Reloj LED de bricolaje. Reloj LED grande

La foto muestra un prototipo que monté para depurar el programa que gestionará toda esta instalación. El segundo arduino nano en la esquina superior derecha de la placa no pertenece al proyecto y sobresale así, no tienes que prestarle atención.

Un poco sobre el principio de funcionamiento: Arduino toma datos del temporizador DS323, los procesa, determina el nivel de luz mediante un fotorresistor, luego envía todo al MAX7219 y este, a su vez, ilumina los segmentos requeridos con el brillo requerido. Además, utilizando tres botones, puede configurar el año, mes, día y hora como desee. En la foto, los indicadores muestran el tiempo y la temperatura, tomados de un sensor de temperatura digital.

La principal dificultad en mi caso es que los indicadores de 2,7 pulgadas tienen un ánodo común y, en primer lugar, de alguna manera tuvieron que hacerse amigos del max7219, que está diseñado para indicadores con un cátodo común, y en segundo lugar, resolver el problema con sus fuente de alimentación, ya que necesitan 7,2 voltios para brillar, que el max7219 por sí solo no puede proporcionar. Después de pedir ayuda en un foro, recibí una respuesta.

Solución en la captura de pantalla:


Se adjunta un microcircuito a las salidas de los segmentos del max7219, que invierte la señal, y a cada salida se adjunta un circuito de tres transistores, que deben conectarse al cátodo común de la pantalla, que también invierte su señal y aumenta la Voltaje. Por lo tanto, tenemos la oportunidad de conectar pantallas con un ánodo común y una tensión de alimentación de más de 5 voltios al max7219.

Conecté un indicador para la prueba, todo funciona, nada fuma

Empecemos a coleccionar.

Decidí dividir el circuito en 2 partes debido a la gran cantidad de puentes en la versión que estaba separada por mis patas torcidas, donde todo estaba en un solo tablero. El reloj estará compuesto por una unidad de visualización y una unidad de potencia y control. Se decidió recoger primero este último. Pido a los estetas y radioaficionados experimentados que no se desmayen por el trato cruel de las piezas. No tengo ningún deseo de comprar una impresora por el bien de LUT, así que lo hago a la antigua usanza: practico en una hoja de papel, hago agujeros según una plantilla, dibujo caminos con un marcador y luego grabo.

El principio de adjuntar indicadores siguió siendo el mismo que en adelante.

Marcamos la posición de los indicadores y componentes mediante una plantilla de plexiglás hecha para mayor comodidad.

Proceso de marcado

Luego, usando una plantilla, perforamos agujeros en los lugares correctos y probamos todos los componentes. Todo encaja perfectamente.

Dibujamos caminos y grabamos.

bañarse en cloruro férrico

¡Listo!
tabla de control:


tablero de indicación:

El tablero de control resultó excelente, la pista en el tablero de visualización no se comió críticamente, se puede arreglar, es hora de soldar. Esta vez perdí mi virginidad SMD e incluí componentes 0805 en el circuito. Como mínimo, se soldaron las primeras resistencias y condensadores. Creo que mejoraré en eso, será más fácil.
Para soldar utilicé fundente que compré. Soldar con él es un placer; ahora uso colofonia con alcohol solo para estañar.

Aquí están los tableros terminados. El tablero de control tiene un asiento para un Arduino nano, un reloj, así como salidas para conectar al tablero de visualización y sensores (un fotorresistor para brillo automático y un termómetro digital ds18s20) y una fuente de alimentación con voltaje de salida ajustable (para grandes dispositivos de siete segmentos) y para alimentar el reloj y Arduino, en el tablero de visualización hay enchufes de montaje para pantallas, enchufes para max2719 y uln2003a, una solución para alimentar cuatro dispositivos grandes de siete segmentos y un montón de puentes.

tablero de control trasero

Tablero de visualización trasero:

Pésima instalación de smd:

Lanzamiento

Después de soldar todos los cables, botones y sensores, llega el momento de encenderlo todo. El primer lanzamiento reveló varios problemas. El último indicador grande no se encendió y el resto brillaba tenuemente. Resolví el primer problema soldando la pata del transistor SMD y el segundo, ajustando el voltaje producido por el lm317.
¡ESTÁ VIVO!

