De casă ceas electronic, element de bază- partea 1, măsurarea timpului

• DIY sau Do It Yourself

Probabil fiecare tocilar care este interesat electronice de casă, mai devreme sau mai târziu îi vine ideea de a-și crea propriul ceas unic. Ideea este destul de bună, să ne dăm seama cum și ce este mai bine să le facem. Ca punct de plecare Să presupunem că o persoană știe cum să programeze microcontrolere, înțelege cum să trimită 2 octeți printr-un port i2c sau serial și poate lipi mai multe fire împreună. În principiu, acest lucru este suficient.

Este clar că funcția tastei ceas - măsurarea timpului (cine ar fi crezut, nu?). Și este recomandabil să faceți acest lucru cât mai precis posibil, există mai multe opțiuni și capcane.

Deci, ce metode de măsurare a timpului sunt disponibile în hardware-ul pe care îl putem folosi?

Oscilator RC CPU încorporat

Modul timp real DS1307

Schema din fisa de date:

La fel de important, microcircuitul este produs într-un pachet DIP, ceea ce înseamnă că orice radioamator începător îl poate lipi. Bateria încorporată menține ceasul să funcționeze chiar dacă alimentarea este oprită.

S-ar părea că totul este bine, dacă nu pentru o singură problemă - precizie scăzută. Precizia aproximativă a cuarțului ceasului este de 20-30 ppm. Denumirea ppm - părți pe milion, arată numărul de părți pe milion. S-ar părea că 20 de milionimi este super, dar pentru o frecvență de 32768Hz rezultă 20*32768/1000000 = ±0,65536Hz, adică. deja o jumătate de hertz. Prin calcule simple, se poate observa că generatorul cu o astfel de diferență pe zi „face clic” pe 56 de mii de cicluri suplimentare (sau lipsă), ceea ce corespunde la 2 secunde pe zi. Există diferite tipuri de cuarț, unii utilizatori au scris și despre o eroare de 5 secunde pe zi. Cumva, nu este foarte precis - într-o lună un astfel de ceas va dura cel puțin un minut. Aceasta este deja o diferență semnificativă, vizibilă cu ochiul liber (când serialul TV preferat al bunicii începe la ora 11.00, iar ceasul arată 11.05, dezvoltatorul unui astfel de ceas va fi jenat în fața rudelor).

Cu toate acestea, deoarece temperatura din cameră este mai mult sau mai puțin stabilă, iar frecvența cuarțului nu se va schimba prea mult, puteți adăuga o corecție software. Un alt sfat dat pe forumuri este să folosești ceas cu quartz din vechime plăci de bază, conform recenziilor, ele sunt destul de precise acolo.

Modul DS3231 în timp real

(fotografie de pe site-ul vânzătorului)

O precizie de 6 secunde pe lună este deja un rezultat bun. Dar vom merge mai departe - în mod ideal, ceasurile din secolul 21 nu trebuie deloc ajustate.

Modul radio DCF-77

Lucrul bun la această metodă este că circuitul are un consum redus de energie, așa că acum chiar produc ceas de mână cu această tehnologie. O placă de recepție DCF-77 gata făcută poate fi achiziționată de pe ebay, prețul cerut este de 20 USD.

Multe ceasuri și stații meteo au capacitatea de a primi DCF-77, singura problemă este că semnalul practic nu ajunge în Rusia. Harta de acoperire de pe Wikipedia:

După cum puteți vedea, doar Moscova și Sankt Petersburg sunt la granița zonei de recepție. Potrivit recenziilor proprietarilor, doar uneori semnalul poate fi primit, motiv pentru care aplicare practică Bineînțeles că nu va merge.

modul GPS

Datele vin în aproximativ următorul format: „$GPRMC,040302.663,A,3939.7,N,10506.6,W,0.27,358.86,200804,*1A”, iar analizarea lor nu este dificilă nici măcar pentru un Arduino slab. Apropo, patrioții pot achiziționa modulul Ublox NEO-7N mai scump, care acceptă (conform recenziilor) atât GPS, cât și Glonass.

Evident, modulul GPS nu știe nimic despre diferitele fusuri orare, așa că dezvoltatorul va trebui să se gândească la calculul lor și la schimbarea orei de vară/iarnă. Un alt dezavantaj al utilizării GPS este consumul relativ mare de energie (cu toate acestea, unele module pot fi puse în „modul de repaus” folosind comenzi separate).

