в наше время самым универсальным источником питания. Задача разработчика: умерить аппетит устройства и не превышать возможности USB-порта.
Чтобы не зависеть от компьютера, производители наладили выпуск сетевых БП, имеющих USB-разъем с выходным напряжением 5 Вольт.
При использовании современных компонентов удается значительно снизить потребляемый устройством ток, а значит и габариты БП. Импульсный режим работы позволяет уменьшить его габариты до размеров, недостижимых в “ламповый” век.

“Идеальные часы” могут питаться как от разъема USB компьютера — напрямую или через удлинитель, так и от сетевого БП, например, A1265: размер 26х26х28 мм без учета сетевой вилки, входное напряжение 100…240 В, выход: 5 В х 1 А.
К счастью, до соединения с часами решил разобрать этот БП. В результате, на внутренней стороне пластины с сетевой вилкой обнаружилась “жирная” капля припоя. На низковольтной стороне печатной платы был прилипший металлический кусочек отрезанного вывода от USB-разъема. Дальнейшую жизнь этого блока легко представить. Большой привет изготовителю!
Перед подключением часов проверил напряжение БП: 5,35 В на холостом ходу и 5,33 В под нагрузкой 40 мА. Не годится — превышение максимального напряжения. Придется вскрывать и что-то подкручивать. С трудом удалось отыскать один экземпляр, выдающий 5,05/4,95 В при тех же условиях. На этот момент необходимо обратить внимание.
Миниатюрный размер современных БП позволяет реализовать настенную установку часов.
Вариант 1. Розетка — блок питания с разъемом USB — часы.
Вариант 2. На стене, спрятав блок питания в монтажную коробку. В стене будет небольшое прямоугольное отверстие, куда втыкается USB-разъем часов. Необходимо предусмотреть защиту и отключение “на всякий пожарный” случай линии питания спрятанного БП.

Если для питания используется USB-разъем ноутбука, необходимо при пайке разъема питания часов произвести его правильную ориентацию. При монтаже не думал об этой возможности, и получилось как всегда.
Часы можно установить в автомобиль, небольшой размер позволяет это легко сделать.
Никто не отменял и классический корпус часов.
Как вариант, можно расположить часы в окне, прикрепив их на одном из стекол или раме.
Вообще это может быть даже переносной вариант: забрал из дома, воткнул в разъем на работе или на курорте.

Для радиолюбителей, желающих упростить схему, можно применить динамическую индикацию.
Драйверы для индикаторов с общим катодом MAX7219/MAX7221 или MAX6950/MAX6951.
Для общего анода можно использовать STLED316S.
Датчики освещенности можно применить с цифровым выходом, что позволит сократить еще пару элементов из схемы.

Небольшая проблема проявилась при наладке устройства. В этом варианте часов решил не подключать приемник к компьютеру, а сделать все, воспользовавшись только текстовым описанием. Но гладко было на бумаге. Контроллер не желал ловить сигналы GPS-приемника. Причем не только сигналы, передаваемые по RS-232, а вообще не реагировал на изменения сигнала от приемника.
Пришлось таки подключить часы к осциллографу и через небольшой преобразователь к порту RS-232 компьютера.
Приемник был жив и ежесекундно выдавал положенные ему сообщения. Удивительно, как в такой маленький приемник помещается столько больших букв и цифр!

Пример сообщений, поступающих каждую секунду:
$GPGGA,124541.000,5551.3636,N,04834.2565,E,1,5,2.72,161.8,M,1.4,M,,*69
$GNGSA,A,3,02,04,29,,,,,,,,,,2.90,2.72,0.99*1D
$GNGSA,A,3,81,88,,,,,,,,,,,2.90,2.72,0.99*19
$GNRMC,124541.000,A,5551.3636,N,04834.2565,E,0.43,334.91,130213,,,A*75
$GPVTG,334.91,T,,M,0.43,N,0.79,K,A*38

$GPGGA,124542.000,5551.3636,N,04834.2564,E,1,5,2.72,161.8,M,1.4,M,,*6B
$GNGSA,A,3,02,04,29,,,,,,,,,,2.90,2.72,0.99*1D
$GNGSA,A,3,81,88,,,,,,,,,,,2.90,2.72,0.99*19
$GPGSV,3,1,11,23,84,113,,13,66,275,17,30,41,076,,16,37,114,*71
$GPGSV,3,2,11,20,33,168,,04,26,275,24,07,20,223,,02,18,320,27*7A
$GPGSV,3,3,11,32,16,150,,31,15,054,,29,08,021,19*44
$GLGSV,2,1,08,73,79,100,,71,64,149,,74,39,206,,80,29,041,*66
$GLGSV,2,2,08,81,15,011,19,88,12,318,18,70,12,140,,65,05,317,*6A
$GNRMC,124542.000,A,5551.3636,N,04834.2564,E,0.35,334.91,130213,,,A*76
$GPVTG,334.91,T,,M,0.35,N,0.65,K,A*34

