Електросхема світлодіодного годинника. Як зробити своїми руками настінні електронні годинники, що світяться, на ардуїно з великими цифрами. Принципова електрична схема, використовувані деталі та принцип роботи

Привіт, geektimes! У першій частині статті було розглянуто принципи отримання точного часу на саморобному годиннику. Ходімо далі і розглянемо, як і на чому цей час краще виводити.

1. Пристрої виведення

Отже, ми маємо якусь платформу (Arduino, Raspberry, PIC/AVR/STM-контроллер, etc), і постає завдання підключити до нього якусь індикацію. Є безліч варіантів, які ми розглянемо.

Сегментна індикація

Тут усе просто. Сегментний індикатор складається зі звичайних світлодіодів, які банально підключаються до мікроконтролера через резистори, що гасять.

Обережно, трафік!

Плюси: простота конструкції, хороші кути огляду, низька ціна.
Мінус: кількість інформації, що відображається, обмежена.
Конструкції індикаторів бувають двох видів, із загальним катодом та загальним анодом, усередині це виглядає приблизно так (схема із сайту виробника).

Є 1001 стаття як підключити світлодіод до мікроконтролера, гугл на допомогу. Складнощі починаються тоді, коли ми захочемо зробити великий годинник - адже дивитися на дрібний індикатор не дуже зручно. Тоді нам потрібні такі індикатори (фото з eBay):

Вони харчуються від 12В, і безпосередньо від мікроконтролера просто не запрацюють. Тут нам на допомогу приходить мікросхема CD4511якраз для цього призначена. Вона не тільки перетворює дані з 4-бітної лінії на потрібні цифри, але й містить вбудований транзисторний ключ для подачі напруги на індикатор. Таким чином, нам у схемі потрібно буде мати "силову" напругу 9-12В, і окремий понижувальний перетворювач (наприклад L7805) для живлення "логіки" схеми.

Матричні індикатори

По суті, це ж світлодіоди, тільки у вигляді матриці 8х8. Фото з eBay:

Продаються на eBay у вигляді одиночних модулів або готових блоків, наприклад, по 4 штуки. Управління ними дуже просто - на модулях вже розпаяно мікросхему MAX7219, що забезпечує їхню роботу та підключення до мікроконтролера за допомогою всього лише 5 проводів. Для Arduino є багато бібліотек, бажаючі можуть переглянути код.
Плюси: невисока ціна, хороші кути огляду та яскравість.
Мінус: невисока роздільна здатність. Але завдання виведення часу цілком достатньо.

РК-індикатори

РК-індикатори бувають графічні та текстові.

Графічні дорожче, проте дозволяють виводити різноманітнішу інформацію (наприклад графік атмосферного тиску). Текстові дешевше, і з ними простіше працювати, вони також дозволяють виводити псевдографіку - є можливість завантажувати в дисплей символи користувача.

Працювати з РК-індикатором з коду нескладно, але є певний мінус – індикатор вимагає багато керуючих ліній (від 7 до 12) від мікроконтролера, що незручно. Тому китайці придумали поєднати РК-індикатор з i2c-контролером, вийшло в результаті дуже зручно – для підключення достатньо всього 4х дротів (фото з eBay).


РК-індикатори досить дешеві (якщо брати на еБе), великі, їх просто підключати, і можна виводити різноманітну інформацію. Єдиний мінус – це не дуже великі кути огляду.

OLED-індикатори

Є покращеним продовженням попереднього варіанту. Варіюються від маленьких і дешевих із діагоналлю 1.1", до великих і дорогих. Фото з eBay.

Власне, добрі всім крім ціни. Щодо дрібних індикаторів, розміром 0.9-1.1", то (крім вивчення роботи з i2c) якесь практичне застосування їм знайти складно.

Газорозрядні індикатори (ІН-14, ІН-18)

Ці індикатори зараз дуже популярні, мабуть через «теплий ламповий звук світла» і оригінальність конструкції.