Wifi

Acesta este un modul ieftin (prețul de emisiune este de aproximativ 200 de ruble pe ebay) modulul WiFi poate comunica cu serverul prin portul serial al procesorului, dacă se dorește, poate fi, de asemenea, actualizat (există destul de multe firmware-uri terță parte), iar o parte a logicii (de exemplu, sondarea serverului de timp) se poate face în modul însuși. Firmware terță parte O mulțime de toate sunt acceptate, de la Lua la C++, așa că există destule opțiuni pentru a-ți „flexa creierul”.

În acest moment, subiectul măsurării timpului poate fi probabil închis. În partea următoare vom arunca o privire mai atentă asupra procesoarelor și metodelor de ieșire în timp.

Ceas de la Iluminare de fundal cu LEDși un minute pulsat pe Microcontroler Arduino
Acest ceas unic cu iluminare de fundal LED și minute pulsate a fost realizat folosind cipul de control TLC5940 PWM. Lui sarcina principală este de a extinde numărul de contacte cu modulație PWM. O altă caracteristică a acestui ceas este că a convertit un voltmetru analogic într-un dispozitiv care măsoară minutele. Pentru a face acest lucru, o nouă scară a fost tipărită pe o imprimantă standard și lipită peste cea veche. Ca atare, al 5-lea minut nu este numărat, doar că în timpul celui de-al cincilea minut contorul de timp arată săgeata care indică sfârșitul scalei (în afara scalei). Controlul principal este implementat pe microcontrolerul Arduino Uno.

Pentru a se asigura că lumina de fundal a ceasului nu strălucea prea puternic într-o cameră întunecată, a fost implementat un circuit pentru a regla automat luminozitatea în funcție de iluminare (a fost folosit un fotorezistor).

Pasul 1: Componentele necesare

Iată ce veți avea nevoie:

• Modul voltmetru analogic 5V DC;
• Microcontroler Arduino UNO sau alt Arduino potrivit;
• Asamblare Placa Arduino(placa proto);
• Modul DS1307 Real Time Clock (RTC);
• Modul cu controler PWM TLC5940;
• Ilumini de fundal LED petal – 12 buc.;
• Componente pentru asamblarea unui circuit de control automat al luminozității (LDR).

De asemenea, pentru producția altor componente ale proiectului, este de dorit să aveți acces la o imprimantă 3D și o mașină de tăiat cu laser. Se presupune că aveți acest acces, așa că instrucțiunile vor include desene de fabricație în etapele corespunzătoare.

Pasul 2: Apelați

Cadranul este format din trei părți (straturi) tăiate pe o mașină de tăiat cu laser din tablă MDF de 3 mm, care sunt fixate împreună cu șuruburi. O placă fără fante (dreapta jos în imagine) este plasată sub o altă placă pentru a poziționa LED-urile (stânga jos). Apoi, LED-urile individuale sunt plasate în sloturile corespunzătoare, iar panoul frontal este pus deasupra (sus în figură). Patru găuri sunt găurite de-a lungul marginii cadranului, prin care toate cele trei părți sunt fixate împreună cu șuruburi.

• Pentru a testa performanța LED-urilor în această etapă, a fost folosită o baterie tip monedă CR2032;
• Pentru fixarea LED-urilor au fost folosite mici benzi de bandă adezivă, care au fost lipite de spatele LED-urilor;
• Toate picioarele LED au fost pre-îndoite în consecință;
• Au fost reforate găurile de-a lungul marginilor, prin care s-a efectuat șurubul. S-a dovedit că acest lucru era mult mai convenabil.

Desenul tehnic al pieselor cadranului este disponibil la:

Pasul 3: Proiectați circuitul

În această etapă a fost dezvoltat schema electrica. În acest scop au fost folosite diverse manuale și ghiduri. Nu vom aprofunda acest proces; cele două fișiere de mai jos arată circuitul electric finit care a fost utilizat în acest proiect.

