Základní myšlenka byla velké segmentové displeje (ty jsem složil z LED 5x5mm - jeden segment 5 LED) a otevřená konstrukce s možností nahlédnutí "do útrob".
Základní funkce a vlastnosti:
- Hodiny s velkým displejem 70mm, které pohání RTC DS3231, s možností automatické změny letního/zimního času (do roku 2035)
- Řízení jasu displeje dle okolního osvětlení
- Otevřená konstrukce hodin umožňuje nahlédnutí na zpracování, zapojení a konstrukčního řešení hodin
- Alarm se zvukovým upozorněním a nastavením na jednotlivé dny v týdnu
- Teplota - DS18B20, rozsah -55°C až +125°C (ukazuje pouze do +99.9°C)
- Zobrazení Min/Max teploty daný den (po půlnoci se teploty nulují)
- Veškeré nastavení v menu pomocí 4 tlačítek nebo pohodlněji univ. dálkovým ovladačem na protokolu Philips RC-5
- Každou 15.sekundu zobrazení teploty / dne v týdnu + datumu / obojího / pouze hodin a minut
Po zapnutí hodin se na displeji objeví PAJA za 3/4s pípne sirénka a zobrazí se Ho.1.0 (Hodiny 1.0 - verze sw).
Poté již následuje běh vlastních hodin, který je přerušován každou 0,5s od RTC DS3231, což je indikováno blikáním sekundových LED.
V závislosti na nastavení zobrazení se na displeji, kromě samotného času, ukazuje každou 0s a 30s den v týdnu (Po.-nE.) + datum (1-31), každou 15s a 45s teplota.
Teplota se zobrazuje s přesností na jedno des. místo. Není-li menší jak -10°C, tak se nahoře za teplotou zobrazí improvizovaný znak ° - (např. 14.3c / -9.6c).
Nastane-li chyba v komunikaci s čidlem teploty, zobrazí se místo teploty na displeji nápis Err. Min./max. teploty se každý den nulují.
Vše potřebné lze nastavit pomocí 4 tlačítek v horní části hodin. Jejich význam, zleva:
Tlačítko SW1 slouží ke vstupu a opuštění menu
Tlačítko SW2 pro zobrazení minimální dnešní teploty / nebo - v menu
Tlačítko SW3 pro zobrazení maximální dnešní teploty / nebo + v menu
Tlačítko SW4 pro zobrazení aktuální teploty / nebo OK potvrzení v menu
K ovládání a nastavení je možno použít i univerzální dálkový ovladač na protokolu Philips RC-5 (vyzkoušené: univerál. DO (Silver Crest), kód 5000 / HEITECH - Kaufland, kód 0026)
Kódy z DO význam tlačítek funkce v hodinách 1 - teplota aktuální (pípne a za 0,75s zobrazí teplotu) 3 nebo 34 (obraz) - zobraz den v týdnu + datum 16 (volume + , doprava) - teplota max. 17 (volume - , doleva) - teplota min. 32 (program + , nahoru) - pohyb v menu + 32 (program - , nahoru) - pohyb v menu - 87 nebo 10 (OK) - potvrzení volby v menu 82 nebo 40 (menu) - vstup do menu 12 (standby, Off) - konec menu 13 nebo 109 (mute / pauza) - rychlé vyp./zap. alarmu (zobrazí se "A.off"/"A. on")
Menu a nastavení:
- SEt - zobrazí se spolu s pípnutím na cca 1s, pak skočí na další položku
- CAS - OK - hh:mm - namísto hh:mm se tlačítky - a + nastaví skutečný čas (hodiny:minuty). V okamžiku přičtení minuty se nulují sekundy a čas se okamžitě uloží do RTC, který od této chvíle běží s novým časem. Potvrzení OK je jen opuštění nastavení.
- dAtE - OK - ukáže se na 1s d. nn, poté se nastaví den a měsíc - OK - 20rr - a pak i rok (2000-2099) - OK - de. - den v týdnu (nE-So)
- ALAr - OK - hh:mm - namísto hh:mm se zobrazí poslední nastavený času alarmu, ten lze pak přenastavit.
