Απλό DIY διάγραμμα κυκλώματος ηλεκτρονικού ρολογιού. Πολυλειτουργικό ρολόι χειρός LED
Πριν από λίγο καιρό έγινε η ανάγκη να έχω ένα ρολόι στο σπίτι, αλλά μόνο ένα ηλεκτρονικό, αφού δεν μου αρέσουν τα ρολόγια, γιατί κάνουν τικ. Έχω αρκετή εμπειρία σε κυκλώματα συγκόλλησης και χάραξης. Αφού έψαξα στο Διαδίκτυο και διάβασα λίγη λογοτεχνία, αποφάσισα να επιλέξω το πιο απλό σχέδιο, αφού δεν χρειάζομαι ρολόι με ξυπνητήρι.
Επέλεξα αυτό το σχέδιο γιατί είναι εύκολο φτιάξε το δικό σου ρολόι
Ας ξεκινήσουμε, λοιπόν, τι χρειαζόμαστε για να φτιάξουμε ένα ρολόι με τα χέρια μας; Λοιπόν, φυσικά, χέρια, ικανότητα (ούτε καν μεγάλη) στην ανάγνωση διαγραμμάτων κυκλωμάτων, κολλητήρι και ανταλλακτικά. Εδώ είναι μια πλήρης λίστα με αυτά που χρησιμοποίησα:
10 MHz quartz – 1 τεμ., μικροελεγκτής ATtiny 2313, αντιστάσεις 100 Ohm – 8 τεμ., 3 τεμ. 10 kOhm, 2 πυκνωτές των 22 pF, 4 τρανζίστορ, 2 κουμπιά, ένδειξη LED 4-bit KEM-5641-ASR (RL-F5610SBAW/D15). Έκανα την εγκατάσταση σε PCB μονής όψης.
Αλλά υπάρχει ένα ελάττωμα σε αυτό το σύστημα: οι ακίδες του μικροελεγκτή (εφεξής MK), οι οποίοι είναι υπεύθυνοι για τον έλεγχο των εκκενώσεων, δέχονται αρκετά αξιοπρεπές φορτίο. Το συνολικό ρεύμα είναι πολύ υψηλότερο από το μέγιστο ρεύμα θύρας, αλλά με δυναμική ένδειξη το MK δεν έχει χρόνο να υπερθερμανθεί. Για να αποτρέψουμε τη δυσλειτουργία του MK, προσθέτουμε αντιστάσεις 100 Ohm στα κυκλώματα εκφόρτισης.
Σε αυτό το σχήμα, ο δείκτης ελέγχεται σύμφωνα με την αρχή της δυναμικής ένδειξης, σύμφωνα με την οποία τα τμήματα του δείκτη ελέγχονται από σήματα από τις αντίστοιχες εξόδους του MK. Ο ρυθμός επανάληψης αυτών των σημάτων είναι μεγαλύτερος από 25 Hz και εξαιτίας αυτού, η λάμψη των αριθμών του δείκτη φαίνεται συνεχής.
Ηλεκτρονικά ρολόγια κατασκευασμένα σύμφωνα με το παραπάνω σχήμα μπορεί να δείχνει μόνο την ώρα (ώρες και λεπτά) και τα δευτερόλεπτα εμφανίζονται με μια κουκκίδα μεταξύ των τμημάτων, το οποίο αναβοσβήνει. Για τον έλεγχο του τρόπου λειτουργίας του ρολογιού, παρέχονται στη δομή του διακόπτες με κουμπιά, οι οποίοι ελέγχουν τη ρύθμιση των ωρών και των λεπτών. Αυτό το κύκλωμα τροφοδοτείται από τροφοδοτικό 5 V. Κατά την κατασκευή της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, συμπεριλήφθηκε στο κύκλωμα δίοδος zener 5V.
Επειδή έχω τροφοδοτικό 5V, απέκλεισα τη δίοδο zener από το κύκλωμα.
Για την κατασκευή της πλακέτας, το κύκλωμα εφαρμόστηκε χρησιμοποιώντας σίδερο. Δηλαδή, το τυπωμένο κύκλωμα τυπώθηκε σε εκτυπωτή inkjet χρησιμοποιώντας γυαλιστερό χαρτί· μπορεί να ληφθεί από σύγχρονα γυαλιστερά περιοδικά. Στη συνέχεια κόπηκε ο κειτόλιθος του απαιτούμενου μεγέθους. Το μέγεθός μου αποδείχθηκε ότι είναι 36 * 26 mm. Ένα τόσο μικρό μέγεθος οφείλεται στο γεγονός ότι όλα τα εξαρτήματα επιλέγονται σε πακέτο SMD.
Η σανίδα χαράχθηκε χρησιμοποιώντας χλωριούχο σίδηρο (FeCl3). Η χάραξη κράτησε περίπου μία ώρα, αφού το μπάνιο με τη σανίδα ήταν πάνω στο τζάκι, η υψηλή θερμοκρασία επηρεάζει το χρόνο χάραξης, δεν χρησιμοποιήθηκε χαλκός στην σανίδα. Μην το παρακάνετε όμως με τη θερμοκρασία.
