Часы конструктор сделай сам

Обновлено: 16.05.2024

ROTATE — это набор-конструктор, с которым любой может собрать себе качественные и стильные механические часы. Они солидно выглядят и никто даже не догадается, что эти наручные часы были собраны не на фабрике профессионалом, а дома абсолютным новичком.

Особенности ROTATE

Я сам семь лет проработал инженером в НИИ. Но до сих пор помню, как в детстве разобрал наручные часы отца, которые банально остановились из-за того, что кончился завод. Меня поразили все эти шестеренки, звездочки, мелкие детальки, которые я никак не смог правильно расставить по местам. Часы тогда было уже не восстановить, а моя любовь к ручному труду и сложным конструкциям вылилась в инженерное будущее. Но мне пора вернуться к часам.

Они действительно придут полностью разобранными. Все детальки предстоит собрать самому, используя инструменты, которые будут в комплекте. Ну и, конечно, с часами идет и руководство по их сборке. Я уверен, что это довольно кропотливый конструктор, который требует усидчивости и аккуратности. Кстати, понимая, что детали очень маленькие и их легко можно потерять, авторы обещают, что в комплекте идут даже запасные части. В итоге, я уверен, что собрать наручные механические часы, это даже круче, чем топовый конструктор Ugears. Ведь их можно носить каждый день, а даже лучшие конструкторы в итоге становятся пылесборниками на полках.

Также стоит отметить, что в комплекте идет сразу три различных циферблата. То есть ты можешь собрать одну из трех моделей, которая тебе больше понравится. Это одновременно и простой, но важный выбор.

Ошибки краудфандингового проекта

Проект мне очень понравился и, наверное, именно поэтому не могу закрыть глаза на пару ошибок. Во-первых, название. Оно совсем не запоминается, не характеризует продукт и в гугле по нему всплывает целая куча спинеров и прочих вращающихся штуковин.

Во-вторых, в проекте есть одна запрещенная награда. По сути это скидочный купон. За $50 можно купить скидку в $75, которую можно будет использовать, когда набор поступит в продажу. Кикстартер не любит такую фигню и может заблокировать проект за такого рода награды. Ни один такой купон не был продан, что показывает, что и покупателям он не нужен. Так что лучше бы авторам его убрать из проекта.

Цена на Kickstarter

Один набор с одним циферблатом обойдется на Кикстартере в $170. Комплект с тремя циферблатами — $180 для ранних пташек и $210 для тех, кто не успел.

Радиоконструктор «Старт 7176» появился в продаже весной 1985 года. Набор можно было заказать через Посылторг наложенным платежом и получить в своём почтовом отделении за 16 рублей.

Электронными часами уже тогда удивить кого-либо было трудно, но это были часы на СБИС, сверхбольшой интегральной схеме. Это давало радиолюбителям возможность прикоснуться к современнейшим технологиям и получить от этого чувство глубокого удовлетворения.

Далее я расскажу, как запустил найденные на «развале» часы из набора «Старт 7176».

Часы мне достались в хорошем состоянии, но у них не было блока питания. На печатной плате часов было распаяно семь кнопок управления. Какой-либо инструкции или паспорта в наличии не было.

В найденном на просторах Интернета скане руководства по эксплуатации на схеме электрической принципиальной количество кнопок управления – шесть.

На печатной плате конструктора – четыре посадочных места под кнопки. В комплекте поставки набора кнопок только две.

Согласно руководству по эксплуатации конструктор «Старт 7176» можно использовать или в качестве электронных часов, когда две кнопки из комплекта поставки подключаются как S1 (установка минут) и S2 (установка часов), или в качестве секундомера с подключением кнопок как S3 (индикация секунд) и S5 (фиксация показаний).

Для установки точного времени в режиме часов нужно было подключить отсутствующую в комплекте поставки третью кнопку S6. Для возврата из режима секундомера в режим электронных часов нужно было подключить кнопку S4.

Напомню, что на печатной плате установочных мест под кнопки – четыре. В принципе, с четырьмя кнопками можно было организовать следующий функционал: установка текущего времени в формате «ЧЧ: ММ» кнопками S1 и S2, переключение в режим индикации текущего времени в формате «ММ: СС» кнопкой S3, возврат к индикации текущего времени в формате «ЧЧ: ММ» кнопкой S4. Если включить питание часов с такой конфигурацией незадолго до передачи сигналов точного времени, то точное время можно было бы установить, нажав и отпустив любую из кнопок S1, S2 или S4 в начале шестого сигнала, а затем установить текущее время.