Возможна одна строка GSA
$GPGGA,033345.000,5551.3525,N,04834.2534,E,1,5,3.11,102.9,M,1.4,M,,*69
$GPGSA,A,3,06,16,03,07,08,,,,,,,,3.26,3.11,0.98*0A
$GPRMC,033345.000,A,5551.3525,N,04834.2534,E,0.35,286.26,200213,,,A*6E
$GPVTG,286.26,T,,M,0.35,N,0.65,K,A*30

Исследование вопроса показало следующее.
При разработке, питание приемника: 4,15 В было подведено к верхней границе рабочего диапазона: 4,3 В, чтобы уровень выходной “единицы” улавливал пятивольтовый контроллер.
На практике оказалось, что внутри приемника находится стабилизатор напряжения и уровень “1” приемника составляет 2,7 В — для контроллера не выполняется параметр VIH.
Пришлось внести доработку: миниатюрный преобразователь уровня на двух транзисторах в корпусе SOT23 и паре резисторов размером 0603. В приложенной к проекту печатной плате исправление внесено.
Делать на весу сборку из таких маленьких деталей — удовольствие огромное! Малейшее неловкое движение или случайный чих приводят к телепортации элементов в неизвестность. Поэтому деталей потребовалось несколько больше, чем указано на принципиальной электрической схеме.
В связи с этими событиями, в следующих версиях часов, напряжение питания приемника можно смело снижать до 3…3,3 В, например, установив два последовательных диода в цепи питания, вместо одного, используемого сейчас. Только необходимо учесть, что если приемник будет переводиться в режим пониженного потребления, то ограничитель напряжения на диоде использовать нельзя, так как напряжение в этом случае поднимется выше максимально допустимого. В этом случае нужен классический линейный стабилизатор на 3…3.3 В в корпусе SOT-23.
Как вариант, можно использовать подходящий по выводам модуль PA6B с верхним пределом питающего напряжения 5 В. Из отличий: другой чипсет, высота корпуса 4 мм, необходимо подать сигнал на вход “Enable” (замкнуть выводы 2 и 1), меньшее количество каналов, но для часов вполне сгодится, так как чувствительность аналогичная.
Преобразователь уровня можно будет сделать на одном транзисторе и паре резисторов или применить специализированный преобразователь типа MC74VHC1GT125. Можно обойтись без преобразователя, сделав для всех элементов, кроме белых светодиодов, напряжение питания 3,3 В.

Подключение приемника к компьютеру спасло еще в одной ситуации. Как оказалось, приемник не всегда выдает две строки $GNGSA. Если спутники одной из группировок отсутствуют, например, после включения питания часов, то строка будет только одна.
Вообще, из всего многообразия поступающих от приемника данных, часам нужно очень мало.

Дальнейшее направление работы — добавление к часам будильника. Вместо кнопок можно использовать
микросхему MGC3130, которая анализирует изменение характеристик электрического поля при движении рук на расстоянии до 15 см. Тогда настроить время срабатывания будильника и изменить режим работы часов можно будет без волшебной палочки — просто пассами пальцев, что только добавит идеальности часам.

Теперь о том, ради чего затевалась идея точных часов.
Существующие радиоканальные системы сбора информации содержат центральный пункт и удаленные объекты с приемником и передатчиком.
Идеальные часы позволяют отказаться от передатчика на центральном объекте и приемников на удаленных точках, используя синхронизацию по точному времени.
Вместо канала яркости делается канал задержки начала передачи: 0…59 сек — ежеминутный будильник передатчика. На каждом объекте настраивается время включения передачи относительно начала минуты с точностью до 1 секунды. В результате, каждый объект имеет индивидуальное время начала передачи данных, распределенное по каждой минуте.
Система сбора информации упрощается, удешевляется и улучшается качество и надежность ее работы.
Часы в этом варианте применения можно также значительно упростить.
1. Индикатор сделать красного цвета, что позволит использовать напряжение 3,3 В.
2. Часы и минуты становятся ненужными, достаточно знать только секунды.
3. Секунды можно показывать точкой на матричном светодиодном индикаторе 8х8.
4. Можно использовать всего три светодиода — “начало минуты”, секундные импульсы”, “включение передачи”. Как вариант: один RGB светодиод.

Надеюсь, что статья поможет в изучении схемотехники электронных часов с синхронизацией времени, в использовании современных комплектующих, а также подтолкнет на самостоятельное изготовление и усовершенствование “идеальных” часов.
В помощь — электрическая схема, печатная плата, блок-схема раз/два и программа работы со множеством комментариев, которые позволяют понять принцип работы часов и даже мне помогут через неделю вспомнить — что там и к чему.