(фото із сайту nocrotec.com)

Схема їх підключення дещо складніше, т.к. ці індикатори для запалення використовують напругу 170В. Перетворювач із 12В=>180В може бути зроблений на мікросхемі MAX771. Для подачі напруги на індикатори використовується радянська мікросхема К155ІД1яка спеціально для цього і була створена. Ціна питання при самостійному виготовленні: близько 500р за кожен індикатор і 100р за К155ІД1, решта всіх деталей, як писали в старих журналах, «дефіцитними не є». Основна складність тут у тому, що і ІН-ХХ, і К155ІД1, давно зняті з виробництва, і купити їх можна хіба що на радіоринках або в спеціалізованих магазинах.

2. Вибір платформи

З індикацією ми більш-менш розібралися, залишилося вирішити, яку апаратну платформу краще використовувати. Тут є кілька варіантів (саморобні я не розглядаю, тому що вміє розвести плату і припаяти процесор, ця стаття не потрібна).

Arduino

Найпростіший варіант для початківців. Готова плата коштує недорого (близько $10 на eBay з безкоштовною доставкою), має всі необхідні роз'єми для програмування. Фото з eBay:

Під Arduino є безліч різних бібліотек (наприклад для тих же РК-екранів, модулів реального часу), Arduino апаратно сумісна з різними додатковими модулями.
Головний мінус: складність налагодження (тільки через консоль послідовного порту) і слабкий за сучасними мірками процесор (2КБайт RAM і 16МГц).
Головний плюс: можна зробити багато чого, практично не морочаючись з пайкою, покупкою програматора та розведенням плат, модулі достатньо з'єднати один з одним.

32-розрядні процесори STM

Для тих хто захоче щось потужніший, є готові плати з процесорами STM, наприклад плата з STM32F103RBT6 та TFT-екраном. Фото з eBay:

Тут ми вже маємо повноцінне налагодження у повноцінній IDE (з усіх різних мені більше сподобалася Coocox IDE), проте знадобиться окремий програматор-налагоджувач ST-LINK з роз'ємом JTAG (ціна питання 20-40 $ на eBay). Як варіант, можна купити налагоджувальну плату STM32F4Discovery, на якій цей програматор вже вбудований, його можна використовувати окремо.

Raspberry PI

І нарешті, для тих хто хоче повної інтеграції із сучасним світом, є одноплатні комп'ютери з Linux, усім вже напевно відомі Raspberry PI. Фото з eBay:

Це повноцінний комп'ютер з Linux, гігабайтом RAM та 4-ядерним процесором на борту. З краю плати виведена панель з 40 пінів, що дозволяє підключати різну периферію (піни доступні з коду, наприклад на Python, не кажучи про C/C++), є також стандартний USB у вигляді 4-х роз'ємів (можна підключити WiFi). Також є стандартний HDMI.
Потужності плати вистачить наприклад, не тільки щоб виводити час, але й щоб тримати HTTP-сервер для налаштування параметрів через web-інтерфейс, підвантажувати прогноз погоди через інтернет, тощо. Загалом простір для польоту фантазії великий.

З Raspberry (і процесорами STM32) є одна єдина складність - її піни використовують 3-вольтову логіку, а більшість зовнішніх пристроїв (наприклад, РК-екрани) працюють «по-старому» від 5В. Можна, звичайно, підключити і так, в принципі запрацює, але це не зовсім правильний метод, та й зіпсувати плату за 50$ якось шкода. Правильний спосіб - використовувати logic level converter, який на eBay коштує всього 1-2 $.
Фото з eBay:

Тепер достатньо підключити наш пристрій через такий модуль, і всі параметри будуть узгоджені.

ESP8266

Спосіб швидше екзотичний, але досить перспективний в силу компактності і дешевизни рішення. За зовсім невеликі гроші (близько 4-5$ на eBay) можна купити модуль ESP8266, що містить процесор та WiFi на борту.
Фото з eBay:

Спочатку такі модулі призначалися як WiFi-мост для обміну по serial-порту, проте ентузіастами було написано безліч альтернативних прошивок, що дозволяють працювати з датчиками, i2c-пристроями, PWM та ін. на екрані. Для тих хто хоче підключити багато різної периферії, є спеціальні плати NodeMCU з великою кількістю висновків, ціна питання близько 500р (зрозуміло на eBay):

Єдиний мінус – ESP8266 має дуже мало пам'яті RAM (залежно від прошивки, від 1 до 32КБайт), але завдання від цього стає навіть цікавішим. Модулі ESP8266 застосовують 3-вольтову логіку, так що вищенаведений конвертор рівнів тут також знадобиться.

