Привет всем! Хочу предложить Вашему вниманию простые часы-пропеллер, которые я собрал на контроллере Atmega8. Они изготовлены из доступных деталей и их легко повторить и изготовить. Единственное что - необходим программатор для прошивки контроллера часов и пульта управления.
Для основания часов был использован обычный вентилятор 120 мм (кулер). Вентиляторы для этих часов можно использовать любые, как с вращением по часовой стрелке, так и против, потому что пока собирал эти часы, программу немного переделал и сделал переключение отображения символов с пульта программно.
Схема самих часов довольно простая и собрана на микроконтроллере Atmega8, для синхронизации работы которого использован часовой кварц с частотой 32768 Гц.
Часы питаются от приёмной катушки, энергия на которую передаётся с генератора с передающей катушкой. Обе эти катушки составляют воздушный трансформатор.
Со схемой и конструкцией генератора, особых проблем не возникло, так как был использован генератор от плазменного шара.
Генератор собран на распространённой микросхеме TL494 и позволяет менять ширину и частоту выходных импульсов в широких пределах.
Даже с зазором в сантиметр между катушками - напряжения вполне хватает для пуска часов. Только следует учесть, что чем больше зазор между катушками, тем больше нужно делать ширину импульса и соответственно от этого растёт и потребление тока от источника.
При включении генератора в первый раз, ширину импульсов (скважность) ставим на минимум (ручка регулятора в верхнем по схеме положении, то есть 4 нога через резистор R7 притянута к 14, 15, 2 ноге TL-494). Частоту генератора крутим, пока не исчезнет писк, это примерно 18-20 Кгц (настройка на слух), а если есть чем измерить частоту, то настраиваем её соответственно в этих пределах.
На плате генератора ещё дополнительно собран регулятор напряжения на LM317, предназначенный для регулировки скорости вращения вентилятора.
На схеме его нет, не дорисовал
. Посмотрите демонстрационное видео работы часов.
Плата самих часов крепится к основанию вентилятора. Я закрепил её двухсторонним скотчем.
Потом переделал немного схему часов с фоторезистора на инфракрасный фотодиод (рисунок ниже).
В передатчике вместо простого светодиода, у меня теперь стоит инфракрасный.
Резистор вместо 2к поставил 100к.
Ответственными моментами при изготовлении часов являются - изготовление воздушного трансформатора и центровка (вернее балансировка) платы часов на основании вентилятора.
К этим моментам отнеситесь серьёзнее.
В основу взял кулер 120 мм обычный с бронзовыми втулками. Плата часов к основанию приклеена на двусторонний скотч.
С кулера откусываем лопасти и обтачиваем и выравниваем напильником, наждачкой. Катушки сделаны на каркасе из кабельного канала. Придумал такую конструкцию не я, просто взял эту идею из инета. Для намотки трансформатора делается основа из кабельного канала. Через каждые 5 мм на бортиках канала делаем надрез и аккуратно сворачиваем его в круг, диаметр подберите так, чтоб он плотно сел на пластмассовое основание вентилятора.
Далее на оправку из кабельного канала, наматываем 100 витков эмалированного провода, диаметром 0.25.
Ток потребления собранного трансформатора, у меня получился 200 мА (это с довольно заметным зазором между катушками).
В целом вместе с двигателем вентилятора, ток потребления получается в районе 0.4-0.5А.
Первичную (передающую) катушку делаем также, но стараемся сделать минимальный зазор между катушками. Передающая катушка тоже содержит 100 витков провода 0.3 (можно тем-же 0.25).
На схеме у меня немного другие моточные данные этих катушек.
Планка со светодиодами сделана на стеклотекстолите. В ней сверлится отверстие, в это отверстие вставляется кусок трубки от телескопической антенны и припаивается к плате (трубочку антенны нужно зачистить от блестящего покрытия). Можно использовать любую подходящую трубочку, или прикрепить плату другим способом, например с помощью винта с гайками.
Плату со светодиодами соединил с платой часов обычным эмалированным (намоточным) проводом, он более жёсткий по сравнении с монтажным и не трепится при вращении.
Для балансировки всей платы, с другой её стороны приклеиваем термоклеем винт, диаметром 3-4 мм, накручивая с другой стороны на винт различные гайки - добиваемся минимальной вибрации.