Ничего, если опросов не будет?

Протые часики с секундами на 7ми сегментных индикаторах с календарём и термометром, + 6 эффектов индикации.

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Бытовая техника >

Протые часики с секундами на 7ми сегментных индикаторах с календарём и термометром, + 6 эффектов индикации.

 

Мой НОВОГОДНИЙ ПОДАРОК.
ВСЕХ С НОВЫМ 2014м ГОДОМ.

Это простеникие часики — термометр на семисегментных светодиодных матрицах с общим анодом.

Что они могут:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Время:

 Дата: (Дата — Месяц — День недели)

 Температура дома:

 А это датчик на улицу выкинул:

 6 режимов индикации:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автопоказ даты и температуры каждые 35 секунд.

Описание кнопок:
Кнопка «-» в режиме установки часов и кнопка перебора режимов индикации в рабочем режиме часов.
Кнопка «ОК» — для входа в режим установки часов.
Кнопка «+» в режиме установки часов и кнопка показания даты и температуры в рабочем режиме часов.

Перебор режимов индикации:
Жмём кнопку «-» — перебор режимов индикации.

Появится:

Первый режим индикации — цифры плавно гаснут и плавно появляются новые.

Жмём ещё раз
Появится:

Второй режим индикации — часики работают как обычно.

И ещё раз
Появится:

 Третий режим индикации — цифры при смене меняются перебором.

Ещё раз нажимаем
Появится:

 Четвёртый режим индикации — цифры при смене накладываются друг на друга.

Ещё одно нажатие
Появится:

 Пятый автоматический режим индикации — режимы индикации сами меняются каждый час.

И ещё одно нажатие
Появится:

 Шестой автоматический режим индикации — режимы индикации сами меняются каждые сутки в 00:00.

 

Включение / выключение автоматического показа даты и температуры каждые 35 секунд.
Жмём и держим в течении 3 секунд кнопку «+» — показ даты/температуры.
Если появится:

 Автопоказ выключен.

А если:

 Автопоказ включен.

 

Установка времени:
Для установки времени жмём и держим кнопку «ОК» в течении 3х секунд во время показа времени.
Часы переходят в режим установки времени и начинают мигать часы.
Кнопками «-» и «+» устанавливаем час и нажимаем кнопку «ОК» и переходим к установке минут.
И так далее в последовательности час > минуты > число > месяц > день недели.
При долгом удержании кнопок «-» или «+» цифры автоматически сами убывают или прибавляются.

 

Часы собраны на минимуме микросхем:
PIC16F628 — контроллер часов.
DS1307 — сами часики.
BU2090 — Дешифратор катодов.
DS18B20 — термодатчик.
DS32KHz — микросхема генератора для точности хода.
Если точность не нужна и вы просто подберёте точный кварц на 32.768
то DS32KHz можно и не ставить.

Схема стандартная.

 Схема стандартная №2.

 Она нужна если вы будете использовать многосветодиодные индикаторы.
Типа таких:
(фотка)
Для которых 5ти вольт анодного напряжения маловато будет.
Для переключения контроллера на эту схему нажимаем и держим кнопку «-» и включаем часы.
Для обратного перевода делаем тоже самое.
Это команда инвертирует выходные импульсы с контроллера для управления анодными ключами.

Регулируя питание в такой схеме можно менять яркость часиков.
Схемка регулятора яркости:

 Настройка катодов, то есть назначение сегментов.
В часах можно использовать любые индикаторы.
Для платы что входит в проект я использовал три светодиодные сборки от модулей стиральных машин DE07-00011A.

Прошивка контроллера рассчитана на использование моей платы для моих индикаторов,
если будете использовать другие или рисовать свою плату
нужно после сборки платы и запуска часов переназначить подключение сегментов к BU2090.
Т.к. их порядок нарушается — например вместо 0ля или 7ка будет белеберда.

 Исключение только для точки, если она есть в индикаторе.
Точки надо подключать только к 15му выводу BU2090.

Назначение сегментов:

Сам процесс:
Жмём и держим кнопку «+» и включаем часы — появится 8ка — показывая что все сегменты подключены.

 После отпускания кнопки в 1м разряде загорается один из сегментов.
Начинается перебор сегментов.

 Надо назначить сегменты от A до G — согласно рисунку ниже:

При зажигании нужных сегментов нажимаем кнопку «+»
и так последовательно от появления сегмента A до G — согласно рисунку.

Затем загорается 2й разряд — это разрешение мигания секундных индикаторов.
На тот случай если вы секундные семисегментники расположите по центру между часами и минутами вместо секундных точек.
Тут так же
Если нажать кнопку «+» на 0 то мигание отключается.

