Годинники на світлодіодних матрицях: що це і як зробити своїми руками

Переваги світлодіодів незаперечні, сьогодні вони всюди, в тому числі і годинах. Що представляють себе годинник на світлодіодних матрицях, про плюси і недоліки розберемо в рамках статті. В кінці статті представлено докладний покроковий керівництво для виготовлення пристрою своїми руками.

Що це таке

Годинники на світлодіодних матрицях — це електронний годинник, в яких для індикації використовуються матриці з безлічі світлодіодів. Застосування індикаторів іншого типу — єдина їхня відмінність.

Матриця — це набір світлодіодів, зібраних разом у вигляді сітки з єдиним анодом або катодом. Як правило, дозвіл таких індикаторів — кількість точок по вертикалі і горизонталі — 8? 8.

Чому ж такий годинник набирають популярність, переваги:

  1. Ціна. Світлодіодні матриці дешевше семисегментних індикаторів аналогічних розмірів.
  2. Яскравість. Світлодіоди горять яскравіше, ніж семисегментний індикатори, їх краще видно в місцях, освітлених сонячними променями. Багато виробників також передбачають конструктивну захист діода від впливу сонця.
  3. Функціональність. За допомогою матриці з світлодіодів можна виводити не тільки цифри, але також різні літери, розділові знаки, символи. За допомогою набору LED-матриць можна виводити деяку інформацію у вигляді рядка, що біжить.

Світлодіодні матриці мають і недоліки:

  • Збільшена складність управління. Через великої кількості елементів (в стандартній матриці їх 64) управляти матричними індикаторами ніж семисегментними. Для цього застосовуються мікроконтролери, динамічна індикація і зсувні регістри.
  • Кут огляду. Особливість світлодіодів полягає в тому, що вони фокусують світло в одному напрямку. Це призводить до того, що зображення на світлодіодним матриці видно добре тільки під певним кутом.
  • Непереносимість високих температур. Нагрівання знижує ефективність світлодіодів і зменшує термін служби.
  • Перегорання окремих світлодіодів призведе до ефекту «битого пікселя» і погіршення якості зображення.

Саморобні годинник на світлодіодних матрицях

Незважаючи на велику популярність годин на світлодіодних матрицях, в Рунеті не так вже й багато схем для їх самостійного виготовлення. Розглянемо найпопулярнішу.

Необхідні навички для складання пристрою:

  • виготовлення друкованих плат;
  • пайка елементів: схема передбачає SMD-виконання, це означає, що елементи будуть встановлюватися прямо на поверхню плати;
  • прошивка мікроконтролерів: в схемі використовується МК ATMega16A;
  • програмування МК: це не обов’язково, оскільки для даного пристрою вже є прошивка контролера. Цей навик стане в нагоді, якщо ви захочете змінити режим роботи годин або розширити їх функціонал, наприклад, додавши додаткові елементи такі, як датчики температури або вологості.

З інструментів знадобляться:

  • набір для виготовлення плат;
  • програматор МК;
  • паяльник.

Розглянемо докладніше схему пристрою. Головним керуючим елементом є МК ATMega16A, він забезпечує наступні можливості приладу:

  1. Відлік часу і календар. Ведеться навіть при відключенні харчування.
  2. Будильник. Тут їх 9 штук, можна запрограмувати на роботу по днях тижня.
  3. Вимірювання температури. Конструкція годин дозволяє встановити два датчика температури для вимірювань в кімнаті і на вулиці.
  4. Режим рядка, що біжить. Видає таку інформацію: день тижня, місяць, рік, температура.
  5. Корекція ходу годинника.

Велика частина функцій покладено на мікроконтролер, що дозволяє максимально розвантажити схему і використовувати мінімальну кількість елементів.

У пристрої використовується лише дві мікросхеми: мікроконтролер і зсувний регістр TPIC6B595, також можна підключити два датчика температури DS18B20 — один вуличний, і другий кімнатний.

Для індикації використовуються три світлодіодні матриці 8? 8. Як діода D1 краще використовувати діод Шотткі. Діод в схемі забезпечує перехід на аварійне живлення, а діод Шотткі володіє найменшим падінням напруги і високою швидкістю перемикання.

Процес виготовлення:

  1. Необхідно виготовити плату. Для цього потрібно: фольгований текстоліт, лазерний принтер, праска і 150г хлористого заліза. Спочатку потрібно роздрукувати креслення плати на глянцевому папері за допомогою лазерного принтера. Отриману роздруківку слід докласти малюнком до текстоліту так, щоб поверхня паперу була рівною. Гарячою праскою потрібно акуратно провести по роздруківці, щоб не зім’яти і не змістити її. Тонер розплавиться і приклеїть роздруківку до текстоліту. Щоб видалити папір, заготівлю плати поміщають в теплу воду. В результаті ми отримаємо креслення плати, надрукований на текстоліті. Весь тонер повинен бути перенесений на поверхню плати, в доріжках не повинно бути розривів. Тепер потрібно протравити плату. Для цього заготовку на деякий час поміщають в розчин хлористого заліза. Розчин готується з розрахунку 150г порошку на 200 мл води. Плата буде готова, коли все зайве мідне покриття розчиниться, і залишаться лише ділянки захищені тонером. Протравлену плату потрібно промити в холодній воді. Тонер видаляється за допомогою ацетону. Доріжки потрібно покрити припоєм за допомогою паяльника, майданчики під SMD-елементи повинні бути покриті рівним шаром, без крапель. Плата готова.
  2. За допомогою програматора потрібно прошити мікроконтролер. Для прошивки контролера ATMega16A потрібен програматор і софт. Використовуємо недорогий і зручний програматор USBasp і програму AVRdude з графічною оболонкою для зручності роботи. Для підключення МК до комп’ютера потрібно знайти по документації ніжки SCK, RESET, MOSI, MISO і з’єднати їх з відповідними ніжками програматора. Після цього програматор можна підключати до порту USB. У програмі AVRdude слід вибрати тип мікроконтролера — Atmega16A, і прошивку. Щоб прошити контролер потрібно натиснути кнопку Write для запису. Мікроконтролер прошитий.
  3. Всі елементи слід припаяти до плати згідно зі схемою. На цьому етапі потрібно звернути увагу на правильне розташування мікроконтролера і акуратно припаяти його ніжки так, щоб випадково не замкнути.
  4. З лицьового боку плати встановлюються світлодіодні індикатори, щоб вийшов цілісний блок.
  5. Отриману конструкцію можна помістити в будь-якої корпус, а індикатори захистити за допомогою скла або прозорого пластика. Залежно від яскравості світлодіодів, можна вибрати затемнене захисне скло — це поліпшить читаність.

Про деякі особливості при складанні годин на світлодіодним матриці з ATMega 16A доступно розповідається в наступному відео.

Годинники на світлодіодних матрицях мають багато переваг перед приладами з іншим типом індикації: дешевше, що не засвічуються сонцем, з їх допомогою можна вивести більшу кількість інформації. Існує велика кількість моделей годинників на led матрицях, і кожен знайде для себе девайс з необхідним функціоналом. Також такий годинник нескладно виготовити самому, як ви побачили з покрокового керівництва вище, це не вимагає особливих інструментів або спеціальних навичок.

Ссылка на основную публикацию