Hace poco surgió la necesidad de tener un reloj en casa, pero sólo electrónico, ya que a mí no me gustan los relojes porque hacen tictac. Tengo bastante experiencia en soldadura y grabado de circuitos. Después de buscar en Internet y leer algo de literatura, decidí elegir el esquema más simple, ya que no necesito un reloj con alarma.

Elegí este esquema porque es fácil. haz tu propio reloj

Comencemos, entonces, ¿qué necesitamos para hacer un reloj con nuestras propias manos? Bueno, por supuesto, manos, habilidad (ni siquiera excelente) para leer diagramas de circuitos, soldador y piezas. Aquí hay una lista completa de lo que usé:

Cuarzo de 10 MHz – 1 pieza, microcontrolador ATtiny 2313, resistencias de 100 ohmios – 8 piezas, 3 piezas. 10 kOhm, 2 condensadores de 22 pF, 4 transistores, 2 botones, indicador LED KEM-5641-ASR de 4 bits (RL-F5610SBAW/D15). Realicé la instalación en una PCB de un lado.

Pero hay un defecto en este esquema.: los pines del microcontrolador (en adelante MK), que se encargan de controlar las descargas, reciben una carga bastante decente. La corriente total es mucho mayor que la corriente máxima del puerto, pero con indicación dinámica el MK no tiene tiempo de sobrecalentarse. Para evitar que el MK funcione mal, agregamos resistencias de 100 ohmios a los circuitos de descarga.

En este esquema, el indicador se controla según el principio de indicación dinámica, según el cual los segmentos del indicador se controlan mediante señales de las salidas correspondientes del MK. La frecuencia de repetición de estas señales es superior a 25 Hz y por eso el brillo de los números del indicador parece continuo.

Relojes electrónicos fabricados según el esquema anterior. sólo puede mostrar la hora (horas y minutos), y los segundos se muestran mediante un punto entre los segmentos, que parpadea. Para controlar el modo de funcionamiento del reloj, se proporcionan interruptores de botón en su estructura, que controlan el ajuste de horas y minutos. Este circuito se alimenta de una fuente de alimentación de 5V. Durante la fabricación de la placa de circuito impreso, se incluyó en el circuito un diodo Zener de 5V.

Como tengo una fuente de alimentación de 5 V, excluí el diodo zener del circuito.

Para realizar el tablero, el circuito se aplicó utilizando una plancha. Es decir, el circuito impreso se imprimió en una impresora de inyección de tinta utilizando papel satinado, que se puede tomar de revistas satinadas modernas; Posteriormente se cortó la textolita del tamaño requerido. Mi talla resultó ser 36*26 mm. Un tamaño tan pequeño se debe al hecho de que todas las piezas se seleccionan en un paquete SMD.

El tablero se grabó usando cloruro férrico (FeCl 3 ). El grabado tomó aproximadamente una hora, ya que el baño con la tabla estaba sobre la chimenea; la alta temperatura afecta el tiempo de grabado; no se utilizó cobre en la tabla; Pero no te excedas con la temperatura.

Mientras se llevaba a cabo el proceso de grabado, para no devanarme los sesos y escribir firmware para que el reloj funcionara, fui a Internet y encontré firmware para este esquema. También se puede encontrar cómo flashear MK en Internet. Utilicé un programador que solo flashea ATMEGA MK.

Y por fin nuestra placa está lista y podemos empezar a soldar nuestros relojes. Para soldar, necesitará un soldador de 25 W con una punta delgada para no quemar el MK y otras piezas. Realizamos la soldadura con cuidado y preferiblemente soldamos todas las patas del MK la primera vez, pero solo por separado. Para aquellos que no lo saben, sepan que las piezas fabricadas en un paquete SMD tienen estaño en sus terminales para una soldadura rápida.

Y así es como se ve la placa con las piezas soldadas.