 Если на 1 то включается.

 После чего часы переходят в рабочий режим.

  Платы нарисованы с помощью программы Sprint Layout 5.0
На плате «LED clk» кнопки расположены сверху.
На плате «LED clk_v2» — сбоку.
Плата «LED clk_v3» для 2го варианта схемы — для больших индикаторов.

Сдесь фотка верхней части платы «LED clk_v2» с подписанными элементами для большей наглядности:

  А тут со стороны монтажа:

  Сдесь фотка верхней части платы «LED clk_v3» с подписанными элементами для большей наглядности:

 Тут со стороны монтажа:

  Прошивка контроллера Clck_6x14_v7.hex показывает день недели буквами — пН, оР, сР, ЧР, пА, сb, ос.

 Почему день недели, а не год? — (Вы меня можете спросить)
Да потому что все и так знают какой сейчас год, а вот с днём недели иногда проблемы возникают.

 

Прошивка Clck_6x14_v7с.hex имеет коррекцию времени.
В период установки времени после установки дня недели
загораются часы и секунды.

 В часах кнопками «-» и «+» устанавливаем время в секундах
на сколько нужно подводить время — диапазон от -4 до +4 секунд.
Затем нажав кнопку «OK» переходим к установке дней.
Если поставить 00, то коррекция будет происходить каждый день в 03:00.
Если 01, то через день.
Если 02, то через два дня.
И т.д. до 31го дня — то есть через 31 день.
Коррекция потребовала места в контроллере поэтому пришлось пожертвовать назначением сегментов.
Но их можно назначить сначала зашив в контроллер прошивку Clck_6x14_v7.hex,
назначить на ней сегменты и мигание секунд,
а потом не трогая EEPROM контроллера зашить прошивку с коррекцией.
Все настройки сохранятся.

 Прошивка Clck_6x14_v7сb.hex имеет ещё и будильник помимо коррекции времени.
Чтобы поставить будильник жмём и держим кнопку «OK» в течении 3х секунд.
Когда на дисплее появится время ранее установленного будильника, а секундах появится b1 отпускаем кнопку.

 Если кнопку продолжать держать, то мы войдём в установку времени.
Выставляем час и миеуты.
Если поставить 00:00 то будильник отключается.

Сработавший будильник отключается только кнопкой «OK».
Это сделано для того чтобы вы его не смогли пропустить, даже если увидите часики через пару — тройку часов.
Во время срабатывания на дисплее показывается его время, а вмсто секунд — b1.

 Так же в момент срабатывания будильника включаются на постоянное свечение светодиоды LD1 — LD3 и мигают LD4 — LD6.

В этой прошивке так-же отсутствует назначение сегментов.
Так что если будете использовать своё подключенте сегментов сначала зашейте первую прошивку, назначьте сегменты
и перезашейте эту прошивку не трогая EEPROM контроллера и всё сохранится.
Если же использовать будете мою схему, то сразу шейте эту прошивку — всё сразу будет работать.

 

Ну вроде всё рассказал…..
Будут вопросы — пишите в форум.

НАДЕЮСЬ У ВАС ПОЛУЧИТСЯ.

УДАЧИ.

 

Файлы:
Фотография
Архив RAR
Прошивки

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

С51 (YSZ-4) Электронные часы-конструктор на микроконтроллере

Данные часы уже несколько раз обозревались, но я надеюсь, что мой обзор будет тоже Вам интересным. Добавил описание работы и инструкцию.

Конструктор покупался на ebay.com за 1.38 фунтов (0.99+0.39 доставка), что эквивалентно 2.16$. На момент покупки это самая низкая цена из всех предложенных.

Доставка заняла около 3х недель, набор пришел в обычном полиэтиленовом пакетике, который в свою очередь был упакован в небольшой «пупырчатый» пакет. На выводах индикатора был небольшой кусочек пенопласта, остальные детали были без какой либо защиты.

Из документации только небольшой листочек формата А5 со списком радиодеталей с одной стороны и принципиальной электрической схемой с другой.

1. Принципиальная электрическая схема, используемые детали и принцип работы


Основой или «сердцем» часов является 8-ми разрядный КМОП микроконтроллер AT89C2051-24PU оснащенный Flash программируемым и стираемым ПЗУ объемом 2кб.
Узел тактового генератора собран по схеме (рис.1) и состоит из кварцевого резонатора Y1 двух конденсаторов C2 и С3, которые образуют вместе параллельный колебательный контур.

Изменением емкости конденсаторов можно в небольших пределах изменять частоту тактового генератора и соответственно точность хода часов. На рисунке 2 показан вариант схемы тактового генератора с возможностью регулировки погрешности часов.

