DIY-Propelleruhr-Diagramme. Propelleruhr

Endlich habe ich meinen lang gehegten Traum verwirklicht – ich habe eine Propelleruhr gebaut! Auf diese Idee kam ich vor ein paar Jahren, als ich diese Uhr auf You Tube in Aktion sah.
Die Umsetzung der Idee wurde durch die Tatsache erschwert, dass alle Schaltkreise, und es gibt einfach Unmengen davon im Internet, auf PIC-Controllern implementiert sind und ich es immer noch nicht geschafft habe, sie zu flashen. Ich habe es mit einer Reihe von Programmierern versucht, aber entweder sind meine Hände schief oder die Sterne waren zu diesem Zeitpunkt ausgerichtet, aber alle meine Versuche waren erfolglos. Ich habe aber keine Schaltkreise auf Atmel-Mikrocontrollern gefunden, mit deren Programmierung ich keine Probleme habe. Ich habe versucht, Programmierer, die ich kannte, zu ermutigen, ein Programm für AVR zu schreiben, aber sie fanden keine Resonanz in ihrer Seele. Vielleicht wäre die Idee unter den Trümmern der gescheiterten Hoffnung begraben geblieben, aber vor kurzem begann ich, meine Sammlung verschiedener Schaltkreise auf Disketten zu durchsuchen, die ich auf einem Flohmarkt gekauft hatte ...

Kleines Update . Es stellte sich heraus, dass es für unsere Leser schwierig war, die oben hergestellten Uhren nachzubilden. Daher wurde eine vereinfachte Version ohne den Einsatz von Maschinen erstellt. Ausführlich

Dieses Propelleruhr-Projekt verwendet das sogenannte POV ( P Beständigkeit Ö F V ision)-Effekt oder auf Russisch gesprochen: Persistenzeffekt. Der Effekt beruht auf der Fähigkeit unseres Gehirns und unserer Augen, sich schnell ändernde (bewegte oder flimmernde) Bilder zu einem Bild zusammenzufügen. Darauf basiert beispielsweise der filmische Effekt.

Auf YouTube gibt es viele verschiedene Videos mit POV-Effekten, darunter jedoch nur wenige Informationen darüber, wie man solche Geräte mit eigenen Händen herstellt. Im folgenden Projekt werde ich versuchen, den Prozess der Erstellung eines POV-Geräts zu beschreiben.

Projektziele und Zielsetzungen

Das Ziel dieses Projekts besteht darin, eine Propelleruhr mit einer einzigen Farbe zu erstellen und den POV-Effekt zu nutzen, um eine optische Täuschung zu erzeugen. Das Gerät muss das Bild (genauer gesagt einen Teil davon an einem bestimmten Punkt) entlang des gesamten Kreises von 0° bis 360° mit einer Genauigkeit von 1° anzeigen. Ein mit einem IR-Empfänger gepaarter IR-Sender bildet einen Nullpunkt, um die Position des Propellers zu verfolgen.

Unser POV-Gerät nutzt zwei Stromquellen: Eine befindet sich auf der Propellerplatine, die zweite steuert den Motor, der den Propeller dreht. Das Funktionsprinzip des POV ist wie folgt: Beginnen Sie am Nullpunkt und leuchten Sie dann alle 1° auf, abhängig von der Position des Propellers in einem 360°-Kreis.

Radioelemente verwendet

PIC18F252 – Mikrocontroller. Das Hauptelement unseres Geräts.

74LS373 (inländisches Analogon 555ИР22) – Latch-Register zur Steuerung von LEDs.

Computerlüfter (3800 U/min) – Ich habe mich für einen Lüfter mit integriertem Geschwindigkeits- und Leistungsregler entschieden. Für den POV-Effekt ist ein Lüfter mit einer Drehzahl von mindestens 3600 U/min erforderlich.

Infrarot-LED und Fototransistor – ein Paar dieser Elemente dient zur Verfolgung des Nullpunkts. Wenn der Propeller den Nullpunkt überschreitet, wird im Mikrocontroller ein Interrupt ausgelöst, der dazu führt, dass das Visualisierungsprogramm bei 0° startet.

