Montre à hélice. POV - horloge à hélice Horloge à hélice sur atmega

Salut tout le monde! Je voudrais attirer votre attention sur une simple horloge à hélice que j'ai assemblée sur le contrôleur Atmega8. Ils sont fabriqués à partir de pièces facilement disponibles et sont faciles à reproduire et à fabriquer. La seule chose est qu'il faut un programmateur pour flasher le contrôleur d'horloge et le panneau de commande.

Un ventilateur ordinaire de 120 mm (refroidisseur) a été utilisé pour la base de l'horloge. Vous pouvez utiliser n'importe quel ventilateur pour cette horloge, aussi bien dans le sens des aiguilles d'une montre que dans le sens inverse, car pendant que j'assemblais cette horloge, j'ai légèrement modifié le programme et changé l'affichage des symboles de la télécommande par programme.
Le circuit de l'horloge elle-même est assez simple et est assemblé sur un microcontrôleur Atmega8, pour synchroniser son fonctionnement, une horloge à quartz avec une fréquence de 32768 Hz est utilisée.
L'horloge est alimentée par une bobine réceptrice, dont l'énergie est transférée depuis un générateur avec une bobine émettrice. Ces deux bobines constituent un transformateur d’air.

Il n'y a eu aucun problème particulier avec le circuit et la conception du générateur, puisqu'un générateur à partir d'une boule de plasma a été utilisé.

Le générateur est assemblé sur le microcircuit commun TL494 et vous permet de modifier la largeur et la fréquence des impulsions de sortie sur une large plage.
Même avec un écart d'un centimètre entre les bobines, la tension est largement suffisante pour démarrer l'horloge. Gardez simplement à l'esprit que plus l'écart entre les bobines est grand, plus la largeur d'impulsion doit être grande et, par conséquent, la consommation de courant de la source augmente.

Lors de la première mise sous tension du générateur, réglez la largeur d'impulsion (facteur de service) au minimum (le bouton de commande est en position haute selon le schéma, c'est-à-dire que la jambe 4 est tirée à travers la résistance R7 vers la jambe 14, 15 , 2 du TL-494). Nous tournons la fréquence du générateur jusqu'à ce que le grincement disparaisse, c'est environ 18-20 KHz (réglage à l'oreille), et s'il y a quelque chose pour mesurer la fréquence, alors nous l'ajustons en conséquence dans ces limites.
La carte générateur contient également un régulateur de tension supplémentaire sur le LM317, conçu pour réguler la vitesse du ventilateur.
Ce n'est pas sur le schéma, je ne l'ai pas dessiné
. Regardez une vidéo de démonstration de l'horloge en action.

Vidéo.

Le tableau de l'horloge lui-même est fixé à la base du ventilateur. Je l'ai fixé avec du ruban adhésif double face.

Ensuite, j'ai légèrement modifié le circuit d'horloge d'une photorésistance à une photodiode infrarouge (photo ci-dessous).
Au lieu d'une simple LED dans l'émetteur, j'en ai désormais une infrarouge.
La résistance a été réglée à 100k au lieu de 2k.

Les moments critiques dans la fabrication d'une horloge sont la fabrication d'un transformateur d'air et l'alignement (ou plutôt l'équilibrage) de la planche de l'horloge sur la base du ventilateur.

Prenez ces moments plus au sérieux.

Transformateur d'air.

Il était basé sur un refroidisseur ordinaire de 120 mm avec des bagues en bronze. Le tableau de l'horloge est collé à la base avec du ruban adhésif double face.
Nous mordons les pales du refroidisseur, les broyons et les nivelons avec une lime et du papier de verre. Les bobines sont réalisées sur un châssis en goulotte de câbles. Ce n’est pas moi qui suis venu avec ce design, j’ai juste pris cette idée sur Internet. Pour enrouler le transformateur, une base est constituée d'un chemin de câble. Tous les 5 mm, nous effectuons une coupe sur les côtés du canal et l'enroulons soigneusement en cercle ; sélectionnons le diamètre de manière à ce qu'il s'adapte parfaitement à la base en plastique du ventilateur.