На цьому вступний екскурс до саморобної електроніки можна закінчити, автор бажає всім вдалих експериментів.

Замість ув'язнення

Я врешті зупинився на використанні Raspberry PI з текстовим індикатором, налаштованим на роботу з псевдографікою (що вийшло дешевше ніж графічний екран тієї ж діагоналі). Сфоткав екран настільного годинника під час написання цієї статті.

Годинник виводить точний час, взятий з Інтернету, і погода, яка оновлюється з Яндекса, все це написано на Python, і цілком працює вже кілька місяців. Паралельно на годиннику запущений FTP-сервер, що дозволяє (разом з прокиданням портів на роутері) оновити на них прошивку не тільки з дому, але і з будь-якого місця, де є Інтернет. Як бонус, ресурсів Raspberry в принципі вистачить і для підключення камери та/або мікрофона з можливістю віддаленого спостереження за квартирою, або для керування різними модулями/реле/датчиками. Можна додати всякі «плюшки», типу світлодіодної індикації про пошту, що прийшла, і так далі.

PS: Чому eBay?
Як можна було бачити, для всіх девайсів наводилися ціни або фото з ебею. Чому так? На жаль, наші магазини часто живуть за принципом «за 1$ купив, за 3$ продав, на ці 2 відсотки і живу». Як простий приклад, Arduino Uno R3 коштує (на момент написання статті) 3600р у Петербурзі, і 350р на eBay з безкоштовною доставкою з Китаю. Різниця справді на порядок, без жодних літературних перебільшень. Так, доведеться почекати місяць щоб забрати посилку на пошті, але така різниця в ціні думаю, того варте. Але втім, якщо комусь треба прямо зараз і терміново, то, мабуть, і в місцевих магазинах є вибір, тут кожен вирішує сам.

У продажу можна зустріти багато різних моделей і варіантів електронного цифрового годинника, але більшість з них розраховані на використання всередині приміщень, так як цифри маленькі. Однак іноді потрібно розмістити годинник на вулиці - наприклад на стіні будинку, або на стадіоні, площі, тобто там, де вони будуть видно на великій відстані багатьма людьми. Для цього і була розроблена і успішно зібрана дана схема великих світлодіодних годинників, до яких можна підключити (через внутрішні транзисторні ключі) LED індикатори скільки завгодно великого розміру. Збільшити принципову схему можна клікнувши за нею:

Опис роботи годинника

  1. Годинник. У цьому режимі стандартний вид відображення часу. Є цифрова корекція точності ходу годинника.
  2. Термометр. У цьому випадку пристрій здійснює вимірювання температури кімнати або повітря на вулиці, з одного датчика. Діапазон від -55 до +125 градусів.
  3. Передбачено контроль джерела живлення.
  4. Виведення інформації на індикатор по черзі - годинник і термометр.
  5. Для збереження налаштувань та установок при зникненні 220В застосовано енергонезалежну пам'ять.


Основою пристрою є МК ATMega8, який прошивають виставляючи фузи згідно з таблицею:

Робота та управління годинником

Увімкнувши годинник вперше, на екрані з'явиться рекламна заставка, після чого перейде на відображення часу. Натискаючи кнопку SET_TIMEіндикатор піде по колу з основного режиму:

  • режим відображення хвилин та секунд. Якщо в цьому режимі одночасно натиснути кнопку PLUSі MINUS, То відбудеться обнулення секунд;
  • встановлення хвилин поточного часу;
  • встановлення годинника поточного часу;
  • символ t. Налаштування тривалості відображення годинника;
  • символ o. час відображення символів індикації зовнішньої температури (out);
  • величина щодобової корекції точності ходу годинника. Символ cта значення корекції. Межі установки від -25 до 25 сік. Вибрана величина буде щодобово о 0 годині 0 хвилин і 30 секунд додано або віднято з поточного часу. Детальніше читайте в інструкції, що в архіві з файлами прошивки та друкованих плат.