Außerdem verwendet das Projekt:
7805 +5V-Konverter
47uF-Kondensator
40 MHz Quarz
2x 330 Widerstände
16x grüne LEDs
IR-Diode
Fototransistor
Brotbrett
Verbindungsdrähte
9V-Batteriehalter
PICkit2-Programmierer

POV-Schaltplan

Die Schaltung des Geräts ist nicht kompliziert und enthält drei Hauptkomponenten: einen 7805-Wandler im Netzteil, einen PIC18F252-Mikrocontroller und ein 74LS373-Register zur Steuerung der LEDs sowie eine IR-Diode und einen Fototransistor zur Nachführung des Nullpunkts.

Kurz zu den Hauptmodulen des Geräts:

Stromversorgung
Über den LM7805-Konverter (T220-Gehäuse) erhalten wir standardmäßig +5 V zur Stromversorgung des Mikrocontrollers. Der Ausgangskondensator dient zur Filterung von Spannungsstößen.

LED-Steuerung
Der PIC18F252 verwendet einen 8-Bit-Datenbus mit 2 74LS373-Steuerleitungen, die die LEDs je nach eingehenden Daten ein- oder ausschalten. Mit diesem Schaltungsdesign kann jeweils nur ein 74LS373-Mikroschaltkreis gesteuert werden, sodass die LEDs nicht mit 100 % Synchronisation leuchten.

Nullpunktverfolgung
Die Bildsynchronisation erfolgt über einen Nullpunkt, der über eine IR-Diode und einen Fototransistor nachgeführt wird. Wenn Licht von der Diode auf den Transistor trifft, öffnet dieser und +5 V vom Kollektor gehen auf +0 V des Emitters. Der PIC-Controller erkennt den Signalabfall und führt ein Null-Rückkehr-Programm aus.

Über den 74LS373-Chip

Der 74LS373-Chip (inländisches Analogon von 555ИР22) ist ein Latch-Register mit drei Ausgangszuständen, das 8 D-Flip-Flops enthält. Datenblatt PDF.

Ich habe diesen Chip als LED-Treiber verwendet. Der m/s-Ausgang schaltet die entsprechenden LEDs ein oder aus. Jeder m/s verfügt über zwei Steuereingänge: LE (Latch Enable) und OE (Output Enable). Im Folgenden beschreibe ich kurz, wie wir diese Eingaben in unserem Projekt verwenden.

Ausgangsfreigabe (OE)- verbindet/trennt den Ausgang der Mikroschaltung. Der Eingang ist umgekehrt. Wenn der Eingang 1 ist, hat der Ausgang einen hohen Widerstandszustand. Wenn der Eingang 0 ist, werden Daten vom Eingang zum Ausgang übertragen (siehe Wahrheitstabelle im Datenblatt).

Latch-Aktivierung (LE)- Eingang, abhängig von dessen Zustand speichert der m/s den aktuellen Zustand der Ausgänge oder setzt einen neuen Zustand der Ausgänge, abhängig von den Daten am Eingang. Wenn der LE-Eingang aktiv ist (logisch 1 am Eingang), werden die Daten frei vom Eingang zum Ausgang übertragen. Wenn der Eingang 0 ist, werden keine Daten übertragen und der Ausgangszustand hängt vom vorherigen Wert der Eingänge ab.

POV-Timings berechnen

Um die entsprechenden Daten an einer bestimmten POV-Position anzuzeigen, müssen wir alle Timings und Verzögerungen sehr genau berechnen. Glücklicherweise verfügt der PIC über einen eingebauten Timer, den wir verwenden werden.

Lüftergeschwindigkeit = 3800 U/min
Finden wir die Rotationsfrequenz pro Sekunde 3800/60 = 63,3333 U/min.
1 Vollkreis = 1/63,3333 = 0,015789 Sekunden
1° Drehung = 0,015789/360 = 0,000043859 Sekunden
Befehlsausführungsfrequenz 40 MHz/4 = 10 MHz
Anweisungen pro 1° Drehung = 43,86 µs/10000000 = 438,6
Das sind 438 Anweisungen pro 1° Drehung.

