Цифровых настольных деревянных часов как-то мало в продаже, в основном имитация пластика под дерево. Нет, не нужен WiFi и Bluetooth, радио и радужный дисплей, будильник и метеостанция. Просто часы, точно показывающие время. Так началась история разработки миниатюрных цифровых часов в деревянном корпусе. Нацелившись на результат, но больше ради процесса, был спроектирован описанный далее прибор для точного измерения времени.

Разработка

Отправной точкой стал дизайн корпуса, в котором необходимо спрятать светодиодный индикатор с управляющей электроникой. Деталь должна иметь форму, доступную для производства, сохранив при этом эстетическую привлекательность. Среди нескольких карандашных эскизов, выигрышно смотрелись часы простой овальной формы. Минимальная толщина стенки корпуса составляет 3 мм, что накладывает ограничения на выбор материала (можно использовать только твёрдые породы древесины), зато простота конструкции позволяет выточить его без смены фрезы.

Для установки времени используются пружинные сенсорные кнопки. Таким способом мы убираем ощущение дешевизны изделия, одновременно решая проблему удержания корпуса на месте. Нажатие на тактовую кнопку будет смещать корпус в силу его малого веса. При отладке выяснилось, что между нажатием кнопки и реакцией устройства нужен временной интервал в 2...3 секунды, иначе очистка стекла от пыли будет сопровождаться сменой настроек.

В мире коммерции, такие важнейшие характеристики часов как надежность и точность, приносятся в жертву низкой розничной цене. Мы пойдем по другому пути и сделаем время по-настоящему точным. Установим микросхему DS3231SN, а управлять всем будет микроконтроллер STM32G030. Дополнительно добавим датчик освещённости, ионистор и миниатюрный динамик.

Сборка

Найти исполнителя для изготовления корпуса из массива дуба оказалось на удивление сложно. Тем, у кого есть хорошее оборудование, единичный заказ не интересен, а те, у кого в распоряжении полукустарные ЧПУ станки, не могут обеспечить нужную точность. И все же, после некоторых скитаний в моём распоряжении оказался прототип деревянного корпуса. Поверхность детали «из-под станка», требует последующей обработки. Для этих целей использовалась пневматическая угловая шлифовальная машинка. Смазка сего механизма происходит за счёт небольшого количества масла, которое нужно вносить перед каждым использованием. Поэтому помимо тарахтения промышленного компрессора при обработке корпуса пришлось пережить испытание масляным туманом. Работы по приданию корпусу товарного вида проводились в зимнее время, поэтому не было возможности выполнить их на улице.

Шлифовка и полировка увенчались успехом, а после лакировки внешний вид корпуса порадовал эстетическими качествами.

Лицевую сторону часов планировалось закрыть кусочком темного оргстекла. Вот только приобретенное оргстекло оказалось монолитным поликарбонатом – материал, который нельзя нагревать (резать лазером), т.к. при его этом выделяются ядовитые газы. В городе нашлась небольшая контора, взявшаяся изготовить деталь нужной формы методом фрезерования и выполнила заказ, используя лазерную резку. С настоящим же оргстеклом (extruded acrylic sheets), которое было заказано для сравнения, не возникло трудностей. Спустя пару недель я получил в распоряжении следующие варианты.

Деталь слева – затененное оргстекло, деталь в центре – белое оргстекло с наклеенной поляризационной пленкой, деталь справа – монолитный поликарбонат. Образцы различны не только материалом, но и цветом, бронзовый оттенок поликарбоната оказался самым интересным в сочетании с деревом.

Оригинальные микросхемы maxim integrated отличатся характерным вырезом на краю корпуса, наличием лазерной гравировки, более высокой стоимостью и редко встречаются на готовых модулях. Именно такая установлена на печатную плату часов.

После установки платы в корпус потребовалась замена фотодиода на более чувствительный BPW34, который удалось смонтировать в текущее посадочное место, немного подогнув выводы. В остальной части, сборка часов оказалась достаточно простой. Программа построена на базе невытесняющего диспетчера задач, с общим размером кода 15 кБ. Прошивка знает, как работать с RTC, умеет регулировать яркость индикаторов по сигналу фотодиода и воспроизводит звук при нажатии кнопок. Кстати, звук воспроизводится функцией sin нисходящей амплитуды (связка TIM PWM и DMA), т.е. имитируется затухающая нота ЛЯ, а функция подстройки яркости индикаторов линеаризована.

Результаты

Уже который месяц часики красуются на книжной полке, доказав потребительскую пользу. Часы микроволновки спешат, мобильный телефон вечно теряется. Совсем другое дело точные настольные миниатюрные часы в корпусе из дуба. Вы можете собрать такие самостоятельно, исходники кода, gerber, BOM и step находятся в репозитории.