Ensuite, nous enroulons 100 tours de fil émaillé de 0,25 de diamètre sur le mandrin du canal de câble.
La consommation de courant du transformateur assemblé s'est avérée être de 200 mA (avec un écart assez notable entre les bobines).
En général, avec le moteur du ventilateur, la consommation de courant est d'environ 0,4 à 0,5 A.
Nous faisons de même pour la bobine primaire (transmettrice), mais nous essayons de faire un écart minimum entre les bobines. La bobine émettrice contient également 100 tours de fil 0,3 (ou 0,25).
Dans le diagramme, j'ai des données d'enroulement légèrement différentes pour ces bobines.

Tarif horaire.

La bande avec LED est réalisée en fibre de verre. Un trou y est percé, un morceau de tube d'antenne télescopique est inséré dans ce trou et soudé à la carte (le tube d'antenne doit être nettoyé du revêtement brillant). Vous pouvez utiliser n'importe quel tube approprié ou fixer la planche d'une autre manière, par exemple à l'aide d'une vis avec écrous.
J'ai connecté la carte avec les LED à la carte de l'horloge avec un fil émaillé (enroulement) ordinaire ; il est plus rigide que le fil de montage et ne s'effiloche pas lorsqu'il est tourné.

Pour équilibrer l'ensemble de la planche, de l'autre côté, nous collons une vis d'un diamètre de 3 à 4 mm avec de la colle chaude, en vissant divers écrous sur la vis de l'autre côté - nous obtenons une vibration minimale.
Pour vérifier le fonctionnement de la carte horloge, nous court-circuitons la photorésistance avec un tournevis ou une pince à épiler ; les LED doivent clignoter.
L'horloge commence à fonctionner lorsque 5V (unité logique) apparaît sur la 5ème branche de l'atmega. Autrement dit, lorsque la photorésistance est allumée, il devrait y avoir 5 V sur la 5ème branche,
Lorsque la photorésistance n'est pas éclairée, il devrait y avoir un 0 logique (environ 0V) sur la 5ème branche de l'atmega, pour cela nous sélectionnons une résistance à la terre à partir de la 5ème branche. Le diagramme montre 2 kOhm, j'ai 2,5 Kohm.
Au bas de la base du ventilateur on colle une LED pour qu'à chaque tour du moteur du ventilateur, la photorésistance passe au plus près de la source lumineuse (LED).

Panneau de contrôle.

Le panneau de commande est conçu pour contrôler le fonctionnement de l'horloge, changer les modes d'affichage (changer le sens de rotation du ventilateur) et régler l'heure de l'horloge.

Le circuit de télécommande est assemblé sur un microcontrôleur ATTINY2313. La carte contient le MK lui-même avec un harnais et six boutons conçus pour contrôler l'horloge.

Je n'ai pas assemblé le boîtier de la télécommande, donc seulement une photo de la planche elle-même.

Informations sur la fonction des boutons de la télécommande ;
Paramètres d'horloge H+ et H-
Réglage des minutes M+ et M-
Changement de sens R/L (pour vis tournant dans le sens horaire et antihoraire)
police de changement de police (inscription fine, grasse et site Web)
Lors de la rédaction d'un site, utilisez les boutons H+ et H - pour ajuster la largeur de l'inscription.

L'archive ci-jointe contient tous les fichiers nécessaires à l'assemblage de la montre ;

Archive pour l'article

Si vous avez des questions sur le design de la montre, posez-les sur le forum, j'essaierai de vous aider et de répondre au maximum à vos questions.

Fonctions de base
Voici les principales fonctions de la montre :
Affichage de l'heure et de la date
Réglage de tous les paramètres depuis la télécommande de type RC-5
Affichage de l'heure en modes numérique et cadran sans date et avec date
Affichage des divisions de cinq minutes
Utilise des LED super brillantes de 5 mm
Ligne rampante avec générateur de caractères.
Une ligne continue d'une longueur de 128 caractères est écrite dans l'EEPROM.
Mode démo. Commutation cyclique entre affichage ticker, analogique et numérique.