Das. Wenn wir die Lüftergeschwindigkeit kennen, können wir die Zeit für eine Drehung um 1° ermitteln. Wir haben einen Wert von 43,86 µs erhalten. Dies ist das Intervall für den Aufruf des Mikrocontroller-Interrupts, nach dem der Status der LEDs aktualisiert wird. Um ein vollständiges Bild zu erhalten, müssen wir den LED-Status für jeden der 360 Grad anzeigen.

Nullpositionsverfolgung

Damit unser POV-Projekt das Bild genauer anzeigt, habe ich die Nullpunktsteuerung mithilfe einer IR-LED und eines Fototransistors verwendet. Sobald der 0°-Punkt überschritten ist, wird das Bild zurückgesetzt und ein neuer Zyklus beginnt.

Das Video oben zeigt ein Beispiel einer einfachen Schaltung mit einer IR-LED. Wenn die IR-LED eingeschaltet ist, erkennt der Fototransistor die Strahlung und schaltet die rote LED aus. Das gleiche Prinzip wird in unserem Projekt zur Erkennung der Nullposition verwendet.

Das Bild oben zeigt, wie die Nullpunktverfolgung in unserem POV-Projekt implementiert wird. Immer wenn der Propeller über die IR-LED fährt, öffnet der Transistor und verbindet die +5 V vom Kollektor mit der Emittermasse. Der PIC-Mikrocontroller erkennt diesen Zustandsübergang und so weiter. definiert den Nullpunkt.

Herstellung der Propellerplattform

Im Bild unten habe ich alle Teile zusammengestellt, die wir für die Erstellung des POV benötigen. Lediglich die Stromversorgung für den Lüfter und die IR-Diode sind nicht dargestellt.

Zuerst müssen wir den Lüfter an der Basis befestigen, dazu verwenden wir 4 Schrauben und Muttern.

Bohren Sie dazu vier Löcher in den Sockel und befestigen Sie den Ventilator in der Mitte des Sockels.

Wir befestigen ein kleines Stück Sperrholz mit Leim oder Epoxidharz am Ventilator.

Wir schneiden die Lüfterflügel ab und befestigen den 9V-Batteriehalter.

Wir bohren vier Löcher in das Brett und befestigen es an 4 Sperrholzbolzen. Wir versuchen, ein Gleichgewicht zu wahren.

Wir schrauben das Brett ab und machen es rechteckig. Dann befestigen wir es wieder.

Anordnung der Funkkomponenten

Bei der Anordnung der Teile auf dem Brett muss auf das Gleichgewicht geachtet werden, damit beim Drehen kein Ungleichgewicht entsteht. Versuchen Sie, die Teile näher an der Mitte und gleichmäßiger zu platzieren. In Zukunft können Sie zum Ausbalancieren Gewichte am Brett anbringen (genau das habe ich getan, indem ich zwei Münzen angebracht habe).

Auf dem Steckbrett habe ich die Wire-Wrap-Montage verwendet, die sogenannte Old-School-Methode. Ich habe Sockel für Mikroschaltungen verwendet.

Zunächst habe ich alle Sockel und Stabilisatorkomponenten platziert.

Der nächste Schritt besteht darin, die LEDs in einer Reihe auf der gegenüberliegenden Seite der Platine zu platzieren.

Nachdem alles installiert ist, verdrehen oder verlöten Sie alle Pins gemäß dem POV-Schaltplan

Zuerst habe ich den PIC-Mikrocontroller und die Flip-Flops angeschlossen

Dann habe ich die LEDs an die Stromquelle und den Steuerkreis angeschlossen.

Der letzte Schritt bestand darin, die Infrarot-LED an der Basis zu befestigen.

Die IR-LED muss sehr fest befestigt werden

Und es sollte gegenüber dem Fototransistor auf der Platine platziert werden.

Unser POV-Projekt ist fast fertig!

