Глупые часы

image

В современном мире все чаще встречается приставка «умный» к, казалось бы, обычным вещам. Все что-то замеряют, передают, принимают, обрабатывают, оповещают и подсказывают. Скоро Bluetooth, Wi-Fi и маленький контроллер, а также камера будет в каждом предмете.

Я же хочу рассказать о том, как я сделал часы, к которым были предъявлены жесткие требования – они должны показывать время и… нет, все, они должны показывать время. Хотя все же еще одно требование, цифры должны быть достаточно большими и легко читаться.

Это, кстати сказать, не первые мои изыскания в часовом направлении, был опыт проектирования и изготовления механических часов с гравитационным приводом (гиря по простому), настольных часов с элеткромагнитным приводом маятника и часов на шаговом двигателе, но с необычным дизайном и намеренно усложненным механизмом.

image

Как-то так получилось, что дома смотрю время на китайском кубике, и часы на нем постоянно убегают, сапожник без сапог, одним словом. Купить замену было, на мой взгляд, банальным выходом из ситуации, поэтому решил придумать что-то свое.

Мне очень нравятся часы на газоразрядных индикаторах – лампах, но это сулило поиски этих самых ламп, высоковольтный блок питания и прочие неинтересные дела для человека, которому всегда не терпится получить результат как можно быстрее (3D-принтеры так медленно печатают).

Газоразрядные индикаторы натолкнули на идею, что каждая цифра должна быть заранее «нарисована» и что каждая цифра должна уметь светиться отдельно. Таким образом, родился бутерброд из 10 слоев оргстекла, в котором на каждом слое отдельная цифра и каждый слой с торца может независимо подсвечиваться.

Немного поэкспериментировал с методом нанесения цифр и предпочел гравировку фрезой гравировке лазером. Циферка после фрезы смотрелась равномернее и аккуратнее.

image

Тут же подтянулась идея, что нужно для каждой цифры сделать отдельный, законченный, самостоятельный блок с простым управлением. Для управления решил применить микросхему десятичный счетчик CD4017. Получилось, что одна цифра управляется двумя ногами контроллера, а четыре цифры – пятью. Одной ногой сбрасываем все счетчики на ноль, а затем нужным количеством импульсов выбираем нужную цифру.

Питание на все это хозяйство было решено брать с обычного USB зарядника, диоды подключать каждый через резистор. Достаем из чулана хлорное железо…

image

Платы готовы, руки чешутся, запаял одну плату узкими светодиодами, собрал все в кучу на изоленте самоклеящейся пленке — красота, законченный модуль. Изначально резисторы были для каждого светодиода, но вторую версию платы я переделал: светодиоды зажигаются по одному и резистора достаточно одного.

image

Подключил к ардуине, ведь я умею мигать светодиодами, и о чудо – оно работает!

image

Осталось сделать еще 3 цифры и оформить в корпус-подставку. Изначально в конструкции «цифры» я не предусмотрел элементов крепления, поэтому для фиксации использовал термоклей — не очень технологично.

image

На фото видно, что в десятках часов и минут запаяны не все транзисторы — это потому, что в часах используются только цифры 0, 1 и 2, а в минутах 0-5. Позже было решено еще добавить мигающие точки между часами и минутами, поэтому в финальном варианте есть еще столбик с точками, подсвеченный одним светодиодом.

Часы управляются платой Arduino Nano, к которой подключена микросхема часов реального времени DS1307. Установку времени сделал элементарной: две кнопки снизу, одна из которых подводит часы, другая минуты. Не хочу показывать конечный результат «вид снизу», т.к. хотел побыстрее получить готовый к употреблению продукт и испортил свою идею модульности и технологичности макетными платами на термоклее и паутиной проводов, но зато я теперь знаю время в любом углу комнаты.



На видео ощущение, что цифры бледные, но в реальности время отлично считывается даже когда солнце светит в окна. Фото с SD-карточкой для масштаба.

image

Теперь в моих планах, когда ничто меня не торопит, сделать устройство более технологичным и решить пару вопросов, всплывших во время создания первой модели.
Share post
AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