Это уже лучше, чем просто часы, но всё ещё недостаточно: помимо установки и индикации текущего времени используемая в наборе СБИС позволяла устанавливать время срабатывания двух будильников, а также могла работать в режиме таймера.

Это несоответствие формы и содержания породило целую волну народного творчества. В журналах «Радио» №6 и №7 за 1986 год был опубликован своеобразный «дайджест» из писем в редакцию по доработке часов из набора «Старт 7176».

Очень важно, что был опубликован полный функционал часов на СБИС К145ИК1901:

Добавлением нескольких кнопок скромные часы из набора превращались во многофункциональное устройство, не побоюсь этого слова – в «гаджет».

На двух выходах СБИС при срабатывании будильников или таймера появлялся сигнал низкого уровня. К этим выходам можно было подключить формирователь звуковых сигналов:

Подключением к часам вместо формирователя звуковых сигналов устройства управления нагрузкой, например, лампой фотоувеличителя, можно было превратить часы из набора в «мечту фотолюбителя»:

Существенным доработкам подвергалась схема питания часов. Предлагалась замена однополупериодного выпрямителя на диодный мост, подключение средней точки обмотки накала через стабилитрон и т.п.

Наличие звукового сигнала и светящийся в темноте индикатор делали часы из набора очень удобным будильником. Схема автоматической регулировки яркости индикатора, приведённая на рис. 20, делала этот будильник ещё удобней.

Наиболее ценной в публикации, на мой взгляд, была информация о том, как подключить к выходам СБИС не только микросхемы серии К172, которых уже тогда было не достать, но и доступные даже сейчас микросхемы серий К176 и К561, имеющие многочисленные зарубежные аналоги. Не менее важной была информация о том, что к выводу 48 СБИС можно подключить резервную батарею напряжением 18 В для сохранения работоспособности часов (естественно, без индикации времени) при отключении питания.

Оригинальный блок питания содержал сетевой трансформатор с вторичными обмотками на 27 и 5 В. От обмотки 27 В питалась сама схема часов, а от обмотки 5 В – накал люминесцентного индикатора. Скорее всего, там использовался трансформатор Т19-220-50, специально разработанный для применения в электронных часах с электролюминесцентными индикаторами ИВЛ1-7/5 и им подобными. Мощность трансформатора – 5 Вт, габаритные размеры – 40х35х38 мм. Такие трансформаторы уже не выпускаются.

В принципе, можно было бы запитать цепи накала индикатора постоянным током от зарядного устройства USB, а минус 27 В получить от повышающего преобразователя DC-DC, но практика показывает, что для обеспечения равномерной яркости свечения цифр индикатора накал должен питаться переменным током, причём накальная обмотка должна иметь отвод от середины. Кроме того, в документации на индикатор ИВЛ1-7/5 прямым текстом указано, что питание накала постоянным током значительно снижает ресурс.

Решено было искать замену трансформатору Т19-220-50. Похожий по характеристикам трансформатор нашёлся, им оказался ТП121-14. Первичная обмотка этого трансформатора рассчитана на напряжение 220 В, вторичные обмотки – 21,8 и две по 2,0 В. ТП121-14 имеет максимальную мощность 4,5 Вт. Габаритные размеры трансформатора – 43х36х33,3 мм.

Блок питания на основе ТП121-14 был собран по схеме на рис. 14а, опубликованной на стр. 29 журнала «Радио» №7 за 1986 год. После подключения блока питания часы заработали сразу, что меня очень сильно порадовало.

Теперь попробуем разобраться с кнопками управления. Таблица с назначением кнопок у нас есть, схема электрическая принципиальная – тоже.

Назначение кнопок управления было установлено путём «прозвонки» соединений. Картина получилась следующей:

В такой конфигурации часов можно выставить точное время кнопками «Ч», «М» и «К», а также включить индикацию текущего времени в формате «ММ: СС» кнопкой «С» и вернуться к индикации в формате «ЧЧ: ММ» кнопкой «В».

