Vždy jsem se snažil udělat nějaký velice jednoduchý displej, který by nezobrazoval stále určené znaky, ale aby je vykresloval postupně, kde oko nestačí vidět jednotlivé záblesky v jednotlivých bodech, ale vidí, jako by celý displej svítil stále, podobně jako u CRT obrazovek. Začínal jsem s mechanickými kontakty. Jednoduše, kde byl nanesen kontakt, LED blikla a tím šlo vytvořit nápis. Bohužel mechanické řešení bylo příliš hlučné (při přejíždění kontaktu šlo slyšet nepříjemný zvuk) a navíc mělo krátkou životnost kvůli tření.
Ukázka mechanického displeje:
Následně jsem se pokoušel vyrobit točící se displej s integrovanými obvody 4017 (dekadický čítač), kde pro každý sloupec připadalo jedno bliknutí (aktivace jednoho vývodu z 4017). Následně byl kupou usměrňovacích diod 1N4148 pouštěn proud z právě aktivního vývodu IO do přiřazených LED diod, které měly v daný okamžik bliknout. Zapojení bylo poměrně složité na to, že se mělo umístit na rotor motoru a navíc zde bylo potřeba tolik diod 1N4148, kolik by mělo svítit virtuálních bodu displeje.
Ukázka displeje s 4017:
Popis funkce:
Nakonec jsem zvolil možnost zobrazování pomocí jednoduchého zapojení s mikrokontrolérem PIC16F84, kde se na displeji zobrazovaly hodiny. Podobné zapojení už mám na svých stránkách zde: displej na kolo, kde se zobrazují pouze předdefinované znaky nebo obrázky. Energie je přenášena na rotor pomocí vzduchového transformátoru, čili s nulovým třením. Celé zapojení se skládá s co nejméně součástek, tedy je velice lehké. Jako motor je použit ventilátor, který je zbaven lopatek a nemá žádný komutátor a netočí se na plné otáčky. Díky této kombinaci dosáhneme minimální hlučnosti a maximální životnosti celého stroje. Věc která vypoví službu jako první bude nejpravděpodobněji ložisko ventilátoru, ovšem po dobrém vyvážení a použití nového kvalitního ventilátoru, budou točící se hodiny sloužit pěkných pár let zcela bez problémů.
Ukázka hodin v provozu - první verze na univerzálním DPS:
Ukázka hodin v provozu - druhá verze na DPS vyrobeným podle tohoto návrhu:
Technické údaje:
Napájení: 9-20V DC
Odběr: 300-500 mA
Výstup: 7LED (libovolná barva nebo kombinace barev)
Pohon: Klasický 12V ventilátor z PC
Synchronizace otáček: Pomocí IR závory
Přenášení energie: Vzduchem frekvencí 60kHz
Statická část:
Popis zapojení napájecí části:
Celé zařízení se skládá ze tří DPS. První DPS slouží jako napájecí část, obsahuje budič vzduchového transformátoru, napáječ motoru (upraveného ventilátoru) a napáječ synchronizační infračervené LED.
Schéma zapojení napájecí části:
Napájecí napětí 9-20V je stabilizováno nastavitelným stabilizátorem IO1 LM317 na určení napětí potřebné k práci ostatních části, napětí se nastaví podle vstupního proudu tak, aby byl vstupní proud při provozu asi 0,4A. Napětím za stabilizátorem se přímo napájí motor (upravený ventilátor), IR synchronizační LED a signalizační led, která signalizuje připojení napájecího napětí. Stabilizátor je zde dán proto, aby se neměnily otáčky motoru při změnách napětí v sítí a také kvůli kolísání proudu pro budič vzduchového transformátoru, protože jeho proudový odběr v tomto zapojení je velice závislý na změnách napájecího napětí. Jako budič vzduchového transformátoru je použit obvod TL494, který se běžně používá v PC zdrojích pro řízení transformátoru. Frekvence buzení vzduchového transformátoru je nastavena hodnotami R6 a C4 na frekvenci asi 60kHz. Touto frekvencí se indukuje do sekundární cívky umístěné na rotoru motoru napětí potřebné k napájení zobrazovací části a mikrokontroléru. Bohužel nějaké ztráty jsou při tomto transformování v jádru ventilátoru, kde jsou kovové části, ideální ventilátor je, když má na rotoru pouze feritové magnety a žáden kovový prstenec.
Osazení DPS:
U osazení DPS napájecí části nejsou žádné zvláštnosti. DPS neobsahuje žádné drátové propojky. Pouze nesmíme zapomenout na potřebné chladiče pro Q s povrchem alespoň 10cm2 a IO1 s povrchem alespoň 20cm2. Po stranách DPS jsou 4 dírky na šroubky pro připevnění. Patice pro IO2 není nutná, ale je dobré ji tam dát.