Узел начального сброса служит для установки внутренних регистров микроконтроллера в начальное состояние. Он служит для подачи после подключения питания на 1 вывод МК единичного импульса длительностью не менее 1 мкс (12 периодов тактовой частоты).
Состоит из RC цепочки, образуемой резистором R1 и конденсатором C1.

Схема ввода состоит из кнопок S1 и S2. Программно сделано так, что при одиночном нажатии любой из кнопок в динамике раздается одиночный сигнал, а при удержании двойной.

Модуль индикации собран на четырехразрядном семисегментном индикаторе с общим катодом DS1 и резистивной сборке PR1.
Резистивная сборка представляет собой набор резисторов в одном корпусе:

Звуковая часть схемы представляет собой схему собранную на резисторе R2 10кОм, pnp транзисторе Q1 SS8550(выполняющего роль усилителя) и пьезоэлемента LS1.

Питание подается через разъем J1 с подключенным параллельно сглаживающим конденсатором C4. Диапазон питающих напряжений от 3 до 6В.

2. Сборка конструктора

Сборка трудностей не вызвала, на плате подписано, куда какие детали паять.

Много картинок — сборка конструктора спрятана под спойлером

3. Установка текущего времени, будильников и ежечасового сигнала.

После включения питания дисплей находится в режиме («ЧАСЫ: МИНУТЫ») и отображает время по умолчанию 12:59. Ежечасный звуковой сигнал включен. Оба будильника включены. Первый установлен на время срабатывания 13:01, а второй – 13:02.

При каждом кратковременном нажатии на кнопку S2 дисплей будет переключаться между режимами («ЧАСЫ: МИНУТЫ») и («МИНУТЫ: СЕКУНДЫ»).
При длительном нажатии кнопки S1 происходит вход в меню настроек, состоящее из 9 подменю, обозначенных буквами A, B, C, D, E, F, G, H, I. Подменю переключаются кнопкой S1, значения изменяются кнопкой S2. После подменю I следует выход из меню настроек.

А: Установка показаний часов текущего времени
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю B.

B: Установка показаний минут текущего времени
При нажатии кнопки S2 значение минут изменяется от 0 до 59. После установки минут необходимо нажать S1 для перехода в подменю С.

C: Включение ежечасного звукового сигнала
По умолчанию включено (ON) – каждый час с 8:00 до 20:00 подается звуковой сигнал. При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в подменю D.

D: Включение\выключение первого будильника
По умолчанию будильник включен (ON). При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в следующее подменю. Если будильник выключен, то подменю E и F пропускаются.

E: Установка показаний часов первого будильника
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю F.

F: Установка показаний минут первого будильника
При нажатии кнопки S2 значение минут изменяется от 0 до 59. После установки минут необходимо нажать S1 для перехода в подменю С.

G: Включение\выключение второго будильника
По умолчанию будильник включен (ON). При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в следующее подменю. Если будильник выключен, то подменю H и I пропускаются и происходит выход из меню настроек.

H: Установка показаний часов второго будильника
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю I.

I: Установка показаний минут второго будильника
При нажатии кнопки S2 значение минут изменяется от 0 до 59. После установки минут необходимо нажать S1 для выхода из меню настроек.

Коррекция секунд
В режиме («МИНУТЫ: СЕКУНДЫ») необходимо удержать кнопку S2 для обнуления секунд. Далее коротким нажатием на кнопку S2 запустить отсчет секунд.

4. Общие впечатления от часов.

Плюсы:
+ Низкая цена
+ Легкая сборка, минимум деталей
+ Удовольствие от самостоятельной сборки
+ Достаточно низкая погрешность (у меня за сутки отстали на несколько секунд)

Минусы:
— После отключения питания не держит время
— Отсутствие какой либо документации, кроме схемы (данная статья частично решила этот минус)
— Прошивка в микроконтроллере защищена от считывания

5. Дополнительно:

1) На безграничных просторах интернета нашел инструкцию к этим часам на английском языке и перевел ее на русский. Скачать ее можно здесь

2) Проблему аварийного питания при отключении электроэнергии можно решить при помощи батарейки на 3В и двух диодов:

Вариант реализации больших светодиодных часов

РадиоКот >Лаборатория >Цифровые устройства >

Вариант реализации больших светодиодных часов

 Речь пойдет о светодиодных часах, собранных на больших семисегментных индикаторах 70Х110 мм с общим катодом, имеющих по 6 светодиодов в сегменте и, соответственно, требующих питания часов чуть более 12 вольт. Максимальный ток потребления сегмента — 30 мА, но в нашей конструкции сегмент потребляет около 13 мА, чего более чем достаточно для нормальной видимости. Также часы имеют термометр на датчике DS18B20 и коррекцию хода. Контроллер — Atmega8. При отключении питания часы работают от трех пальчиковых батареек, при этом индикация отключается.

