Elektronika 
 
Zegar
Część 1
Narcyz
Kiedyś nie mogąc znaleźć zegara na ścianę, zacząłem rozmyślać nad tym jak taki wymarzony dla mnie zegar powinien wyglądać. I wyobraziłem sobie – czarną tarczę na której świecą tylko trzy punkty, których położenia odpowiadają końcom wskazówek – godzinowej, minutowej i sekundowej. Niestety nie mogłem nigdzie takiego zegara znaleźć, nie pozostało więc nic innego – jak go sobie zrobić.

Sam układ zegara, można zbudować w oparciu o gotowe modułu – dokładnego zegara czasu rzeczywistego i jakiegoś mikroprocesora który podjąłby się zadania odczytywania danych z zegara oraz starowania wyświetlaniem odczytanie wartości na wyświetlaczu. Do tego celu możemy użyć na przykład Arduino Mikro PRO – wersji Arduino, wielkości pojedynczego układu scalonego. Jednak wyświetlacz – będziemy musieli sobie sami przygotować.

Do pokazywania czasu użyjemy 180 świecących. 60 żółtych diod o średnicy 3mm pokazujących sekundy umieścimy przy obwodzie tarczy, 60 zielonych (o średnicy 5 mm) – pokazujących minuty – nieco głębiej, i wreszcie 60 – do pokazywania położenia „wskazówki” godzinowej (czerwone, 5mm) ułożymy w wewnętrzne koło. Wielkości diod ograniczają nam wielkość tarczy. Nie powinny być poukładane zbyt daleko do siebie, by zachować „płynność” ruchu świecącego punktu. Przy popularnych diodach o średnicy 3 i 5 mm dość dobrze powinna wyglądać tarcza o średnicy około 20cm.

Zegar z tak przygotowanych wyświetlaczem pokaże nam nie tylko dokładną godzinę, ale także – dzięki ruchowi sekundnika – prędkość i kierunek upływającego czasu – informacje niezwykle istotne tuż po obudzeniu.

Pewnym problemem może być sterowanie tak dużą liczną diod świecących. Aby sterować je bezpośrednio, układ zegara powinien posiadać 180 wyjść. To nie tylko nie realne, ale przede wszystkim niewygodne. Zauważmy, że w ciągu normalnej pracy, świecić będą jednocześnie tylko trzy diody. W zasadzie nie muszą nawet świecić, bo można je bardzo szybko zapalać i gasić, tak by na raz świeciła tylko jedna. Takie podejście pozwala na podłączenie diod w postaci matrycy – na przykład 15x12:

 

Przy takim połączeniu, aby zaświeciła się odpowiednia dioda, musimy na wszystkich wejściach ‘A’, poza wybranym podać sygnał niski, a na wszystkich wejściach ‘K’ (także poza jednym) – wysoki. Takie połączenie pozwala na sterowanie wyświetlaczem przy użyciu jedynie 27 linii. To jest już w zasadzie akceptowalne, choć i tu będzie pewien problem z bezpośrednim podłączeniem do płytki Arduino, ale tym problemem zajmiemy się w kolejnej części, przy okazji zastanawiając się nad dodatkowymi funkcjami zegara.

Równe ułożenie diod może być stosunkowo trudne, jeśli nie przygotujemy sobie odpowiedniej płytki drukowanej. Zapewni ona nie tylko montaż mechaniczny, ale także zrealizuje część połączeń. Niestety, ze względu na liczbę konicznych połączeń nie uda się przygotować jednostronnej płytki bez zworek łączących odpowiednie ścieżki. Podobnie trudne jest odpowiednie posortowanie wejść wyświetlacza, dlatego nie będziemy się tym przejmować prowadząc wszystkie ścieżki przez miejsce do którego przylutujemy od strony druku złącze ‘goldpin’. Uprościmy sobie nieco konstrukcję nie przejmując się odpowiednią kolejnością poszczególnych diod. Wyświetlacz będzie sterowany przez procesor, który będzie w stanie odpowiednio przeliczać wymagane wskazanie na odpowiednie numery linii1.

 

Po zmontowaniu wyświetlacza musimy sprawdzić czy wszystkie diody świecą doprowadzając do złącza zasilanie poprzez opornik o oporności około 1k. Jeśli któraś dioda nie świeci, sprawdzamy najpierw czy nie została odwrotnie połączona. Przy doprowadzeniu zasilania do jednej linii A i jednej K – świecić powinna zawsze tylko jedna dioda.


1
 Proponowana płytka drukowana zmienia kolejność linii ‘A’ w zależności od parzystości ‘K’. Dlatego po diodzie A15K1, kolejną jest A15K2, potem A14K2 i tak dalej do A1K2 po której następuje A1K3, A2K3 i tak dalej.
 
Opinie
 
Facebook
 
  
3321 wyświetleń

numer 10/2017
2017-10-08

Od redakcji
Dla młodszych
Fizyka
Język
Literatura
Polityka
Rozmaitości

nowyOlimp.net na Twitterze

nowy Olimp - internetowe czasopismo naukowe dla młodzieży.
Kolegium redakcyjne: gaja@nowyolimp.net; hefajstos@nowyolimp.net