Régler l'heure
Puisque toute l’électronique est sur un levier rotatif, la question se pose : Comment régler l’heure ? Dans de nombreux modèles, l'heure est réglée sur le levier lui-même à l'aide de boutons spéciaux. Avec cette conception, vous pourrez voir l’heure réglée seulement après l’activation du levier. Si le réglage est incorrect, vous devrez arrêter le levier encore et encore régler l'heure à l'aveugle. Dans cette montre, le réglage se fait depuis la télécommande. Le réglage de l'heure en mode cadran est particulièrement impressionnant.

Mécanique

Passons à l'étape la plus difficile de l'horlogerie : la mécanique. Tout d'abord, vous avez besoin d'un ventilateur provenant de l'alimentation de l'ordinateur. Il est fortement conseillé d'utiliser un ventilateur de haute qualité avec roulements à billes ; cela prolongera considérablement la durée de vie de votre montre. En règle générale, la vitesse de rotation des ventilateurs d'ordinateur est de 3 000 tr/min ou 50 tours par seconde. Cette vitesse de rotation permet d'obtenir une image très stable. Mais un levier tournant à une telle vitesse crée beaucoup de bruit. J'ai donc réduit la vitesse jusqu'à un niveau sonore acceptable.

L'énergie peut être transférée d'une pièce fixe à une pièce en rotation de différentes manières. Le plus courant est le contact glissant. Cette méthode présente de nombreux inconvénients : instabilité des contacts, bruit, usure mécanique. La montre que j’ai réalisée utilisait une méthode plus élégante. Un transformateur composé de travaux mobiles et stationnaires. Sa production est peut-être l’étape la plus importante de la fabrication des montres. Tout d'abord, vous devez démonter soigneusement le ventilateur. Pour ce faire, vous devez décoller l’autocollant au dos. Et retirez soigneusement la bague de retenue. Après quoi, vous pouvez retirer la turbine et le rotor. Nous n’avons plus besoin non plus de la turbine en plastique. Nous le retirons de la base métallique et y enroulons l'enroulement secondaire. Le bobinage contient environ 150 tours de fil de bobinage d'un diamètre de 0,3 mm. Cela représente environ 5 couches. Chaque couche a été recouverte de mastic silicone (disponible sur n'importe quel marché de la construction) et séchée.

Je recommande fortement d'utiliser du fil isolant en soie - cela facilitera la fixation des tours. Un fil ordinaire glissera de la base métallique.
Pour fixer le levier, plusieurs trous sont percés dans le rotor.
La majeure partie du plastique est retirée de la partie fixe du ventilateur, ne laissant que le cadre inférieur.

L'écart entre les enroulements primaire et secondaire doit être minime. En réalité, cela se situe entre 0,3 et 0,7 mm. Pour réaliser le bobinage primaire, il faut réaliser un mandrin. Pour ce faire, prenez n'importe quel cylindre de taille adaptée (j'ai utilisé un vieux condensateur) sur lequel est enroulée étroitement la quantité de papier requise jusqu'à ce que le diamètre souhaité soit atteint. Ensuite, environ 100 tours de fil sont enroulés autour de ce mandrin, à l'instar de l'enroulement secondaire. Une fois le mastic séché, le mandrin est soigneusement retiré. L'anneau métallique obtenu est centré et fixé avec du mastic à la base du ventilateur. Ainsi nous avons reçu un transformateur pour transmettre l'énergie aux pièces en rotation.

Ensuite, vous devez créer un capteur de position du rotor. Pour cela, n'importe quelle LED infrarouge et phototransistor sont utilisés. La LED est installée sur un socle fixe. Phototransistor sur la partie tournante au même rayon. Ainsi, le phototransistor s'allumerait une fois par tour. Il est pratique d'utiliser un optocoupleur coupé.

Électronique
L'électronique de la montre se compose de deux parties : rotative et fixe.

