Как сделать электронные часы своими руками

Электронные часы из подножного корма своими руками.

Давным-давно, а еще точнее года 3 назад, когда я еще толком и не представлял себе как работают микроконтроллеры и что с ними делать, я приобрел по-случаю несколько светодиодных матриц китайского производства. Думал себе, что разберусь что к чему да использую их как макет в изготовлении еще самого первого проекта LedMicroDrive. Да только вот не пригодились они мне тогда и выбросил я эти матрицы в ведро в коробку со всяким радиоэлектронным хламом. А вот в последний месяц, разбирая и выбрасывая всякое ненужное, наткнулся и решил их куда-нибудь применить. Сюда же добавим мое вечное недовольство отсутствием часов в комнате и то, что приходится брать постоянно в руки телефон и смотреть время на нем. Ну и какие же мысли могли родиться у меня в голове после всего этого? Естесственно «А может часики забабахать?». Да еще иучитывая, что в текущем проекте случился перерыв пока завод изготавливает по моему проекту печатные платы под светодиоды и блоки управления, я решил — часам БЫТЬ!

И закипела работа, и заскрипели мозги, и полилось кофе…
Взял в руки 3 матрицы и начал представлять, как будут выглядеть часики в готовом виде.

С самого начала я решил, что часы в сборе будут по размеру не больше самих матриц. Ну разве что самую малость, ровно на размер кнопок для переключения режимов и выставления времени. Мало этого? Так мы усложним! Надо сделать так, чтобы вся «начинка» и сами матрицы были на одной плате. Никаких отдельных блоков для электроники и индикаторов! Ясно, что об односторонней плате придется забыть… Это был полезный для меня опыт — разместить микросхемы, радиоэлементы и всю разводку на обеих сторонах. Раньше в своих поделках я старался умещать все радиоэлементы на одну сторону. Двусторонние платы все-таки сложнее в изготовлении…

Вобщем за ночь я нарисовал схему и полностью развел плату. Ну не спалося мне =))

Ну и пока задор не погас и свободное время еще позволяло — сразу же после сна взялся за изготовление и сборку электроники. Саму технологию я описывал уже, интересующимся — вот она. Еще пару часов, и плата готова к распайке.

Некоторые элементы ушли прямо под матричные индикаторы, пусть там и живут.

Еще пару часов… несколько деталек… паяем… проверяем… Вот, готовый результат.
3 матричных индикатора, 3 кнопки и звуковая пищалка — вот и все, что на виду.

Корпус решил вообще не изготавливать. Спереди на индикаторы наклеил кусок тонировки (внешний вид и читаемость сразу улучшились), сзади залил электронику лаком дабы не окислилось и не заляпалось. Эдакий техно-дизайн =)

Батарейка немного портит вид, но без нее часы сбрасывали бы время при отключении питания. А так, они еще года 3 смогут идти без внешнего питания.

Еще день потратил на написание и отладку прошивки. Никаких особых наворотов в виде отображения температуры-влажности-солнечных затмений и прочей хренотени я не стал делать. Потому как уверен, что никогда пользоваться этим не буду. Мне требовалось только отображение времени, это я и сделал. Правда один хрен добавил еще несколько «ненужных» функций типа отображения времени в режиме МИНУТЫ-СЕКУНДЫ, показа даты и дня недели, полноценной (как в нормальных устройствах) настройки времени и даты, выбора шрифта часов из 3-х имеющихся, коррекции хода часов… Вобщем все как всегда — хотел простенько, а сделал как надо =)))

Ну и напоследок — пару фоток готовых часиков.

Пока даже не определился, какой шрифт мне больше нравится… =)

Вобщем теперь я с часами, на которые потратил аж целых 2 дня и 1 ночь и несколько радиодеталек, валяюшихся без дела. Радуюсь =)

PS: А вот и видео подоспело как раз

И да, изделие некоммерческое. Поэтому проект в Eagle Cad и прошивку дарю всем желающим собрать себе такие же. Лежит на моем сайте — ЗАБРАТЬ ПРОЕКТ СЕБЕ.

Самодельные электронные часы, элементная база — часть 1, измерение времени

Наверное, каждый гик, увлекающийся самодельной электроникой, рано или поздно приходит к идее сделать свои, уникальные, часы. Идея вполне неплоха, разберемся как и на чем их лучше сделать. В качестве отправной точки будем считать, что человек умеет программировать микроконтроллеры, понимает как переслать 2 байта по i2c или serial-порту, и может спаять вместе несколько проводов. В принципе, этого достаточно.

Понятно, что ключевая функция часов — измерение времени (кто бы подумал, да?). И делать это желательно максимально точно, здесь есть несколько вариантов и подводных камней.

Итак, какие доступные в «железе» способы измерения времени мы можем использовать?

Встроенный RC-генератор процессора

Самая простая идея, которая может придти в голову — это просто настроить программный таймер, и им отсчитывать секунды. Так вот, эта идея никуда не годится. Часы-то работать конечно будут, только вот точность встроенного генератора никак не регламентируется, и может «плавать» в пределах 10% от номинала. Вряд ли кому-то нужны часы, уходящие в месяц на 15 минут.

Модуль реального времени DS1307

Более правильный вариант, он же использующийся в большинстве «народных» изделий — это часы реального времени. Микросхема обменивается с микроконтроллером по I2C, требует минимума обвязки (кварц и пара резисторов). Цена вопроса около 100р за микросхему, или около 1$ на ебее за готовую плату с микросхемой, модулем памяти и разъемом для батарейки.