More
Ads

Comments 67

    +8
    Просто и красиво.
      +3
      Красиво!
      А почему цифры собраны в стопку не по порядку, а 0521697438?
        0
        Цифры не по порядку, потому что выводы микросхемы счетчика тоже не по порядку, решил для упрощения платы сделать так. Зато в программе 1 импульс выбирает единичку и т.д. Следующее платы буду заказывать, поиграюсь с видимостью цифр.
          0
          Очень красиво. Думается, если цифры будут по порядку, это будет еще лучше.
          +1
          Часто используемые цифры лучше располагать ближе, чтобы меньше перекрывались контурами.
          image
            +3
            Цифры младших разрядов минут и секунд как раз таки используются равномерно. А в старших — автор просто не делал неиспользуемые цифры, там количество пластинок меньше 10, так что порядок уже не критичен — и так очень хорошо видно.
              +1
              Можно сортировать по площади светимости: впереди идут с малой площадью, сзади с большей, когда по идее у цифр с малой площадью будет меньше перекрытий от цифр с большей площадью.
          +4
          Гениальная идея! А чем вы руководствовались, когда выбирали порядок размещения слоев с цифрами? Цифра 3 почему-то сзади оказалась.
          Возможно, для лучшей видимости имеет смысл поэкспериментировать — например попробовать назад переместить те цифры, контуры которых не пересекаются с другими (1, 7)?
            +2
            Симпатично, но я не сказал бы что цифры читаемы.
            При дневном свете не видно?
              0
              Даже когда солнце в окна светит время считывается отлично.
                0
                Фото, видимо, не передаёт всей атмосферы
                  0
                  А если сзади поставить, темный фон? Например красивую деревяшку, с темной морилкой? Или какой-нибудь космический пейзаж? Наверное будет еще контрастнее? Или табло заключить в коробочку, оклееную изнутри черной бархатной бумагой.
                    0
                    Можно добавить спереди еще один слой из затемненного стекла для каждого модуля, контраст вырастет ощутимо, на подобии того как делают со светодиодными семисегментными индикаторами. Но тогда часы не будут такими воздушными :)
                0
                Красиво вышло. Толщину самого левого разряда набрали просто прозрачными пластинами?
                  0
                  Да, и левый разряд минут тоже.
                  +22
                  Учитывая последние тенденции, такие часы могли бы собрать сотни тысяч долларов на Кикстартере :) (не сарказм)
                    0
                    Есть Nixie-clock, а это, видимо, Cutter-clock.
                      +1
                      Plexiglas-Clock
                    +3
                      0
                      Спасибо, интересно. Далеко не первый раз со мной такая история, когда приходит интересная идея, а ее уже изобрели.
                      +1
                      А можно подробнее про обработку подставки? Выглядит аккуратно, все ровное, но на лазерную резку не похоже.
                        0
                        Фрезер с ЧПУ
                        +7
                        image
                        Не сарказм! -> с моими кривыми руками — купил бы такие с большим удовольствием!
                        Не рассматриваете вариант с продажей комплектов для сборки и печатных плат под пайку?
                        И как идея — в ночное время приглушать ШИМом яркость диодов
                        И еще — можно упростить — сделав на по пластине на цифру, а сегменты, т.е. получится не 10 пластин а меньше, но будет не так кавайно… )))
                          0
                          Комплект для сборки и пайки, я думаю, будет. Про ШИМ и фоторезистор уже тоже задумался, ночью ярковаты.
                          +3
                          Засветки соседних слоев не происходит?
                            0
                            Не происходит.
                            0
                            Выглядят изумительно! Нарисую-ка я скринсейвер с такими часиками)
                              0
                              Супер! Сделаю себе такие же. А где взять такие аккуратные кусочки оргстекла? :-) Фреза есть.
                                0
                                Рисуете в Кореле что хотите, потом гуглите в вашем городе контору которая режет и гравирует, отправляете им, согласовываете, получаете то, что нарисовали уже в материале.
                                  0
                                  Если линии гравировки сделать пошире, будет более заметно, или станет хуже?
                                    +1
                                    Да, будет более заметно. Но гравировку лучше делать фрезой а не лазером.
                                    Погуглите картинки «подсветка акрила», там много красоты, можно даже как-то так или так
                                    Но в случае часов сильно широкие делать тоже плохо, они будут матовые и верхние будут перекрывать нижние.
                                    Если делать для одного слоя как по ссылкам, то можно гравировать что угодно.
                                    0
                                    Как думаете, а если использовать Ubuntu font или что-нибудь настолько же жирное — можно будет получить красивую цифру? Или начертание обязательно должно быть как можно более легким?

