Ostatnio sporo osób prezentuje swoje konstrukcje zegarów, więc i ja postanowiłem pokazać zegar jaki zrobiłem na prośbę kolegi. Ogólnie założenie było takie, by zegar był widoczny w nocy z większej odległości. Kolega zaproponował aby zrobić go na około 10cm wyświetlaczach LED. Wydało mi się to zbyt banalne i postanowiłem zrobić to na matrycach LED 8x8. Testowo zastosowałem trzy gotowe moduły (z Chin) zawierające po cztery matryce 8x8. Dało to wyświetlacz o rozdzielczości 16x48 pixeli. Z racji tego, że sterowanie wyświetlaczami odbywa się za pomocą układów MAX7219 ogranicza to sterowanie jasnością do zdefiniowanych 16 poziomów. Ustawiając najniższy poziom zegar w nocy emitował tyle światła, że spokojnie mógł zastąpić nocną lampkę. Postanowiłem więc zrobić go na jednym gotowym module z czterema wyświetlaczami co dało rozdzielczość 8x32 pixeli. Wyświetlacz wydał mi się trochę za gruby, bo matrtyce LED umieszczone są w nim w gniazdach. Postanowiłem wylutować gniazda i wlutować wyświetlacze prosto w PCB. Próbowałem różnych technik, ale niestety zawsze uszkodziłem jakiś pad -wysunąłem z niego metalizację i płytka nadawała się już do śmieci. Gdy uszkodziłem piątą płytkę wiedziałem już, że będę musiał zaprojektować i zamówić takie PCB, aby móc w nie bezpośrednio wlutować wyświetlacze. Zaprojektowałem PCB kompatybilne z oryginałem, jedyne co zmieniłem, to wielkość rezystorów i kondensatorów SMD, bo w moich zasobach są tylko elementy w rozmiarze 1206.
Aby nie bawić się w ustawianie zegara przyciskami postanowiłem zastosować w nim moduł WiFi (z ESP8266). W pierwszej wersji wgrałem do niego oprogramowanie z możliwością odczytu czasu z NTP za pomocą komend AT. Z racji iż oprogramowanie nie pozwalało na zmianę serwera NTP szybko z niego zrezygnowałem i wróciłem do oryginału. Odczyt czasu odbywa się teraz z dowolnego serwera NTP poprzez wysłanie do niego odpowiednio spreparowanego pakietu danych po UDP. Konfigurację zegara (SSID, hasło, serwer NTP, strefę czasową i czas letni) chciałem ustawiać z poziomu przeglądarki po podłączeniu się do modułu ESP pracującego w trybie AP, ale zrezygnowałem z tego z powodu braku czasu na naukę programowania tego modułu. Zastąpiłem to odczytem konfiguracji z pliku z karty SD. W przyszłości może jeszcze to przerobię. Baterię dołożyłem na samym końcu, gdy już PCB było prawie gotowe. Zrobiłem to, by po zaniku zasilania mieć czas mimo braku Internetu.
Moduł RTC (DS3231) posiada wbudowany termometr, ale i tak postanowiłem zastosować nieśmiertelny DS18B20 (w obudowie SO8), by uzyskać lepszą dokładność (dziesiętne stopnia). Z modułów ESP wylutowałem LED sygnalizujące zasilanie, by niepotrzebnie nie dawało poświaty z tyłu zegara. Oczywiście nie ustrzegłem się poważnego błędu, co da się zauważyć na zdjęciach. PCB zawsze projektuję w Protel/Altium i od zawsze korzystam tylko z własnych bibliotek elementów, ale taki błąd zdarzył mi się po raz pierwszy W module ESP zamieniłem strony i aby nie zamawiać nowych PCB postanowiłem wlutować je odwrotnie. Nawet źle to nie wygląda. Kolejnym błędem, było umieszczenie za bezpiecznikiem polimerowym dławika o tak małym rozmiarze. Chińczyk pisał, że są one do 0.7A, a co się okazało do 0.07A. Zegar przy włączonym module WiFi i najwyższej jasności pobiera około 0.35A. Poszukiwanie dławika >0.35A w takim małym rozmiarze spełzło na niczym, więc lutując zastąpiłem go zworą SMD w rozmiarze 1206. Do programowania uC zastosowałem gniazdo w rastrze 1.27mm i dodatkowo wyprowadziłem na nim linię UART (połączenie uC z ESP). Uruchamiając zegar z wciśniętym przyciskiem ESP przechodzi w tryb upgrade i za pomocą tego gniazda możemy zaktualizować mu firmware. Uruchamiając zegar normalnie w pierwszej kolejności czytana jest konfiguracja z karty SD (o ile jest w slocie). Dane z karty porównywane są z danymi zapisanymi w EEPROMie. Gdy są różne, to następuje ich nadpisanie w EEPROMie. Hasło do WiFi zapisane na karcie SD dla bezpieczeństwa po odczytaniu jest zastępowane gwiazdkami. Gdy przy ponownym odczycie zegar odczyta gwiazdki, to oczywiście nie zastąpi nimi poprawnego hasła zapisanego już w EEPROMie. Napis "vayo" na pierwszej matrycy ma jasność najniższą -"0", na drugiej "5", na trzeciej "10" i na czwartej najwyższą "15". Podczas tego napisu następuje połączenie z siecią WiFi, odczyt czasu i wyłączenie WiFi. Kolejny etap uruchamiania, to wyświetlenie intro (czcionka 8x8 ze zbiorów z małego Atari) i na koniec przejście do trybu wyświetlania czasu. Sam pomysł na ruszające kropki i przewijające się cyfry zaczerpnąłem z filmiku na YouTube gdzie jakiś Rosjanin chwalił się swoim zegarem na wyświetlaczu opartym tak samo o układy MAX7219. To jedyne na czym sie wzorowałem -cała reszta jest całkowicie mojego autorstwa. Zegar konstruowałem tak, by nie musieć tworzyć dla niego obudowy. Jako stopki pod wyświetlaczami zastosowałem silikonowe odbojniki do drzwi szafek i na taką wysokość (1.5mm) projektowałem nogi w PCB z "sercem" zegara. Gniazdo zasilania umieściłem w otworze, by wtyczka nie wystawała poza obrys wyświetlacza. Umożliwia to też skierowanie kabla zasilającego w dowolnym kierunku. Fotorezystor również umieszczony jest tak, by nie wystawał poza obrys. Jest to mój pierwszy tak banalny projekt -niczego nowego mnie nie nauczył (no może poza większym przyłożeniem się do rysowania footprint’ów elementów), ale zainteresowanie nim było spore. Do tej pory zrobiłem już 8 sztuk i to na pewno nie będzie koniec.
Jeżeli powstanie kolejna wersja firmware, to dorobię do niej odczyt komunikatów z serwera WWW,, tak by można było przekazywać jakieś informację do konkretnego zegara (np. składać za pośrednictwem zegara życzenia urodzinowe, lub wyświetlać zewnętrzną temperaturę z danej miejscowości) i dorobię automatyczną zmianę czasu w standardzie US, bo teraz można włączyć tylko naszą.
Gerberów na razie nie poprawiałem. Jak zużyję wszystkie PCB i będę zmuszony zamówić nowe, to wtedy poprawię i zamieszczę je tutaj.
A co wy sądzicie o moim projekcie?
Link
Fajne!