Налаштування годинника

Утримуючи кнопки PLUS/MINUSробимо прискорену установку значень. Після зміни будь-яких налаштувань через 10 секунд нові значення запишуться в енергонезалежну пам'ять і будуть зчитані звідти при повторному включенні живлення. Нові настройки набирають чинності під час установки. Мікроконтролер відстежує наявність живлення. При відключенні живлення приладу здійснюється від внутрішнього джерела. Схема резервного модуля живлення показана нижче:


Для зменшення струму споживання відключаються індикатор, датчики і кнопки, але сам годинник продовжує відраховувати час. Як тільки напруга мережі 220В з'явиться, всі функції індикації відновлюються.


Так як пристрій замислювався як великий світлодіодний годинник, в них є два дисплеї: великий світлодіодний - для вулиці, і маленький РКІ - для зручності налаштування основного дисплея. Великий дисплей розташований на відстані кілька метрів від блоку керування та з'єднаний двома кабелями по 8 дротів. В керування анодами зовнішнього індикатора індикаторів застосовані транзисторні ключі за наведеною в архіві схемою. Автори проекту: Олександрович & SOIR.

Згадую… Тридцять років тому шість індикаторів були невеличким скарбом. Той, хто міг тоді зробити з такими індикаторами годинник на ТТЛ логіці, вважався досвідченим знавцем своєї справи.

Світіння газорозрядних індикаторів здавалося теплішим. За кілька хвилин мені стало цікаво, чи запрацюють ці старі лампи, і захотілося щось зробити на них. Тепер зробити такий годинник дуже просто. Достатньо взяти мікроконтролер.

Оскільки тоді я захоплювався програмуванням мікроконтролерів мовами високого рівня, я вирішив трохи пограти. Я спробував сконструювати простий годинник на цифрових газорозрядних індикаторах.

Мета конструювання

Я вирішив, що годинник повинен мати шість цифр, а час повинен встановлюватися мінімальною кількістю кнопок. Крім того, я хотів спробувати використати кілька найпоширеніших сімей мікроконтролерів різних виробників. Програму я мав намір писати мовою C.

Газорозрядним індикаторам для роботи потрібна висока напруга. Але мати справу з небезпечною мережевою напругою я не хотів. Годинник повинен був харчуватися нешкідливою напругою 12 Ст.

Оскільки основною метою була гра, ви не знайдете тут опису механічної конструкції і креслень корпусу. За бажання, ви самі зможете змінити годинник відповідно до своїх смаків та досвіду.

Ось що в мене вийшло:

  • Індикація часу: ЧЧ ММ СС
  • Індикація будильника: ЧЧ ММ -
  • Режим відображення часу: 24 години
  • Точність ±1 секунда на день (залежить від кварцового резонатора)
  • Напрузі живлення: 12 В
  • Споживаний струм: 100 мА

Схема годинника

Для пристрою із шестирозрядним цифровим дисплеєм природним рішенням був мультиплексний режим.

Призначення більшості елементів блок-схеми (Малюнок 1) відоме без коментарів. Певною мірою нестандартним завданням було створення перетворювача рівнів ТТЛ високовольтні сигнали управління індикаторами. Драйвери анодів зроблено на високовольтних NPN та PNP транзисторах. Схема запозичена у Стефана Кнеллера (http://www.stefankneller.de).

ТТЛ мікросхема 74141 містить двійково-десятковий дешифратор та високовольтний драйвер для кожної цифри. Можливо, замовити одну мікросхему буде складно. (Хоча я не знаю, чи виробляються вони взагалі будь-ким зараз). Але якщо ви знайшли газорозрядні індикатори, 74141 можуть виявитися десь поруч:-). За часів ТТЛ логіки альтернативи мікросхемі 74141 практично не було. Так що спробуйте знайти десь одну штуку.