Este reloj está ensamblado en un chipset conocido: K176IE18 (contador binario para un reloj con generador de señal de campana),

K176IE13 (contador de reloj con alarma) y K176ID2 (convertidor de código binario a siete segmentos)

Cuando se enciende la alimentación, se escriben automáticamente ceros en el contador de horas y minutos y en el registro de memoria del despertador del chip U2. Para instalacion

hora, presione el botón S4 (Configuración de hora) y manteniéndolo presionado, presione el botón S3 (Hora) - para configurar la hora o S2 (Min) - para configurar

minutos. En este caso, las lecturas de los indicadores correspondientes comenzarán a cambiar con una frecuencia de 2 Hz de 00 a 59 y luego nuevamente 00. En el momento de la transición

de 59 a 00 el contador de horas aumentará en uno. Configurar la hora de la alarma es lo mismo, solo necesitas mantenerla presionada

botón S5 (Configuración de alarma). Después de configurar la hora de la alarma, debe presionar el botón S1 para encender la alarma (contactos

cerrado). El botón S6 (Reset) se utiliza para forzar que los indicadores de minutos se restablezcan a 00 durante la configuración. Los LED D3 y D4 juegan un papel

puntos divisorios parpadeando a una frecuencia de 1 Hz. Los indicadores digitales en el diagrama están ubicados en el orden correcto, es decir. ven primero

indicadores de horas, dos puntos divisorios (LED D3 y D4) e indicadores de minutos.

El reloj utilizó resistencias R6-R12 y R14-R16 con una potencia de 0,25 W, el resto, 0,125 W. Resonador de cuarzo XTAL1 a una frecuencia de 32 768 Hz -

centinela ordinario, los transistores KT315A se pueden reemplazar con cualquier silicio de baja potencia de la estructura adecuada, KT815A - con transistores

potencia promedio con un coeficiente de transferencia de corriente base estática de al menos 40, diodos: cualquier silicio de baja potencia. Altavoz de agudos BZ1

dinámico, sin generador incorporado, resistencia del devanado 45 Ohm. El botón S1 está naturalmente bloqueado.

Los indicadores utilizados son TOS-5163AG verde, puede utilizar cualquier otro indicador con cátodo común sin reducir

resistencia de las resistencias R6-R12. En la figura se puede ver el pinout de este indicador; las conclusiones se muestran de forma condicional, porque presentado

vista desde arriba.

Después de ensamblar el reloj, es posible que necesite ajustar la frecuencia del oscilador de cristal. Esto se puede hacer con mayor precisión controlando digitalmente

usando un frecuencímetro, el período de oscilación es de 1 s en el pin 4 del microcircuito U1. Sintonizar el generador a medida que avanza el reloj requerirá un gasto significativamente mayor

tiempo. También es posible que tengas que ajustar el brillo de los LED D3 y D4 seleccionando la resistencia de la resistencia R5, para que todo

brillaba uniformemente. La corriente consumida por el reloj no supera los 180 mA.

El reloj funciona con una fuente de alimentación convencional montada en un microcircuito estabilizador positivo 7809 con un voltaje de salida de +9 V y una corriente de 1,5 A.

¡Hola geektimes! La primera parte del artículo analiza los principios para obtener la hora exacta con un reloj casero. Vayamos más allá y consideremos cómo y para qué es mejor mostrar esta vez.

1. Dispositivos de salida

Entonces, tenemos una determinada plataforma (Arduino, Raspberry, controlador PIC/AVR/STM, etc.), y la tarea es conectarle algún tipo de indicación. Hay muchas opciones que consideraremos.

Visualización de segmentos

Aquí todo es sencillo. El indicador de segmento consta de LED convencionales que simplemente se conectan al microcontrolador mediante resistencias de extinción.

¡Cuidado con el tráfico!

