Как сделать своими руками часы из светодиодов

В этой статье мы попросили мастера ответить на вопрос: «Как сделать своими руками часы из светодиодов?», а также дать полезные рекомендации для наших читателей. Что из этого получилось, читайте далее.

Я уже писал подобный обзор здесь. Было сделано 2 экземпляра часов как в том обзоре, но с одними случилось что-то непонятное, и я, обрадовавшись поломке, решил радикально переделать их.

Что-то непонятное — это убегание на 2 минуты, которое я не смог связать ни с наводками, ни с неисправностью микроконтроллера, ни с неисправностью таймера ds1307. Видимо виной всему плата, так как на плате второго экземпляра контроллер с таймером работали исправно.

К моменту поломки я активно игрался с ардуино нано, поэтому мозгом будет служить она. Прошлые часы делались по мотивам схемы из интернета с небольшими моими доработками в аналоговой части, которые вызвали знатный холивар в комментах к прошлому обзору, однако же это работает до сих пор. Программную часть для тех часов я не изменял, так как писать на голый avr мозгов не хватило.

Поигрался с прототипом ардуиночасов с написанным мной кодом в протеусе, убедился, что код и аналоговая часть худо бедно работают, и заказал нужные детали. Главный герой — микросхема MAX7219. Это драйвер, позволяющий управлять семисегментными индикаторами (с общим катодом), светодиодными линейками или просто отдельными светодиодами. Максимум к нему можно подключить 64 светодиода (ну или, соответственно, восемь семисегментных односимвольных индикаторов). Драйвер управляется по интерфейсу SPI, а так же имеет программное управление яркостью свечения индикаторов или светодиодов. Эти микросхемы можно подключать каскадно, увеличивая количество управляемых светодиодов или семисегментников.
В качестве таймера выступит DS3231. Это очень точные часы-календарь, которые имеют на борту резервный источник питания, позволяющий часам идти даже без внешнего питания. Батарейки хватит года на два как минимум.

Вот посылка пришла. Так же в посылке, помимо MAX7219, были smd транзистоы MMBT3906 и MMBT3904, позже я использую их для изготовления конечного устройства, и еще четырехсимвольные 7-сегментные индикаторы с общим катодом, которые будут служить временным дисплеем для отладки часов.
Большие индикаторы покупал когда-то давно здесь.

На фото прототип, собранный мной для отладки программы, которая будет управлять всем этим хозяйством. Вторая arduino nano в верхнем правом углу макетки не относится к проекту и торчит там просто так, внимание на нее можно не обращать.

Немного о принципе работы: ардуино берет данные у таймера DS323, перерабатывает их, определяет уровень освещенности с помощью фоторезистора, затем все посылает на MAX7219, а она в свою очередь зажигает нужные сегменты с нужной яркостью. Так же с помощью трех кнопок можно выставить год, месяц, день, и время по желанию. На фото индикаторы отображают время и температуру, которая взята с цифрового термодатчика ds18s20

Основная сложность в моем случае — это то, что 2.7 дюймовые индикаторы с общим анодом, и их надо было во первых как то подружить с max7219, которая заточена под индикаторы с общим катодом, а во вторых решить проблему с их питанием, так как им нужно 7,2 вольта для свечения, чего одна max7219 обеспечить не может. Попросив помощи на одном форуме я получил таки ответ.

Решение на скриншоте:

К выходам сегментов из max7219 цепляется микросхемка uln2003a, которая инвертирует сигнал, а к каждому выводу, который должен подключаться к общему катоду дисплея цепляется схемка из трех транзисторов, которые так же инвертируют его сигнал и повышают напряжение. Таким образом мы получаем возможность подключить к max7219 дисплеи с общим анодом и напряжением питания более 5 вольт

для теста подключил один индикатор, все работает, ничего не дымит

Схему решил разделить на 2 части из-за огромного количества перемычек в разведенном моими кривыми лапками варианте, где все было на одной плате. Часы будут состоять из блока дисплея и блока питания и управления. Последний было решено собрать первым. Эстетов и бывалых радиолюбителей прошу не падать в обморок из-за жестокого обращения с деталями. Покупать принтер ради ЛУТа нет никакого желания, поэтому делаю по старинке — тренируюсь на бумажке, сверлю отверстия по шаблону, рисую маркером дорожки, затем травлю.

Принцип крепления индикаторов оставил тот же, как и на прошлом экземпляре.

Размечаем положение индикаторов и компонентов, с помощью шаблона из оргстекла, сделанного для удобства.

Затем с помощью шаблона сверлим отверстия в нужных местах и примеряем все компоненты. Все встало безупречно.

Рисуем дорожки и травим.

купание в хлорном железе

готово!
плата управления:

плата индикации:

Плата управления получилась отлично, на плате индикации не критично сожрало дорожку, это поправимо, настало время паять. В этот раз я лишился SMD-девственности, и включил 0805 компоненты в схему. Худо-бедно первые резисторы и конденсаторы были припаяны на места. Думаю дальше набью руку, будет легче.
Для пайки использовал флюс, который купил здесь. Паять с ним одно удовольствие, спиртоканифоль использую теперь только для лужения.