Кнопкой «Т» включается обратный отсчёт таймера. Установленное по умолчанию значение – 55 минут 55 секунд (55:55). Установку таймера можно изменить в диапазоне от 00:00 до 59:59 кнопками «Ч» и «М» после нажатия кнопки «Б1». Возврат из режима установки – по кнопке «Т».

Нужно отметить, что если установить таймер в пределах от 00:00 до 23:59 в минутах и секундах, то в соответствующее время в часах и минутах сработает будильник 1, поэтому при доработках возможность отключения звуковых сигналов в таких часах просто необходима.

Краткие выводы

Итак, найденные на «барахолке» электронные часы из набора «Старт 7176» снова работают. Чтобы не быть голословным, представляю видеоролик работы этих часов. Приятного просмотра:

Радиоконструктор «Старт 7176» по вызванному резонансу и популярности можно, несомненно, считать «народным» конструктором.

Конструктор дал возможность советским радиолюбителям поработать со СБИС, но предлагаемая разработчиками набора схема электронных часов не раскрывала всех возможностей применённой в нём микросхемы К145ИК1901.

Ситуация была исправлена публикацией в журнале «Радио» многочисленных доработок часов из конструктора, предлагаемых читателями журнала.

Конструктор из публикации был выпущен в 1985 году. Спустя 36 лет, часы из этого набора всё ещё работают.

Привет, geektimes! В первой части статьи были рассмотрены принципы получения точного времени на самодельных часах. Пойдем дальше, и рассмотрим, как и на чем это время лучше выводить.

Итак, у нас есть некая платформа (Arduino, Raspberry, PIC/AVR/STM-контроллер, etc), и стоит задача подключить к нему некую индикацию. Есть множество вариантов, которые мы и рассмотрим.

Сегментная индикация

Тут все просто. Сегментный индикатор состоит из обычных светодиодов, которые банально подключаются к микроконтроллеру через гасящие резисторы.

Осторожно, траффик!

Плюсы: простота конструкции, хорошие углы обзора, невысокая цена.
Минус: количество отображаемой информации ограничено.
Конструкции индикаторов бывают двух видов, с общим катодом и общим анодом, внутри это выглядит примерно так (схема с сайта производителя).

Есть 1001 статья как подключить светодиод к микроконтроллеру, гугл в помощь. Сложности начинаются тогда, когда мы захотим сделать большие часы — ведь смотреть на мелкий индикатор не особо удобно. Тогда нам нужны такие индикаторы (фото с eBay):

Они питаются от 12В, и напрямую от микроконтроллера просто не заработают. Тут нам в помощь приходит микросхема CD4511, как раз для этого предназначенная. Она не только преобразует данные с 4-битной линии в нужные цифры, но и содержит встроенный транзисторный ключ для подачи напряжения на индикатор. Таким образом, нам в схеме нужно будет иметь «силовое» напряжение в 9-12В, и отдельный понижающий преобразователь (например L7805) для питания «логики» схемы.

Матричные индикаторы

По сути, это те же светодиоды, только в виде матрицы 8х8. Фото с eBay:

Продаются на eBay в виде одиночных модулей либо готовых блоков, например по 4 штуки. Управление ими весьма просто — на модулях уже распаяна микросхема MAX7219, обеспечивающая их работу и подключение к микроконтроллеру с помощью всего лишь 5 проводов. Для Arduino есть много библиотек, желающие могут посмотреть код.
Плюсы: невысокая цена, хорошие углы обзора и яркость.
Минус: невысокое разрешение. Но для задачи вывода времени вполне достаточно.

ЖК-индикаторы

ЖК-индикаторы бывают графические и текстовые.

Графические дороже, однако позволяют выводить более разнообразную информацию (например график атмосферного давления). Текстовые дешевле, и с ними проще работать, они также позволяют выводить псевдографику — есть возможность загружать в дисплей пользовательские символы.

Работать с ЖК-индикатором из кода несложно, но есть определенный минус — индикатор требует много управляющих линий (от 7 до 12) от микроконтроллера, что неудобно. Поэтому китайцы придумали совместить ЖК-индикатор с i2c-контроллером, получилось в итоге очень удобно — для подключения достаточно всего 4х проводов (фото с eBay).