Індикаторам потрібна напруга порядку 170 В. Розробляти спеціальну схему для перетворювача напруги немає сенсу, оскільки існує величезна кількість мікросхем перетворювачів, що підвищують. Я вибрав недорогу та широко доступну мікросхему MC34063. Схема перетворювача майже повністю скопійована з технічного опису MC34063. До неї лише додано силовий ключ T13. Внутрішній ключ для такої високої напруги не підходить. Як індуктивність для перетворювача я використовував дросель. Він показаний на малюнку 2; його діаметр 8 мм, а довжина 10 мм.

ККД перетворювача цілком хороша, а вихідна напруга відносно безпечна. При струмі навантаження 5 мА вихідна напруга знижується до 60 В. R32 виконує функцію струмовимірювального резистора.

Для живлення логіки використається лінійний регулятор U4. На схемі та на платі є місце для резервного акумулятора. (3.6 - NiMH або NiCd). D7 та D8 – це діоди Шоттки, а резистор R37 призначений для обмеження зарядного струму відповідно до характеристик акумулятора. Якщо ви збираєте годинник просто для розваги, акумулятор, D7, D8 і R37 вам не потрібні.

Остаточна схема показана на малюнку 3.

Рисунок 3.

Кнопки встановлення часу підключені через діоди. Стан кнопок перевіряється встановленням логічного «1» на відповідному виході. Як бонусну функцію до виходу мікроконтролера підключений п'єзовипромінювач. Щоб заткнути цей гидкий писк, використовуйте маленький вимикач. Для цього цілком підійшов би і молоток, але це на крайній випадок:-).

Перелік компонентів схеми, малюнок друкованої плати та схему розміщення елементів можна знайти у розділі «Завантаження».

Процесор

Керувати цим нескладним пристроєм може практично будь-який мікроконтролер з достатньою кількістю висновків, мінімально необхідну кількість яких зазначено в Таблиці 1.

Таблиця 1.
Функція Висновки
живлення 2
Кварцовий резонатор 2
Управління анодами 6
Драйвер 74141 4
Вхід кнопок 1
П'єзовипромінювач 1
Усього 16

Кожен виробник розробляє власні сімейства та типи мікроконтролерів. Розташування висновків індивідуальне кожному за типу. Я постарався сформулювати універсальну плату для кількох типів мікроконтролерів. На платі встановлено 20-контактну панельку. За допомогою декількох дротяних перемичок можна адаптувати її для різних мікроконтролерів.

Нижче наведені мікроконтролери, перевірені в цій схемі. Ви можете експериментувати з іншими типами. Перевагою схеми є можливість використання різних процесорів. Радіоаматори, як правило, використовують одне сімейство мікроконтролерів та мають відповідний програматор та програмний інструментарій. З мікроконтролерами інших виробників можуть виникнути проблеми, тому я дав вам можливість вибрати процесор з улюбленого сімейства.

Вся специфіка включення різних мікроконтролерів відображена в Таблицях 2…5 та на Рисунках 4…7.

Таблиця 2.
Freescale
Тип MC68HC908QY1
Кварцовий резонатор 12 МГц
Конденсатори C1, C2 22 пФ
Програма freescale.zip
(Див. розділ «Завантаження»)
Установки

Примітка: Паралельно кварцовому резонатору увімкнено резистор 10 МОм.

Таблиця 3.
Microchip
Тип PIC16F628A
Кварцовий резонатор 32.768 кГц
Конденсатори C1, C2 22 пФ
Програма pic628.zip
(Див. розділ «Завантаження»)
Установки всередину. генератор 4 МГц - I/O RA6,
MCLR OFF, WDT OFF, LVP OFF,
BROUT OFF, CP OFF, PWRUP OFF

Примітка: Мікросхему необхідно розгорнути на 180°.

Таблиця 4.
Atmel
Тип ATtiny2313
Кварцовий резонатор 12 МГц
Конденсатори C1, C2 15 пФ
Програма attiny.zip
(Див. розділ «Завантаження»)
Установки Кв. генератор 8 МГц, RESET ON

Примітка: Додайте SMD компоненти R і C до виводу RESET (10 кОм та 100 нФ).

