Relojes de diseño DIY: ahorre una cantidad sustancial de dinero

Recolectamos relojes LED de “diseñador” de medios improvisados

En este artículo, hablaré sobre cómo, a partir de los restos de varios proyectos, ensamblé un reloj de aspecto interesante con indicadores LED de 7 segmentos.

El reloj de mi habitación era el más común, electrónico, fabricado por Ajanta (India), pero con el tiempo comenzaron a retrasarse, reemplazando las baterías, un resonador de cuarzo, no dio nada: el reloj comenzó a retrasarse hasta 10 minutos por mes (y sin ningún sistema, a veces por minuto, a veces – 12), soporté un año, otro, y llegué a la conclusión de que es necesario cambiar el reloj.

Por supuesto, la opción más fácil es ir a comprar en una tienda o hacer un pedido en línea. Pero los de la tienda no encajaban en varios parámetros a la vez: tenían una funcionalidad simple, tenían el mismo aspecto simple y poca precisión, y eran bonitos, tenían una estación meteorológica, conexión Wi-Fi, etc., pero al mismo tiempo que tiene un precio bastante desagradable. Por esta razón, decidí hacer el reloj yo mismo. Además, debería ser solo un reloj, sin silbidos y con características modernas, pero innecesarias, como Wi-Fi, un sensor de temperatura (¿por qué es necesario? Mi cuerpo es el mejor termómetro), una estación meteorológica, un ozonizador, un despertador, etc.

Empecé a considerar varias opciones de fabricación, que se pueden dividir en 3 opciones:

  1. Reloj con indicadores LED de matriz, con una resolución de 32×8 píxeles y superior, controlado por microcircuitos discretos como MAX7219, HT16K33, TM1637 y muchos otros.
  2. Reloj basado en indicadores LED de 7 segmentos, ya sea en los mismos circuitos integrados que el anterior o, en el caso de indicadores más grandes, en lógica discreta, como controladores dedicados y ensamblajes de transistores tipo ULN
  3. Cualquier exótico basado en indicadores de descarga de gas, luminiscentes e incluso optomecánicos.

La opción n. ° 3 se descartó casi de inmediato: los indicadores de descarga de gas de tamaño adecuado (IN-18, Z568M) cuestan entre 100 y 300 USD. cada uno, los grandes luminiscentes son aún más caros, y no quería hacer una granja colectiva brutal como “Electronics-7” y otros análogos con luces de neón por razones estéticas.

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Hay opciones #1 y #2. Los “trabajé” con bastante fuerza, hasta el nivel de ensamblar prototipos bastante funcionales, y en el caso de la variante de los indicadores de matriz, el precio resultó ser el factor decisivo: los módulos de 8×8 píxeles disponibles masivamente tienen dimensiones de aproximadamente 5x5cm , y quería segmentos más grandes. Los módulos más grandes tienen un precio más alto, y el control allí ya es más complejo que el disponible para mi nivel de programación, por lo tanto, me decidí por la opción No. 2: un reloj en módulos de 7 segmentos.

Se hicieron y ensamblaron varias versiones de depuración, en indicadores de diferentes tamaños, e incluso multicolores, pero luego vino el covid, el aislamiento, el bloqueo y la necesidad de un reloj preciso pareció desaparecer, así que casi abandono este proyecto.

La reanimación del proyecto sucedió casi por accidente: una escuela familiar ordenó reparar el marcador de su gimnasio, los trabajadores durante la reparación lograron romper el control remoto en pedazos y el marcador dejó de funcionar. El fabricante ya no produce tales pantallas, no hay controles remotos, por lo que tuve que restaurar lo que era, afortunadamente, el MK en el control remoto sobrevivió, y solo los módulos indicadores se deterioraron, cuyo diagrama copié rápidamente, ordené en China, ensamblado, instalado y entregado al cliente. Pero como pedí las piezas con cierto margen, los componentes principales fueron suficientes para un juego de relojes “extra”.

Entonces, ¿de qué está hecho mi reloj?

En primer lugar, estos son 4 indicadores LED de 7 segmentos con un tamaño estándar de 2.3 pulgadas:

En segundo lugar, se trata de placas de circuito impreso en las que se encuentran estos mismos indicadores y la lógica que los controla: microcircuitos del tipo CD4511 (decodificador de 7 segmentos con pestillo) + matriz de transistores ULN2003 y varias resistencias. En nuestra era de todo tipo de arduins y otras frambuesas, tales antigüedades, por supuesto, pueden parecer bastante extrañas, pero permítanme recordarles que hice estos módulos como reemplazo de los rotos en el panel de control del marcador, por lo que el El circuito fue tomado de allí.

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Luego viene el tablero “principal”, que también se hizo de la misma manera que el marcador, pero donde agregué varios “peines” de contactos, mientras miraba el agua, aparentemente sentí que serían útiles. Esta placa contiene el módulo RTC, en el chip DS3231 y el microcontrolador PIC16F886. También hay un regulador de voltaje 78L05 y otros pequeños flejes.

La caja del reloj también alberga una fuente de alimentación de 12 voltios y 1 amperio (tomado con un amplio margen, en total el reloj consume alrededor de 12 mA de 68 voltios) y un convertidor reductor en el LM2596. (Que no se planeó originalmente y con la que se conecta una historia interesante, pero más sobre eso a continuación)

La caja del reloj está hecha de madera contrachapada (paneles frontal y posterior) y madera de balsa (paredes laterales). Está cubierto con una tela de “arpillera” autoadhesiva, y cubierto por delante y por detrás con paneles de plexiglás – translúcido ahumado – en el frente, blanco opaco – en la parte posterior (la razón para usar blanco es que no había más humo, por lo que Lo hice con lo que tenía a mano)

El proceso de montaje comenzó con la fabricación del panel frontal. El material fue madera contrachapada de 10 mm, utilizando una máquina CNC, se hicieron cortes en él para indicadores, para LED de 5 mm (actuando como dos puntos de separación) y orificios para montar tableros con indicadores. Se pegaron espaciadores de latón de 4 mm de largo en los orificios con pegamento epoxi.