Для проверки работоспособности платы часов - коротим фоторезистор отверткой, пинцетом, светодиоды при этом должны моргнуть.
Часы начинают работать при появлении 5В (логическая единица) на 5 ноге атмеги. То есть при освещении фоторезистора - на 5 ноге должно быть 5В,
Когда фоторезистор не освещён, на 5-й ноге атмеги должен быть логический 0 (около 0В), для этого подбираем резистор на землю с 5 ноги. На схеме стоит 2 кОм, у меня получилось 2.5 Ком.
Внизу на основании вентилятора приклеиваем светодиод так, чтобы при каждом обороте двигателя вентилятора - фоторезистор проходил как можно ближе к источнику света (светодиоду).
Пульт управления предназначен для управления работой часов, переключения режимов отображения индикацией (смена направления вращения вентилятора), установки времени часов.
Схема пульта собрана на микроконтроллере ATTINY2313. На плате установлен сам МК с обвязкой и шесть кнопок, предназначенных для управления часами.
Корпус для пульта собирать не стал, поэтому только фото самой платы.
Информация по назначению кнопок пульта;
H+ и Н- настройка часов
М+ и М- настройка минут
R/L смена направления (для винтов крутящихся по часовой и против часовой)
font смена шрифта (тонкий, жирный и надпись сайт)
при надписи сайт кнопками H+ и H - регулируется ширина надписи.
В прикреплённом архиве содержатся все необходимые файлы для сборки часов;
Архив для статьи
Если у Вас возникнут какие либо вопросы по конструкции часов, задавайте их на форуме, постараюсь по возможности помочь и ответить на возникшие вопросы.
Данные часы с будильником основаны на микросхеме часов реального времени, что позволяет им работать от резервного источника питания при отсутствии основного. Заданное время будильника и режим работы хранится в энергонезависимой памяти микроконтроллера. Режим отображения - 24 часовой. Содержат имитацию «тикания» Индикация времени и режимов работы осуществляется посредством светодиодных индикаторов.В качестве управляющего микроконтроллера был выбран Atmega48 по причине его доступности и наличии необходимой периферии на борту(даже с избытком). Часы реального времени DS1307 подключены к аппаратным выходам I2C управляющего микроконтроллера. Для работы DS1307 в автономном режиме(в случае отключения питания главного контроллера) используется литиевая батарейка резервного питания на 3V, ресурса которой хватит на несколько лет из-за низкого энергопотребления микросхемы.
Рассмотрим подробнее управляющую программу:
Программа работает по принципу флагово-таймерного автомата: все состояния и события представлены в виде соответствующих флагов, выполняющихся в прерываниях соответствующего таймера 1с, 1мс и 263.17мс. Программа использует 2 аппаратных таймера.
Опрос часовой микросхемы и нажатие кнопок осуществляется с интервалом 263.17мс. Интервал 1мс служит для формирования звукового сигнала звонка, а 1с - для его модуляции. Секундный интервал также управляет миганием точки во 2-ом разряде индикатора, разделяющий часы и минуты и также служащим формированием «тиканья».
Рассмотрим принципиальную схему часов.
Обозначения и номиналы:
S4 - Увеличение часов
S3 - Увеличение минут
S2 - Установка
S1 - Включение будильника
S5 - Сброс
R6-R10 - 10k
R1-R5 - 510ом
Напряжение питания - 5 вольт.
Часы на ATmega8.
Часы могут показывать до 8 режимов, для которых выбирается один из пятнадцати форматов отображения, время его показа и количество раз, которое он будет пропущен.
| Форматы отображения. | ||
| 0 |
Число, День недели, Часы-минуты. |
|
|---|---|---|
| 1 |  |
Часы-минуты-секунды. |
| 2 |  |
Часы-минуты. |
| 3 |  |
Часы-минуты, День недели. |
| 4 |  |
Число_месяц_день недели. |
| 5 |  |
Число месяц год. |
| 6 |  |
Число месяц год день недели. |
| 7 |  |
|
| 8 |  |
Температура 1 датчик (датчик дома). |
| 9 |  |
Температура 2 датчик (датчик на улице). |
| A |  |
Температура 1 датчик, Часы-минуты. |
| b |  |
Температура 2 датчик, Часы-минуты. |
| C |  |
Температура 1 датчик, Температура 2 датчик. |
| d |  |
Температура 1 датчик, Температура 2 датчик. |
| E |  |
День недели число месяц год. |
| F |  |
Число месяц год. |
|
В режимах где не указываются десятые градуса, точка определяет больше 0,5 гр.. |
||
Кнопка F — выход из режима. Выбор 3 основных режимов.