Ventajas: simplicidad de diseño, buenos ángulos de visión, precio reducido.
Contras: La cantidad de información que se muestra es limitada.
Hay dos tipos de diseños de indicadores, con un cátodo común y un ánodo común en su interior; se ve así (diagrama del sitio web del fabricante);

Hay 1001 artículos sobre cómo conectar un LED a un microcontrolador, Google puede ayudar. Las dificultades comienzan cuando queremos hacer un reloj grande; después de todo, mirar un indicador pequeño no es particularmente conveniente. Entonces necesitamos los siguientes indicadores (foto de eBay):

Funcionan con 12 V y simplemente no funcionan directamente desde el microcontrolador. Aquí es donde el microcircuito viene en nuestra ayuda. CD4511, sólo para este propósito. No solo convierte datos de una línea de 4 bits a los números deseados, sino que también contiene un interruptor de transistor incorporado para suministrar voltaje al indicador. Por lo tanto, en el circuito necesitaremos tener un voltaje de "alimentación" de 9-12 V y un convertidor reductor separado (por ejemplo, L7805) para alimentar la "lógica" del circuito.

Indicadores matriciales

En esencia, estos son los mismos LED, solo que en forma de matriz de 8x8. Foto de eBay:

Se venden en eBay en forma de módulos individuales o bloques prefabricados, por ejemplo de 4 piezas. Gestionarlos es muy sencillo: ya hay un microcircuito soldado en los módulos. MAX7219, asegurando su funcionamiento y conexión al microcontrolador mediante sólo 5 cables. Hay muchas bibliotecas para Arduino, cualquiera puede consultar el código.
Ventajas: precio bajo, buenos ángulos de visión y brillo.
Contras: baja resolución. Pero para la tarea de inferencia, el tiempo es suficiente.

Indicadores LCD

Los indicadores LCD pueden ser gráficos o de texto.

Los gráficos son más caros, pero permiten mostrar información más variada (por ejemplo, un gráfico de presión atmosférica). Los de texto son más baratos y más fáciles de trabajar, también le permiten mostrar pseudográficos; es posible cargar símbolos personalizados en la pantalla.

Trabajar con un indicador LCD a partir de código no es difícil, pero existe un cierto inconveniente: el indicador requiere muchas líneas de control (de 7 a 12) del microcontrolador, lo cual es un inconveniente. Por lo tanto, a los chinos se les ocurrió la idea de combinar un indicador LCD con un controlador i2c, lo que resultó ser muy conveniente: solo 4 cables son suficientes para la conexión (foto de eBay).


Los indicadores LCD son bastante económicos (si los compra en eBay), grandes, fáciles de conectar y pueden mostrar una variedad de información. El único inconveniente es que los ángulos de visión no son muy grandes.

Indicadores OLED

Son una continuación mejorada de la versión anterior. Hay desde pequeños y baratos con una diagonal de 1,1" hasta grandes y caros. Foto de eBay.

La verdad es que están bien en todo menos en el precio. En cuanto a los indicadores pequeños, de 0,9-1,1" de tamaño, (excepto para aprender a trabajar con i2c) es difícil encontrarles un uso práctico.

Indicadores de descarga de gas (IN-14, IN-18)

Estos indicadores son ahora muy populares, aparentemente debido al “cálido sonido del tubo de la luz” y la originalidad del diseño.


(foto de nocrotec.com)

Su diagrama de conexión es algo más complicado, porque Estos indicadores utilizan un voltaje de 170 V para el encendido. Se puede hacer un convertidor de 12V=>180V en un microcircuito. MAX771. Se utiliza un microcircuito soviético para suministrar voltaje a los indicadores. K155ID1, que fue creado específicamente para este propósito. El precio de emisión para la producción propia: alrededor de 500 rublos por cada indicador y 100 rublos por el K155ID1, todas las demás piezas, como escribieron en revistas antiguas, "no escasean". La principal dificultad aquí es que tanto IN-xx como K155ID1 llevan mucho tiempo fuera de producción y solo se pueden comprar en mercados de radio o en algunas tiendas especializadas.