 Была взята готовая прошивка и схема уважаемого Александра, с исходной статьей можно ознакомиться здесь.

 Схема переделана под данные индикаторы, то есть были добавлены ключи на биполярных транзисторах в анодных цепях и микросхема ULN2003 в катодных.


 Резисторы R43-R49 и R50-R53 в реальности не нужны, они поставлены здесь чтобы Протеус адекватно запускал схему. Схема могла быть и проще если применить полевые транзисторы и индикаторы с общим анодом.

 В конструкции применены транзисторы BC847 и BC857. Резисторы в анодных цепях по 20 Ом, и подбирать их не нужно поскольку достаточно подобрать напряжение питания, которое идет с LM317. В моем случае оно равно 12,7 вольт. D2- точка, в индикаторах это обычно один светодиод. Её нужно подключать только у одного индикатора.

 Настройка происходит нажатием кнопки SET, по кругу.

1. Режим отображения минут и секунд. Если в этом режиме одновременно нажать на кнопку PLUS и MINUS, то произойдет обнуление секунд.
2. Установка минут текущего времени.
3. Установка часов текущего времени.
4. Величина ежесуточной коррекции точности хода часов. Символ c и значение коррекции. Пределы установки -25÷25 сек. Выбранная величина будет ежесуточно в 0 часов 0 минут и 30 секунд прибавлена/вычтена из текущего времени.
5. Символ t. Настройка продолжительности отображения часов.
6. Символ o. установка времени индикации температуры с внутреннего датчика.
7. Символ P. установка времени индикации рекламной заставки.
Пределы установки для времени отображения 0÷60 сек. Если установлен 0, данный параметр на индикатор не выводится. Если все параметры установить в 0 – на индикаторе будут часы.

 Во всех режимах удержанием кнопок PLUS/MINUS производится ускоренная установка.

 

 Если производились изменения настроек, через 10 секунд от последнего изменения новые значения запишутся в энергонезависимую память (EEPROM) и будут считаны оттуда при повторном включении питания. Индикатор перейдет в основной режим времени.
 Новые настройки вступают в силу по ходу установки.

 Микроконтроллер отслеживает наличие основного питания. Для уменьшения тока потребления при пропадании оного, отключаются индикатор, датчики и кнопки. Часы продолжают отсчитывать время. При появлении питания от основного источника все функции восстанавливаются.

 

 Фьюзы микроконтроллера:

 

 Теперь непосредственно о реализации схемы. Сначала была собрана плата.


 Соединение индикаторов между собой производилось проводом МГТФ, а с платой — через разъемы.
Индикаторы скрепляются с помощью вкрученных в них полосок стеклотекстолита


 Потом я подпаял датчик к плате и запустил схему.


 В качестве корпуса был куплен электрощиток на 18 модулей, с прозрачной крышкой.


 Как видно, в щиток можно прекрасно установить индикаторы, остается только вырезать окно соответствующего размера.


 После того как с помощью ножа, плоскогубцев и напильника сделали окно, индикаторы были установлены вовнутрь и закреплены скобами, вырезанными из планки для крепежа автоматов.


 На задней крышке щитка установлены батарейный отсек, трансформатор и плата блока питания. Также вырезано окошко для настройки часов, так как кнопки остаются на плате.Детали установлены так чтобы центр тяжести всей конструкции был посередине, поскольку щиток будет висеть на одном саморезе.

Запуск готовых часов. Тонированная крышка удовлетворительно скрывает винты, провода и белые сегменты и в то же время через нее хорошо видны светящиеся сегменты.

 Ток потребления часов — не более 100 мА, при отсутствии сети от батареек потребляется около 40 мА.

Файлы:
Прошивка, плата, схема, Proteus

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл

Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Недавно ко мне обратились с жалобой на крайне неточную работу электронных часов. За неделю они забегали вперед на несколько минут. Часы были изготовлены и приобретены более 10 лет назад, но по приведенной причине не использовались. Причиной вернуться к ним вновь, стало выгорание сегментов индикатора на других рабочих часах.

Часы электронные настольные с сигнальным устройством «Кварц-025 Интеграл» были изготовлены ОАО «Электроника» в Карачаево-Черкесской Республике.

Часы — будильник предназначены для отображения текущего времени в часах и минутах на светодиодном индикаторе, с возможностью ручной установки текущего времени и момента срабатывания будильника, выдачи музыкального звукового сигнала в режиме будильника. Питание часов от сети 220 В.

Достоинства часов: Яркие большие цифры, отлично видимые издалека, фактически могут играть роль ночника. Часы имеют простые настройки, занимают немного места и работают от сети. Питающий трансформатор часов удачно вынесен за пределы платы. Он хорошо охлаждается и служит устойчивой опорой для настольных часов.