Кнопка SET — вход в выбранный режим. Далее переход к следующему параметру (мигающему полю).
Кнопка PLUS — плюс/on. В режиме SETUP листать главные меню.
Кнопка MINUS — минус/__(off). В режиме SETUP листать главные меню.
Все режимы, кроме нулевого и режима таймера, имеют завершение по времени. Если не было нажатий более 30 секунд, устанавливается режим ноль.
Режим CALLS
Режим SETUP.
Для записи значений в EEPROM нужно все значения в подрежиме подтвердить нажатием SET.
Пример: LIGHT
->SET-> L.ooooo
->SET-> НО4Ь L.2
->SET-> LIGHT
.
Режим PORT.
Режим часы.
| Корректировка секунд. Нажатие MINUS сбрасывает секунды в ноль. Если секунд было больше 31, то минуты инкрементируются. Далее идет установка минут и часов. |
|
| Устанавливаются: число, месяц, год и день недели. |
|
 |
Коррекция хода часов. Данная величина прибавляется или вычитается каждый час. Шаг 0.008 секунды. (50 значений), максимальное значение 0.391. Пример расчета: при коррекции равной нулю измеряется уход часов, например за 5 дней часы убежали на 3 секунды, тогда коррекция ровна 3/(5*24)=0.025. |
Режим Уст SEE.
| В нулевом режиме часы показывают попеременно до 8 режимов, для которых выбирается один из десяти форматов отображения и время его показа (верхняя таблица) . | |
 |
1
выбор режима. r5 выбор одного из пятнадцати форматов отображения. с03 время в секундах, которое будет виден выбранный режим. n0 сколько раз пропускать (не показывать) режим. Пример: 1 r0 c03n0 2 r5 c03n0 3 r4 c02n1 r0; r5; r4; r0; r5; r4; r0; r5; r4; r0; r5; r4; .. r4; — виден, r4; — пропущен. При времени равном 00 режим выключен. |
Режим УSt Буd. Установки будильника.
 |
Bip
сигнал будильника — ШИМ. Pin сигнал будильника — уст в 1 вывод буд. Oba Шим и вывод. |
 |
Отсрочка сигнала. Задаётся число отсрочек сигнала. При откл. отсрочке (00) будильник выключается нажатием любой клавиши. При вкл. отсрочке сигнала будильник откл. кнопкой F, при нажатии кнопок SET PLUS MINUS сигнал отключается, но опять сработает примерно через 5 минут. При активной отсрочке сигнала, в нулевом режиме, мигает точка последнего разряда. |
 |
Отключение отсрочки (при отсутствии сигнала). В режиме 0, нажатие SET вкл. этот режим. Наличие активной отсрочки индуцирует символ о на 4 знакоместе. Нажатие PLUS MINUS выключает отсрочку. |
Режим DS18B20.
Режим Light.
Режим Сигнал.
Режим Сброс настроек.
Действия в нулевом режиме.
F — выбор режима.
SET — режим отмены отсрочки сигнала
PLUS — режим Уст SEE.
MINUS — установка будильников.
Каждый час, на одну секунду, устанавливается вывод PB2(16).
Для экономии, в режиме питания от батарей запрещается отсрочка сигнала. Так же останавливается работа таймера.
Исходник WinAVR-20060421. Прошивки анод, катод и прошивка для схемы с большими индикаторами. C автоматическим переходом на летние зимние время.
Без перехода на летние зимние время.
Схема для больших индикаторов. Прислал Алексей.
Предлагаю вашему вниманию простую схему и конструкцию «Двухканальный термометр, часы на ATmega8, DS18B20, DS1307, LCD (ЖК) 1602 «.
Конструкция позволяет выводить на двухстрочный символьный индикатор текущее время, дату, месяц, день недели и текущую температуру с двух цифровых датчиков температуры.