Jetzt müssen Sie nur noch die Firmware hochladen und testen

Software

Die Hauptfunktionen des Programms sind:
-RB0-Interrupt mit hoher Priorität
-Timer0-Unterbrechung mit niedriger Priorität

RB0-Interrupt mit hoher Priorität

Die Aufgabe dieser Interrupt-Funktion mit hoher Priorität besteht darin, Timer0 zurückzusetzen und die Ausgabe an die LED von vorne zu beginnen. Wenn ein POV-Effekt erzeugt wird, wird er mehrmals pro Sekunde angezeigt. Die Variable led_count wird als Timer-Interrupt-Zähler verwendet, um zu wissen, welcher Ausgangssatz zur Anzeige an die LED ausgegeben werden soll. INT0 wird ebenfalls zurückgesetzt.

Timer0-Unterbrechung mit niedriger Priorität

Void InterruptHandlerHigh() ( if(INTCONbits.INT0IF) //Überprüfen Sie, ob das INT0-Interrupt-Flag gesetzt ist ( led_count = 325; WriteTimer0(0xFFE0); INTCONbits.TMR0IF = 0; //Löschen Sie das TMR0-Flag INTCONbits.INT0IF = 0; ) INTCONbits. GIEH = 1; )

Bei einer Unterbrechung durch Timer0 wird die Variable led_count verringert. Die if/else-Bedingung wird zur Ausgabe von Taktdaten/Text usw. verwendet.

POV-Test

Wir haben die letzte Phase unseres POV-Projekts erreicht. Es bleibt nur noch, alles zu starten und den POV-Effekt zu genießen. Im folgenden Clip sehen Sie alle Bau- und Testphasen der Propelleruhr.

Intervalle von 1° können von einem 40 MHz MK problemlos verarbeitet werden. Das. Sie können sowohl grafische Informationen als auch Text anzeigen. Ich denke, der Flash-Speicher des Mikrocontrollers reicht für beliebige Muster aus

Abschließend möchte ich sagen, dass dies ein sehr einfaches POV-Projekt ist, das Sie als Grundlage für jeden Ihrer verbesserten POVs verwenden können. Und hier gibt es etwas zu verbessern: Dies kann die Verwendung von RGB-LEDs sein, um ein Farbbild zu erhalten, oder die Verwendung einer Stromquelle für das gesamte System usw. Dieser Propeller läuft nur wenige Stunden mit einer 9-V-Batterie.

Quellen herunterladen

Originalartikel auf Englisch (Übersetzung von A.V. Koltykov für die Website)

Liste der Radioelemente

Typ	Konfession	Menge	Notiz	Mein Notizblock
Mikrocontroller	PIC18F252	1		Zum Notizblock
Latch-Register	SN74LS373	2	555IR22	Zum Notizblock
Linearregler	LM7805	1		Zum Notizblock
Fototransistor		1		Zum Notizblock
Elektrolytkondensator	47 µF	1		Zum Notizblock
Widerstand	47 Ohm	1		Zum Notizblock
Widerstand

Ungewöhnliche dynamische LED-Uhr, angetrieben von einem Motor von einer Festplatte.

Gerätediagramm:

Nun, wenn alle Zweifel beiseite gelegt sind, können wir beginnen ...

Um eine Propelleruhr herzustellen, benötigen wir:

* 2 Glasfaserplatten, eine doppelseitig (45 x 120 mm) und die zweite einseitig (35 x 60 mm).
* Eisen und Eisenchlorid (zum Ätzen von Platten).
* Motor vom Festplattenlaufwerk.
* Lötkolben mit dünner Spitze, Minibohrer.

Für Uhren:

* LED-Treiber MBI5170CD (SOP16, 8 Bit) – 4 Stück.
* Echtzeituhr DS1307Z/ZN(SMD, SO8) – 1 Stück.
* Mikrocontroller ATmega32-16AU (32K Flash, TQFP44, 16MH) – 1 Stück.
* Quarzresonatoren 16 MHz - 1 Stück.
* Quarzresonatoren 32kHz - 1 Stück.