Вот готовые платы. На плате управления имеется посадочное место для ардуино нано, часов, а так же выходы для подключения к плате дисплея и датчики (фоторезистор для автояркости и цифровой термометр ds18s20) и блок питания на lm317 с регулировкой выходного напряжения (для больших семисегментников) и l7805 для питания часов и ардуино, на плате индикации находятся посадочные гнезда для дисплеев, панельки для max2719 и uln2003a, решение для питания четырех больших семисегментников и куча перемычек.

плата управления сзади

плата индикации сзади:

Ужасный монтаж смд:

После припаивания всех шлейфов, кнопок и датчиков пришло время все это включить. Первый запуск выявил несколько проблем. Не светился последний большой индикатор, а остальные светились тускло. С первой проблемой расправился пропаиванием ножки смд-транзистора, со второй — регулировкой напряжения, выдаваемого lm317.
ОНО ЖИВОЕ!

Ну вот и всё. Осталось только причесать код.

Некоторые наверное скажут, что легче купить и вид эстетичнее, и будут правы, но это же хобби. Рыбу тоже легче купить в магазине, чем ловить самому. Считать точную себестоимость сего изделия не берусь, но обошлось оно мне примерно в тысячу рублей и пару дней приятного времяпрепровождения.
Все ссылки в обзоре ведут на проверенных мной продавцов.

Если у кого есть вопросы по схеме, прошивке, деталям, пишите, отвечу.

Преимущества светодиодов неоспоримы, сегодня они везде, в том числе и часах. Что представляют себя часы на светодиодных матрицах, о плюсах и недостатках разберем в рамках статьи. В конце статьи представлено подробное пошаговое руководство для изготовления устройства своими руками.

Часы на светодиодных матрицах — это электронные часы, в которых для индикации используются матрицы из множества светодиодов. Применение индикаторов другого типа — единственное их отличие.

Матрица — это набор светодиодов, собранных вместе в виде сетки с единым анодом или катодом. Как правило, разрешение таких индикаторов — количество точек по вертикали и горизонтали — 8×8.

Почему же такие часы набирают популярность, преимущества:

Цена. Светодиодные матрицы дешевле семисегментных индикаторов аналогичных размеров.
Яркость. Светодиоды горят ярче, чем семисегментные индикаторы, их лучше видно в местах, освещенных солнечными лучами. Многие производители также предусматривают конструктивную защиту диода от воздействия солнца.
Функциональность. При помощи матрицы из светодиодов можно выводить не только цифры, но также различные буквы, знаки препинания, символы. При помощи набора LED-матриц можно выводить некоторую информацию в виде бегущей строки.

Светодиодные матрицы имеют и недостатки:

Увеличенная сложность управления. Из-за большого количества элементов (в стандартной матрице их 64) управлять матричными индикаторами чем семисегментными. Для этого применяются микроконтроллеры, динамическая индикация и сдвиговые регистры.
Угол обзора. Особенность светодиодов состоит в том, что они фокусируют свет в одном направлении. Это приводит к тому, что изображение на светодиодной матрице видно хорошо только под определенным углом.
Непереносимость высоких температур. Нагревание снижает эффективность светодиодов и уменьшает срок службы.
Перегорание отдельных светодиодов приведет к эффекту «битого пикселя» и ухудшению качества изображения.

Несмотря на большую популярность часов на светодиодных матрицах, в Рунете не так уж и много схем для их самостоятельного изготовления. Рассмотрим самую популярную.

Необходимые навыки для сборки устройства:

изготовление печатных плат;
пайка элементов: схема предполагает SMD-исполнение, это значит, что элементы будут устанавливаться прямо на поверхность платы;
прошивка микроконтроллеров: в схеме используется МК ATMega16A;
программирование МК: это не обязательно, поскольку для данного устройства уже имеется прошивка контроллера. Этот навык пригодится, если вы захотите изменить режим работы часов или расширить их функционал, например, добавив дополнительные элементы такие, как датчики температуры или влажности.

Из инструментов понадобятся:

набор для изготовления плат;
программатор МК;
паяльник.

Рассмотрим подробнее схему устройства. Главным управляющим элементом является МК ATMega16A, он обеспечивает следующие возможности прибора:

Отсчет времени и календарь. Ведется даже при отключении питания.
Будильник. Здесь их 9 штук, можно запрограммировать на работу по дням недели.
Измерение температуры. Конструкция часов позволяет установить два датчика температуры для измерений в комнате и на улице.
Режим бегущей строки. Выдает следующую информацию: день недели, месяц, год, температура.
Коррекция хода часов.

Большая часть функций возложена на микроконтроллер, что позволяет максимально разгрузить схему и использовать минимальное количество элементов.

В устройстве используется лишь две микросхемы: микроконтроллер и сдвиговый регистр TPIC6B595, также можно подключить два датчика температуры DS18B20 — один уличный, и второй комнатный.