Ενώ συνεχιζόταν η διαδικασία χάραξης, για να μην βάλω τα μυαλά μου και γράψω υλικολογισμικό για να λειτουργεί το ρολόι, πήγα στο Διαδίκτυο και βρήκα υλικολογισμικό για αυτό το σχήμα. Μπορείτε επίσης να βρείτε πώς να αναβοσβήσετε το MK στο Διαδίκτυο. Χρησιμοποίησα έναν προγραμματιστή που αναβοσβήνει μόνο ATMEGA MK.
Και τέλος, η πλακέτα μας είναι έτοιμη και μπορούμε να αρχίσουμε να κολλάμε τα ρολόγια μας. Για τη συγκόλληση χρειάζεστε ένα κολλητήρι 25 W με λεπτό άκρο για να μην καεί το MK και άλλα μέρη. Πραγματοποιούμε τη συγκόλληση προσεκτικά και κατά προτίμηση κολλάμε όλα τα πόδια του MK την πρώτη φορά, αλλά μόνο ξεχωριστά. Για όσους δεν το γνωρίζουν, ξέρουν ότι τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται σε συσκευασία SMD έχουν κασσίτερο στους ακροδέκτες τους για γρήγορη συγκόλληση.
Και έτσι φαίνεται η σανίδα με τα συγκολλημένα μέρη.
Η φωτογραφία δείχνει ένα πρωτότυπο που συναρμολόγησα για τον εντοπισμό σφαλμάτων του προγράμματος που θα διαχειρίζεται ολόκληρη αυτή την εγκατάσταση. Το δεύτερο arduino nano στην επάνω δεξιά γωνία του breadboard δεν ανήκει στο έργο και κολλάει εκεί ακριβώς έτσι, δεν χρειάζεται να του δώσετε προσοχή. 
Λίγα λόγια για την αρχή λειτουργίας: Το Arduino παίρνει δεδομένα από το χρονόμετρο DS323, τα επεξεργάζεται, καθορίζει το επίπεδο φωτός χρησιμοποιώντας μια φωτοαντίσταση, στη συνέχεια στέλνει τα πάντα στο MAX7219 και, με τη σειρά του, φωτίζει τα απαιτούμενα τμήματα με την απαιτούμενη φωτεινότητα. Επίσης, χρησιμοποιώντας τρία κουμπιά, μπορείτε να ρυθμίσετε το έτος, τον μήνα, την ημέρα και την ώρα όπως θέλετε. Στη φωτογραφία, οι ενδείξεις εμφανίζουν την ώρα και τη θερμοκρασία, η οποία λαμβάνεται από έναν ψηφιακό αισθητήρα θερμοκρασίας
Η κύρια δυσκολία στην περίπτωσή μου είναι ότι οι δείκτες 2,7 ιντσών έχουν κοινή άνοδο και έπρεπε, πρώτον, να κάνουν φίλους με κάποιο τρόπο το max7219, το οποίο έχει σχεδιαστεί για δείκτες με κοινή κάθοδο, και δεύτερον, να λύσουν το πρόβλημα με τους τροφοδοτικό, αφού χρειάζονται 7,2 βολτ για λάμψη, που από μόνο του το max7219 δεν μπορεί να προσφέρει. Έχοντας ζητήσει βοήθεια σε ένα φόρουμ, έλαβα μια απάντηση.
Η λύση στο στιγμιότυπο οθόνης: 
Στις εξόδους των τμημάτων από max7219 συνδέεται ένα μικροκύκλωμα, το οποίο αντιστρέφει το σήμα και ένα κύκλωμα τριών τρανζίστορ συνδέεται σε κάθε έξοδο, το οποίο θα πρέπει να συνδεθεί στην κοινή κάθοδο της οθόνης, η οποία επίσης αναστρέφει το σήμα της και αυξάνει το Τάση. Έτσι, έχουμε την ευκαιρία να συνδέσουμε οθόνες με κοινή άνοδο και τάση τροφοδοσίας άνω των 5 βολτ στο max7219
Συνέδεσα έναν δείκτη για τη δοκιμή, όλα λειτουργούν, τίποτα δεν καπνίζει 
Ας αρχίσουμε να συλλέγουμε.
Αποφάσισα να χωρίσω το κύκλωμα σε 2 μέρη λόγω του τεράστιου αριθμού άλτων στην έκδοση που χώριζαν τα στραβά πόδια μου, όπου όλα ήταν σε μια σανίδα. Το ρολόι θα αποτελείται από μια μονάδα οθόνης και μια μονάδα ισχύος και ελέγχου. Αποφασίστηκε να μαζευτεί πρώτα το τελευταίο. Ζητώ από αισθητικούς και έμπειρους ραδιοερασιτέχνες να μην λιποθυμήσουν λόγω της σκληρής μεταχείρισης των εξαρτημάτων. Δεν έχω καμία επιθυμία να αγοράσω έναν εκτυπωτή για χάρη του LUT, οπότε το κάνω με τον παλιό τρόπο - εξασκούμαι σε ένα κομμάτι χαρτί, ανοίγω τρύπες σύμφωνα με ένα πρότυπο, σχεδιάζω μονοπάτια με μαρκαδόρο και μετά χαράζω.Η αρχή της προσάρτησης δεικτών παρέμεινε η ίδια όπως και στις.