* Ker. Kondensator 100nF (0603 SMD) - 6 Stück.
* Ker. Kondensator 22pF (0603 SMD) - 2 Stück.
* Ker. Kondensator 10mF*10V (0603 SMD) - 2 Stück.
* Widerstand 10kOm (0603 SMD) - 5 Stück.
* Widerstand 200Om (0603 SMD) – 1 Stück.
* Widerstand 270Om (0603 SMD) – 1 Stück.
* 2kOm Widerstand (0603 SMD) - 4 Stück.
* Uhrenbatterie und Halter dafür
* INFRAROT-LED
* IR-Transistor
* LEDs (0850) 33 Stück (eine davon (die letzte) kann eine andere Farbe haben)

Für den Kraftfahrer:

* TDA5140A Motortreiber – 1 Stück.
* Linearstabilisator 78M05CDT – 1 Stück.
* Kondensator 100 mF polar (0603 SMD) - 1 Stück.
* Ker. Kondensator 100 nF (0603 SMD) - 1 Stück.
* Kondensator 10 mF polar (0603 SMD) - 2 Stück.
* Ker. Kondensator 10 nF (0603 SMD) - 1 Stück.
* Ker. Kondensator 220 nF (0603 SMD) - 1 Stück.
* 20 nF - 2 Stück.
* Widerstand 10 kOm (0603 SMD) - 1 Stück.

1) Zuerst müssen wir 2 Bretter herstellen.

2) Wir suchen eine alte unnötige Festplatte, um den Motor daraus zu entfernen, bei manchen Festplatten ist der Motor nicht mit Schrauben befestigt, sondern in das Gehäuse gedrückt, achten Sie bei der Auswahl einer Festplatte darauf, sonst werden Sie es tun muss es rausschneiden :)

Im Internet findet man viele ausgefallene Elektronikprojekte, die dem neugierigen Geist keine Ruhe lassen.
Und obwohl die „Propelleruhr“ im großen Web alles andere als neu ist, konnte ich nicht daran vorbeigehen, als ich eines Tages auf das Diagramm einer Uhr mit Stroboskopeffekt stieß.

Eine kleine Theorie

Die Hauptidee des Geräts ist die Mikrocontroller-Steuerung einer Gruppe von LEDs, die auf einer schnell rotierenden Basis montiert sind.

Der Code gibt eine Schleife an, die von einem externen Interrupt aus wiederholt wird. Nehmen wir an, die Länge des gesamten Bursts beträgt 15 ms. Während dieser Zeitspanne leuchtet jede LED n-mal auf. Bei niedrigen Drehzahlen erkennt das menschliche Auge nur ein einmaliges Einschalten aller LEDs gleichzeitig. Sobald jedoch die Rotationsgeschwindigkeit erhöht wird, beginnen sich kleine Intervalle des gesamten Bursts entlang der X-Achse zu dehnen, und das Auge beginnt, eine nicht gleichzeitige Auslösung zu erkennen. Dies wird bis zu einer bestimmten Grenzrotationsgeschwindigkeit fortgesetzt, bei der das 15-ms-Intervall auf eine bestimmte Länge entlang der X-Achse gedreht wird, bei der die Blinkintervalle innerhalb des gesamten Bursts deutlich sichtbar sind und die Zahlen gezeichnet werden, die addieren bis hin zum Gesamtbild. Eine weitere Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit führt zu einer Dehnung des gesamten Impulspakets und die Zahlen werden unleserlich.

Die Platine wurde für SMD-Bauteile umgestaltet, denn je leichter die Platine, desto geringer die Belastung des Lüfters.

Der rotierende Teil besteht aus einer Hauptplatine und einer Anzeigeplatine, auf der LEDs installiert sind.

Als Gleichrichterdioden habe ich SS12-Schottky-Dioden verwendet. Ich habe eine 18-Pin-Buchse unter den Mikrocontroller gelötet, da ein „Leerlaufstart“ erforderlich war.

Die Länge des Arms kann je nach Geschmack angepasst werden, um eine angenehme Sicht auf den leuchtenden Teil zu gewährleisten. Meiner Meinung nach ist ein 90-110-Grad-Scan optimal. Bei einer Scan-Option von weniger als 90 Grad werden die Zahlen verwechselt, und bei mehr als 110 Grad wird der Bilddurchmesser zu sehr gedehnt.

Anfangs habe ich eine Schulterlänge von 65 mm gewählt, aber die Erfahrung war erfolglos und ich habe das fertige Brett auf 45 mm abgesägt.