Таблиця 5.
Atmel
Тип AT89C2051
Кварцовий резонатор 12 MHz
Конденсатори C1, C2 22 пФ
Програма at2051.zip
(Див. розділ «Завантаження»)
Установки --

Примітка: Додайте SMD компоненти R і C до виведення RESET (10 кОм та 100 нФ); висновки, відмічені зірочками, з'єднайте з шиною живлення + Ub через резистори SMD 3.3 кОм.

Порівнявши коди для різних мікроконтролерів, ви побачите, що вони дуже схожі. Відмінність доступу до портів і визначення функцій переривань, а також у тому, що залежить від компонентів обв'язування.

Вихідний код складається із двох секцій. Функція main()настроює порти та запускає таймер, що формує сигнали переривання. Після цього програма сканує натиснені кнопки та встановлює відповідні значення часу та будильника. Там же в головному циклі поточний час порівнюється з будильником і вмикається п'єзовипромінювач.

Друга частина підпрограмою обробки переривань від таймера. Підпрограма, що викликається через кожну мілісекунду (залежно від можливостей таймера), інкрементує змінні часу та керує цифрами дисплея. Крім того, перевіряється стан кнопок.

Запуск схеми

Монтаж компонентів та налаштування починайте з джерела живлення. Запаяйте регулятор U4 і його компоненти. Перевірте наявність напруги 5 для мікросхеми U2 і 4.6 для U1. Наступним кроком зберіть високовольтний перетворювач. Підстроювальним резистором R36 встановіть напругу 170 В. Якщо діапазону підстроювання виявиться недостатньо, трохи змініть опір резистора R33. Тепер встановіть мікросхему U2, транзистори та резистори схеми драйверів анодів та цифр. З'єднайте входи U2 з шиною GND і послідовно підключайте по одному з резисторів R25 - R30 до шини +Ub. У відповідних позиціях слід запалювати цифри індикаторів. На останньому етапі перевірки схеми з'єднайте із землею висновок 19 мікросхеми U1 - повинен запищати п'єзовипромінювач.

Вихідні коди та відкомпільовані програми ви знайдете у відповідному ZIP файлі у розділі «Завантаження». Після зашивки програми в мікроконтролер ретельно перевірте кожен висновок у позиції U1 та встановіть необхідні перемички з дроту та припою. Звіряйтеся із зображеннями мікроконтролерів, наведеними вище. Якщо мікроконтролер запрограмований та підключений правильно, повинен запрацювати його генератор. Ви можете встановити час та будильник. Увага! На платі є місце ще для однієї кнопки - це запасна кнопка для майбутніх розширень:-).

Перевірте точність частоти генератора. Якщо вона не вкладається в очікуваний діапазон, змініть номінали конденсаторів C1 і C2. (Припаяйте паралельно конденсатори невеликої ємності або замініть їх на інші). Точність ходу годинника повинна покращитися.

Висновок

Невеликі 8-бітові процесори цілком пристосовані для високого рівня мов. Спочатку мова C не призначалася для невеликих мікроконтролерів, проте для простих програм ви чудово можете використовувати її. Асемблер краще підійде для складних завдань, що вимагають дотримання критичних часів або максимального завантаження процесора. Більшість радіоаматорів підійдуть як безкоштовні, і умовно-безкоштовні обмежені версії компілятора C.

Програмування C однаково для всіх мікроконтролерів. Ви повинні знати функції апаратних засобів (регістрів та периферії) вибраного типу мікроконтролера. Будьте обережні з бітовими операціями - мова C до маніпуляцій з окремими бітами не пристосована, що можна побачити на прикладі вихідного колись для ATtiny.

Закінчили? Тоді налаштуйтеся на споглядання вакуумних ламп і дивіться.

…повертаються старі часи… :-)

Примітка редакції

Повним аналогом SN74141 є мікросхема К155ІД1, що випускалася мінським ПЗ «Інтеграл».
Мікросхему легко можна знайти в мережі Інтернет.

Переваги світлодіодів незаперечні, сьогодні вони скрізь, у тому числі годинник. Що уявляє себе годинник на світлодіодних матрицях, про плюси і недоліки розберемо в рамках статті. Наприкінці статті представлено докладний покроковий посібник для виготовлення пристрою своїми руками.