Σημειώνουμε τη θέση των ενδείξεων και των εξαρτημάτων χρησιμοποιώντας ένα πρότυπο plexiglass που έχει κατασκευαστεί για ευκολία.
Διαδικασία σήμανσης
Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας ένα πρότυπο, ανοίγουμε τρύπες στα σωστά σημεία και δοκιμάζουμε όλα τα εξαρτήματα. Όλα ταίριαξαν τέλεια.
Σχεδιάζουμε μονοπάτια και χαράσσουμε. 
κολύμβηση σε χλωριούχο σίδηρο 
Ετοιμος!
πίνακας ελέγχου: 
πίνακας ενδείξεων: 
Ο πίνακας ελέγχου αποδείχθηκε υπέροχος, το κομμάτι στην πλακέτα οθόνης δεν είχε φαγωθεί πολύ, μπορεί να διορθωθεί, ήρθε η ώρα να κολλήσετε. Αυτή τη φορά έχασα την παρθενία μου από το SMD και συμπεριέλαβα εξαρτήματα 0805 στο κύκλωμα. Τουλάχιστον, οι πρώτες αντιστάσεις και πυκνωτές συγκολλήθηκαν στη θέση τους. Νομίζω ότι θα γίνω καλύτερος σε αυτό, θα είναι πιο εύκολο.
Για κολλήσεις χρησιμοποίησα flux που αγόρασα. Η συγκόλληση με αυτό είναι απόλαυση· τώρα χρησιμοποιώ αλκοολούχο κολοφώνιο μόνο για επικασσιτέρωση.
Εδώ είναι οι έτοιμοι πίνακες. Η πλακέτα ελέγχου διαθέτει θέση για ένα Arduino nano, ένα ρολόι, καθώς και εξόδους για σύνδεση με την πλακέτα οθόνης και αισθητήρες (φωτοαντίσταση για αυτόματη φωτεινότητα και ψηφιακό θερμόμετρο ds18s20) και τροφοδοτικό με ρυθμιζόμενη τάση εξόδου (για μεγάλα συσκευές επτά τμημάτων) και για την τροφοδοσία του ρολογιού και του Arduino, στην πλακέτα οθόνης υπάρχουν υποδοχές τοποθέτησης για οθόνες, υποδοχές για max2719 και uln2003a, μια λύση για την τροφοδοσία τεσσάρων μεγάλων συσκευών επτά τμημάτων και ένα σωρό βραχυκυκλωτήρες.
πίσω πλακέτα ελέγχου 
Πίσω πίνακας ενδείξεων: 
Τρομερή εγκατάσταση smd: 
Εκτόξευση
Αφού κολλήσετε όλα τα καλώδια, τα κουμπιά και τους αισθητήρες, ήρθε η ώρα να τα ενεργοποιήσετε όλα. Η πρώτη εκτόξευση αποκάλυψε αρκετά προβλήματα. Η τελευταία μεγάλη ενδεικτική λυχνία δεν άναψε και οι υπόλοιπες έλαμπαν αμυδρά. Αντιμετώπισα το πρώτο πρόβλημα συγκολλώντας το πόδι του τρανζίστορ SMD και με το δεύτερο - ρυθμίζοντας την τάση που παράγεται από το lm317.ΕΙΝΑΙ ΖΩΝΤΑΝΟ!
Ένα απλό ρολόι LED μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας έναν φτηνό ελεγκτή PIC16F628A. Φυσικά, τα καταστήματα είναι γεμάτα από διάφορα ηλεκτρονικά ρολόγια, αλλά οι λειτουργίες τους μπορεί είτε να μην έχουν θερμόμετρο ή ξυπνητήρι είτε να μην λάμπουν στο σκοτάδι. Και γενικά, μερικές φορές θέλετε απλώς να κολλήσετε κάτι μόνοι σας, αντί να αγοράσετε έτοιμα. Κάντε κλικ για να μεγεθύνετε το διάγραμμα.
Τα προσφερόμενα ρολόγια έχουν ημερολόγιο. Έχει δύο επιλογές για την εμφάνιση της ημερομηνίας - τον μήνα ως αριθμό ή συλλαβή, όλα αυτά διαμορφώνονται μετά την εισαγωγή της ημερομηνίας, αλλάζοντας περαιτέρω με το κουμπί S1ενώ εμφανίζεται η επιθυμητή παράμετρος, θερμόμετρο. Υπάρχουν υλικολογισμικά για διαφορετικούς αισθητήρες. Δείτε τη συσκευή μέσα στη θήκη:
Όλοι γνωρίζουν ότι οι συντονιστές χαλαζία δεν είναι ιδανικοί στην ακρίβεια και μέσα σε λίγες εβδομάδες το σφάλμα συσσωρεύεται. Για την καταπολέμηση αυτού του προβλήματος, το ρολόι έχει μια διόρθωση ρυθμού, η οποία ορίζεται από παραμέτρους SHΚαι SL. Περισσότερες λεπτομέρειες:
SH=42 και SL=40 προωθούνται κατά 5 λεπτά την ημέρα.