ЖК-индикаторы достаточно дешевые (если брать на еБее), крупные, их просто подключать, и можно выводить разнообразную информацию. Единственный минус это не очень большие углы обзора.

OLED-индикаторы

Являются улучшенным продолжением предыдущего варианта. Варьируются от маленьких и дешевых с диагональю 1.1", до больших и дорогих. Фото с eBay.

Собственно, хороши всем кроме цены. Что касается мелких индикаторов, размером 0.9-1.1", то (кроме изучения работы с i2c) какое-то практическое применение им найти сложно.

Газоразрядные индикаторы (ИН-14, ИН-18)

Схема их подключения несколько сложнее, т.к. эти индикаторы для зажигания используют напряжение в 170В. Преобразователь из 12В=>180В может быть сделан на микросхеме MAX771. Для подачи напряжения на индикаторы используется советская микросхема К155ИД1, которая специально для этого и была создана. Цена вопроса при самостоятельном изготовлении: около 500р за каждый индикатор и 100р за К155ИД1, все остальные детали, как писали в старых журналах, «дефицитными не являются». Основная сложность тут в том, что и ИН-хх, и К155ИД1, давно сняты с производства, и купить их можно разве что на радиорынках или в немногих специализированных магазинах.

С индикацией мы более-менее разобрались, осталось решить, какую аппаратную платформу лучше использовать. Тут есть несколько вариантов (самодельные я не рассматриваю, т.к. тем кто умеет развести плату и припаять процессор, эта статья не нужна).

Arduino

Самый простой вариант для начинающих. Готовая плата стоит недорого (около 10$ на eBay с бесплатной доставкой), имеет все необходимые разъемы для программирования. Фото с eBay:

Под Arduino есть огромное количество разных библиотек (например для тех же ЖК-экранов, модулей реального времени), Arduino аппаратно совместима с различными дополнительными модулями.
Главный минус: сложность отладки (только через консоль последовательного порта) и довольно-таки слабый по современным меркам процессор (2КБайт RAM и 16МГц).
Главный плюс: можно сделать много чего, практически не заморачиваясь с пайкой, покупкой программатора и разводкой плат, модули достаточно соединить друг с другом.

32-разрядные процессоры STM

Для тех кто захочет что-то помощнее, есть готовые платы с процессорами STM, например плата с STM32F103RBT6 и TFT-экраном. Фото с eBay:

Здесь мы уже имеем полноценную отладку в полноценной IDE (из всех разных мне больше понравилась Coocox IDE), однако понадобится отдельный программатор-отладчик ST-LINK с разъемом JTAG (цена вопроса 20-40$ на eBay). Как вариант, можно купить отладочную плату STM32F4Discovery, на которой этот программатор уже встроен, и его можно использовать отдельно.

Raspberry PI

И наконец, для тех кто хочет полной интеграции с современным миром, есть одноплатные компьютеры с Linux, всем уже наверное известные Raspberry PI. Фото с eBay:

С Raspberry (и процессорами STM32) есть одна единственная сложность — ее пины используют 3-вольтовую логику, а большинство внешних устройств (например ЖК-экраны) работают «по старинке» от 5В. Можно конечно подключить и так, в принципе заработает, но это не совсем правильный метод, да и испортить плату за 50$ как-то жалко. Правильный способ — использовать «logic level converter», который на eBay стоит всего 1-2$.
Фото с eBay:

Теперь достаточно подключить наше устройство через такой модуль, и все параметры будут согласованы.

ESP8266

Способ скорее экзотический, но довольно-таки перспективный в силу компактности и дешевизны решения. За совсем небольшие деньги (около 4-5$ на eBay) можно купить модуль ESP8266, содержащий процессор и WiFi на борту.
Фото с eBay:

Изначально такие модули предназначались как WiFi-мост для обмена по serial-порту, однако энтузиастами было написано множество альтернативных прошивок, позволяющих работать с датчиками, i2c-устройствами, PWM и пр. Гипотетически вполне возможно получать время от NTP-сервера и выводить его по i2c на дисплей. Для тех кто хочет подключить много различной периферии, есть специальные платы NodeMCU с большим числом выводов, цена вопроса около 500р (разумеется на eBay):

Единственный минус — ESP8266 имеет очень мало памяти RAM (в зависимости от прошивки, от 1 до 32КБайт), но задача от этого становится даже интересней. Модули ESP8266 используют 3-вольтовую логику, так что вышеприведенный конвертор уровней тут также пригодится.