Die LED-Platine sieht so aus:

Es verfügt über 7 Haupt-LEDs und 2 Hintergrundbeleuchtungs-LEDs. Alle LEDs haben einen Durchmesser von 5 mm.

Verbindungen zwischen zwei Platinen werden durch Löten der Anschlusspads hergestellt. Ich habe die Platinen geätzt, montiert und verbunden. Jetzt müssen Sie sie auf dem Lüfterrotor platzieren.
Dazu habe ich 3 Löcher mit einem Abstand von 120 Grad gebohrt.

Darin habe ich Senkkopfschrauben mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Länge von 20 mm eingesetzt. Ich habe es mit Muttern befestigt und die Bretter daran befestigt.

Die Enden der Sekundärwicklung wurden mit der Platine verlötet. Um Schläge beim Drehen zu reduzieren, habe ich auf der gegenüberliegenden Seite der Anzeigetafel ein ausgleichendes Gegengewicht angebracht.

Es ist Zeit für einen Leerlauf ohne Mikrocontroller. Ich habe den Rotor mit den Platinen an seinen Platz am Lüfter gesetzt und den HF-Generator mit Strom versorgt, der Lüfter steht immer noch still. Die LEDs der Hintergrundbeleuchtung gingen an. Ich habe die Eingangsspannung überprüft, sie ist auf 10 Volt gesunken, das ist normal. Es muss noch ein synchronisierender Optokoppler installiert werden, der aus einer Infrarot-Fotodiode und einer Infrarot-LED besteht. Eine IR-LED wurde auf die Basis des Lüfters geklebt und über einen 470-Ohm-Widerstand von der +12-V-Hauptstromversorgung gespeist. Auf der Platine ist eine normale IR-Fotodiode aufgelötet.
Ich habe den Optokoppler so installiert, dass die Fotodiode beim Drehen so nah wie möglich über die LED fliegt.

Ich habe es programmiert.
Ich habe den Controller in den Sockel eingebaut und den Rotor mit einem Sicherungsring gesichert.

Es ist Zeit zu starten!

Die erste Aufnahme hat mich gleichzeitig glücklich und traurig gemacht. Die Schaltung funktionierte, die LEDs zeigten wie vorgesehen die Zeit 12:00 an, aber das Bild war entlang der X-Achse verschwommen. Ich begann eine „Nachbesprechung“ und kam zu dem Schluss, dass dies notwendig war Ersetzen Sie die Fotodiode. Die Streuung des Reaktionsbereichs durch die äußere Unterbrechung des MK erwies sich als zu groß.

Ich beschloss, eine Fotodiode mit einem schmaleren Strahlungsmuster zu installieren und die LED zusätzlich mit schwarzem Isolierband abzudecken.

Der Auslösebereich verringerte sich um das 2-3-fache und die anschließende Aktivierung war erfreulich: Die Unschärfe verschwand vollständig.

Ich möchte noch einmal darauf hinweisen, dass Lüfter mit geringer Leistung diese Konstruktion nicht auf die erforderliche Drehzahl beschleunigen und das Bild vor Ihren Augen aufblitzt. Ich habe das Projekt dreimal überarbeitet, und zwar nur die Version auf einem Lüfter mit Parametern von 0,4 A; 4,8 W; 3200 U/min funktionierten gut.

Ein offensichtlicher Nachteil des Designs ist das Fehlen einer Backup-Stromversorgung des Controllers. Ja, ja, die Zeit wird jedes Mal zurückgesetzt, wenn die +12-V-Hauptstromversorgung entfernt wird.