Το SH=46 και το SL=40 καθυστερούν κατά 3 λεπτά την ημέρα.
SH=40 και SL=40 προωθούνται κατά 2 λεπτά την ημέρα.
Το SH=45 και το SL=40 είναι πίσω κατά 1 λεπτό την ημέρα.
SH=44 και SL=С0 - αυτό προωθείται κατά 1 λεπτό την ημέρα.
SH=45 και SL=00 - αυτή η διόρθωση είναι απενεργοποιημένη.
Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να επιτύχετε τέλεια ακρίβεια. Αν και θα πρέπει να προσαρμόσετε τη διόρθωση αρκετές φορές μέχρι να ρυθμιστεί τέλεια. Και τώρα φαίνεται ξεκάθαρα η λειτουργία ενός ηλεκτρονικού ρολογιού:
θερμοκρασία 29 βαθμοί Κελσίου
Ως δείκτες, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε είτε συγκροτήματα καντράν LED, τα οποία υποδεικνύονται στο ίδιο το διάγραμμα, είτε να τα αντικαταστήσετε με συνηθισμένα στρογγυλά σούπερ φωτεινά LED - τότε αυτά τα ρολόγια θα είναι ορατά από μακριά και θα μπορούν να κρεμαστούν ακόμη και στο δρόμο.
|
|
Ένας φορτιστής κινητού τηλεφώνου με ένα τρανζίστορ είναι μια μέθοδος για την αύξηση της αξιοπιστίας. Υπάρχουν πολλά σχέδια και κυκλώματα φορτιστών για κινητά τηλέφωνα. Σήμερα θα μιλήσουμε για τα χαρακτηριστικά και τα κυκλώματα των φορτιστών που κατασκευάζονται σε δύο τρανζίστορ. Τις περισσότερες φορές, η τάση εξόδου των φορτιστών περιορίζεται στα 7,8 βολτ.Ρολόι με ηχητικό ξυπνητήρι για έλεγχο οικιακών συσκευών.
Ο χρονοδιακόπτης είναι μια συσκευή που ενεργοποιεί ή απενεργοποιεί τον εξοπλισμό σε μια καθορισμένη ώρα με τις επαφές μεταγωγής του. Οι χρονομετρητές πραγματικού χρόνου σάς επιτρέπουν να ρυθμίσετε την ώρα ενεργοποίησης μια καθορισμένη ώρα της ημέρας. Το απλούστερο παράδειγμα ενός τέτοιου χρονοδιακόπτη θα ήταν ένα ξυπνητήρι.
Το πεδίο εφαρμογής του χρονοδιακόπτη είναι εκτεταμένο:
- έλεγχος φωτισμού
- διαχείριση ποτίσματος φυτών σπιτιού και κήπου.
- έλεγχος εξαερισμού.
- διαχείριση ενυδρείου
- έλεγχος ηλεκτρικών θερμαντήρων και ούτω καθεξής.
Ο προτεινόμενος χρονοδιακόπτης μπορεί να κατασκευαστεί γρήγορα και οικονομικά ακόμη και από έναν αρχάριο ραδιοερασιτέχνη.
Το έφτιαξα με βάση τον σχεδιαστή του ρολογιού. ()
Χρειάστηκε να χρησιμοποιήσω ένα χρονόμετρο για να ελέγξω το πότισμα των φυτών στη ντάτσα.
Δείτε όλη τη διαδικασία κατασκευής στο βίντεο:
Κατάλογος εργαλείων και υλικών
- οποιοδήποτε ηλεκτρονικό ρολόι με ήχο συναγερμού.
-κατσαβίδι;
- ψαλίδι;
- κολλητήρι?
-λινός;
- δύο ρελέ 12V.
- Τροφοδοσία 12 V από αντάπτορα.
- καλώδια σύνδεσης.
- φύλλο PCB για πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος ή breadboard.
-Βιομηχανικό ή σπιτικό ρελέ χρόνου.
-αντίσταση;
- τρανζίστορ KT815 (ή ανάλογα).
- δίοδος.
Βήμα πρώτο. Καλωδίωση πλακέτας χρονοδιακόπτη.
