Собираем «дизайнерские» LED-часы из подручных средств

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Гайд | Своими руками (DIY) | iXBT.com

В этом артикле я расскажу об том, как из остатков разных проектов, я собрал интересно выглядящие часы на светодиодных 7 сегментных индикаторах.

Часы у меня в спальне были самые обычные, электронные, фирмы Ajanta (индия), но со временем они стали отставать, замена батареек, кварцевого резонатора, ничего не давала – часы стали отставать до 10 минут за месяц (причём без всякой системы, иногда на минуту, иногда – на 12), потерпел я год, другой, и пришёл к выводу, что часы надо менять.

Конечно же, самый простой вариант – пойти и купить в магазине, либо заказать в интернете. Но магазинные не подошли сразу по нескольким параметрам – простые по функционалу, имели такой же простой вид и плохую точность, а приятные на вид, имели при себе метеостанцию, подключение к вайфаю и так далее, но при этом имея довольно неприятную цену. По этой причине, решил часы делать сам. Притом, это должны быть просто часы, без свистоперделок и модных, но ненужных фич, типа вайфая, датчика температуры (зачем он нужен вообще? Мое тело – лучший термометр), метеостанции, озонатора, будильника и так далее.

Начал рассматривать различные варианты изготовления, которые можно разделить на 3 варианта:

  1. Часы с матричными светодиодными индикаторами, с разрешением в 32х8 пикселей и выше, с управлением на основе дискретных микросхем типа MAX7219, HT16K33, TM1637 и многих других.
  2. Часы на основе 7 сегментных светодиодных индикаторов, либо на тех же микросхемах, что и выше, либо, в случае более крупных индикаторах, на дискретной логике, типа специализированных драйверов и транзисторных сборок типа ULN
  3. Всякая экзотика на основе газоразрядных, люминесцентных и даже на оптомеханических индикаторах.

 

Вариант №3 практически сразу же отмёл – подходящие по размеру газоразрядные индикаторы (ИН-18, Z568M) стоят от 100-300 у.е. за штуку, крупные люминесцентные ещё дороже, а делать брутальный колхоз типа «Электроника-7» и прочих аналогов на неонках – не хотелось по эстетическим причинам.

Остались №1 и №2 варианты. Оба я «проработал» достаточно плотно, до уровня сборки вполне рабочих прототипов, и в случае с вариантом на матричных индикаторах, решающим фактором оказалась цена – массово доступные модули на 8х8 пикселей имеют размеры около 5х5см, а я хотел сегменты покрупней размером. Покрупней модули имеют и цену покрупней, и управление там уже более сложное, чем доступно для моего уровня программирования, поэтому, остановился на варианте №2 – часы на 7 сегментных модулях.

Было изготовлено и собрано несколько отладочных вариантов, на индикаторах разного размера, и даже многоцветных, но потом пришёл ковид, изоляция, локдаун, и необходимость в точных часах как бы отпала, так что этот проект я почти забросил.

Реанимация проекта случилась почти что случайно – знакомая школа заказала ремонт табло для их физкультурного зала – рабочие при ремонте умудрились в дребезги разбить пульт, и табло перестало работать. Фирма-изготовитель такие табло больше не выпускает, пультов в наличии нет, так что пришлось восстанавливать то что было, благо, МК в пульте выжил, и испортились только индикаторные модули, схему которых я быстренько срисовал, заказал в Китае, собрал, поставил, и отдал клиенту. Но так как детали я заказывал с некоторым запасом, то основных компонентов как раз хватило на один «лишний» комплект часов.

Итак, с чего же состоят мои часы?

В первую очередь, это 4 светодиодных 7 сегментных индикатора с типоразмером в 2.3 дюима:

В вторую очередь, это печатные платы, на которых размещены эти самые индикаторы и логика, ими управляющая – Микросхемы типа CD4511 (декодер 7 сегментов с защёлкой) +транзисторная матрица ULN2003 и несколько резисторов. В наш век всяких ардуин и прочих малинок, такой антиквариат, конечно же, может показаться довольно странным, но разрешите мне напомнить – эти модули я делал как замену поломанным в пульт от табло, так что и схемотехника взята оттуда.

Далее идёт «основная» плата, которая тоже была сделана по образу такой же у табло, но куда я добавил несколько «гребенок» контактов, как в воду глядел, видимо чувствовал, что пригодятся. На этой плате размещён модуль RTC, на микросхеме DS3231, и микроконтроллер PIC16F886. Там же присутствует стабилизатор напряжения 78L05 и другая мелкая обвязка.