In diesem Artikel geht es um die Herstellung ungewöhnlicher Uhren. Sie haben viele Namen – Propelleruhren, Bob Blick-Uhren. Der Bildschirm dieser Uhr unterscheidet sich von allen anderen Uhren, die wir gewohnt sind. Zur Anzeige der Uhrzeit dient eine mechanische Anzeige. Dabei handelt es sich um einen schnell rotierenden Hebel, auf dem LEDs angebracht sind, die das Bild formen.
Der Hebel dreht sich mit einer Frequenz von etwa 1500 U/min und die Dioden leuchten und erlöschen für eine genau definierte Zeit. Da sich der Hebel mit hoher Geschwindigkeit dreht, ist er nahezu unsichtbar und wir sehen nur das Aufblitzen von LEDs. In jeder Stellung des Hebels leuchten die LEDs in einer bestimmten Kombination auf, wodurch Sie grafische und textliche Informationen generieren können.
Abhängig von der Form des Hebels kann die Anzeige die Form eines Zylinders oder einer Scheibe haben. Der gerade Hebel ermöglicht die Nachahmung einer Uhr.
Man geht davon aus, dass Bob Blick der Erste war, der eine solche Uhr herstellte. Im Internet finden Sie eine Vielzahl verschiedener Optionen für solche Uhren. Diese Uhr wurde nach dem Vorbild von Henk Sotheby's gestaltet.

Hauptfunktionen
Nachfolgend sind die Hauptfunktionen der Uhr aufgeführt:
Uhrzeit- und Datumsanzeige
Einstellung aller Parameter über die Fernbedienung vom Typ RC-5
Zeitanzeige im Digital- und Zifferblattmodus ohne Datum und mit Datum
Anzeige von Fünf-Minuten-Unterteilungen
Verwendet superhelle 5-mm-LEDs
Schleichlinie mit Zeichengenerator.
Es wird eine Laufzeile mit einer Länge von 128 Zeichen in das EEPROM geschrieben.
Demo-Modus. Zyklischer Wechsel zwischen Ticker-, Analog- und Digitalanzeige.

Uhrzeit einstellen
Da sich die gesamte Elektronik auf einem Drehhebel befindet, stellt sich die Frage: Wie stellt man die Uhrzeit ein? Bei vielen Modellen wird die Uhrzeit über spezielle Knöpfe am Hebel selbst eingestellt. Bei diesem Design können Sie die eingestellte Zeit erst sehen, nachdem der Hebel betätigt wurde. Bei einer falschen Einstellung müssen Sie den Hebel erneut anhalten und die Zeit erneut blind einstellen. Bei dieser Uhr erfolgt die Einstellung über die Fernbedienung. Besonders beeindruckend sieht das Einstellen der Uhrzeit im Wählmodus aus.

Mechanik

Kommen wir zur schwierigsten Phase der Uhrmacherei – der Mechanik. Zunächst benötigen Sie einen Lüfter aus dem Netzteil des Computers. Es wird dringend empfohlen, einen hochwertigen Lüfter mit Kugellager zu verwenden; dies verlängert die Lebensdauer Ihrer Uhr erheblich. In der Regel beträgt die Drehzahl von Computerlüftern 3000 U/min bzw. 50 Umdrehungen pro Sekunde. Diese Rotationsgeschwindigkeit ermöglicht ein sehr stabiles Bild. Aber ein Hebel, der sich mit einer solchen Geschwindigkeit dreht, erzeugt viel Lärm. Deshalb habe ich die Geschwindigkeit auf einen akzeptablen Geräuschpegel gesenkt.

Die Energieübertragung von einem stationären Teil auf einen rotierenden Teil kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Am häufigsten ist der Gleitkontakt. Diese Methode hat viele Nachteile – Kontaktinstabilität, Lärm, mechanischer Verschleiß. Die Uhr, die ich hergestellt habe, verwendete eine elegantere Methode. Ein Transformator bestehend aus bewegter und stationärer Arbeit. Seine Herstellung ist vielleicht der wichtigste Schritt bei der Herstellung von Uhren. Zunächst müssen Sie den Lüfter vorsichtig zerlegen. Dazu müssen Sie den Aufkleber von der Rückseite abziehen. Und ziehen Sie den Sicherungsring vorsichtig heraus. Danach können Sie Laufrad und Rotor entfernen. Auch das Kunststofflaufrad benötigen wir nicht mehr. Wir nehmen es vom Metallsockel ab und wickeln die Sekundärwicklung darauf. Die Wicklung enthält etwa 150 Windungen Wickeldraht mit einem Durchmesser von 0,3 mm. Das sind ca. 5 Schichten. Jede Schicht wurde mit Silikondichtstoff (auf jedem Baumarkt erhältlich) beschichtet und getrocknet.