Κύκλωμα χρονοδιακόπτη
Το μόνο που χρειάζεται είναι να κολλήσετε τα εξαρτήματα σύμφωνα με το διάγραμμα σε μια πλάκα ψωμιού και να κολλήσετε δύο καλώδια από τον πιεζοηλεκτρικό πομπό του ρολογιού. Ας συναρμολογήσουμε ένα απλό κύκλωμα με ένα ενδιάμεσο ρελέ και έναν διακόπτη τρανζίστορ. Όταν ο πρώτος παλμός ενός ηχητικού σήματος αποστέλλεται από το ρολόι, το ρελέ P1 είναι ενεργοποιημένο, η κανονικά ανοιχτή επαφή κλείνει και ενεργοποιεί το φορτίο και ταυτόχρονα, μέσω της δεύτερης κανονικά ανοιχτής επαφής του ρελέ P1 και του κανονικά κλειστού επαφή του ρελέ χρόνου, το ρελέ P1 αυτοκλειδώνει. Μαζί με το φορτίο, το PB ρελέ χρόνου είναι ενεργοποιημένο - αρχίζει η αντίστροφη μέτρηση του καθορισμένου χρόνου λειτουργίας φορτίου. Στο τέλος αυτού του χρόνου, το RV ανοίγει την επαφή και το ρελέ P1 απενεργοποιείται, το φορτίο απενεργοποιείται. Το κύκλωμα είναι έτοιμο για τον επόμενο κύκλο. Η δίοδος χρησιμεύει για να αποτρέψει έναν αντίστροφο παλμό στο κύκλωμα ρολογιού (μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιαδήποτε δίοδος χαμηλής ισχύος). LED για ένδειξη ενεργοποίησης φορτίου. Σε αυτό το κύκλωμα, χρειάζεστε ένα ενδιάμεσο ρελέ με δύο κανονικά ανοιχτές επαφές, αλλά δεν είχα μία - χρησιμοποίησα δύο κινέζικα ρελέ (τα πηνία συνδέονται παράλληλα). Εάν το φορτίο είναι πιο ισχυρό, τότε πρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα ρελέ με πιο ισχυρές επαφές. Είχα έναν προσαρμογέα 12V και εγκατέστησα το κύκλωμά του απευθείας στο breadboard. Κατ 'αρχήν, μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιαδήποτε πηγή τροφοδοσίας 12 V χαμηλής ισχύος.
Εν ολίγοις, το ρολόι ενεργοποιεί το φορτίο και το ρελέ χρόνου απενεργοποιείται μετά τη λήξη της καθυστέρησης.
Εάν δεν έχετε βιομηχανικό ρελέ χρόνου, μπορείτε να το φτιάξετε μόνοι σας χρησιμοποιώντας ένα απλό σχέδιο. Καθώς η χωρητικότητα του πυκνωτή C1 αυξάνεται, ο χρόνος λειτουργίας του ρελέ αυξάνεται.
Βήμα δυο. Έλεγχος της λειτουργίας του χρονοδιακόπτη.
Το κύκλωμά μου λειτούργησε την πρώτη φορά που το άνοιξα.
Το μόνο που μένει είναι να ρυθμίσετε την ώρα του ξυπνητηριού. Το ρολόι μου έχει δύο ρυθμίσεις ώρας αφύπνισης. Για την περίπτωσή μου, αρκεί να ενεργοποιήσετε το πότισμα, για παράδειγμα, το πρωί στις 7 το πρωί για μία ώρα και το βράδυ στις 20 το βράδυ, το νερό ξανά. Όταν πατάτε τα κουμπιά του ρολογιού, εκπέμπονται ηχητικά σήματα, επομένως κατά τη ρύθμιση, το κύκλωμα του χρονοδιακόπτη πρέπει να απενεργοποιείται για την αποφυγή ψευδών συναγερμών. Το ρολόι μου έχει μια λειτουργία "chime" - κάθε ώρα από τις 8 έως τις 20 το πρωί, δηλαδή, εκτός από το ξυπνητήρι, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτά τα σήματα εάν είναι απαραίτητο. Εάν δεν είναι απαραίτητο, τότε η λειτουργία "chimes" είναι απενεργοποιημένη.
Έτσι προέκυψε το σχέδιο του Σαββατοκύριακου. Ήταν ενδιαφέρον να δοκιμάσουμε το νέο σχήμα, οπότε όλα έγιναν γρήγορα. Στο μέλλον, θα χρειαστεί να φτιάξετε μια θήκη και να τοποθετήσετε εκεί μια πλακέτα και ένα ρελέ χρόνου. Ένας αρχάριος μπορεί να φτιάξει μόνος του ένα τέτοιο χρονόμετρο χωρίς να ξοδέψει πολύ χρόνο και χρήμα. Και το πού θα τα χρησιμοποιήσετε εξαρτάται από εσάς να αποφασίσετε.
Όλη η δουλειά πήρε μερικά βράδια του Σαββατοκύριακου και 75 ρούβλια (
Θυμάμαι... Πριν από τριάντα χρόνια, έξι δείκτες ήταν ένας μικρός θησαυρός. Όποιος μπορούσε στη συνέχεια να φτιάξει ένα ρολόι χρησιμοποιώντας τη λογική TTL με τέτοιους δείκτες, θεωρούνταν εξελιγμένος ειδικός στον τομέα του.
Η λάμψη των δεικτών εκκένωσης αερίου φαινόταν πιο ζεστή. Μετά από λίγα λεπτά αναρωτιόμουν αν αυτές οι παλιές λάμπες θα λειτουργούσαν και ήθελα να κάνω κάτι με αυτές. Τώρα είναι πολύ εύκολο να φτιάξεις ένα τέτοιο ρολόι. Το μόνο που χρειάζεστε είναι ένας μικροελεγκτής...