Схема из даташита:

Что не менее важно, микросхема выпускается в DIP-корпусе, значит припаять ее может любой начинающий радиолюбитель. Встроенная батарейка обеспечивает работу часов, даже если питание было отключено.

Казалось бы, все хорошо, если бы не одна проблема — невысокая точность. Примерная точность часовых кварцев — 20-30ppm. Обозначение ppm — parts per million, показывает число миллионных долей. Казалось бы, 20миллионных — это супер, однако для частоты в 32768Гц получается 20*32768/1000000 = ±0,65536Гц, т.е. уже полгерца. Путем несложных подсчетов видно, что генератор с такой разницей за сутки «натикает» лишних (или недостающих) 56тыс тактов, что соответствует 2 секундам в день. Кварцы бывают разные, некоторые пользователи писали и об ошибке в 5 секунд в день. Как-то не очень точно — за месяц такие часы уйдут как минимум, на минуту. Это уже приличная разница, заметная невооруженным глазом (когда любимый сериал бабушки начинается в 11.00, а часы показывают 11.05, разработчику таких часов перед родственниками будет неудобно).

Впрочем, поскольку температура в помещении более-менее стабильна, и частота кварца не будет сильно меняться, можно добавить программную коррекцию. Другой совет, даваемый на форумах, использовать часовой кварц от старых материнских плат, по отзывам, они там довольно точные.

Модуль реального времени DS3231

Мы не первые, кто задался вопросом точности, и компания Dallas пойдя навстречу пожеланиям, выпустила более совершенный модуль — DS3231. Он называется «Extremely Accurate Real Time Clock», имеет встроенный генератор с температурной коррекцией. Точность в 10 раз выше, и составляет 2ppm. Цена вопроса чуть повыше, но корпус микросхемы рассчитан под SMD-монтаж, паять не так удобно, зато можно купить на ебее готовую плату.

(фото с сайта продавца)

Точность в 6 секунд в месяц, это уже неплохой результат. Но мы пойдем дальше — в идеале, часы в 21 веке вообще не нужно подстраивать.

Радиомодуль DCF-77

Метод скорее экзотический, но для полноты картины его нельзя не упомянуть. Немногие знают, но сигналы точного времени передаются по радио еще с 70х годов. Передатчик DCF-77 расположен в Германии недалеко от Франкфурта, и на СДВ-частоте 77.5КГц передаются метки точного времени (да, у них уже 20 лет назад были настенные и настольные часы, которые не надо подстраивать).

Способ хорош тем, что схема имеет малое энергопотребление, так что сейчас производятся даже наручные часы с такой технологией. Готовую плату приема DCF-77 можно купить на ebay, цена вопроса 20$.

Многие часы и метеостанции имеют возможность приема DCF-77, проблема лишь в том, что до России сигнал практически не доходит. Карта покрытия с Википедии:

Как можно видеть, лишь Москва и Питер находятся на границе зоны приема. По отзывам владельцев, лишь иногда сигнал удается принять, что для практического применения конечно, не годится.

GPS-модуль

Если часы будут стоять недалеко от окна, то вполне реальный метод получения точного времени — GPS-модуль. Эти модули можно недорого купить на ebay (цена вопроса 10-15$). Например, Ublox NEO-6M, подключается напрямую к serial-пинам процессора, и выдает строки NMEA на скорости 9600.

Данные приходят примерно в таком формате » $GPRMC,040302.663,A,3939.7,N,10506.6,W,0.27,358.86,200804,,*1A», и распарсить их даже для слабой Arduino труда не составляет. Патриоты кстати, могут приобрести более дорогой модуль Ublox NEO-7N, поддерживающий (по отзывам) как GPS так и «Глонасс».

Очевидно, что про разные часовые пояса GPS-модуль ничего не знает, так что их вычисление и смену летнего/зимнего времени, разработчику придется продумать самому. Другой минус использования GPS — относительно высокое энергопотребление (впрочем, некоторые модули можно отдельными командами переводить в «спящий режим»).

Wi-Fi

И наконец, последний (и самый очевидный на сегодняшний момент), способ получения точного времени — это брать его из Интернета. Здесь есть два подхода. Первый, и наиболее простой — использовать в качестве платы часов что-то типа Raspberry PI с Линуксом, тогда делать ничего не надо, все будет работать «из коробки». Если же хочется «экзотики» — то самым интересным вариантом является модуль esp8266.

Это недорогой (цена вопроса около 200р на ebay) WiFi-модуль может обмениваться с сервером по serial-порту процессора, при желании его можно также перепрошить (сторонних прошивок довольно много), и часть логики (например опрос сервера времени) сделать в самом модуле. Сторонними прошивками поддерживается куча всего, от Lua до C++, так что вариантов «размять мозги» вполне достаточно.

На этом тему измерения времени наверно можно закрыть. В следующей части мы поподробнее рассмотрим процессоры, и способы вывода времени.

diy или сделай сам
микроконтроллеры
часы для гиков

Собираем «дизайнерские» LED-часы из подручных средств

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:

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.
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
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.

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

Об авторе

Я стар, я очень стар, я суперстар 😀 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…

Часы электронные своими руками

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.