2. Selección de plataforma

Más o menos hemos descubierto la pantalla, solo queda decidir qué plataforma de hardware es mejor usar. Aquí hay varias opciones (no estoy considerando las caseras, porque aquellos que saben cómo enrutar una placa y soldar un procesador no necesitan este artículo).

arduino

La opción más sencilla para principiantes. La placa terminada es económica (alrededor de $10 en eBay con envío gratis) y tiene todos los conectores necesarios para la programación. Foto de eBay:

Hay una gran cantidad de bibliotecas diferentes para Arduino (por ejemplo, para las mismas pantallas LCD, módulos en tiempo real), Arduino es compatible con hardware con varios módulos adicionales.
La principal desventaja: la dificultad de depuración (sólo a través del puerto serie de la consola) y un procesador bastante débil para los estándares modernos (2 KB de RAM y 16 MHz).
La principal ventaja: puedes hacer muchas cosas, prácticamente sin preocuparte por soldar, comprar un programador y placas de cableado, solo necesitas conectar los módulos entre sí;

Procesadores STM de 32 bits

Para aquellos que quieran algo más potente, existen placas preparadas con procesadores STM, por ejemplo una placa con STM32F103RBT6 y una pantalla TFT. Foto de eBay:

Aquí ya tenemos una depuración completa en un IDE completo (de todos los diferentes, me gustó más el IDE de Coocox), sin embargo, necesitaremos un programador-depurador ST-LINK separado con un conector JTAG (el problema El precio es de 20 a 40 dólares en eBay). Alternativamente, puede comprar la placa de desarrollo STM32F4Discovery, en la que este programador ya está integrado, y puede usarse por separado.

Frambuesa PI

Y finalmente, para aquellos que desean una integración total con el mundo moderno, existen computadoras de placa única con Linux, probablemente ya conocidas por todos: Raspberry PI. Foto de eBay:

Se trata de una computadora completa con Linux, un gigabyte de RAM y un procesador de 4 núcleos a bordo. En el borde de la placa hay un panel de 40 pines que le permite conectar varios periféricos (los pines están disponibles en código, por ejemplo en Python, sin mencionar C/C++), también hay un USB estándar en forma de 4 conectores (puedes conectar WiFi). También hay HDMI estándar.
La potencia de la placa es suficiente, por ejemplo, no sólo para mostrar la hora, sino también para ejecutar un servidor HTTP para configurar parámetros a través de una interfaz web, cargar un pronóstico del tiempo a través de Internet, etc. En general, hay mucho margen para la fantasía.

Solo hay una dificultad con Raspberry (y los procesadores STM32): sus pines usan lógica de 3 V, y la mayoría de los dispositivos externos (por ejemplo, pantallas LCD) funcionan a la manera "anticuada" desde 5 V. Por supuesto, puedes conectarlo de esta manera y, en principio, funcionará, pero este no es el método correcto y es una pena arruinar una placa de 50 dólares. La forma correcta es utilizar un “convertidor de nivel lógico”, que cuesta sólo entre 1 y 2 dólares en eBay.
Foto de eBay:

Ahora basta con conectar nuestro dispositivo a través de dicho módulo y todos los parámetros serán consistentes.

ESP8266

El método es bastante exótico, pero bastante prometedor debido a la compacidad y el bajo coste de la solución. Por muy poco dinero (entre 4 y 5 dólares en eBay) puedes comprar un módulo ESP8266 que contiene un procesador y WiFi a bordo.
Foto de eBay:

Inicialmente, estos módulos estaban pensados ​​como un puente WiFi para el intercambio a través de un puerto serie, pero los entusiastas han escrito muchos firmware alternativos que les permiten trabajar con sensores, dispositivos i2c, PWM, etc. Hipotéticamente, es muy posible recibir la hora desde un servidor NTP y envíelo a través de i2c a la pantalla. Para aquellos que quieran conectar muchos periféricos diferentes, existen placas NodeMCU especiales con una gran cantidad de pines, el precio es de unos 500 rublos (por supuesto, en eBay):

El único inconveniente es que el ESP8266 tiene muy poca RAM (según el firmware, de 1 a 32 KB), pero esto hace que la tarea sea aún más interesante. Los módulos ESP8266 usan lógica de 3V, por lo que el convertidor de nivel anterior también será útil aquí.

Con esto concluye la introducción a la electrónica casera; el autor desea a todos éxito en los experimentos.