В корпусе часов также размещен блок питания на 12 вольт, 1 ампер (взят с большим запасом, всего часы потребляют от 12 вольт около 68мА) и понижающий преобразователь на LM2596. (Который изначально не планировался и с которым связана интересная история, но об этом – чуть пониже)

Корпус часов выполнен из фанеры (передняя + задняя панели) и из дерева Бальсы (боковины). Обтянут он самоклеящееся тканью под «мешковину», и прикрыт спереди и сзади панелями из оргстекла – дымчатое полупрозрачное – спереди, непрозрачное белое – сзади (причина применения белого в том, что больше дымчатого не было, так что сделал из того, что было под рукой)

Процесс сборки начал с изготовления передней панели. В качестве материала выступила 10мм фанера, с помощью станка с ЧПУ в ней были сделаны вырезы под индикаторы, под 5мм светодиоды (выступают в качестве разделительного двоеточия) и отверстия для крепления плат с индикаторами.  В отверстия были вклеены латунные проставки длиной 4мм, с использованием эпоксидного клея.

После установки индикаторов, примерил к воображаемому корпусу другие используемые компоненты, чтоб ориентировочно прикинуть конечную толщину, и изготовить остальные части корпуса в соответствий с этими требованиями. Итоговая толщина, без учёта фронтальной и задней панели, получилась 50мм.

Части корпуса между собой склеил обычным клеем ПВА (Совет, убирайте излишки этого клея пока он не высох, так как засохший убрать очень сложно, даже наждачной бумагой и ножом) и на момент склейки скручены шпильками с резьбой М3.

«Материнская плата» через 10мм латунные проставки установлена над индикаторами с правой стороны, и соединения сделаны обычными плоскими шлейфами типа PH. И тут меня ждал облом – изначально в табло стояли разъёмы типа XH, с механической защёлкой, и проблем не возникало, а тут, так как фиксатора нет, в процессе сборки выскакивал то один шлейф, то другой. Пришлось импровизировать на месте и применить специальный, «авиамодельный» скотч для надежного крепления проводов в разъёмах.

Для настройки часов, на задней части корпуса установлена кнопка. Там же можно видеть петлю от экрана ноутбука – изначально планировал применить её в качестве шарнира, а чтоб не портить визуальный вид, спрятать её в гофру для прокладки проводки. К сожалению, красивым такой вариант не получался никак, по этой причине, вместо этой петли и гофры поставил шарнирный механизм от светильника – такие продаются практически в любом магазине, которые торгуют осветительными приборами.

Передняя часть корпуса часов была зачернена специальной краской, хотя вполне подойдёт и обычный маркер. Чернил по простой причине – несмотря на дымчатое оргстекло, светлая фанера таки проглядывала через него, придавая часам неаккуратный вид.

После того, как прошивка часов была написана и отлажена, решил отнести их домой и проверить в реальных условиях. Тут и выяснилось, что при напряжении питания в 12 вольт, и при резисторах в 470 Ом последовательно с каждым сегментом, яркость часов получилась просто гигантской, вполне можно проявлять ЧБ фотоплёнку и даже представить себе, что находишься в Амстердаме, в доковидные времена :) А вот при 5 вольтах, яркость явно недостаточна. Можно было часы разобрать, снять модули, разобрать их, поменять резисторы на другие, но это было весьма непрактично, поэтому, я пошёл альтернативным путём – подключил лабораторный БП, и подобрал такое напряжение, при котором яркость свечения была приемлемой как днём, так и ночью. Это напряжение составило около 6.5 вольт. Такого готового БП у меня не было, да и крепёж и место в корпусе уже подобраны для выбранного БП. Пришлось призвать на помощь понижающий модуль на LM2596. Заменил комплектный подстроечник на такой же номинал, но с длинной ручкой, и вывел его наружу с задней стороны, чтоб иметь возможность регулировки в случае необходимости.

Блок питания и понижающий преобразователь закрепил на задней панели, используя нейлоновые проставки и винты – в целях электробезопасности. Сама панель сделана из 3мм белого оркстекла, и по всей своей площади имеет вентиляционные вырезы.

Ножка, с помощью которой часы крепятся на стену, была сделана из тех кусков фанеры, которые остались после вырезания вырезов в задней части часов.

Немножко пришлось помучатся с шарниром – будучи вкручен на вклеенную в ДСП трубку с резьбой М10, он немножко проворачивался вокруг своей оси. Пришлось сверлить боковину, нарезать резьбу и вкручивать стопорные винты.

Напоследок, немножко решил поиграться с прошивкой. Так как свободных выводов МК у меня много, светодиоды разделительного двоеточия подключил к индивидуальным выводам, и сделал так, чтоб сначала зажигается нижний, потом верхний (горят оба), потом гаснет нижний, и в след за ним – гаснет верхний, и так по кругу.

У часов нет ни будильника, ни показа температуры и вообще ничего лишнего – вся настройка делается одной кнопкой, и делается всё очень просто.  

Нажимаем кнопку и держим её одну секунду – на часах пишется 00. Отпускаем кнопку, и короткими нажатиями выбираем пункт в меню, вход в который – по повторному длинному нажатию.

00 – выход в обычный режим

01 – установка часов

02 – установка минут.