Επειδή παράλληλα με ενδιέφερε να προγραμματίσω μικροελεγκτές σε γλώσσες υψηλού επιπέδου, αποφάσισα να παίξω λίγο. Προσπάθησα να κατασκευάσω ένα απλό ρολόι χρησιμοποιώντας ψηφιακές ενδείξεις εκκένωσης αερίου.
Σκοπός σχεδιασμού
Αποφάσισα ότι το ρολόι πρέπει να έχει έξι ψηφία και η ώρα να ρυθμίζεται με έναν ελάχιστο αριθμό κουμπιών. Επιπλέον, ήθελα να δοκιμάσω να χρησιμοποιήσω αρκετές από τις πιο κοινές οικογένειες μικροελεγκτών από διαφορετικούς κατασκευαστές. Σκόπευα να γράψω το πρόγραμμα σε C.
Οι δείκτες εκκένωσης αερίου απαιτούν υψηλή τάση για να λειτουργήσουν. Αλλά δεν ήθελα να αντιμετωπίσω την επικίνδυνη τάση δικτύου. Το ρολόι υποτίθεται ότι τροφοδοτείται από μια αβλαβή τάση 12 V.
Δεδομένου ότι ο κύριος στόχος μου ήταν το παιχνίδι, δεν θα βρείτε καμία περιγραφή του μηχανικού σχεδιασμού ή των σχεδίων του αμαξώματος εδώ. Εάν θέλετε, μπορείτε να αλλάξετε μόνοι σας το ρολόι σύμφωνα με τα γούστα και την εμπειρία σας.
Να τι πήρα:
- Ένδειξη ώρας: ΩΩ ΜΜ SS
- Ένδειξη συναγερμού: HH MM --
- Λειτουργία εμφάνισης ώρας: 24 ώρες
- Ακρίβεια ±1 δευτερόλεπτο ανά ημέρα (ανάλογα με τον κρύσταλλο χαλαζία)
- Τάση τροφοδοσίας: 12 V
- Κατανάλωση ρεύματος: 100 mA
Διάγραμμα ρολογιού
Για μια συσκευή με ψηφιακή οθόνη έξι ψηφίων, η λειτουργία πολυπλεξίας ήταν μια φυσική λύση.
Ο σκοπός των περισσότερων στοιχείων του μπλοκ διαγράμματος (Εικόνα 1) είναι ξεκάθαρος χωρίς σχόλια. Σε κάποιο βαθμό, η μη τυπική εργασία ήταν η δημιουργία ενός μετατροπέα επιπέδων TTL σε σήματα ελέγχου δείκτη υψηλής τάσης. Τα προγράμματα οδήγησης ανόδου κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας τρανζίστορ NPN και PNP υψηλής τάσης. Το διάγραμμα είναι δανεισμένο από τον Stefan Kneller (http://www.stefankneller.de).
Το τσιπ 74141 TTL περιέχει έναν αποκωδικοποιητή BCD και ένα πρόγραμμα οδήγησης υψηλής τάσης για κάθε ψηφίο. Μπορεί να είναι δύσκολο να παραγγείλετε ένα τσιπ. (Αν και δεν ξέρω αν τα φτιάχνει κανείς πια). Αλλά αν βρείτε ενδείξεις εκκένωσης αερίου, το 74141 μπορεί να είναι κάπου κοντά :-). Την εποχή της λογικής TTL, πρακτικά δεν υπήρχε εναλλακτική λύση στο τσιπ 74141. Προσπαθήστε λοιπόν να βρείτε ένα κάπου.
Οι δείκτες απαιτούν τάση περίπου 170 V. Δεν έχει νόημα να αναπτυχθεί ένα ειδικό κύκλωμα για έναν μετατροπέα τάσης, καθώς υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός τσιπ μετατροπέα ενίσχυσης. Επέλεξα το φθηνό και ευρέως διαθέσιμο IC34063. Το κύκλωμα μετατροπέα αντιγράφεται σχεδόν πλήρως από το φύλλο δεδομένων MC34063. Μόλις προστέθηκε σε αυτό ένας διακόπτης ισχύος T13. Ο εσωτερικός διακόπτης δεν είναι κατάλληλος για τέτοια υψηλή τάση. Χρησιμοποίησα ένα τσοκ ως αυτεπαγωγή για τον μετατροπέα. Φαίνεται στο Σχήμα 2. η διάμετρός του είναι 8 mm και το μήκος του είναι 10 mm.
Η απόδοση του μετατροπέα είναι αρκετά καλή και η τάση εξόδου είναι σχετικά ασφαλής. Με ρεύμα φορτίου 5 mA, η τάση εξόδου πέφτει στα 60 V. Το R32 λειτουργεί ως αντίσταση ανίχνευσης ρεύματος.
Για την τροφοδοσία της λογικής, χρησιμοποιείται γραμμικός ρυθμιστής U4. Υπάρχει χώρος στο κύκλωμα και στην πλακέτα για εφεδρική μπαταρία. (3,6 V - NiMH ή NiCd). Οι D7 και D8 είναι δίοδοι Schottky και η αντίσταση R37 έχει σχεδιαστεί για να περιορίζει το ρεύμα φόρτισης σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της μπαταρίας. Εάν κατασκευάζετε ρολόγια μόνο για διασκέδαση, δεν θα χρειαστείτε την μπαταρία, D7, D8 και R37.