Partie fixe
Schéma de principe de la partie fixe

Il est implémenté sur le microcontrôleur pic16f628, qui décode les commandes du récepteur IR. Cela vous permet d'allumer et d'éteindre le rotor de l'horloge. En mode activé, le microcontrôleur fournit un signal PWM à la grille du transistor, qui module la tension dans l'enroulement primaire du transformateur. Vous devrez sélectionner vous-même la fréquence PWM. Pour chaque transformateur, il a sa propre valeur optimale. Dans ma version, il avait une valeur d'environ 7 KHz. L'inconvénient est un léger sifflement du rotor du moteur. C'est mieux s'il est supérieur à 16 kHz.

En mode arrêt, le moteur s'éteint. Puis, après quelques secondes, le rapport cyclique des impulsions dans l'enroulement primaire diminue. Dans ce mode, l’énergie n’est nécessaire que pour faire fonctionner l’horloge.

Pour régler le régime moteur, un microcircuit LM317 est utilisé, qui est activé par une clé sur un transistor à effet de champ.

Partie tournante
Schéma de principe de la partie tournante

L'énergie transmise à la partie tournante provient du bobinage du rotor. La tension de la partie rotative est fournie à un redresseur et un stabilisateur fournissant 5 V pour alimenter le microcontrôleur. À l'entrée du microcontrôleur, il y aura des signaux du capteur IR de la télécommande et du capteur de position du levier.

Toutes les LED sont connectées via des transistors activés en mode source de courant. Ainsi, les LED sont protégées des surtensions, qui peuvent atteindre 40 volts. Cette tension peut varier en fonction des LED allumées en même temps. Le courant de diode peut être pris égal à 50 mA, puisque les diodes fonctionnent en mode impulsionnel.

Enfin, j'ai réalisé mon rêve de longue date : j'ai fabriqué une montre à hélice ! J'ai eu cette idée il y a quelques années lorsque j'ai vu cette montre en action sur You Tube.
La mise en œuvre de l'idée a été compliquée par le fait que tous les circuits, et il y en a tout simplement des tonnes sur Internet, sont implémentés sur des contrôleurs PIC, et je n'ai toujours pas réussi à les flasher. J'ai essayé un groupe de programmeurs, mais soit mes mains étaient tordues, soit les étoiles étaient alignées à ce moment-là, mais toutes mes tentatives ont échoué. Mais je n'ai trouvé aucun circuit sur les microcontrôleurs Atmel, dont la programmation ne me pose aucun problème. J'ai essayé d'encourager les programmeurs que je connaissais à écrire un programme pour AVR, mais ils n'ont pas trouvé de réponse dans leur âme. Peut-être que l'idée serait restée enfouie sous les décombres d'un espoir effondré, mais récemment j'ai commencé à parcourir ma collection de différents circuits sur disques que j'ai achetés dans un marché aux puces...

Petite mise à jour . Les montres réalisées ci-dessus se sont avérées difficiles à reproduire pour nos lecteurs. Une version simplifiée a donc été réalisée, sans utilisation de machines. Détaillé

De nombreux projets électroniques farfelus peuvent être trouvés sur Internet, ce qui ne laisse pas de repos à l'esprit curieux.
Et même si « l’horloge à hélice » est loin d’être une nouveauté sur le grand Web, quand je suis tombé un jour sur un schéma d’horloge à effet stroboscopique, je n’ai pas pu passer à côté.

Un peu de théorie

J'ai repensé la carte pour les composants SMD, car plus la carte est légère, moins la charge sur le ventilateur est importante.

La partie rotative se compose d'une carte principale et d'une carte d'indication sur laquelle sont installées des LED.

La longueur du bras peut être ajustée au goût, en tenant compte du confort de visualisation de la partie lumineuse. À mon avis, un balayage de 90 à 110 degrés est optimal. Une option de numérisation inférieure à 90 degrés confondra les chiffres, et plus de 110 degrés étirera trop l'image en diamètre.

Au départ, j'ai choisi une longueur d'épaule de 65 mm, mais l'expérience n'a pas abouti et j'ai scié la planche finie à 45 mm.

La carte LED ressemble à ceci :

Les connexions entre deux cartes sont réalisées en soudant les plages de connexion. J'ai gravé les cartes, effectué l'installation et les ai connectées. Vous devez maintenant les placer sur le rotor du ventilateur.
Pour ce faire, j'ai percé 3 trous avec un écart de 120 degrés.