В пунктах меню 01 и 02, короткое нажатие кнопки изменяет (увеличивает) текущий показатель, а длинное – возвращает в основное меню – всё очень просто, понятно и лаконично. Зачем вся эта мутотень с вайфаем, сложными меню и другими настройками – мне непонятно.

Вроде бы всё – часы собраны, установлены, и несмотря на копеечный модуль на явно неоригинальном DS3231, идут вполне точно – уже прошло два месяца с момента их установки, а они не ушли даже на секунду.

Для желающих повторить, могу выложить все чертежи, прошивки и рисунки печатных плат – мне не жалко.

Компании: iXBT.com
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Я стар, я очень стар, я суперстар :D 你们卖家天天要找买家帮你测评但是你的广告里不说你的产品是什么东西。我们买家不是什么东西都要的,用不着10个手机套或者10个充电宝。给佣金我也不要这么多废铜烂铁。谁有心思去购买这些东西还要问你讨退款的事?而且低于 600元 的工厂产品我没有兴趣测评…

22 комментария

nemoi13
потерпел я год, другой, и пришёл к выводу, что часы надо менять.

Завидное терпение
A-Gugu
А мне некуда спешить :)
ssw_spb
Рогожка зачетно сочетается с корпусом.
K
А как же подключиться по wifi к ntp серверу для синхронизации показаний времени с точностью до долей секунды?
A-Gugu
А нажуа оно мне? :)
K
Кнопку мне лень жать каждый раз — если свет рубят )) а тут оно в автомате подстроит время. Нужно быть более ленивым )))
A-Gugu
Если вы не заметили, в схеме есть батарейка — держит часы годами :)
K
Заметил — сам использую часы на даче — в зимний период там не отапливается — батарейка (проверено годами) даже самая свежая — замерзает, и часы сбиваются — а иногда и подвисают. В итоге взял конструктор на RGB матрице и с модулем WiFI — работают как часы :))) и без батарейки. Не пытаюсь кому либо что навязать — просто рассказываю свой пример. Ваши часы понравились — спасибо за ответы.
A-Gugu
Ну я то у себя в доме, с центральным отополением :) Да и морозы у насм редкость :) А батарейки бывают и специальные, морозоустойчивые, делают их Tadiran, Saft…
R
Это здорово, но где её можно увидеть?
A-Gugu
Кого?
bdos
обзоры по аудио DIY
A-Gugu
У меня на данный момент более-менее готово 10 артиклей. Из них 3 — по наушникам, 3 — по часам (кроме текущего гайда), 2 гайда по изготовлению осветительных приборов и 2 по другим интересностям.
Завтра-послезавтра будет такой:
https://ixbt.online/live/images/original/00/22/56/2021/11/29/da05cad419.jpg
А по аудио DIY у меня пока обзоров не намечается, хотя будет обзор нескольких, (реально интересных, а не того гуано, что некоторые пиарят) наушников.
Есть еще гайды по изготовлению необычных часов — на VFD и Nixie индикаторах, и это кусок дерева, из которого торчат лампы, какими их делают 99% изготовителей подобных часов, а всё более продумано, стильно и дорого, реально дорого — Италянская кожа ручной выделки и корпуса из ценных пород дерева 100 летней выдержки :)
Д
Здравствуйте. Если не жалко скиньте весь гайд по часам, очень классные, хочу повторить. Спасибо.
A-Gugu
Гайд? У меня чертежи корпуса в векторном формате, рисунок платы со слоями в Герберах и прошивка для МК. Этим могу поделится.
Д
Гайд? У меня чертежи корпуса в векторном формате, рисунок платы со слоями в Герберах и прошивка для МК. Этим могу поделится.

Если можно рисунок платы и прошивку.
A-Gugu
Файлы Sprint layout пойдут, или дать прямо герберы?
Д
Файлы Sprint layout пойдут, или дать прямо герберы?

Гарберы. Спасибо.
117629207832665652152@google
блин, да у вас у часов вид более цивильный красивый и тп, чем у всех моих пластиковых 220В.
да еще и яркость регулируется, судя по всему. круть!
еще и все большое, как раз как люблю.
у своих только еще мигающую часть залил
черным лаком для ногтей. раздражало. сейчас если сильно приглядеться под другим углом, ближе к крайним — видно, а обычно, если смотреть прямо — просто кляксы размытостей.
еще не хватало синхронизации времени для точности. вот это порядком подзадолбало.
еще постоянно вырубают свет. всмысле не так, чтобы каждый день. но ежемесячно. а кроны внутри выдуваются несколько штук в год, если не десяток. не знаю как так. может схема дебильная часов, а может намеренно каждый цент экономили. pro версии таких часов всё равно не видел.
34689098@vkontakte
Дотрого времени суток, Дмитрий Васильевич. А можно файлы Sprint layout. Буду сильно признателен.

Добавить комментарий