                                    И да, наверное, похожее нужно делать уже 3D гравировкой, а не контурами.
                                      0
                                      Если широкие то я думаю что лучше сделать трафарет и пройтись легким пескоструем. Можно добиться слабозаметной широкой линии, которая будет светиться.
                                      Так же можно попробовать химией сделать мелкие трещинки в акриле, но это все на порядок сложнее чем гравировка фрезой.
                                  0
                                  очень круто! жаль, мне мастерства не хватит сделать такие же, а хотелось бы :)
                                    +2
                                    Просто и красиво. Думаю, на Etsy бы прижилось.
                                      0
                                      Очень красиво вышло, если заизолировать торцы бутербродов, светиться будет лучше
                                        0
                                        Только заизолировать светоотражающим материалом, чтобы испускаемые к граням фотоны отражались от «светоотражайки» и стремились к контурам цифр.

                                        Очень красиво получилось!
                                          0
                                          Ну алюминиевым скотчем тем же, да
                                        0
                                        Светодиоды расположены в нижнем торце цифры впритык?
                                          0
                                          Да, впритык.
                                          0
                                          Интересно бы такое проделать над цельным куском [орг]стекла, с 3D-гравировкой цифр внутри, с таким же распределением слоёв. Цены на такую гравировку кусачие, конечно, но вау-эффект должен быть гораздо выше, как и выше технологичность всего устройства в целом.
                                            0
                                            А какой шрифт использовался при гравировке оргстекла, если не секрет?
                                              0
                                              Всё-таки чуточку «ума», имхо, любые часы должны иметь — синхронизацию со службой времени. Чтобы не отставать и не убегать вперёд. Можно через квартирную радиоточку детектить ежечесный бип-бип, или подхватывать время с компьютера/роутера (только чтобы не было всеми любимой чехарды с ежегодным вводом и отменой летнего времени). По идее, все часы в доме должны это уметь, следовательно, система должна быть беспроводной. Типа маленькой заглушки, втыкающейся в радиорозетку, или USB-донгла.
                                                +1
                                                У меня, кстати, уже давно в голове бродит идея реализовать простейший маломощный передатчик с DCF77 с получением точного времени от GPS или через интернеты. Система простейшая, но таки стандарт.
                                                Емнип, RWM и прочие у нас пока никак особо не стандартизированы :(
                                                  0
                                                  … ESP8266 + NTP?
                                                  Первое, что пришло в голову без всяких там Ардуин.
                                                  У меня вот этих ESP-шек до сих пор валяется 10 штук, постепенно расходуется на всякие маленькие домашние устройства.
                                                    0
                                                    А у меня вот не валяется. Даже ардуин нет. Но есть старое RPi где-то в шкафу.
                                                    Хм, еще можно повесить в нагрузку на MR3020 :) Там, вроде бы, есть свободный выход, а то и два.
                                                  0
                                                  Достаточно, для домашних часов, чтобы они за год не уходили больше чем на пол минуты. Этого просто добиться за счет цифровой подстройки хода. т.е. каждые N сотых долей секунды задерживать или дублировать тактовые импульсы которые потом идут на счет времени. Число N определяется в зависимости от необходимой величины коррекции. И кварцевый резонатор желательно использовать с минимальным ТКН, хоть в домашних условиях температура стабильна, на больших интервалах может сказаться на уходе времени.
                                                  Если это не составляет труда, организовать простейший термостат для кварца(стабилизировать его температуру маломощным резистором на уровне 40 градусов, может даже для этих целей применить мощный термистор который будет использован одновременно в качестве активного элемента так и датчика температуры), но при частом обесточивании таких часов он окажется бесполезным.
                                                    0
                                                    Эту цифровую коррекцию ещё надо настроить. У меня наручные часы «Электроника» с коррекцией, но мне так и не хватило терпения её настраивать. Да и от физики она не спасёт всё равно: точночть кварцевых часов порядка 10-5...10-6.
                                                      0
                                                      Как раз 30 секунд в год выходит. Если термостатировать кварц и подобрать нужную коррекцию, можно и лучше реализовать. Остаётся только падение точности в процессе старения резонатора.
                                                      0
                                                      N сотых долей секунды… Этож каким кварцем вы предлагаете тактировать таймер? В AVR он 8-ми битный, тут подходит только стандартный 32768 Гц-овый часовой кварц, не сможет он отрабатывать прерывания так часто.
                                                        0
                                                        Зачем что-то тактировть? Надо просто программно прибавлять поправку, скажем каждую секунду к счётчику миллисекунд.
                                                          0
                                                          Не понятно как вы представляете себе реализацию проекта.