Конструкция собрана на микроконтроллере ATmega8-16PU, микросхеме часов реального времени DS1307 в DIP корпусе, цифровых датчиках температуры DS18B20, ЖК индикаторе LCD1602
Схема устройства создана в программе
Датчики температуры подключаются к разъемам DS1 и DS2:
— вывод 1 — к выводу GND датчика
— вывод 2 — к выводу DQ датчика
— вывод 3 — к выводу Vcc датчика
Подключение датчиков на схеме не соответствует печатной плате.
Программа подогнана под печатную плату, необходимо подключать:
— 1-й датчик к РВ1 (15-й вывод)
— 2-й датчик к РВ2 (16-й вывод)
Обращаю ваше внимание на подключение выводов порта D микроконтроллера к выводам индикатора:
— PD0 микроконтроллера — к выводу D7 индикатора
— PD1 микроконтроллера — к выводу D6 индикатора
— PD2 микроконтроллера — к выводу D5 индикатора
— PD3 микроконтроллера — к выводу D4 индикатора
Такое подключение выбрано с целью упрощения разводки дорожек на печатной плате
Детали, примененные в конструкции:
В качестве ЖК дисплея применен 2- строчный, 16-символьный — негативный, белые символы на темно-синем фоне с белой подсветкой. Также можно использовать любой аналогичный знакосинтезирующий (символьный) двухстрочный, 16-символьный индикатор, с поддержкой кириллицы или без поддержки, поддерживающий систему команд контроллера НD44780 типа:
— STN (FSTN) Negative (blue или black) с подсветкой (такой применен в конструкции) — такие индикаторы работают только с подсветкой
— FSTN Positive, TN Positive, HTN Positive — с подсветкой или без нее
Примененный китайский LCD индикатор не имеет встроенной кириллицы, поэтому, для наглядности вывода дня недели на индикатор в ОЗУ знакогенератора (CGRAM) записаны пользовательские символы — «П», «н», «т», «Ч», «б» и два символа в инверсном виде «Д» и «У».
Конструкция собрана на односторонней печатной плате, все примененные детали — «выводные»
Печатная плата устройства создана в программе .
На плате имеется три перемычки — П1, П2, П3
Кварцевый резонатор установлен на плате «лежа», корпус резонатора припаивается перемычкой к контактной площадке на плате под резонатором.
Основой конструкции «Двухканальный термометр, часы»
является микроконтроллер ATmega8
в DIP корпусе с тактовой частотой 1 МГц от встроенного генератора с внутренней RC цепочкой. Установка FUSE-битов — по умолчанию, ничего менять не надо.
Для определения текущего времени применена микросхема часов реального времени DS1307
, которая отсчитывает секунды, минуты, часы, дату месяца, месяц, день недели и год с компенсацией високосного года действительной до 2100 года.
На индикацию выводятся только:
— текущее время — часы и минуту
— дата месяца
— месяц
— день недели
В качестве датчиков температуры применены два цифровых датчика температуры DS18В20
, которые позволяют измерить текущую температуру в пределах от -45 градуов до +125 градусов Цельсия с точностью 0,5 градуса.
На индикацию выводится текущая температура каждого датчика с разрядностью 0,1 °С
Перед значением каждой температуры выводятся символы «Д» и «У» в инверсном виде:
— «Д» — температура в доме
— «У» — температура на улице
Работа программы организована по прерываниям по переполнению от таймера Т1 возникающие каждые 4 секунды. Обновление текущего времени происходит каждые 4 секунды, обновление текущих температур с датчиков — поочередно, через каждые 4 секунды.
Питание устройства осуществляется от стабилизированного источника питания напряжением 5 Вольт, можно применить зарядное устройство от сотового телефона, или автономный источник питания — АКБ. Потребляемый ток зависит от яркости подсветки (номинала резистора R3) и в конкретном случае составляет 12 мА.