Що це таке

Годинник на світлодіодних матрицях - це електронний годинник, в якому для індикації використовуються матриці з безлічі світлодіодів. Застосування індикаторів іншого типу - єдина їхня відмінність.

Матриця - це набір світлодіодів, зібраних у вигляді сітки з єдиним анодом або катодом. Як правило, дозвіл таких індикаторів – кількість точок по вертикалі та горизонталі – 8×8.

Чому ж такий годинник набирає популярності, переваги:

  1. Ціна. Світлодіодні матриці дешевші за семисегментні індикатори аналогічних розмірів.
  2. Яскравість. Світлодіоди горять яскравіше, ніж семисегментні індикатори, їх краще видно у місцях, освітлених сонячним промінням. Багато виробників також передбачають конструктивний захист діода від дії сонця.
  3. Функціональність. За допомогою матриці зі світлодіодів можна виводити не тільки цифри, але також різні літери, розділові знаки, символи. За допомогою набору LED-матриць можна виводити деяку інформацію у вигляді рядка, що біжить.

Світлодіодні матриці мають і недоліки:

  • Збільшена складність керування. Через велику кількість елементів (у стандартній матриці їх 64) керувати матричними індикаторами ніж семисегментними. Для цього застосовуються мікроконтролери, динамічна індикація та зсувні регістри.
  • Кут огляду. Особливість світлодіодів у тому, що вони фокусують світло одному напрямі. Це призводить до того, що зображення на світлодіодній матриці добре видно тільки під певним кутом.
  • Непереносимість високих температур. Нагрівання знижує ефективність світлодіодів та зменшує термін служби.
  • Перегорання окремих світлодіодів призведе до ефекту «битого пікселя» та погіршення якості зображення.

Саморобний годинник на світлодіодних матрицях

Незважаючи на велику популярність годинника на світлодіодних матрицях, в Рунеті не так вже й багато схем для їх самостійного виготовлення. Розглянемо найпопулярнішу.

Необхідні навички для збирання пристрою:

  • виготовлення друкованих плат;
  • пайка елементів: схема передбачає SMD-виконання, це означає, що елементи встановлюватимуться прямо на поверхню плати;
  • прошивка мікроконтролерів: у схемі використовується МК ATMega16A;
  • програмування МК: це не обов'язково, оскільки для цього пристрою вже є прошивка контролера. Ця навичка стане в нагоді, якщо ви захочете змінити режим роботи годинника або розширити його функціонал, наприклад, додавши додаткові елементи такі, як датчики температури або вологості.

З інструментів знадобляться:

  • набір для виготовлення плат;
  • програматор МК;
  • паяльник.

Розглянемо докладніше схему пристрою. Головним керуючим елементом є МК ATMega16A, він забезпечує наступні можливості приладу:

  1. Відлік часу та календар. Ведеться навіть за відключення живлення.
  2. Будильник. Тут їх 9 штук, можна запрограмувати на роботу днями тижня.
  3. Вимірювання температури. Конструкція годинника дозволяє встановити два датчики температури для вимірювань у кімнаті та на вулиці.
  4. Режим рядка, що біжить. Видає таку інформацію: день тижня, місяць, рік, температура.
  5. Коригування ходу годинника.

Більшість функцій покладено на мікроконтролер, що дозволяє максимально розвантажити схему та використовувати мінімальну кількість елементів.

У пристрої використовується лише дві мікросхеми: мікроконтролер та зсувний регістр TPIC6B595, також можна підключити два датчики температури DS18B20 – один вуличний, та другий кімнатний.

Для індикації використовуються три світлодіодні матриці 8×8. Як діод D1 краще використовувати діод Шоттки. Діод у схемі забезпечує перехід на аварійне живлення, а діод Шоттки має найменше падіння напруги і високу швидкість перемикання.

Процес виготовлення:


Про деякі особливості при складанні годинника на світлодіодній матриці з ATMega 16A доступно розповідається в наступному відео.