Для индикации используются три светодиодные матрицы 8×8. В качестве диода D1 лучше использовать диод Шоттки. Диод в схеме обеспечивает переход на аварийное питание, а диод Шоттки обладает наименьшим падением напряжения и высокой скоростью переключения.

Необходимо изготовить плату. Для этого потребуется: фольгированный текстолит, лазерный принтер, утюг и 150г хлористого железа. Сначала нужно распечатать чертеж платы на глянцевой бумаге с помощью лазерного принтера. Полученную распечатку следует приложить рисунком к текстолиту так, чтобы поверхность бумаги была ровной. Горячим утюгом нужно аккуратно провести по распечатке, чтобы не смять и не сместить её. Тонер расплавится и приклеит распечатку к текстолиту. Чтобы удалить бумагу, заготовку платы помещают в теплую воду. В результате мы получим чертеж платы, напечатанный на текстолите. Весь тонер должен быть перенесен на поверхность платы, в дорожках не должно быть разрывов. Теперь нужно протравить плату. Для этого заготовку на некоторое время помещают в раствор хлористого железа. Раствор готовится из расчета 150г порошка на 200мл воды. Плата будет готова, когда все лишнее медное покрытие растворится, и останутся лишь участки защищенные тонером. Протравленную плату нужно промыть в холодной воде. Тонер удаляется с помощью ацетона. Дорожки нужно покрыть припоем при помощи паяльника, площадки под SMD-элементы должны быть покрыты ровным слоем, без капель. Плата готова.
С помощью программатора нужно прошить микроконтроллер. Для прошивки контроллера ATMega16A нужен программатор и софт. Используем недорогой и удобный программатор USBasp и программу AVRdude с графической оболочкой для удобства работы. Для подключения МК к компьютеру нужно найти по документации ножки SCK, RESET, MOSI, MISO и соединить их с соответствующими ножками программатора. После этого программатор можно подключать к порту USB. В программе AVRdude следует выбрать тип микроконтроллера — Atmega16A, и прошивку. Чтобы прошить контроллер нужно нажать кнопку Write для записи. Микроконтроллер прошит.
Все элементы следует припаять к плате согласно схеме. На этом этапе нужно обратить внимание на правильное расположение микроконтроллера и аккуратно припаять его ножки так, чтобы случайно не замкнуть.
С лицевой стороны платы устанавливаются светодиодные индикаторы, чтобы получился цельный блок.
Полученную конструкцию можно поместить в какой-либо корпус, а индикаторы защитить при помощи стекла или прозрачного пластика. В зависимости от яркости светодиодов, можно выбрать затемненное защитное стекло — это улучшит читаемость.

О некоторых особенностях при сборке часов на светодиодной матрице с ATMega 16A доступно рассказывается в следующем видео.

Часы на светодиодных матрицах имеют много преимуществ перед приборами с другим типом индикации: дешевле, не засвечиваются солнцем, с их помощью можно вывести большее количество информации. Существует большое количество моделей часов на led матрицах, и каждый найдет для себя девайс с требуемым функционалом. Также такие часы несложно изготовить самому, как вы увидели из пошагового руководства выше, это не требует особенных инструментов или специальных навыков.

Ссылка на материал в текстовом виде + код прошивки под ардуино нано .

Семисегментный индикатор своими руками ✓Купить на aliexpress ATTINY2313A ali.pub/21j0g ✓Схема часов .

Любой товар из Китая-fas.st/O2uIEf Архив с прошивками-yadi.sk/d/RhAuT4Z9so3a4 Программатор K150 PIC .

Светодиодные вращающиеся часы-дисплей — ali.pub/2umseo — купить на АлиЭкспресс Другие DIY-наборы на .

Решил отвлечься и собрать часы.

Крутой набор для самостоятельной сборки электронных светодиодных часов. .

www.tomtop.com/p-h18623gr.html Купон на скидку CLC13USD Подробный обзор можно прочитать по ссылке: .

Поддержи мой канал! Скачивай Vikings: War of Clans и получи 200 голды и бесплатный щит: ➤ Android: .

Покупал набор тут: goo.gl/nBHEqY Паяльник TS100: goo.gl/oe7jfS ➤ Возврат до 17% с каждой покупки в .

Поддержи канал! Заказывай с aliexpress по ссылке канала goo.gl/MHjQqG ВОЗВРАЩАЙТЕ 10%. от покупок на .

Крутые часики получились,комплектующие стоят копейки.Со шпоном пришлось повозиться и в месте установки.

Приобрести можно тут goo.gl/RE1IDF Инструкции тут goo.gl/unvEYP Конструктор из SMD и полно размерных .

Часы с подсветкой — доработка схемы ранее опубликованной конструкции. Электронные самоделки Sekretmastera. Давно.

Возможно у Вас есть свои мнения на тему «Как сделать своими руками часы из светодиодов»? Напишите об этом в комментариях.