Το τελικό κύκλωμα φαίνεται στο σχήμα 3.
| Εικόνα 3. | ||
Τα κουμπιά ρύθμισης ώρας συνδέονται μέσω διόδων. Η κατάσταση των κουμπιών ελέγχεται ορίζοντας ένα λογικό «1» στην αντίστοιχη έξοδο. Ως χαρακτηριστικό μπόνους, ένας πιεζοηλεκτρικός πομπός συνδέεται στην έξοδο του μικροελεγκτή. Για να κλείσετε αυτό το άσχημο τρίξιμο, χρησιμοποιήστε έναν μικρό διακόπτη. Ένα σφυρί θα ήταν αρκετά κατάλληλο για αυτό, αλλά αυτή είναι η τελευταία λύση :-).
Μια λίστα με εξαρτήματα κυκλώματος, ένα σχέδιο PCB και ένα διάγραμμα διάταξης μπορείτε να βρείτε στην ενότητα "Λήψεις".
ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ
Σχεδόν κάθε μικροελεγκτής με επαρκή αριθμό ακίδων, ο ελάχιστος απαιτούμενος αριθμός των οποίων αναφέρεται στον Πίνακα 1, μπορεί να ελέγξει αυτήν την απλή συσκευή.
| Τραπέζι 1. | ||||||||||||||||
|
Κάθε κατασκευαστής αναπτύσσει τις δικές του οικογένειες και τύπους μικροελεγκτών. Η θέση των ακίδων είναι ξεχωριστή για κάθε τύπο. Προσπάθησα να σχεδιάσω μια γενική πλακέτα για διάφορους τύπους μικροελεγκτών. Η πλακέτα έχει υποδοχή 20 ακίδων. Με μερικά καλώδια βραχυκυκλωτήρα μπορείτε να το προσαρμόσετε σε διαφορετικούς μικροελεγκτές.
Οι μικροελεγκτές που δοκιμάστηκαν σε αυτό το κύκλωμα παρατίθενται παρακάτω. Μπορείτε να πειραματιστείτε με άλλους τύπους. Το πλεονέκτημα του σχήματος είναι η δυνατότητα χρήσης διαφορετικών επεξεργαστών. Οι ραδιοερασιτέχνες, κατά κανόνα, χρησιμοποιούν μια οικογένεια μικροελεγκτών και διαθέτουν τα αντίστοιχα εργαλεία προγραμματιστή και λογισμικού. Μπορεί να υπάρχουν προβλήματα με μικροελεγκτές άλλων κατασκευαστών, γι' αυτό σας έδωσα την ευκαιρία να επιλέξετε έναν επεξεργαστή από την αγαπημένη σας οικογένεια.
Όλες οι ιδιαιτερότητες της ενεργοποίησης διαφόρων μικροελεγκτών αντικατοπτρίζονται στους Πίνακες 2...5 και στις Εικόνες 4...7.
| Πίνακας 2. | ||||||||||||
|
Σημείωση: Μια αντίσταση 10 MΩ συνδέεται παράλληλα με τον αντηχείο χαλαζία.
| Πίνακας 3. | ||||||||||||
|
Σημείωση: Το μικροκύκλωμα πρέπει να περιστραφεί κατά 180° στην υποδοχή.
| Πίνακας 4. | ||||||||||||
|
Σημείωση: Προσθέστε τα στοιχεία SMD R και C στον ακροδέκτη RESET (10 kΩ και 100 nF).
| Πίνακας 5. | ||||||||||||
|
Σημείωση: Προσθέστε τα στοιχεία SMD R και C στον ακροδέκτη RESET (10 kΩ και 100 nF). συνδέστε τις ακίδες που σημειώνονται με αστερίσκους στο δίαυλο ισχύος +Ub μέσω αντιστάσεων SMD 3,3 kOhm.
Όταν συγκρίνετε τους κωδικούς για διαφορετικούς μικροελεγκτές, θα δείτε ότι μοιάζουν πολύ. Υπάρχουν διαφορές στην πρόσβαση στις θύρες και στον ορισμό των λειτουργιών διακοπής, καθώς και στο τι εξαρτάται από τα στοιχεία υλικού.
Ο πηγαίος κώδικας αποτελείται από δύο ενότητες. Λειτουργία κύριος()διαμορφώνει τις θύρες και ξεκινά ένα χρονόμετρο που παράγει σήματα διακοπής. Μετά από αυτό, το πρόγραμμα σαρώνει τα πατημένα κουμπιά και ορίζει την κατάλληλη ώρα και τιμές συναγερμού. Εκεί, στον κύριο βρόχο, η τρέχουσα ώρα συγκρίνεται με το ξυπνητήρι και ο πιεζοηλεκτρικός πομπός είναι ενεργοποιημένος.