Управление устройством осуществляется двумя кнопками:
— S1 — «Выбор»
— S2 — «Установка»
При первом включение устройства (или при каждом включении при отсутствии резервного источника питания DS1307 — BAT1) устройство переходит в режим «Полной» установки. При этом необходимо выставить текущие год, месяц, дату, день недели и текущее время — часы-минуты. В этом режиме перевод пояснительной информации на русский не проводился (в отличии от индикации дня недели), все пояснения выводятся на английском (полная установка производится крайне редко, разобраться в ней не трудно):
Установка года «Year»:
Мигающий курсор в виде белого прямоугольника указывает где и что нужно вводить:
— кнопкой «Установка» — выставляем десятки лет
— кнопкой «Выбор» — переходим к установке единиц года
— кнопкой «Установка» — выставляем значение единиц года
— кнопкой «Выбор» — переходим к следующей установке
Установка месяца «Month»
— аналогично установке года
Установка дня месяца «Data»:
— аналогично установке года
Установка дня недели «Week»:
— аналогично установке года, при этом — 1- Пн, 2 — Вт, 3 — Ср, 4 — Чт, 5 — Пт, 6 — Сб, 7 — Вс
Установка текущего времени «Hour_Min»
Для примера, текущее время 17 часов 39 минут:
— кнопкой «Установка» — выставляем десятки часов — 1
— кнопкой «Выбор» — переходим к установке единиц часов
— кнопкой «Установка» — выставляем единицы часов — 7
— кнопкой «Выбор» — переходим к установке десятков минут — 4
— кнопкой «Установка» — выставляем единицы минут -0
— секунды уже обозначены на дисплеи как «00»
— ровно в 17 часов 40 минут нажимаем кнопку «Выбор» и текущее время 17 часов 40 минут 00 секунд запишется в DS1307
В рабочем режиме кнопки «Выбор» и «Установка» позволяют перейти в режимы:
— кнопка «Выбор»
— коррекция времени (при этом производится установка только текущего времени «Hour_Min» как описано выше)
— кнопка «Установка»
— «Полная» установка
Для входа в нужный режим необходимо нажать соответствующую кнопку и держать ее до тех пор пока экран дисплея не очистится. После очистки дисплея отпускаем кнопку и через секунду переходим в выбранный режим.
Конструкция была разработана и тестирована на макетной плате, в «железе» не собиралась.
Поступило много комментариев на неработоспособность устройства, несоответствие печатной платы схеме.
Решено было воссоздать устройство в «железе».
Ниже представлены фотографии собранного устройства по схеме, печатной плате и прошивке опубликованных на этой странице.
Устройство заработало сразу, проблем не наблюдается.
Печатная плата выполнена методом ЛУТ. Из-за ошибки установки микросхем на плате, их пришлось выпаивать и переставлять (и на старуху бывает проруха), что привело к повреждению печатных проводников и, как результат, — внешний вид не очень, перемычка П2 установлена со стороны печатных проводников (не просверлил отверстия), датчик DS1 подсоединен кабелем длиной около 1 метра (так, чтобы он был на высоте около 30 см от пола, датчик DS2 подсоединен кабелем длиной 5 метров и выведен за окно. Разъемы для подключения датчиков взяты от куллеров старых компьютеров.
Была одна проблема — не сразу запустилась RTC DS1307, причина — канифоль между выводами кварца. После промывки платы часы заработали.
(10,8 KiB, 1 995 hits)
(27,3 KiB, 1 473 hits)
(390,1 KiB, 1 296 hits)
(51,7 KiB, 2 494 hits)
Скачать с ЯндексДиска (дополнительно — даташиты на русском)
Все необходимые детали для сборки «Двухканального термометра, часов на ATmega8, DS18B20, Ds1307», включая запрограммированный микроконтроллер, вы можете заказать в интернет- магазине сайта
В часах есть возможность последовательно показывать 4 режима, для которых выбирается один из десяти форматов отображения и время его показа.
| Форматы отображения. | ||
| 0 | ||
|---|---|---|
| 1 |  | Часы-минуты-секунды. |
| 2 |  | Часы-минуты. |
| 3 |  | Часы-минуты, День недели. |
| 4 |  | Число_месяц_день недели. |
| 5 |  | |
| 6 |  | |
| 7 |  | |
| 8 |  | |
| 9 |  | |
| A |  |
|
| b |  | Температура 1 датчик, Температура 2 датчик. |
|
||
Кнопка F - выход из режима. Выбор 3 основных режимов.
Кнопка SET - вход в выбранный режим. Далее переход к следующему параметру (мигающему полю).
Кнопка PLUS - плюс/on. В режиме SETUP листать главные меню.