DPS napájecí části (DPS je určena k vytisknutí v rozlišení 300DPI):
Osazení DPS napájecí části:
Obrázek osazené napájecí části:
Seznam součástek:
Rezistory:
R1 = 470
R2 = 240
R3 = 330
R4,R6 = 10k
R5 = 2k2
R7 = 1k
T = trimr 1k RM 5mm
Kondenzátory:
C1,C2 = 100nF
C3 = 100uF/16V
C4 = 1nF
Diody:
D1 = infra vysílací LED
D2 = LED (libovolná)
Tranzistory:
Q = BUZ11
Ostatní:
IO1 = LM317
IO2 = TL494
Ve = ventilátor 12V
L = cívka 20 závitů Cu drátem 0,3-0,5mm
Patice na IO 16 pin
Chladič > 10cm2 (pro Q)
Chladič > 20cm2 (pro IO1)
R1 = 470
R2 = 240
R3 = 330
R4,R6 = 10k
R5 = 2k2
R7 = 1k
T = trimr 1k RM 5mm
Kondenzátory:
C1,C2 = 100nF
C3 = 100uF/16V
C4 = 1nF
Diody:
D1 = infra vysílací LED
D2 = LED (libovolná)
Tranzistory:
Q = BUZ11
Ostatní:
IO1 = LM317
IO2 = TL494
Ve = ventilátor 12V
L = cívka 20 závitů Cu drátem 0,3-0,5mm
Patice na IO 16 pin
Chladič > 10cm2 (pro Q)
Chladič > 20cm2 (pro IO1)
Úprava ventilátoru:
Ventilátor nejdříve musíme zbavit lopatek a pěkně mu rotor zbrousit. Nejdřív musíme vytáhnout rotor ventilátoru odlepením spodní nálepky a vytáhnutím pojistky která zabraňuje vysunutí hřídelky ven. Následně vyjmeme rotor, jednoduše vylámeme lopatky a povrch zbrousíme, aby byl pěkně jemný. Statickou část ventilátoru musíme uřezat tak jak je vidět na obrázku, aby stator zbytečně nepřekážel. Po uřezaní vrchní části otřepy a nerovnosti pěkně dobrousíme. Do vrchní části rotoru je ještě třeba vyvrtat 3 dírky (rozmístění 3 dírek je uprostřed vykreslovací desky) a nazávitovat je na 3mm šroubky, které budou držet celou vykreslovací část.
Obrázek:
Následně rotor obalíme 1-2 vrstvami lepící pásky a začneme navíjet cívku. Cívka má 25 závitů měděným izolovaným drátem 0,3-0,5mm, začátek a konec cívky můžeme jemně zatavit do plastu.
Obrázek:
Nakonec na cívku můžeme kápnout ještě pár kapek sekundového lepidla ať dobře drží a naneseme opět 1-2 vrstvy lepící pásky. Pokud chceme mít hodiny výše, můžeme použít stojky.
Obrázek:
Nyní najdeme nějakou tenkou plastovou trubku s o pár milimetrů větším průměrem než je průměr rotoru, tak aby se v ní rotor mohl bez dotyku točit. Trubku upravíme tak, aby seděla na spodních spojkách ventilátoru a naneseme na ni 1-2 vrstvy lepící pásky. Následně začneme navíjet cívku, 20 závitů měděným izolovaným drátem 0,3-0,5mm. Po navinutí cívky ji zakápneme sekundovým lepidlem a opět naneseme 1-2 vrstvy lepicí pásky.
Obrázek:
Nakonec cívku přilepíme nejlépe dvousložkovým lepidlem k statoru. Nyní mám ventilátor zcela připraven.
Obrázek:
Rozmístění součástí:
Vše umístíme na dřevěnou desku o rozměrech asi 10x20cm. Ventilátor umístíme do přední části desky, DPS napájecí části umístíme za ventilátor. IR LED umístíme tam, kde chceme aby se nám číslice začínaly zobrazovat, na kružnici pod fototranzistorem, po které krouží na rotoru. Samozřejmě číslice se začnou vykreslovat o asi 180° otočené od umístění IR LED, protože je umístěná na odvrácené straně vykreslovacích LED. Na spodní část desky můžeme dát nožičky, aby se celé točící se hodiny lépe držely na povrchu.