На этом вводный экскурс в самодельную электронику можно закончить, автор желает всем удачных экспериментов.

Я в итоге остановился на использовании Raspberry PI с текстовым индикатором, настроенным на работу с псевдографикой (что вышло дешевле чем графический экран той же диагонали). Сфоткал экран настольных часов во время написания этой статьи.

Часы выводят точное время, взятое из Интернета, и погоду которая обновляется с Яндекса, все это написано на Python, и вполне работает уже несколько месяцев. Параллельно на часах запущен FTP-сервер, что позволяет (вкупе с пробросом портов на роутере) обновить на них прошивку не только из дома, но и из любого места где есть Интернет. Как бонус, ресурсов Raspberry в принципе хватит и для подключения камеры и/или микрофона с возможностью удаленного наблюдения за квартирой, или для управлением различными модулями/реле/датчиками. Можно добавить всякие «плюшки», типа светодиодной индикации о пришедшей почте, и так далее.

PS: Почему eBay?
Как можно было видеть, для всех девайсов приводились цены или фото с ебея. Почему так? К сожалению, наши магазины часто живут по принципу «за 1$ купил, за 3$ продал, на эти 2 процента и живу». В качестве простого примера, Arduino Uno R3 стоит (на момент написания статьи) 3600р в Петербурге, и 350р на eBay с бесплатной доставкой из Китая. Разница действительно на порядок, безо всяких литературных преувеличений. Да, придется подождать месяц чтобы забрать посылку на почте, но такая разница в цене думаю, того стоит. Но впрочем, если кому-то надо прямо сейчас и срочно, то наверно и в местных магазинах есть выбор, тут каждый решает сам.

Перечень инструментов и материалов
- набор С51 ( ссылка на набор с али );
- отвертка;
- ножницы;
- паяльник;
- кембрик;
- аккумуляторная батарея от сотового телефона;
- соединительные провода;
- коробка с прозрачной крышкой;
- картон черного цвета от упаковки;
- зарядное устройства от сотового телефона.

Шаг первый. Распайка печатной платы часов.
Основным элементом часов является микросхема AT89C2051-24PC фирмы ATMEL. Она устанавливается на переходную колодку, припаянную к печатной плате. Размер самой печатной платы 52х42 мм, размер светодиодного экрана 52х20 мм.

Распайка элементов несложная-на печатной плате хорошо показаны места установки деталей и их условные обозначения. В процессе сборки часов очень пригодилась приспособление «третья рука» которую я описывал ранее.

Шаг второй. Сборка светодиодных часов.
После пайки надо проверить печатную плату(нет ли случайного попадания припоя на соседние контактные дорожки). Размеры платы небольшие, может случиться и такое.

Если все нормально подаем питание через клеммник. У меня часы пошли сразу. Цифры на экране засветились ярко, замигали две точки посередине (индикация секунды). Осталось придумать корпус для часиков. Нашел упаковочную пластмассовую коробочку с прозрачной крышкой (от каких-то сувениров). Сбоку просверлил отверстие и установил разъем для «джека» зарядного устройства. Внутри коробки будет аккумулятор от старого сотового телефона. По размеру прозрачной крышки вырезал из черного картона заготовку и установил ее внутри. В картоне вырезаем окошко по размеру светодиодного индикатора и два отверстия для толкателей кнопок настройки часов. На кнопки надеваем трубочки удлинители из стержня шариковой ручки. Из пенопласта вырезаем кусочек для фиксации аккумулятора и печатной платы, устанавливаем внутри коробки и закрываем крышкой. Крышку по бокам я заклеил кусочком прозрачного скотча. Все конструкция готова.

Шаг третий. Настройка часов.
Осталось провести настройку часов. Это делается кнопками S1,S2. Продолжительное нажатие кнопки S1 приводит в меню настроек, оно состоит из девяти подменю- A, B, C, D, E, F, G, H, I. Вид настроек выбирается кнопкой S1, а сами значения кнопкой S2.