En lugar de una conclusión

Finalmente me decidí por usar una Raspberry PI con un indicador de texto configurado para funcionar con pseudográficos (que resultó ser más barato que una pantalla gráfica de la misma diagonal). Tomé una foto de la pantalla del reloj del escritorio mientras escribía este artículo.

El reloj muestra la hora exacta extraída de Internet y el clima se actualiza desde Yandex, todo esto está escrito en Python y funciona bastante bien desde hace varios meses. Al mismo tiempo, se ejecuta un servidor FTP en el reloj, lo que permite (junto con el reenvío de puertos en el enrutador) actualizar su firmware no solo desde casa, sino también desde cualquier lugar donde haya Internet. Como beneficio adicional, los recursos de Raspberry, en principio, son suficientes para conectar una cámara y/o micrófono con la capacidad de monitorear remotamente el apartamento, o controlar varios módulos/relés/sensores. Puede agregar todo tipo de "objetos", como una indicación LED de correo entrante, etc.

PD: ¿Por qué eBay?
Como puede ver, se dieron precios o fotografías de eBay para todos los dispositivos. ¿Porqué es eso? Desafortunadamente, nuestras tiendas a menudo se rigen por el principio de “comprar por 1 dólar, vender por 3 dólares y vivir de ese 2 por ciento”. Como ejemplo simple, Arduino Uno R3 cuesta (en el momento de escribir este artículo) 3600 rublos en San Petersburgo y 350 rublos en eBay con envío gratuito desde China. La diferencia es verdaderamente de un orden de magnitud, sin exageración literaria alguna. Sí, tendrás que esperar un mes para recoger el paquete en la oficina de correos, pero creo que esa diferencia de precio merece la pena. Pero, sin embargo, si alguien lo necesita ahora y con urgencia, probablemente en las tiendas locales haya una opción, aquí cada uno decide por sí mismo.

Con visualización dinámica. No hay quejas sobre el funcionamiento del reloj: movimiento preciso, ajustes convenientes. Pero una gran desventaja es que los indicadores LED son difíciles de ver durante el día. Para resolver el problema, cambié a una pantalla estática y LED más brillantes. Como siempre con el software, muchas gracias a Soir. En general, les llamo la atención sobre un gran reloj de exterior con pantalla estática; las funciones de configuración siguen siendo las mismas que en los relojes anteriores.

Tienen dos pantallas: la principal (en el exterior, en la calle) y la auxiliar en los indicadores, en el interior, en el cuerpo del dispositivo. Se logra un alto brillo mediante el uso de LED ultrabrillantes, con una corriente operativa de 50 mA y chips controladores.

Diagrama de circuito de un reloj electrónico exterior con LED brillantes.

Para actualizar el firmware del controlador con archivos y utilizar las siguientes configuraciones de fusibles:

Placas de circuito impreso del reloj, centralita y módulo externo, en formato LAY, .

Características de este circuito de reloj:

- Formato de visualización de la hora de 24 horas.
- Corrección digital de la precisión del trazo.
- Control incorporado de la fuente de alimentación principal.
- Memoria del microcontrolador no volátil.
- Hay un termómetro que mide la temperatura en el rango de -55 a 125 grados.
- Es posible mostrar alternativamente información sobre el tiempo y la temperatura en el indicador.

Al presionar el botón SET_TIME se mueve el indicador en un círculo desde el modo de reloj principal (que muestra la hora actual). En todos los modos, al mantener presionados los botones MÁS/MENOS se realiza una instalación acelerada. Los cambios en la configuración 10 segundos después del último cambio de valor se escribirán en la memoria no volátil (EEPROM) y se leerán desde allí cuando se vuelva a encender la alimentación.

Otra gran ventaja de la opción propuesta es que el brillo ha cambiado, ahora en un clima soleado el brillo es excelente. El número de cables ha disminuido de 14 a 5. La longitud del cable hasta la pantalla principal (exterior) es de 20 metros. Estoy satisfecho con el rendimiento del reloj electrónico; resultó ser un reloj totalmente funcional, tanto de día como de noche. Atentamente, Soir-Alexandrovich.