Obrázek:
Rotační část:
Popis zapojení zobrazovací části:
Zobrazovací část se skládá z dvou DPS, jedna je hlavní s mikrokontrolérem a druhá je pouze pro umístění LED. V hlavní části je nejdříve napětí o frekvenci 60kHz z cívky na rotoru usměrněno rychlými diodami D8-D11 a dofiltrováno C3 a C4. Zenerová dioda ZD je v zapojení jen pro jistotu, aby se nezničil 5V stabilizátor IO2. Po stabilizaci je napětí ještě dofiltrováno C5 a C6. GoldCap kondenzátor je tam z důvodu výpadku proudu, díky němu se při výpadku čas udrží ještě pár hodin. Čas se nastavuje Starostky SW1-SW3, kde při každém zmáčknutí daného tlačítka se čas posune o hodnotu přiřazenou tlačítku. Pokud chceme třeba čas posunout o 1 hodinu a 15 minut, zmáčkneme 1x tlačítko SW3, 1x tlačítko SW2 a 5x tlačítko SW1. Mikrokontrolér pracuje na frekvenci 4MHz, kterou mu poskytuje krystal X. Fototranzistor FT slouží pro synchronizaci otáček, aby hodiny věděly v kterém bodu mají začít zobrazovat číslice. LED diody D1 až D7 postupně po jednotlivých sloupcích vykreslují čísla, ty jsou umístěny na druhém DPS.
Schéma zapojení zobrazovací části:
Osazení DPS:
Je třeba vyvrtat 3x 3mm dírky naznačené uprostřed hlavní DPS ve kterých budou šroubky držící celou vykreslovací část. Při osazování DPS nesmíme zapomenout na drátovou propojku u IO1 a je třeba na místo IO1 dát patici 18pin. U fototranzistoru necháme delší nožky a ohneme ho přes kraj DPS tak, aby snímal IR LED která je umístěna pod DPS na statické části.
Obrázek hlavní DPS (DPS je určena k vytisknutí v rozlišení 300DPI):
Menší DPS s LED diodami připevníme k hlavní desce pomocí dvou tvrdých drátku (např. ustřižených z usměrňovacích diod) drátků, které můžeme převést přes 4 nikde nepropojené dírky uprostřed menší DPS, pak bude střed menší desky ve středu větší desky a odpadnou problémy s ohýbáním desky při točení. Pokud máme pod hlavní deskou málo místa, napájíme dané dva drátky do spodních dvou volných dírek menší DPS, tím bude menší DPS skoro celá nad úrovní hlavní DPS. Pak tvrdé drátky připájíme k měděnému proužku na hlavní DPS, který je na straně výstupních vývodu pro LED. Nyní propojíme obyčejnými vodiči mezi deskami vývody spodní LED až vrchní LED a (+).
Obrázek DPS s LED (DPS je určena k vytisknutí v rozlišení 300DPI):
Obrázky osazené DPS:
Upevnění DPS s LED (Já jsem DPS s LED otočil obráceně a použil SMD LED, které jsou ostřejší a lépe je čas vidět):
Seznam součástek:
Rezistory:
R1-R4 = 10k
R5 = 4k7 (záleží na intenzitě IR LED)
R6-R12 = 120
Kondenzátory:
C1,C2 = 33pF
C3,C5 = 100nF
C4,C6 = 100uF/10V
C7 = GlodCap 0,1F až 1F/5,5V (paměťový)
Diody:
D1-D7 = LED diody dle volby
D8-D11 = BYV26 (nebo jiná rychlá dioda)
ZD = 30V/5W
Ostatní:
IO1 = PIC16F84
IO2 = LM7805
X = 4MHz
FT = fototranzistor IRE5
SW1-SW3 = běžná tlačítka
L = cívka 25 závitů Cu drátem 0,3-0,5mm
Patice na IO 18 pin
R1-R4 = 10k
R5 = 4k7 (záleží na intenzitě IR LED)
R6-R12 = 120
Kondenzátory:
C1,C2 = 33pF
C3,C5 = 100nF
C4,C6 = 100uF/10V
C7 = GlodCap 0,1F až 1F/5,5V (paměťový)
Diody:
D1-D7 = LED diody dle volby
D8-D11 = BYV26 (nebo jiná rychlá dioda)
ZD = 30V/5W
Ostatní:
IO1 = PIC16F84
IO2 = LM7805
X = 4MHz
FT = fototranzistor IRE5
SW1-SW3 = běžná tlačítka
L = cívka 25 závitů Cu drátem 0,3-0,5mm
Patice na IO 18 pin
Programování mikrokontroléru:
Programování mikrokontroléru PIC16F84 je celkem jednoduché. Pouze stačí stáhnout HEX program, který chceme nahrát a pak provést samotný zápis programu do mikrokontroléru. HEX program je na této stránce úplně na konci. Tento program zkopírujte do poznámkového bloku (soubor txt) a kontovku txt přepište na hex. Programátor, kterým provedete zápis do mikrokontroléru je ZDE zcela popsaný i s DPS, já jsem tento programátor vytvořil na univerzální
DPS:
Program který slouží k nahrání najdete ZDE. Spusťte soubor PICSER.EXE, je ho třeba nastavit tak jak vidíte na obrázku níže, pouze vyberte správný port na který jste mikrokontrolér připojili (v mém případě to byl COM2). Nyní stačí již zmáčknout tlačítko write a za pár sekund je program zapsán do mikrokontroléru. Nyní je programování mikrokontroléru hotové.
Obrázek programátoru:
Rozmístění součástí:
Nyní stačí přišroubovat 3 šroubky držící celou vykreslovací část. Pod šroubky můžou být umístěny stojky, díky kterým bude celá vykreslovací část výše. Ještě je třeba připájet 2 drátky z rotorové části na hlavní vykreslovací DPS a točící se hodiny jsou hotové.
Oživení:
Napětí potřebné k napájení všech částí pomocí LM317 se nastaví podle odebíraného proudu. Tedy zapojíme ampérmetr do série mezi napájecí zdroj a točící se hodiny a pomocí trimru T na napájecí DPS nastavíme proud na ampérmetru na asi 0,4A. Při tomto nastavování je třeba použít zdroj o napětí alespoň 12V. Dále již připojíme hodiny na zdroj, kterým je budeme napájet stále (transformátor s usměrňovačem nebo digitální zdroj). Nyní již nastavíme čas pomocí mačkání tlačítek viz - popis zapojení zobrazovací části. Teď se už můžete kochat pohledem na své točící se hodiny.
Obrázky celkových točících se hodin:
HEX program pro mikrokontrolér:
:020000001F29B6
:080008008C00030E8D00640062
:100010008E0A03198E039A0A0319990A0319980F75
:100020001828FC3098006C30990079309A009214AE
:100030009C0A03199B0F2128F0309B00BD309C00C7
:1000400092160D0E83008C0E0C0E0B110900820708
:10005000C134BE34BE34BE34C134FF34DE348034E7
:10006000FE34FF34DE34BC34BA34B634CE34BD345E
:10007000BE34AE349634B934F334EB34DB348034EC
:10008000FB348D34AE34AE34AE34B134E134D634D6
:10009000B634B634F934BF34B834B734AF349F34DF
:1000A000C934B634B634B634C934CF34B634B634C1
:1000B000B534C334FF34FF34C934FF34FF34073060
:1000C0009D00123095009601970193019401FC3038
:1000D00098006C30990079309A00F0309B00BD3068
:1000E0009C004030900000340030660017306500FE
:1000F00000340B118B178B1681016400D83062001D
:1001000081010034050812061039031900349206E3
:10011000121A00340E088F008E019401930110080A
:100120000F02031C9D28023C031C900A100891003A
:100130000310910C0310910C0034023E031C900339
:10014000003405301306FF300319C9280310140DBD
:100150008207150EBA281508BA280A30BA28160ED2
:10016000BA281608BA280A30BA28170EBA2817086B
:10017000BA2800340F399E009E079E079E079E07EF
:10018000031DC6289408FF300319C92813081E0749
:10019000272086000310100CF43ED620930A063068
:1001A0001306031D00349301940A00349F009F0B33
:1001B000D728080005081D060739031900349D06D5
:1001C00064309E00FF30D6209E0BE2281D1D1229B0
:1001D0009D1CED281D1CF32800340A309E001221BE
:1001E0009E0BEF280034123015060319FE28073045
:1001F00015070730831C0130950700340130950046
:100200000034921E0A29921207309707063083188D
:100210000A299702921C003492109701F0309B003B
:10022000BD309C000730160783181829960A003441
:10023000960060301606031D00349601F3285F20F7
:0E024000742079208220A120DA2001212229B9
:00000001FF
Sestavené hodiny čtenářů:
Hodně lidí zaujal tento článek a tak zde dávám i několik výtvorů čtenářů, kteří se pustili do výroby točících se hodin.
Hodiny Tomáše (tommy11490@hotmail.com):
Autor: Petr Hawliczek (Hawelson)
Edi | 
myslíš že do tohohle zapojení musím dát vysoce svítivé led diody na ten zobrazovač? 
Soi Fong | 
Zde hledá
aaa jupiii mne tie hodiny idu ale poskladal som ich len tak na ,,vrabcie hniezdo´´ ale idu som dal modre smd led