Недостатки: Низкая точность часов и отсутствие возможности ее настройки. Отсутствие регулировки яркости индикатора. Низкая громкость сигнала будильника. Не работает кнопка выбора мелодии будильника.

После открытия корпуса часов, выяснилось:
— Часы собраны на базе типовой схемы на широкораспространенных «часовых» микросхемах серии К176 — К176ИЕ18, К176ИЕ13, К176ИД3 и вакуумно-люминесцентном индикаторе ИВЛ-7/5.
— Монтажная схема значительно упрощена, что снижает эксплуатационные характеристики, но в плате часов частично предусмотрена возможность для ее развития.
— Вместо «музыкальной» микросхемы УМС7-04 с набором мелодий, установлен блок на транзисторах с одной простой мелодией и выходом на пьезокерамический излучатель. Поэтому кнопка выбора мелодий является декоративной.

Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл

Возьмемся за доработку схемы.
1. Устраним причину неточности хода часов.

Рассмотрим типовую схему включения микросхемы К176ИЕ18:

Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл

Ведущая микросхема К176ИЕ18 была разработана специально для работы в схемах электронных часов. В состав микросхемы К176ИЕ18 входит генератор (выводы 12 и 13), рассчитанный на работу с внешним кварцевым резонатором (Z1) частотой 32 768 Гц. Внешний конденсатор С3 служит для точной подстройки частоты.

В реальной монтажной схеме, этого элемента найти не удалось. Вместо него был установлен постоянный конденсатор (на фото ниже — конденсатор голубого цвета, указан стрелкой). Но его емкость не соответствует требуемой частоте генератора, что привело к неточности хода часов.

Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Выпаиваем конденсатор и замеряем его емкость (10 pF).
Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Рекомендуемая емкость подстроечного конденсатора, согласно типовой схеме включения микросхемы К176ИЕ18 – 4…20 pF. Подбираем близкий по значению подстроечный конденсатор. Находим с емкостью 5…35 pF.
Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Выставляем по прибору, предварительно, несколько завышенную емкость и устанавливаем конденсатор на его место в плате.
Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Включаем и проверяем работу часов. При необходимости корректируем частоту генератора изменением емкости установленного переменного конденсатора, ускоряя или замедляя ход часов.

2. Введем регулировку яркости индикатора.

Большие яркие цифры зеленого цвета, при необходимости, могут играть роль ночника, но иногда яркая подсветка в ночной комнате мешает уснуть. Также следует помнить, что вакуумные люминесцентные индикаторы зеленого свечения в темноте кажутся значительно более яркими, чем при свете, поэтому желательно предусмотреть изменение яркости их свечения.

Для этой цели в микросхеме К176ИЕ18 предусмотрен вход Q (вывод 14 – см. типовую схему включения микросхемы). Подав уровень 1 (+9 вольт) на этот вход, можно в 3,5 раза уменьшить яркость свечения индикатора, за счет увеличения скважности импульсов на выходах микросхемы. Таким образом, обеспечивается возможность ступенчатой регулировки яркости свечения индикатора.

Двухуровневая регулировка скважности осуществляется подачей на вход Q одного из двух напряжений 0 или +9 вольт. Эту функцию можно выполнить введением в конструкцию часов двухпозиционного переключателя.

Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Кстати, в полной версии схемы часов эта функция предусматривалась, т.к. в плате имеются незадействованные крепежные отверстия, а на задней стенке корпуса часов имеется соответствующий рельеф.

Сверлим в плате необходимые дополнительные отверстия под переключатель и устанавливаем его на плату.

Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Находим на печатной плате дорожку идущую к входу Q (вывод 14) микросхемы К176ИЕ18. По факту она подпаяна к общему проводу (0 вольт). Острым ножом перерезаем ее. Это место на фото ниже, указано стрелкой (в данном варианте модификации часов). В других моделях часов возможны варианты печатной платы, но цель одна – отрезать связь ножки 14 микросхемы с общим проводом.
Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Подключаем двухпозиционный переключатель в схему.

Средний общий контакт переключателя подпаиваем к отсоединенной ножке 14 микросхемы. Второй контакт (один из крайних – по усмотрению) присоединяем к общему проводу. Третий оставшийся контакт подключаем к ножке 16 этой микросхемы. На нее подается питание +9 вольт.

Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
В задней стенке корпуса часов, в дне кармана, напротив установленного переключателя, сверлим и прорезаем напильником прямоугольное окно для движка переключателя. Собираем плату и корпус часов. Движок переключателя не должен задевать за корпус часов. Любые дефекты переключателя (износ, люфты, качка контактов, слабая пружина) сразу отразятся на работе часов. Будет невозможна стабильная индексация и настройка часов.
Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл
Таким образом, установленный переключатель позволяет уменьшить яркость свечения индикатора при переключении движка в положение «9V». При этом следует учесть, что в этом положении переключателя блокируются цепи установки времени и сигнализации. Другими словами, установка текущего времени и будильника, производится только в положении «0V» высокой яркости.

3. Увеличение громкости сигнала будильника.

Сигнал будильника, в схеме, подается на пьезокерамический излучатель. Для повышения громкости излучателя, возможно использовать несколько вариантов. Это корректировка частоты генератора, до совпадения ее с собственной звуковой резонансной частотой излучателя, введение в схему дополнительных усилителей или управляемых автогенераторов, подбора дополнительных конденсаторов и катушек индуктивности для обеспечения механического и электрического резонанса. Эти способы подробно описаны в интернете.

Для небольшого повышения громкости будильника возможен более простой путь — подбор другого звукоизлучателя (электромагнитные, электродинамические). Например, использование наушника ТОН-2 сопротивлением 1600 ом, вместо пьезокерамического излучателя, позволяет увеличить громкость сигнала, получить приятный тембр звука. Вариантов выбора звукоизлучателя много и все зависит от Ваших возможностей. Подбор другого звукоизлучателя был сделан, но хозяин часов отказался от этого предложения.

Аналогичные изменения, для повышения эксплуатационных характеристик, возможны и на других моделях недорогих электронных часов построенных на базе типовой схемы на микросхемах серии К176, К561.

Доработка электронных часов Кварц-025 Интеграл Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

ЧАСЫ ДЛЯ УЛИЦЫ НА СВЕТОДИОДАХ

   Ранее мной были опубликованы на сайте Большие уличные часы с динамической индикацией. По работе часов претензий нет: точный ход, удобные настройки. Но один большой минус — в дневное время плохо видно светодиодные индикаторы. Для решени проблемы перешёл на статическую индикацию и более яркие светодиоды. Как всегда в программном обеспечение огромное спасибо Soir. В общем предлагаю вашему вниманию большие уличные часы со статической индикацией, функции настройки остались как и в прежних часах.

самодельные Электронные часы для улицы

   В них два дисплея — основной (снаружи на улице) и вспомогательный на индикаторах SA15-11 SRWA — в помещении, на корпусе прибора. Высокая яркость достигается применением ультраярких светодиодов AL-103OR3D-D, с рабочим током 50мА, и микросхем-драйверов tpic6b595dw.

Схема электронных часов для улицы на ярких светодиодах

самодельные Электронные часы для улицы

   Для прошивки контроллера скачайте архив с файлами и используйте следующие настроки фузов:

настройка фузов часов для улицы на ярких светодиодах

   Печатные платы часов, блока управления и внешнего модуля, в формате LAY, находятся тут.

платы часов и внешнего модуля

платы часов на светодиодах и внешнего модуля

   Особенности данной схемы часов:

— Формат отображения времени 24-х часовый.
— Цифровая коррекция точности хода.
— Встроенный контроль основного источника питания.
— Энергонезависимая память микроконтроллера.
— Имеется термометр, измеряющий температуру в диапазоне -55 — 125 градусов.
— Возможен поочередный вывод информации о времени и температуре на индикатор.

вывод информации на LED индикатор

вывод информации о температуре на индикатор

   Нажатие на кнопку SET_TIME переводит индикатор по кругу из основного режима часов (отображение текущего времени). Во всех режимах удержанием кнопок PLUS/MINUS производится ускоренная установка. Изменения настроек через 10 секунд от последнего изменения значения запишутся в энергонезависимую память (EEPROM) и будут считаны оттуда при повторном включении питания.

ЧАСЫ ДЛЯ УЛИЦЫ НА СВЕТОДИОДАХ - внешний блок

ТЕРМОМЕТР ДЛЯ УЛИЦЫ НА СВЕТОДИОДАХ - внешний блок

   Ещё один большой плюс предложенного варианта — изменилась яркость, теперь в солнечную погоду яркость прекрасная. Уменьшилась количество проводов с 14 до 5. Длина провода до основного (уличного) дисплея — 20 метров. Работой электронных часов доволен, получились полнофункциональные часы — и днем, и ночью. С Уважением, Soir–Александрович.

Электронные часы — Часы — Конструкции для дома и дачи

   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)

 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.

 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 

вид сверху.

После сборки часов, возможно, нужно будет подстроить частоту кварцевого генератора. Точнее всего это можно сделать, контролируя цифровым 

частотомером период колебаний 1 с на выводе 4 микросхемы U1. Настройка генератора по ходу часов потребует значительно большей затраты 

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.

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.

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…

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *