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.
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.
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…
Платы готовы, руки чешутся, запаял одну плату узкими светодиодами, собрал все в кучу на
Подключил к ардуине, ведь я умею мигать светодиодами, и о чудо – оно работает!
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.
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.
Теперь в моих планах, когда ничто меня не торопит, сделать устройство более технологичным и решить пару вопросов, всплывших во время создания первой модели.
Комментарии (54)
Ocelot
14.10.2015 11:21+3Красиво!
А почему цифры собраны в стопку не по порядку, а 0521697438?
andetlt
14.10.2015 11:34Цифры 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.
1eqinfinity
14.10.2015 20:12Очень красиво. Думается, если цифры будут по порядку, это будет еще лучше.
Tomasina
14.10.2015 11:41+1Часто используемые цифры лучше располагать ближе, чтобы меньше перекрывались контурами.
NeoCode
14.10.2015 13:54+3Цифры 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.
NeoCode
14.10.2015 11:26+4Гениальная 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)?
Sergiv
14.10.2015 11:26+2Симпатично, но я не сказал бы что цифры читаемы.
При дневном свете не видно?andetlt
14.10.2015 19:50Даже когда солнце в окна светит время считывается отлично.
Snakecatcher
15.10.2015 11:22А 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.
madprogrammer
14.10.2015 11:50+22Учитывая последние тенденции, такие часы могли бы собрать сотни тысяч долларов на Кикстартере :) (не сарказм)
Ocelot
14.10.2015 12:14+3Новое — это хорошо забытое старое.
andetlt
14.10.2015 19:53Спасибо, интересно. Далеко не первый раз со мной такая история, когда приходит интересная идея, а ее уже изобрели.
yadem
14.10.2015 12:19+7
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… )))andetlt
14.10.2015 20:00Комплект для сборки и пайки, я думаю, будет. Про ШИМ и фоторезистор уже тоже задумался, ночью ярковаты.
Hertz
14.10.2015 12:45Супер! Сделаю себе такие же. А где взять такие аккуратные кусочки оргстекла? :-) Фреза есть.
AlexSam
14.10.2015 13:37Рисуете в Кореле что хотите, потом гуглите в вашем городе контору которая режет и гравирует, отправляете им, согласовываете, получаете то, что нарисовали уже в материале.
Tomasina
14.10.2015 17:50Если линии гравировки сделать пошире, будет более заметно, или станет хуже?
AlexSam
14.10.2015 19:32+1Да, 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.
wild_one
14.10.2015 20:35Как 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.AlexSam
15.10.2015 21:56Если 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.
gcooler
14.10.2015 14:09очень круто! жаль, мне мастерства не хватит сделать такие же, а хотелось бы :)
sashabeep
14.10.2015 17:05Очень красиво вышло, если заизолировать торцы бутербродов, светиться будет лучше
Dominikanez
14.10.2015 18:41Интересно 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.
SpaceEngineer
14.10.2015 21:21Всё-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.
isden
14.10.2015 21:55+1У 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 :(wild_one
15.10.2015 22:17… 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.isden
15.10.2015 22:22А 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.
Alexeyslav
15.10.2015 10:09Достаточно, 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.SpaceEngineer
15.10.2015 16:02Эту 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.
Alexeyslav
15.10.2015 16:24Как 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.
vandiemen
15.10.2015 09:11Увеличится ли интенсивность свечения, если заполировать торцы пластин?
lenz1986
15.10.2015 10:01Интенсивность 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 )
sankir
Просто и красиво.