Pasul 4: Conectarea plăcii de circuite Arduino

1. Primul pas este să dezlipiți toate contactele ac de pe plăcile de circuite și plăcile de secțiune;
2. Mai mult, datorită faptului că puterea de 5V și GND sunt folosite de atât de multe plăci și dispozitive periferice, pentru fiabilitate, două fire au fost lipite la 5V și GND la placa de circuite;
3. Apoi, un controler TLC5940 PWM a fost instalat lângă contactele folosite;
4. Apoi controlerul TLC5940 este conectat conform schemei de conectare;
5. Pentru a putea folosi bateria, pe marginea plăcii de circuite a fost instalat un modul RTC. Dacă îl lipiți în mijlocul plăcii, marcajele pinului nu vor fi vizibile;
6. Modulul RTC a fost conectat conform schemei de conectare;
7. Circuitul a fost asamblat control automat luminozitate (LDR), îl puteți găsi aici
8. Firele pentru voltmetru sunt conectate prin conectarea firelor la pinul 6 și GND.
9. La sfârșit, au fost lipite 13 fire pentru LED-uri (În practică, s-a dovedit că este mai bine să faceți acest lucru înainte de a trece la pasul 3).

Pasul 5: Cod

Codul de mai jos a fost compilat din diferite componente ale ceasului găsite pe Internet. A fost complet depanat și acum este complet funcțional și au fost adăugate câteva comentarii destul de detaliate. Dar înainte de a încărca în microcontroler, luați în considerare următoarele puncte:

• Înainte de a flashiza firmware-ul Arduino, trebuie să decomentați linia care setează ora:
  rtc.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__))
  După ce ați afișat intermitent controlerul cu această linie (ora este setată), trebuie să îl comentați din nou și să afișați din nou controlerul. Acest lucru permite modulului RTC să folosească bateria pentru a-și aminti ora în cazul în care se pierde alimentarea principală.
• De fiecare dată când utilizați „Tlc.set()”, trebuie să utilizați „Tlc.update”

Pasul 6: Inelul exterior

Inelul exterior al ceasului a fost imprimat 3D folosind o imprimantă Replicator Z18. Se atașează la ceas folosind șuruburi partea din față ore. Mai jos este un fișier cu un model 3D al inelului pentru imprimare pe o imprimantă 3D.

Pasul 7: Asamblarea ceasului

Microcontrolerul Arduino cu toate celelalte componente electronice a fost fixat pe spatele ceasului folosind șuruburi și piulițe ca distanțiere. Apoi am conectat toate LED-urile, voltmetrul analogic și LDR la firele care au fost lipite anterior la placa de circuit. Toate LED-urile sunt interconectate printr-un picior și conectate la pinul VCC de pe controlerul TLC5940 (o bucată de sârmă este pur și simplu lipită într-un cerc).

În timp ce toate acestea nu sunt foarte bine izolate de scurtcircuite, dar lucrul la aceasta va continua în versiunile viitoare.

Ceas mare cu LED

Introducere.

Totul a început așa. La casa mea aveam un ceas deşteptător mecanic vechi (fabricat în URSS), care avea probleme mecanice. Am decis să construiesc un ceas electronic. Prima problemă este ce indicator să alegeți. VLI și GRI nu sunt potrivite din cauza diferențelor mari de temperatură la dacha. LCD nu mai este necesar din același motiv. Rămășițe Indicator LED. M-am săturat să mă uit la cifre mici pe indicatori, iar indicatorii mari cu șapte segmente sunt rari și scumpi. S-a decis realizarea unui indicator cu o înălțime a cifrelor de 50 mm din LED-uri verzi individuale.

Ne-am dat seama de indicator, dar trebuie gestionat cumva. În acest caz, ceasul ar trebui să funcționeze chiar dacă nu există curent pentru o perioadă lungă de timp. O vom face pe un ATTiny2313 MK și un cip RTC DS1307, care are și un controler de putere încorporat și vă permite să conectați o baterie.

1. Indicator.

O vom face, așa cum am spus deja, din LED-uri verzi individuale cu un diametru de 5 mm. Iată diagrama indicatorului:

Nu sunt multe de explicat aici. Rezistoarele limitatoare de curent, diodele sunt necesare pentru desenul frumos al numerelor. Fiecare dreptunghi din diagramă ar trebui să aibă o cifră (diagrama este aceeași pentru toate), cu două puncte separate în mijloc.

2. Partea principală.

Circuitul, așa cum am spus deja, se bazează pe ATTiny2313 și DS1307. Iată-l:

Acest lucru necesită unele explicații. În dreapta sunt două lumini duble cu șapte segmente și două LED-uri - circuit intern indicator mic cu OA. De ce doi indicatori? Noaptea, un indicator mare cu o strălucire strălucitoare poate interfera cu somnul (ceasul va fi lângă pat), astfel încât indicația poate fi comutată la un indicator mic folosind comutatorul SW1. În poziția „Noapte”. Un indicator mic funcționează în poziția „Ziua”. - mare. Am luat acest mic indicator de la maşină de spălat, pinout-ul este pe aragaz. baterie 3V, CR2032. Tranzistoarele Q1-Q4 pot fi înlocuite cu orice alte tranzistoare PNP de putere redusă, de exemplu KT315. Q6-Q9 - pe PNP cu un curent CE de cel puțin 1A, Q5 - pe NPN cu un curent de colector de cel puțin 0,4A. Sursa de alimentare poate fi oricare cu o tensiune de 9-20V, polaritatea nu este importantă, puteți folosi chiar și tensiune alternativă. Curent nu mai puțin de 1A. Stabilizatorul U4 trebuie instalat pe radiator. Apropo, cu atât mai puțin tensiune de intrare- cu atât este mai ușoară viața stabilizatorului. BP-ul meu este cam asa:

Acum să trecem la asamblare.

3. Asamblare.

Să mergem la magazin și să cumpărăm piese.

Facem plăci și începem lipirea. Lipirea a 88 de LED-uri, același număr de rezistențe și 44 de diode nu este ușoară, dar merită.

Acum conectăm totul cu fire. Folosesc cabluri și conectori PLS/PBS. Aceste imagini vă vor ajuta:

Acum afișăm MK. Iata sigurantele:

Și pornește:

Butoanele și conectorii pe care le-am folosit sunt:

4. Corp.

Am facut caroseria din placaj si un bloc de 20*40, am slefuit-o si l-am lacuit. Am instalat două elemente de fixare pe spate pentru montare pe perete.

Apropo, pentru a sigila geamurile indicatoare am folosit folie din sticle verzi, arată frumos și protejează de expunerea la soare.

Acum cateva poze:

Fotografia arată un prototip pe care l-am asamblat pentru a depana programul care va gestiona întreaga instalație. Doilea arduino nanoîn colțul din dreapta sus al aspectului nu are legătură cu proiectul și iese acolo chiar așa, nu trebuie să-i acordați atenție.

Câteva despre principiul de funcționare: Arduino preia date de la temporizatorul DS323, le procesează, determină nivelul de lumină folosind un fotorezistor, apoi trimite totul către MAX7219 și, la rândul său, luminează segmentele necesare cu luminozitatea necesară. De asemenea, folosind trei butoane, puteți seta anul, luna, ziua și ora după cum doriți. În fotografie, indicatorii afișează timpul și temperatura, care sunt preluate de la un senzor digital de temperatură

Principala dificultate în cazul meu este că indicatoarele de 2,7 inci au un anod comun și au trebuit, în primul rând, să se împrietenească cumva cu max7219, care este proiectat pentru indicatoare cu un catod comun și, în al doilea rând, să rezolve problema cu lor. sursă de alimentare, deoarece au nevoie de 7,2 volți pentru strălucire, pe care max7219 singur nu poate oferi. După ce am cerut ajutor pe un forum, am primit un răspuns.

Soluția din captura de ecran:


Un microcircuit este atașat la ieșirile segmentelor de la max7219, care inversează semnalul și la fiecare pin care ar trebui conectat la catod comun Display-ul este conectat la un circuit de trei tranzistori, care, de asemenea, își inversează semnalul și cresc tensiunea. Astfel, avem posibilitatea de a conecta afișaje cu un anod comun și o tensiune de alimentare de peste 5 volți la max7219

Am conectat un indicator pentru test, totul merge, nimic nu fumeaza

Să începem să colectăm.

Principiul atașării indicatorilor a rămas același ca pe.

Marcam poziția indicatoarelor și componentelor folosind un șablon de plexiglas realizat pentru comoditate.