Después de instalar los indicadores, probé otros componentes usados ​​en una caja imaginaria para estimar aproximadamente el grosor final y hacer el resto de la caja de acuerdo con estos requisitos. El espesor final, excluyendo los paneles frontal y posterior, resultó ser de 50 mm.

Las partes de la caja las pegué juntas con cola PVA corriente (Tip, quitar el exceso de esta cola hasta que se seque, ya que es muy difícil quitarlo reseco, incluso con lija y cuchillo) y al momento de pegar quedan retorcido con espárragos roscados M3.

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La “placa base” se monta sobre los indicadores en el lado derecho a través de espaciadores de latón de 10 mm, y las conexiones se realizan con cables planos comunes tipo PH. Y luego me esperaba un fastidio: inicialmente había conectores tipo XH en el marcador, con un pestillo mecánico, y no hubo problemas, pero aquí, como no hay pestillo, saltó uno u otro bucle durante el proceso de montaje . Tuve que improvisar en el acto y usar una cinta adhesiva especial de “modelo de avión” para sujetar de forma segura los cables en los conectores.

Para configurar el reloj, se instala un botón en la parte posterior de la caja. Allí también puede ver un bucle desde la pantalla de la computadora portátil: inicialmente planeé usarlo como una bisagra y, para no estropear la apariencia visual, ocultarlo en una corrugación para el cableado. Desafortunadamente, esta opción no resultó ser hermosa de ninguna manera, por esta razón, en lugar de esta bisagra y corrugaciones, instalé un mecanismo con bisagras de la lámpara; estos se venden en casi cualquier tienda que venda accesorios de iluminación.

La parte delantera de la caja del reloj se ennegreció con una pintura especial, aunque un marcador normal funcionará bien. Tinta por una simple razón: a pesar del plexiglás ahumado, la madera contrachapada liviana aún se veía a través de él, lo que le daba al reloj un aspecto descuidado.

:)

Después de escribir y depurar el firmware del reloj, decidí llevármelo a casa y comprobarlo en condiciones reales. Aquí resultó que con una tensión de alimentación de 12 voltios y con resistencias de 470 ohmios en serie con cada segmento, el brillo del reloj resultó ser simplemente gigantesco, es muy posible desarrollar una película BW e incluso imaginar que están en Ámsterdam, en tiempos anteriores al Covid Pero a 5 voltios, el brillo es claramente insuficiente. Era posible desmontar el reloj, quitar los módulos, desmontarlos, cambiar las resistencias por otras, pero era muy poco práctico, así que opté por el camino alternativo: conecté una fuente de alimentación de laboratorio y tomé un voltaje al que el brillo de el resplandor era aceptable tanto de día como de noche. Este voltaje era de aproximadamente 6.5 voltios. No tenía una fuente de alimentación tan preparada, y los sujetadores y el lugar en el estuche ya estaban seleccionados para la fuente de alimentación seleccionada. Tuve que pedir ayuda para el módulo reductor en el LM2596. Reemplacé la recortadora completa por la del mismo valor, pero con mango largo, y la saqué por atrás para poder ajustarla si era necesario.

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Monté la fuente de alimentación y el convertidor reductor en el panel trasero usando espaciadores de nailon y tornillos para seguridad eléctrica. El panel en sí está hecho de plexiglás blanco de 3 mm y tiene cortes de ventilación en toda su área.

La pata con la que se sujeta el reloj a la pared se hizo con las piezas de madera contrachapada que quedaron después de cortar los recortes en la parte posterior del reloj.

Tuve que sufrir un poco con la bisagra: al estar atornillada en un tubo con una rosca M10 pegada en el tablero de partículas, giró un poco alrededor de su eje. Tuve que perforar la pared lateral, cortar las roscas y atornillar los tornillos de bloqueo.

Finalmente, decidí jugar un poco con el firmware. Como tengo muchas salidas MK libres, conecté los LED de dos puntos de separación a salidas individuales y lo hice de modo que primero se encienda el inferior, luego el superior (ambos están encendidos), luego el inferior se apaga, y después sale el de arriba, y así sucesivamente en círculo.

El reloj no tiene despertador, ni indicador de temperatura, ni nada superfluo: todos los ajustes se realizan con un solo botón y todo se hace de manera muy simple.

Presionamos el botón y lo mantenemos presionado durante un segundo: en el reloj está escrito 00. Soltamos el botón y, con presiones cortas, seleccionamos un elemento en el menú, cuya entrada se realiza presionando prolongadamente repetidamente.

00 – salir al modo normal

01 – ajuste del reloj

02 – ajuste de minutos.

En los elementos de menú 01 y 02, una pulsación breve del botón cambia (aumenta) el indicador actual y una pulsación larga vuelve al menú principal: todo es muy simple, comprensible y conciso. ¿Por qué toda esta turbidez con Wi-Fi, menús complejos y otras configuraciones? No lo entiendo.

Parece ser todo: el reloj está ensamblado, instalado y, a pesar del módulo de centavo en el DS3231 obviamente no original, funciona con bastante precisión: ya han pasado dos meses desde que se instalaron y no han ido ni por un segundo. .

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Para aquellos que quieren repetir, puedo diseñar todos los dibujos, el firmware y los dibujos de la placa de circuito impreso, no me importa.

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