OK - nastavení dnů v týdnu kdy je alarm aktivní (Po.nE - Pondělí-Neděle=vždy, nE. - Neděle, Po. - Pondělí, ... , Po.PA - Pondělí-Pátek, So.nE - Sobota-Neděle ). Ukládá se do Eeprom - LEZi - OK - Ano - povolena automatická změna letního/zimního času - nE - zakázána změna. Ukládá se do Eeprom
- diSP - OK - Hod. - zobrazení pouze hodin, dEn - den v týdnu + datum, tEP. - teplota, dE.tE - den v týdnu+datum a teplota. Ukládá se do Eeprom
Raději jsem nepočítal čas strávený přípravou a hlavně návrhem DPS, jelikož bylo nutné vše vměstnat do malého prostoru, aby byly zachovány otvory uprostřed segmentovek.
Hodiny jsou tedy tvořeny ze 2 DPS (třetí jen jako zadní kryt - není nutný).
Na prvním zobrazovacím DPS jsou umístěny LED, zezadu předřadné odpory, fotoodpor, IR přijímač.
Na druhém ovládacím je z přední strany procesor, tlačítka, ISP konektor, piezo, baterka, ...
Z druhé strany posuvné registry, tranzistorové pole, stabilizátor a pár drobností.
Výroba hodin, hlavně DPS vyžaduje spoustu času, trpělivosti a přesnou ruku.
Je třeba přesně vyrobit DPS (jedna je oboustranná), odvrtat (v návrhu naznačeno kroužky) a dopilovat vnitřky segmentů. Vypilovat oválný otvor pro IR přijímač a navrtat další stovky děr.
Na desce LED, kde jsou zezadu propojovací konektory JUM1-4 a JUM9A-14A se nesmí provrtat DPS skrz ! Pouze udělat mělký vrt pro usazení konektorů.
DPS ze strany LED se po navrtání přebrousí, odmastí a stříkne černým sprejem. Teprve potom se osadí SMD rezistory a zvlášť pečlivě LED. Jelikož byly mnou použité kulaté LED vyšší, osadí se jako první a všechny čtvercové LED se s nimi výškově srovnají (budou pár mm nad DPS). Je třeba pracovat pomalu, všechny LED si pečlivě rovnat a samozřejmě neotočit jejich polaritu.
IR přijímač se osadí ze strany spojů a ohne, tak aby směřovala přijímací část do vypilované díry mezi sekundovými LED. Fotorezistor je možné umístit ze strany spojů (nad dvojtečkou se vyvrtá díra pro snímání osvětlení), v případně malého pouzdra (např. A906013) je ho možné umístit ze strany LED (v návrhu je několik padů navíc, stačí si vybrat).
Na desce ovládání je spousta průchodů mezi vrstvami, pro domácí výrobě DPS se prokovy nahradí kouskem drátku zapájeným z obou stran. Jsou tam i 3 drátové propoje J1-J3, použít raději izolovaný drát. Při sestavování je třeba začít od nejmenších SMD součástek a propojů mezi vrstvami, poté se postupně propracovat k větším. V návrhu jsou vyvedené 3 konektory NC1-3 z mikroprocesoru, pro případné využití do budoucna - neosazovat, rezervy. Stejně tak odpory R49-52 tlačítek není třeba osazovat, jelikož jsou zapnuté vnitřní pull-up odpory v procesoru.
Napájení 12V se připojí z boku přes konektor Jack-mono SCJ-0253A, který je pro jistotu přišroubován kouskem plechové kabelové příchytky k DPS proti vytržení. Při osazování propojovacích konektorů JUM5-9 je dobré sesadit desky k sobě a pečlivě kontrolovat (přihnout), aby na sebe konektory při sestavení pasovaly. Jelikož není nikde místa nazbyt, bude nutné malinko upravit vývody baterie, aby nedošlo k nechtěnému kontaktu s krystalem nebo okolními součástkami. Baterku osadit až po otestování funkčnosti, jelikož se pod ní ukrývají další součástky a spoje.
Čidlo teploty DS18B20 je připojené, ze strany spojů, přes 3pinovou precizní dutinkovou lištu (v seznamu součástek označenou JUM15).
Procesor se osadí na DPS, ideálně až po ověření správného napájení a vyloučení zkratu (zkontrolovat napětí 5V za stabilizátorem). Oživovat raději na lab. Zdroji s proudovým omezením.
Obě desky jsou mechanicky spojeny 6ti kovovými distančními sloupky M3 o délce 11mm (použít buď 10mm + podložku, nebo 12mm zpilovat)
Mechanická konstrukce, sestavení a uspoádání hodin by mělo být patrné i z přiložených fotek prototypu.
Spotřeba:
Při napájení 12V. Maximální jas: 0,25A / minimální jas 0,02A. spotřeba je zaokrouhlena, jelikož se mění v závislosti na počtu rozsvícených segmentů displeje
Zde je návrh plošného spoje o rozměrech 2x 186 x 73 mm.
Seznam použitých součástek :
BAT1 - SN2032 - Bat 3V do DPS BAT-CR2032PCB2 (TME) C1-5,15-18 - 100n SMD vel. 1206 9x C6 - 4M7/10V SMD C7,8 - 220M/16V SMD 2x C9 - 100M/16V SMD C10,11 - 22p SMD vel. 0805 2x C12-14 - 100n SMD vel. 0805 3x D1-D140 - LED 5x5mm zelená, 3mcd, 110° L-503GDT (TME) 140x D141-145 - LED 5mm plochá zelená, 1-4mcd 100° L-483GDT (TME) 5x IO1-4 - ULN2003 SMD 4x IO5-8 - 74HCT595D SMD 4x IO9 - DS3231 SMD IO10 - TSOP31236 (SFH506) IO11 - 7805ABD2T D2PAK IO12 - ATmega168-20AU TQFP32 IO13 - DS18B20 ISP1 - AVR_ISP_90° MLW06A kon. 6pin T821-1-06-R1 (TME) J1 - drát. propojka 20mm J2,3 - drát. propojka 10mm JUM1-4 - SIL08 precizní dutinková lišta 8pin DS1002-01-1X08V13 (TME) 4x 8pin JUM5-8 - PRSL8 precizní oboustranný 8pin 4x 8pin JUM9-14 - PRSL1 precizní oboustranný 1pin 6x 1pin JUM9A-14A - SIL01 precizní dutinková lišta 1pin DS1002-01-1X01V13 (TME) 6x 1pin JUM15 - SIL03 precizní dutinková lišta 3pin 1x 3pin K1 - SCJ-0253A kon. JACK 2,5 mono + protikus L1 - 10uH (nebo v SMD DL0805-10) DLA10 (TME) P1 - 5k trimr SMD 1804GSMD-5K (TME) Q1 - 8MHz SMD HC-49S R0.0-0.4 - 0R SMD vel. 1206 5x R1-28 - 100 SMD vel. 1206 28x R29 - 220 SMD vel. 1206 R30 - VT43N1 A906013 (TME) R31-33 - 10k SMD vel. 1206 3x R34 - 1k SMD vel. 1206 R35 - 22k SMD vel. 1206 R36-38 - 820 SMD vel. 1206 3x R39 - 680 SMD vel. 1206 R40-47 - 4k7 SMD vel. 1206 8x R48 - 4k7 SMD vel. 0805 REP1 - KPE242 bzučák s generátorem 5V LD-BZEG-1205 (TME) SW1-4 - TACTA-68N-F P-KSM632B TACTA-68N-F (TME) 4x T1-4 - BC846 SOT-23 4x T5,7,8 - BC817 SOT-23 3x T6 - BCP53-16 SOT223 Distanční sloupek kovový M3 - 5mm 6x Distanční sloupek kovový M3 - 12mm (závit-šroub) - zkrátit na 11mm 6x R49-52 neosazovat - pull-up odpory 10k pro tlačítka NC1-3 neosazovat - nevyužité vývody procesoru
Download:Návrh DPS a SCH pro Eagle (od verze 5.6).
Program pro Atmega168 - Zdroják z Bascom (BAS, BIN, HEX) + obr. nastvení fuses z AVR studia
Nastavení Fuses : High=0xDC Low=0xCD Ext=0xF9
Obrázky pl. spojů PNG v rozlišení 600x600 DPI
Otištěno v A-Radio PE 9/2014