                                                          Счётчик милисекунд как будет инкрементироваться? Не по прерываниям от таймера?
                                                            0
                                                            Не занимался AVR, но предполагаю, что там есть программируемый таймер. Наверное можно его запрограммировать на прерывание 1-10 раз в секунду, чтобы не грузить проц сильно. Тогда поправку можно вносить раз в сутки, или даже реже.
                                                              0
                                                              Тогда понятно. Да, таймер есть, но у него есть особенности. Раз в сутки делать поправку реально.
                                                          0
                                                          Там есть и 16-битный. Более того, если подключать часовой кварц к контроллеру, то он подключается именно к 16-битному таймеру. А сам контроллер работает от внутреннего RC-генератора на 1...8Мгц, ему эти прерывания каждые 10мс — это тысячи команд.
                                                          Если использовать внешний RTC то большая часть из них отмеряет время в сотых долях секунды, и соответственно позволяет устанавливать время. Отсчитываем нужное количество секунд и производим коррекцию на +-10...100мс.
                                                          Больше корректировать чревато тем что будет заметно как одна секунда замирает или проходит быстрее. Тем более это будет заметно если корректировать время целыми секундами, правда это допустимо если выводится время только в минутах и часах, но всё равно некрасиво.
                                                            0
                                                            Какой именно таймер — 16 бит или 8 бит зависит от камня. У меги 328 8-ми битный таймер 2. Большие меги на часы использовать конечно можно, но это дело личных пристрастий, я бы не стал.
                                                            А вот самое главное что обработчики прерывания часового таймера отрабатываются на тактовой частоте задающего генератора, а не на основной частоте, т.е. на часовом кварце. И при его низкой частоте он загнётся при срабатывании 100 раз в секунду.
                                                              0
                                                              То что таймер тактируется часовым кварцем не означает что контроллер будет исполнять инструкции обработчика его прерывания на частоте часового кварца. Инструкции он ВСЕГДА исполняет на частоте которой тактируется ядро контроллера. А это как правило стандартные 1...8Мгц от внутреннего RC-генератора, либо от второго кварца если в контроллере предусмотрены отдельные источники тактирования. Уменьшать тактовую частоту ядра контроллера до 32КГц — на это должно быть веское обоснование, подкреплённое обычно необходимостью минимизировать потребление энергии в активном режиме. Но в таком случае оно легко может войти в противоречие с требованием по длительности выполнения обработчика прерывания.
                                                              В классической комплектации, на таймер заводят 32768Гц, а тактовая частота контроллера — от внутреннего генератора на 8Мгц. С такими характеристиками гипотетический обработчик прерывания длиной в 100 инструкций будет выполняться 135мкс.
                                                              Кстати, 8-битный таймер как раз будет выдавать удобный интервал для прерываний — 1/128 секунды на котором будет удобно корректировать и досчитывать программным счетчиком до секундных импульсов.
                                                                0
                                                                Моё представление было неправильным, спасибо!
                                                      0
                                                      Подскажите пожалуйста шрифт, используемый для цифр?
                                                        0
                                                        Сам нарисовал. Для гравировки были нужны цифры, выполненные одной кривой без толщины.
                                                        0
                                                        Увеличится ли интенсивность свечения, если заполировать торцы пластин?
                                                          0
                                                          Интенсивность свечения увеличится очень сильно если вместо обычного оргстекла использовать флуорисцентное, оно предназначено именно для этих целей. У него яркость в сравнении с обычным ощутимо выше.
                                                          P/S. А идея супер :) тоже такие захотел )
                                                          0
                                                          http://www.thingiverse.com/thing:891866 Ещё и цветное.
                                                            0
                                                            Класс! Расскажте пожалуйста подробней техпроцесс изготовления цифр. Чем режете оргстекло? Как потом шлифуете края? Как полируете? Как выфрезеровывали цифры?
                                                              +1
                                                              Давно хотел сделать себе часы. Пока рук хватило только на Arduino + RTC+ LCD2004. Но оно как то не красиво. Хочу повторить ваш вариант. Поэтому хочу уточнить несколько вопросов:
                                                              1. Какие светодиоды использовались? 5630/5730?
                                                              2. Какие транзисторы использовались?
                                                              3. Какая толщина пластин оргстекла и при каких габаритах модулей цифр?
                                                              4. Какая глубина фрезеровки?
                                                              5. Фреза с круглой головкой?

                                                              Only users with full accounts can post comments. Log in, please.