Le moment est venu de fonctionner au ralenti sans microcontrôleur. J'ai placé le rotor avec les circuits imprimés à sa place sur le ventilateur et alimenté le générateur RF, le ventilateur est toujours immobile. Les LED de rétroéclairage se sont allumées. J'ai vérifié la tension d'entrée, elle est tombée à 10 Volts, c'est normal. Il reste à installer un optocoupleur de synchronisation constitué d'une photodiode infrarouge et d'une LED infrarouge. Une LED IR a été collée à la base du ventilateur et alimentée par l'alimentation principale +12 V via une résistance de 470 Ohm. Une photodiode IR ordinaire est soudée sur la carte.
J'ai installé l'optocoupleur pour que lors de la rotation, la photodiode survole la LED le plus près possible.

Il est temps de se lancer !

Permettez-moi de noter encore une fois que les ventilateurs à faible puissance n'accéléreront pas cette conception à la vitesse de rotation requise et que l'image clignotera sous vos yeux. J'ai retravaillé le projet trois fois, et uniquement la version sur ventilateur avec des paramètres de 0,4 A ; 4,8 W ; 3200 tr/min fonctionnent bien.

Un inconvénient évident de la conception est l’absence d’alimentation de secours pour le contrôleur. Oui, oui, l'heure sera réinitialisée à chaque fois que l'alimentation principale +12 V est coupée.

Horloge LED dynamique inhabituelle alimentée par un moteur de disque dur.

Schéma de l'appareil :

Eh bien, lorsque tous les doutes seront écartés, nous pourrons commencer...

Pour réaliser une montre à hélice nous aurons besoin de :

* 2 feuilles de fibre de verre, l'une double face (45*120 mm) et la seconde simple face (35*60 mm).
* Fer et chlorure ferrique (pour planches à graver).
* Moteur du disque dur.
* Fer à souder à pointe fine, mini-perceuse.

Pour les montres :

* Pilote LED MBI5170CD(SOP16, 8 bits) - 4 pièces.
* Horloge en temps réel DS1307Z/ZN(SMD, SO8) - 1 pièce.
* Microcontrôleur ATmega32-16AU (Flash 32K, TQFP44, 16MH) - 1 pièce.
* Résonateurs à quartz 16 MHz - 1 pièce.
* Résonateurs à quartz 32 kHz - 1 pièce.

*Ker. condensateur 100nF (0603 SMD) - 6 pièces.
*Ker. condensateur 22pF (0603 SMD) - 2 pièces.
*Ker. condensateur 10mF*10v (0603 SMD) - 2 pièces.
* Résistance 10kOm (0603 SMD) - 5 pièces.
* Résistance 200Om (0603 SMD) - 1 pièce.
* Résistance 270Om (0603 SMD) - 1 pièce.
* Résistance 2kOm (0603 SMD) - 4 pièces.
* Pile d'horloge et support pour celle-ci
* LED IR
* Transistor IR
* LEDs (0850) 33 pièces (l'une d'elles (la dernière) peut être d'une couleur différente)

Pour le conducteur du moteur :

* Pilote de moteur TDA5140A-1 pièce.
* Stabilisateur linéaire 78M05CDT - 1 pièce.
* Condensateur 100 mF polaire (0603 SMD) - 1 pièce.
*Ker. condensateur 100 nF (0603 SMD) - 1 pièce.
* Condensateur 10 mF polaire (0603 SMD) - 2 pièces.
*Ker. condensateur 10 nF (0603 SMD) - 1 pièce.
*Ker. condensateur 220 nF (0603 SMD) - 1 pièce.
* 20 nF - 2 pièces.
* Résistance 10 kOm (0603 SMD) - 1 pièce.

1) Nous devons d’abord fabriquer 2 planches.

2) Nous recherchons un vieux disque dur inutile pour en retirer le moteur, dans certains disques durs, le moteur n'est pas fixé avec des boulons, mais est enfoncé dans le boîtier, faites attention à cela lors du choix d'un disque dur, sinon vous le ferez il faut le couper :)