Годинник на світлодіодних матрицях має багато переваг перед приладами з іншим типом індикації: дешевше, не засвічується сонцем, з їх допомогою можна вивести більшу кількість інформації. Існує велика кількість моделей годинника на led матрицях, і кожен знайде для себе девайс з необхідним функціоналом. Також такий годинник нескладно виготовити самому, як ви побачили з покрокового керівництва вище, це не вимагає особливих інструментів або спеціальних навичок.

Годинник зі світлодіодним семисегментним індикатором на мікросхемі К145ІК1911

Історія цього годинника появи на сайті трохи інша, від інших схем на сайті.

Звичайний вихідний, заходжу на пошту, роблюсь, і на ходжу наш читач Федоренко Євген, надіслав схему годин, з описом і з усіма фотографіями.

Коротко про схему. схема електронного годинникасвоїми рукамивиконана на мікросхемі К145ІК1911, і час виводиться на семи сегментні світлодіодні індикатори.І так його стаття.Дивимося всі.

Схема годинника:


Для збільшення знімка, його просто варто збільшити натисканням. І зберегти комп'ютер.

Нещодавно переді мною постало завдання - або купити новий годинник, або зібрати новий самостійно. Вимоги до годинника висувалися прості - на дисплеї повинні відображатися години і хвилини, повинен бути будильник, причому як пристрій відображення повинні використовуватися світлодіодні семисегментні індикатори. Не хотілося нагромаджувати купу логічних мікросхем, і з програмуванням контролерів зв'язуватися був бажання. Вибір зупинив на розробці радянської електронної промисловості мікросхеми К145ІК1901.

У магазині на той момент її не виявилося, але був аналог, у 40 вивідному корпусі – К145ІК1911. Найменування висновків даної мікросхеми нічим не відрізняється від попередньої, відмінність – у нумерації.



Мінусом цих мікросхемє те, що вони працюють лише з вакуумними люмінесцентними індикаторами. Для забезпечення стикування зі світлодіодним індикатором потрібно було побудувати схему узгодження на напівпровідникових ключах.

Як драйвери рядків – J1-J7 можна застосувати транзисториКТ3107 з буквеним індексом І, А, Б. Для драйверів вибору сегментів D1-D4 підуть КТ3102І, або КТ3117А, КТ660А, а також будь-які інші з максимальною напругою колектор-емітер не менше 35 В та струмом колектора не менше 100 м. Струм сегментів індикаторів регулюється резисторами в колекторних ланцюгах драйверів рядків.



Для розділення розрядів годин і хвилин використовується точка, що блимає частотою 1 Гц.

Ця частота присутня на виведенні мікросхеми Y4 після того, як почався відлік часу. У цій схемі також передбачена можливість відображення на дисплеї замість годин та хвилин – хвилин та секунд відповідно. Перехід у цей режим здійснюється натисканням кнопки «Сік.». Повернення до індикації часу годин та хвилин здійснюється після натискання кнопки «Повернення». Дана мікросхема забезпечує можливість встановлення двох будильників одночасно, але в даній схемі другий будильник не використовується через непотрібність. Як звуковипромінювач використана п'єзо-піщалка з вбудованим генератором, з напругою живлення 12В. Сигнал увімкнення будильника знімається з виведення Y5 мікросхеми. Для забезпечення переривчастого звучання сигнал модулюється частотою 1 Гц, що використовується для індикації секундного ритму (точки). Для більш докладного вивчення функціоналу мікросхеми К145ІК1901(11) можна звернутися до документації, яку останнім часом можна легко знайти в мережі. Живлення мікросхеми повинно здійснюватися негативною напругою -27±10%. Згідно з проведеними експериментами, мікросхема зберігає працездатність навіть при напрузі -19В, причому точність ходу годинника при цьому нітрохи не постраждала.

Схема годинника наведена на малюнку вище. У схемі були застосовані чіп-резистори типорозміру 1206, що дозволяє суттєво зменшити габарити пристрою. Як семисегментні індикатори підійдуть будь-які, із загальним анодом.

Ну ось скінчилася статися на даний момент. Яка буде ще допрацьовуватися і поповнюватися. Ця адреса електронної пошти приховується від різних спамерських пошукових роботів. У вас має бути включений JavaScript для перегляду.



Copyright © 2022 Прості істини та жіночі хитрощі. Про стосунки.