Το δεύτερο μέρος είναι μια υπορουτίνα για το χειρισμό των διακοπών του χρονοδιακόπτη. Μια υπορουτίνα που καλείται κάθε χιλιοστό του δευτερολέπτου (ανάλογα με τις δυνατότητες του χρονοδιακόπτη) αυξάνει τις μεταβλητές χρόνου και ελέγχει τα ψηφία εμφάνισης. Επιπλέον, ελέγχεται η κατάσταση των κουμπιών.
Εκτέλεση του κυκλώματος
Κατά την εγκατάσταση εξαρτημάτων και τη ρύθμιση, ξεκινήστε με την πηγή τροφοδοσίας. Συγκολλήστε τον ρυθμιστή U4 και τα γύρω εξαρτήματα. Ελέγξτε για τάση 5 V για U2 και 4,6 V για U1. Το επόμενο βήμα είναι η συναρμολόγηση του μετατροπέα υψηλής τάσης. Χρησιμοποιήστε την αντίσταση κοπής R36 για να ρυθμίσετε την τάση στα 170 V. Εάν το εύρος ρύθμισης δεν είναι αρκετό, αλλάξτε ελαφρώς την αντίσταση της αντίστασης R33. Τώρα εγκαταστήστε το τσιπ U2, τα τρανζίστορ και τις αντιστάσεις του κυκλώματος ανόδου και ψηφιακού προγράμματος οδήγησης. Συνδέστε τις εισόδους U2 στον δίαυλο GND και συνδέστε μια από τις αντιστάσεις R25 - R30 σε σειρά στον δίαυλο ισχύος +Ub. Οι αριθμοί ενδείξεων πρέπει να ανάβουν στις αντίστοιχες θέσεις. Στο τελευταίο στάδιο του ελέγχου του κυκλώματος, συνδέστε τον ακροδέκτη 19 του μικροκυκλώματος U1 στη γείωση - ο πιεζοηλεκτρικός πομπός θα πρέπει να ηχήσει.
Θα βρείτε τους πηγαίους κώδικες και τα μεταγλωττισμένα προγράμματα στο αντίστοιχο αρχείο ZIP στην ενότητα «Λήψεις». Αφού αναβοσβήσετε το πρόγραμμα στον μικροελεγκτή, ελέγξτε προσεκτικά κάθε πείρο στη θέση U1 και τοποθετήστε τους απαραίτητους βραχυκυκλωτήρες καλωδίων και συγκόλλησης. Ανατρέξτε στις παραπάνω εικόνες μικροελεγκτή. Εάν ο μικροελεγκτής έχει προγραμματιστεί και συνδεθεί σωστά, η γεννήτρια του θα πρέπει να αρχίσει να λειτουργεί. Μπορείτε να ρυθμίσετε την ώρα και το ξυπνητήρι. Προσοχή! Υπάρχει χώρος στον πίνακα για ένα ακόμη κουμπί - αυτό είναι ένα εφεδρικό κουμπί για μελλοντικές επεκτάσεις :-).
Ελέγξτε την ακρίβεια συχνότητας της γεννήτριας. Εάν δεν είναι εντός του αναμενόμενου εύρους, αλλάξτε ελαφρώς τις τιμές των πυκνωτών C1 και C2. (Κολήστε μικρούς πυκνωτές παράλληλα ή αντικαταστήστε τους με άλλους). Η ακρίβεια του ρολογιού θα πρέπει να βελτιωθεί.
συμπέρασμα
Οι μικροί επεξεργαστές 8-bit είναι αρκετά κατάλληλοι για γλώσσες υψηλού επιπέδου. Το C δεν προοριζόταν αρχικά για μικρούς μικροελεγκτές, αλλά για απλές εφαρμογές μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε μια χαρά. Η γλώσσα συναρμολόγησης είναι πιο κατάλληλη για πολύπλοκες εργασίες που απαιτούν κρίσιμους χρόνους ή μέγιστο φορτίο CPU. Για τους περισσότερους ραδιοερασιτέχνες, είναι κατάλληλες τόσο οι δωρεάν όσο και οι περιορισμένες εκδόσεις λογισμικού του μεταγλωττιστή C.
Ο προγραμματισμός C είναι ο ίδιος για όλους τους μικροελεγκτές. Πρέπει να γνωρίζετε τις λειτουργίες υλικού (μητρώα και περιφερειακά) του επιλεγμένου τύπου μικροελεγκτή. Να είστε προσεκτικοί με τις λειτουργίες bit - η γλώσσα C δεν είναι κατάλληλη για χειρισμό μεμονωμένων bit, όπως φαίνεται στο παράδειγμα του πρωτοτύπου όταν χρησιμοποιείται για το ATtiny.
Τελείωσες? Στη συνέχεια, συντονιστείτε για να σκεφτείτε τους σωλήνες κενού και παρακολουθήστε...
...τα παλιά χρόνια γύρισαν... :-)
Σημείωση του συντάκτη
Ένα πλήρες ανάλογο του SN74141 είναι το μικροκύκλωμα K155ID1, που παράγεται από το λογισμικό Minsk Integral.
Το μικροκύκλωμα μπορεί να βρεθεί εύκολα στο Διαδίκτυο.