Proces de marcare

Desenăm căi și gravăm.

scăldat în clorură ferică

Gata!
placa de control:


panou indicativ:

Placa de control a ieșit grozav, pista de pe placa de afișare nu a fost consumată critic, poate fi reparată, este timpul să lipiți. De data aceasta mi-am pierdut virginitatea SMD și am inclus componente 0805 în circuit. Cel puțin, primele rezistențe și condensatoare au fost lipite la locul lor. Cred că o să mă fac mai bine, va fi mai ușor.
Pentru lipire am folosit flux pe care l-am cumpărat. Lipirea cu el este o plăcere acum folosesc colofoniu cu alcool doar pentru cositorit.

Iată plăcile terminate. Placa de control are un loc pentru un Arduino nano, un ceas, precum și ieșiri pentru conectarea la placa de afișare și senzori (fotorezistor pentru luminozitate automată și termometru digital ds18s20) și o sursă de alimentare cu tensiune de ieșire reglabilă (pentru dispozitive mari cu șapte segmente) și pentru alimentarea ceasului și a Arduino, pe placa de afișare există prize de montare pentru afișaje, prize pentru max2719 și uln2003a, o soluție pentru alimentarea a patru mari șapte -dispozitive cu segmente și o grămadă de jumperi.

panou de control din spate

Placa de afișare din spate:

Instalare smd groaznică:

Lansa

Ceas cu temporizator cu alarmă sonoră pentru controlul aparatelor de uz casnic.

Un cronometru este un dispozitiv care stabilit ora pornește sau oprește echipamentul cu contactele sale de comutare. Cronometrele în timp real vă permit să setați timpul de declanșare la o oră stabilită din zi. Cel mai mult exemplu simplu un astfel de cronometru va fi un ceas cu alarmă.

Domeniul de aplicare al temporizatorului este extins:
- controlul luminii;
- gestionarea udarii plantelor de casa si gradina;
- controlul ventilatiei;
- managementul acvariului;
- controlul încălzitoarelor electrice și așa mai departe.

Cronometrul propus poate fi realizat rapid și ieftin chiar și de un radioamator începător.
Am făcut-o pe baza designerului de ceasuri. ()

Trebuia să folosesc un cronometru pentru a controla udarea plantelor la dacha.

Urmărește întregul proces de producție în videoclip:

Pasul unu. Cablajul plăcii temporizatorului.
Circuitul cronometrului
Tot ce este necesar este să lipiți componentele conform schemei de circuit panouși lipiți două fire de la emițătorul piezo al ceasului. Colectăm cea mai simplă schemă cu releu intermediar si comutator tranzistor. Când primul impuls al semnalului sonor este trimis de la ceas, releul P1 este pornit, contactul normal deschis se închide și pornește sarcina și, în același timp, prin al doilea contact normal deschis al releului P1 și cel normal închis. contactul releului de timp, releul P1 se autoblochează. Împreună cu sarcina, releul de timp PB este pornit - începe numărătoarea inversă a timpului de funcționare a sarcinii specificat. La sfârșitul acestui timp, RV deschide contactul și releul P1 este dezactivat, sarcina este oprită. Circuitul este pregătit pentru următorul ciclu. Dioda servește la prevenirea unui impuls invers în circuitul ceasului (poate fi utilizată orice diodă de putere redusă). LED pentru a indica activarea sarcinii. În acest circuit, aveți nevoie de un releu intermediar cu două contacte normal deschise, dar nu l-am avut - am folosit două relee chinezești (bobinele sunt conectate în paralel, dacă sarcina este mai puternică, atunci trebuie să utilizați). un releu cu contacte mai puternice. Am avut un adaptor de 12V și i-am instalat circuitul direct pe placa. În principiu, poate fi folosită orice sursă de alimentare de 12V de putere redusă.

Așa a ieșit designul de weekend. A fost interesant de testat noua schema deci totul s-a facut rapid. În viitor, va fi necesar să faceți un caz și să plasați acolo o tablă și o ștafetă de timp. Un începător poate face singur un astfel de cronometru fără a cheltui mult timp și bani. Și unde să le folosești depinde de tine de a decide.

Toată munca a durat câteva seri de weekend și 75 de ruble (