Ich empfehle dringend, Draht mit Seidenisolierung zu verwenden – dies erleichtert die Befestigung der Windungen. Ein normaler Draht rutscht von der Metallbasis.
Zur Befestigung des Hebels werden mehrere Löcher in den Rotor gebohrt.
Der größte Teil des Kunststoffs wird vom stationären Teil des Lüfters entfernt, so dass nur der untere Rahmen übrig bleibt.

Der Spalt zwischen Primär- und Sekundärwicklung sollte minimal sein. In Wirklichkeit beträgt der Durchmesser zwischen 0,3 und 0,7 mm. Um die Primärwicklung herzustellen, ist die Herstellung eines Dorns erforderlich. Nehmen Sie dazu einen beliebigen Zylinder geeigneter Größe (ich habe einen alten Kondensator verwendet) und wickeln Sie die benötigte Menge Papier fest auf, bis der gewünschte Durchmesser erreicht ist. Anschließend werden etwa 100 Drahtwindungen um diesen Dorn gewickelt, ähnlich wie bei der Sekundärwicklung. Nachdem die Dichtmasse getrocknet ist, wird der Dorn vorsichtig herausgezogen. Der resultierende Drahtring wird zentriert und mit Dichtmittel an der Basis des Lüfters befestigt. So erhielten wir einen Transformator zur Energieübertragung auf die rotierenden Teile.

Als nächstes müssen Sie einen Rotorpositionssensor herstellen. Hierzu werden beliebige Infrarot-LEDs und Fototransistoren verwendet. Die LED ist auf einem festen Sockel montiert. Fototransistor am rotierenden Teil im gleichen Radius. Somit würde der Fototransistor einmal pro Umdrehung aufleuchten. Es ist zweckmäßig, einen geschnittenen Optokoppler zu verwenden.

Elektronik
Die Uhrenelektronik besteht aus zwei Teilen – rotierend und stationär.

Fester Teil
Schematische Darstellung des festen Teils

Es ist auf dem Mikrocontroller pic16f628 implementiert, der Befehle vom IR-Empfänger dekodiert. Dadurch können Sie den Uhrenrotor ein- und ausschalten. Im Ein-Modus liefert der Mikrocontroller ein PWM-Signal an das Gate des Transistors, das die Spannung in der Primärwicklung des Transformators moduliert. Sie müssen die PWM-Frequenz selbst auswählen. Für jeden Transformator gibt es einen eigenen optimalen Wert. In meiner Version hatte es einen Wert von etwa 7 kHz. Der Nachteil hierbei ist ein leichtes Pfeifen des Motorrotors. Besser ist es, wenn sie mehr als 16 kHz beträgt.

Im Off-Modus schaltet sich der Motor ab. Dann, nach einigen Sekunden, nimmt das Tastverhältnis der Impulse in der Primärwicklung ab. In diesem Modus wird Energie nur benötigt, um die Uhr am Laufen zu halten.

Zur Einstellung der Motordrehzahl wird eine LM317-Mikroschaltung verwendet, die über einen Schlüssel an einem Feldeffekttransistor eingeschaltet wird.

Rotierendes Teil
Schematische Darstellung des rotierenden Teils

Die Energie für das rotierende Teil kommt von der Wicklung des Rotors. Die Spannung vom rotierenden Teil wird einem Gleichrichter und Stabilisator zugeführt, der 5 V zur Versorgung des Mikrocontrollers bereitstellt. Am Eingang des Mikrocontrollers liegen Signale vom IR-Sensor der Fernbedienung und dem Hebelpositionssensor an.

Alle LEDs sind über Transistoren verbunden, die im Stromquellenmodus eingeschaltet sind. Dadurch sind die LEDs vor Überspannung geschützt, die bis zu 40 Volt betragen kann. Diese Spannung kann abhängig von den gleichzeitig eingeschalteten LEDs variieren. Der Diodenstrom kann mit 50 mA angenommen werden, da die Dioden im Impulsmodus arbeiten.