Кнопка MINUS - минус/__(off). В режиме SETUP листать главные меню.
Все режимы, кроме нулевого и режима таймера, имеют завершение по времени. Если не было нажатий более 30 секунд, устанавливается режим ноль.
Режим CALLS
 | on/__-будильник вкл/откл. |
|---|---|
 | Дни недели, в которые сработает будильник (здесь в 6 и 7 день будильник выключен). |
 | Будильники A B C D E F G H вкл/откл. вывод call a_h мк. Будильник пригодится для управления нагрузкой. С его помощью вывод call a_h можно устанавливать на любое количество минут. |
 | ___-выключен, SET-ножка буд. A-H уст в 1, CLS уст в 0. n-сработает один раз, o-вкл. всегда. |
Режим SETUP.
Для записи значений в EEPROM нужно все значения в подрежиме подтвердить нажатием SET.
Пример: LIGHT
->SET-> L.ooooo
->SET-> НО4Ь L.2
->SET-> LIGHT
.
Режим PORT.
Режим часы.
Режим Уст SEE.
| Форматы отображения. | ||
| 0 | Число, День недели, Часы-минуты. |
|
|---|---|---|
| 1 | | Часы-минуты-секунды. |
| 2 | | Часы-минуты. |
| 3 | | Часы-минуты, День недели. |
| 4 | | Число_месяц_день недели. |
| 5 | | Температура 1 датчик, Температура 2 датчик. |
| 6 | | Температура 1 датчик (датчик дома). |
| 7 | | Температура 2 датчик (датчик на улице). |
| 8 | | Температура 1 датчик, Часы-минуты. |
| 9 | | Температура 2 датчик, Часы-минуты. |
| A | | Температура 1 датчик, Температура 2 датчик. |
| b | | Температура 1 датчик, Температура 2 датчик. |
В режимах где не указываются десятые градуса, точка определяет больше 0,5 гр.. |
||
Режим УSt Буd. Установки будильника.
 | Bip
сигнал будильника - ШИМ. Pin сигнал будильника - уст в 1 вывод буд. Oba Шим и вывод. |
 | Отсрочка сигнала. При откл. отсрочке будильник выключается нажатием любой клавиши. При вкл. отсрочке сигнала будильник откл. кнопкой F, при нажатии кнопок SET PLUS MINUS сигнал отключается, но опять сработает примерно через 5 минут, если будильник не выключать, то после 8 раз срабатывания он откл. автоматически. При активной отсрочке сигнала, в нулевом режиме, мигает точка последнего разряда. |
 | Отключение отсрочки (при отсутствии сигнала). В режиме 0, нажатие SET вкл. этот режим. Наличие активной отсрочки индуцирует символ о на 4 знакоместе. Нажатие PLUS MINUS выключает отсрочку. |
Режим DS18B20.
Режим DEFAULT.
| Прочие режимы (SETUP). | |
|---|---|
| LIGHT | L ooooo - дневная яркость индикатора. НОЧЬ L2 - яркость с 23-00 до 6-00. |
| SIGNAL | после входа в режим кнопками плюс/минус выбирается: budil. S или button. S соответственно частота ШИМ для будильника и кнопок. При входе в эти подрежимы на индикаторе: H004.L000. Частота генерируется в режиме быстрой шим(CTC mode). Верхний порог задается регистром OCR1A1. H004-старший байт L000-младший байт. Что бы отключить сигнал от нажатия кнопок - установить H000 L000. Если в режиме УSt Буd.выбрана опция PIN, для будильника шим сигнал выводится не будет. |
Действия в нулевом режиме.
F - выбор режима.
SET - режим отмены отсрочки сигнала
PLUS - режим Уст SEE.
MINUS - установка будильников.
Если будильник настроить на включение вывода, то можно использовать чип от музыкальной открытки.
Программа написана на си в WinAvr.
Скачать исходник, HEX и EEP файлы. clock_t.rar (18 Kb)
При прошивке мк установите биты CKSEL3..0 в 0011 (внутренний RC генератор 4 Meg). Запрограммировать бит CKOPT (подключение внутренних конденсаторов). Затем прошить EEPROM, или сбросить основные переменные в программе таким образом - SETUP -> DEFAULT -> SET.