Виды настроек часов.
А-часы\ В-минуты\ С-сигнал каждого часа\ D-первый будильник On\Of\ E-первый будильник, часы\ F-первый будильник, минуты\ G-второй будильник, On\Of\ Н-второй будильник, часы\ I-второй будильник , минуты

При сбое питания настройки часов не сохраняются это можно исключить с помощью батарейки на 3В и пары диодов.

Сделать самостоятельно такой часы по силам любой начинающему и это не приведет к большим затратам времени и финансов.

На весь работу пошло пару часов свободного времени и 73 рубля ( набор часов с Алиэкспресс 73р .). Зарядное устройство от старого сотового телефона и аккумулятор бесплатно. Зато в доме появился новый полезный гаджет.

Собирался сделать себе небольшие настольные часы. Часов в доме и так хватает, но в темное время суток чтобы узнать время нужно включить свет и т.п. Значит нужны были часы на светодиодном индикаторе с яркими крупными цифрами. На сайте Алиэкспресс нашел DIY набор- конструктор С51, подходящий по параметрам и цене. Он состоит из готовой печатной платы и радиодеталей которые надо распаять по схеме.
Фото, набор С51

Напряжение питания часов 3-6 Вольт, токопотребление составляет 40мА. Таким образом их можно запитать хоть от USB, аккумуляторной батареи от мобильного телефона, зарядного устройства сотового телефона или от любого подходящего источника питания.

В этой статье описано как своими руками сделать и настроить светодиодные часы с будильником.
Весь процесс изготовления посмотреть в видео:

Распайка печатной платы часов.
Основным элементом часов является микросхема AT89C2051-24PC фирмы ATMEL. Она устанавливается на переходную колодку, припаянную к печатной плате. Размер самой печатной платы 52х42 мм, размер светодиодного экрана 52х20 мм.
Распайка элементов несложная-на печатной плате хорошо показаны места установки деталей и их условные обозначения
Схема

Очередность распайки элементов у меня была такая-сначала паяем резисторы, конденсаторы и другие компоненты схемы кроме контроллера и светодиодного индикатора. В конце распаиваем микросхему и экран часов.
Сборка светодиодных часов.
После пайки надо проверить печатную плату(нет ли случайного попадания припоя на соседние контактные дорожки). Размеры платы небольшие, может случиться и такое.
Если все нормально подаем питание через клеммник. У меня часы пошли сразу. Цифры на экране засветились ярко, замигали две точки посередине (индикация секунды). Осталось придумать корпус для часиков. Нашел упаковочную пластмассовую коробочку с прозрачной крышкой (от каких-то сувениров). Сбоку просверлил отверстие и установил разъем для «джека» зарядного устройства. Внутри коробки будет аккумулятор от старого сотового телефона. По размеру прозрачной крышки вырезал из черного картона заготовку и установил ее внутри. В картоне вырезаем окошко по размеру светодиодного индикатора и два отверстия для толкателей кнопок настройки часов. На кнопки надеваем трубочки удлинители из стержня шариковой ручки. Из пенопласта вырезаем кусочек для фиксации аккумулятора и печатной платы, устанавливаем внутри коробки и закрываем крышкой. Крышку по бокам я заклеил кусочком прозрачного скотча. Все конструкция готова.

Настройка часов.
Осталось провести настройку часов. Это делается кнопками S1, S2. Продолжительное нажатие кнопки S1 приводит в меню настроек, оно состоит из девяти подменю- A, B, C, D, E, F, G, H, I. Вид настроек выбирается кнопкой S1, а сами значения кнопкой S2.
Виды настроек часов.
А-часы\ В-минуты\ С-сигнал каждого часа\ D-первый будильник On\Of\ E-первый будильник, часы\ F-первый будильник, минуты\ G-второй будильник, On\Of\ Н-второй будильник, часы\ I-второй будильник, минуты
При сбое питания настройки часов не сохраняются это можно исключить с помощью аккумулятора от старого сотового телефона( его хватает на сутки) .

Зарядное устройство от старого сотового телефона и аккумулятор от него же бесплатно. Зато в доме появился новый полезный гаджет.На базе этих часиков можно при желании сделать еще несколько полезных устройств.

Читайте также: