Например TDA7294

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Бытовая техника >

Часы из HDD: Русский ответ

Автор: *Trigger*
Опубликовано 26.08.2013.
Создано при помощи КотоРед.

Не люблю длинных предисловий. Поэтому коротко и ясно: с днём рождения, дорогой Кот!

Пролог

Часы из HDD (жёсткого диска) стали популярны в последнее время. Однако я не видел ни одной конструкции в Интернете, сделанной в России. Ну что, исправим это!

Началось всё с того, что я нашёл на помойке (не смейтесь… Многие там берут разные вещи) старый (2003 года) комп с HDD на 10GB. Диск у меня некоторое время валялся без дела. Наконец я наткнулся на нашем форуме на тему «HDD clock. Часы из винчестера». Посмотрев конструкции по ссылкам в этой теме, я вспомнил, что у меня лежит ненужный диск. С этого момента и началась разработка этой конструкции. Теперь устройство готово. О нём я вам и расскажу.

Стробоскопический индикатор

Начнём с самой важной части устройства – стробоскопического индикатора (далее СИ).

Сначала разберёмся, как он работает и что из себя представляет.

СИ состоит из диска, вращающегося на валу двигателя, и подсветки из светодиодной ленты, которая располагается под диском. В диске есть прорезь по радиусу. Около диска расположена оптопара, которая улавливает прохождение щели, отсылая импульс в микроконтроллер (далее МК). По этому импульсу (а точнее по нему и ещё по предыдущему) МК определяет время, нужное на 1 оборот диска. Затем он делит этот период на 60 и получает время, за которое щель проходит 1/60 круга (т. е. один сегмент, диск условно разделён на 60 сегментов). Назовём это время единичной задержкой (ЕЗ). После этого начинается цикл развёртки. МК выводит на ленту светодиодов код, соответствующий цвету первого сегмента. После ЕЗ выводится цвет второго сегмента и т. д. После 60-го сегмента поступает импульс с оптопары, и ЕЗ рассчитывается заново.

В один момент времени горит только маленькая часть одного сегмента, соответствующая положению щели, однако из-за инерционности человеческого зрения мы видим весь круг полностью.

Теперь расскажу о моей конструкции СИ.

Для начала его фото.

Здесь и далее диск снят, чтобы было видно внутреннее устройство.

В центре – двигатель от HDD, закреплённый на стойках на фанерном квадрате. Вокруг находится обрезанный с одной стороны цилиндр, сделанный из пластикового ведёрка от квашеной капусты. Внутри вклеена полоса пены от старого коврика для палатки. К пене приклеена светодиодная лента. Сверху на цилиндре находится уплотнитель из мягкой пены для герметизации устройства. Под двигателем проложен кусок белой бумаги для лучшего отражения света на диск. Сбоку в прорезь в цилиндре вклеена на термоклей оптопара, там же выведены провода от ленты.

Применена оптопара от ксерокса (опять с помойки), из неё выходит 3 провода. Два из них – питание, третий – выход. Внутри находится ИК светодиод и фототранзистор, совмещённый со схемой обработки сигнала. Выход с открытым коллектором. Оптопара и все места выхода проводов залиты термоклеем для герметизации.

Спереди устройство закрывается оргстеклом, о нём будет написано в разделе «Корпус».

Схема

Схема простая, ничего лишнего в ней нет. Вот основная её часть:

Управляет всем МК ATMega8. Кроме него есть ещё две микросхемы: DS1307 – часы реального времени (RTC), и DS18b20, – термодатчик. Ещё один основной элемент – ЖКИ на контроллере HD44780. Размер дисплея – одна строка на 16 символов. Снизу в синем квадрате – внутренняя схема энкодера с кнопкой.

Фьюзы МК устанавливаем на внешний высокочастотный кварцевый резонатор.

Кратко о деталях. Все резисторы – SMD 0805, неполярные конденсаторы – SMD 0805, полярные – электролитические на 16В с радиальными выводами. Батарейка – CR2032. Все детали, кроме кварцев, термодатчика, батарейки в держателе, потенциометра контраста RV1 и ЖКИ – в SMD-исполнении, что может вызвать некоторые трудности у начинающих, так как предлагаемая печатная плата сделана под SMD.

Плата (на ней есть разъём программирования, с распиновкой, стандартной для ATMEL, и разъём для дисплея и энкодера):

Фото основной платы:

Тут видны исправления на стороне проводников, в предлагаемом файле ПП они уже учтены.

Вторая часть схемы – драйвер двигателя. В HDD применяется трёхфазный двигатель, получивший название BLDC. Для данной схемы драйвера можно применить двигатели как с тремя, так и с четырьмя выводами. Схема стандартная из даташита на TDA5140.

Выводы VMOT и VP нужно соединить вместе и подать на них 5В или 12В, в зависимости от желаемой скорости вращения. Выход PG/FG не используется. Вход PG IN нужно заземлить. Обращаю внимание, что земля у драйвера и общая земля не совпадают. Земля драйвера подключается к выводу Motor_GND на основной схеме. При необходимости использовать двигатель с 3 выводами вместо средней точки к выв. 17 подключают резисторы от выв. 1, 3, 16 драйвера. Номинал резисторов – 10кОм.

В драйвере применены выводные детали, микросхема установлена на панельку.

Плата:

Фото:

Последняя часть – регулятор яркости подсветки циферблата (см. раздел «Корпус»).

Схема стандартная из даташита на LM317:

Минус схемы подключают к земле драйвера, а плюс – к +5В.

ПП не разрабатывалась, схема собрана на куске макетки:

Блок питания

Всё это нужно от чего-то питать. Был использован блок питания от кассового аппарата, найденного всё на той же пресловутой помойке. На блоке написано БПС25ВА, а на плате подписаны выходы +5В и +12В.

Вот его фото:

Корпус

Тут я долго размышлял, прикидывал разные варианты на бумаге. Наконец остановился на квадрате, повёрнутом на 45 градусов.

После чего детали были начерчены в AutoCAD и вырезаны из фанеры. Их получилось две: передняя и задняя стенки. Для их соединения были отпилены 4 небольших брусочка. Так же была сделана деталь из алюминиевой полосы от какого-то измерительного прибора. На ней будут крепиться регулятор яркости и разъём для подключения термодатчика.

Все детали я покрасил чёрной краской из баллончика, предварительно их отшлифовав:

 

Ранее я говорил о циферблате из оргстекла. Он представляет из себя повёрнутый на 45 градусов квадрат со срезанным снизу углом. С внутренней стороны ножом на оргстекле процарапаны римские цифры III, VI, IX, XII. В торец циферблата вклеены 8 белых светодиодов для подсветки этих царапин, а сзади всё закрыто куском чёрного картона.

Подробнее на фото:

На картон напротив светодиодов наклеены кусочки макетной платы, на них припаяны выводы светодиодов и резисторы (см. схему регулятора яркости).

При помощи самодельных П-образных стоек циферблат крепится к СИ. (Вспомните про уплотнитель по периметру СИ. Он плотно прилегает к циферблату и не даёт пыли попадать в СИ.) При этом винт, крепящий стойку к циферблату, крепит и весь СИ к передней фанерной стенке.

Вид спереди:

Вид сзади:

Под циферблатом находятся ЖКИ и энкодер. Тут как раз нужен срезанный угол:

На заднюю панель установлены платы. На фото коммутация почти завершена:

БП занял своё место:

Теперь можно собирать до конца:

Не забываем про алюминиевую полосу:

Наконец-то можно взглянуть на часы в работе:

Управление часами и их функции

Часы собрали. А как установить время? Да и какие вообще у них функции?

Об этом я вам сейчас расскажу.

Итак, функции:

  • Индикация времени
  • По запросу – показ даты и температуры.
  • Сохранение всех настроек в энергонезависимой памяти DS1307, счёт времени при отключении питания.
  • Отключение и включение двигателя в назначенное время. (Это нужно для того, чтобы часы не шумели ночью. При этом время можно узнать по ЖКИ.)
  • Эффекты каждую минуту. (Описывать не буду, пусть это останется сюрпризом. Эффекты отключаются в настройках.)
  • Два режима индикации: прямой и инверсный с настраиваемым фоновым цветом. Возможна его автоматическая смена.

Прямой режим вы уже видели, а вот инверсный:

Теперь про управление.

Алгоритм показан на схеме:

Чёрные стрелки – переход без участия пользователя. В левом нижнем углу «с» значит «секунда». Замечу, что длительность нажатия имеет значение. Но не нужно отсчитывать её про себя. Достаточно смотреть на дисплей. Например, если нужно установить дату, нажмите на кнопку и ждите появления надписи «Установить дату». Как только она появилась (у вас в запасе одна секунда), отпустите кнопку. Чтобы выйти из режимов установки времени и даты, нужно на любом шаге нажать на кнопку и держать до очистки дисплея. Потом отпустить. В режиме установки даты и режиме других установок двигатель выключается. Так что не пугайтесь этого.

Отдельного внимания заслуживает пункт «Другие установки». После выбора режима индикации пути расходятся. В инверсном режиме есть возможность выбора цвета фона, а в прямом – нет (там и фона-то нет). Если поставить «Авто», то цвет будет меняться сам каждые 5 минут. Цвета обозначены цифрами, можете попробовать по очереди все.

Удачи в сборке!

 


Файлы:
Основная плата
Плата драйвера двигателя
Шестнадцатеричный файл прошивки


Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

10 0 1
1 0 0