🛂 🧓🏼 ⚜️ ساعة إلكترونية منزلية الصنع ، قاعدة عنصر

ربما كل مهووس مولع بالإلكترونيات محلية الصنع ، يأتي عاجلاً أم آجلاً إلى فكرة صنع ساعته الخاصة الفريدة. الفكرة جيدة جدًا ، سنكتشف كيف وما هو أفضل لجعلها. كنقطة بداية ، نفترض أن الشخص يعرف كيفية برمجة المتحكم الدقيق ، ويفهم كيفية إرسال 2 بايت عبر i2c أو المنفذ التسلسلي ، ويمكنه لحام عدة أسلاك معًا. من حيث المبدأ ، هذا يكفي.

من الواضح أن الوظيفة الرئيسية للساعة هي قياس الوقت (من كان يظن ، نعم؟). ومن المستحسن القيام بذلك بأكبر قدر ممكن من الدقة ، وهناك العديد من الخيارات والمزالق.

لذا ، ما هي طرق قياس الوقت المتاح في الأجهزة التي يمكننا استخدامها؟

المدمج في مولد RC

إن أبسط فكرة قد تتبادر إلى الذهن هي ببساطة إعداد موقت البرنامج والعد التنازلي للثواني. لذا ، هذه الفكرة ليست جيدة. ستعمل الساعة بالتأكيد ، ولكن دقة المولد المدمج لا يتم تنظيمها بأي شكل من الأشكال ، ويمكن أن "تطفو" في حدود 10٪ من القيمة الاسمية. من غير المحتمل أن يحتاج أي شخص إلى ساعات تختفي كل شهر لمدة 15 دقيقة.

DS1307 وحدة الوقت الحقيقي

الخيار الأكثر صحة ، والذي يستخدم أيضًا في معظم المنتجات "الشعبية" ، هو ساعة الوقت الحقيقي. يتم تبادل الرقاقة مع وحدة التحكم الدقيقة عبر I2C ، وتتطلب حدًا أدنى من الارتباط (الكوارتز وزوج من المقاومات). سعر الإصدار هو حوالي 100 روبل لكل دائرة صغيرة ، أو حوالي 1 دولار لكل ebee للوحة منتهية مع دائرة صغيرة ، وحدة ذاكرة وموصل البطارية.

مخطط من ورقة البيانات:

بنفس القدر من الأهمية ، تتوفر الشريحة في حزمة DIP ، بحيث يمكن لأي هواة مبتدئين لحامها. تحافظ البطارية المدمجة على تشغيل الساعة حتى إذا تم إيقاف تشغيل الطاقة.

يبدو أن كل شيء على ما يرام ، إن لم يكن لمشكلة واحدة - دقة منخفضة. الدقة التقريبية لساعات الكوارتز هي 20-30 جزء في المليون. تعيين جزء في المليون - جزء لكل مليون ، يوضح عدد الأجزاء لكل مليون. يبدو أن 20 مليون جزء فائق ، ولكن بالنسبة لتردد 32768 هرتز ، يتبين 20 * 32768/1000000 = ± 0.65536 هرتز ، أي بالفعل نصف هرتز. من خلال الحسابات البسيطة ، يمكن ملاحظة أن المولد مع هذا الفارق في اليوم "يلتصق" بـ 56 ألف دورة إضافية (أو مفقودة) ، وهو ما يعادل ثانيتين في اليوم. الكوارتز يمكن أن يكون مختلفًا ، كتب بعض المستخدمين عن خطأ 5 ثوانٍ في اليوم. بطريقة ما ، إنها ليست دقيقة للغاية - في غضون شهر ستختفي هذه الساعة لمدة دقيقة على الأقل. هذا فرق جيد ، ملحوظ للعين المجردة (عندما تبدأ سلسلة الجدة المفضلة عند الساعة 11.00 ، وتظهر الساعة 11.05 ، سيكون مطور هذه الساعة أمام الأقارب غير مريح).

ومع ذلك ، نظرًا لأن درجة الحرارة في الغرفة مستقرة تقريبًا ، ولن يتغير تكرار الكوارتز كثيرًا ، يمكنك إضافة تصحيح البرنامج. النصيحة الأخرى المقدمة في المنتديات هي استخدام كوارتز ساعة من اللوحات الأم القديمة ؛ وفقًا للمراجعات ، فهي دقيقة جدًا هناك.

DS3231 وحدة الوقت الحقيقي

لسنا أول من يطرح سؤال الدقة ، وقد أصدرت دالاس ، تلبيةً لرغباتنا ، وحدة أكثر تقدمًا - DS3231. يطلق عليه "ساعة الوقت الحقيقي دقيقة للغاية" ، ولديه مولد مدمج مع تصحيح درجة الحرارة. الدقة أعلى بعشر مرات وهي 2 جزء في المليون. سعر الإصدار أعلى قليلاً ، ولكن تم تصميم غلاف الدائرة المصغرة لتركيب SMD ، واللحام ليس مناسبًا جدًا ، ولكن يمكنك شراء لوحة جاهزة عليه.

(صورة من موقع البائع)

دقة تبلغ 6 ثوانٍ في الشهر ، وهذه نتيجة جيدة بالفعل. لكننا سنذهب أبعد من ذلك - من الناحية المثالية ، لا تحتاج الساعة في القرن الحادي والعشرين إلى تعديل على الإطلاق.

وحدة راديو DCF-77

الطريقة غريبة نوعًا ما ، ولكن من أجل الاكتمال لا يمكن تجاهلها. قليل من الناس يعرفون ، ولكن تم إرسال إشارات الوقت الدقيقة عن طريق الراديو منذ السبعينيات. يقع جهاز إرسال DCF-77 في ألمانيا بالقرب من فرانكفورت ، وعلى تردد SDV البالغ 77.5 كيلوهرتز ، يتم إرسال الطوابع الزمنية (نعم ، كان لديهم بالفعل ساعة حائط وساعة مكتب قبل 20 عامًا لا تحتاج إلى تعديل).

الطريقة جيدة من حيث أن الدائرة لديها استهلاك منخفض للطاقة ، لذلك يتم الآن إنتاج ساعات اليد بمثل هذه التكنولوجيا. يمكن شراء لوحة القبول DCF-77 النهائية على موقع ئي باي ، والسعر هو 20 دولارًا.

العديد من الساعات ومحطات الطقس لديها القدرة على استقبال DCF-77 ، المشكلة الوحيدة هي أن الإشارة لا تصل عمليا إلى روسيا. خريطة تغطية ويكيبيديا:

كما ترون ، فقط موسكو وسان بطرسبرغ على حدود منطقة الاستقبال. وفقًا للمالكين ، لا يمكن تلقي إشارة إلا في بعض الأحيان ، وهي بالطبع غير مناسبة للاستخدام العملي.

وحدة GPS

إذا لم تكن الساعة بعيدة عن النافذة ، فإن الطريقة الحقيقية جدًا للحصول على وقت دقيق هي وحدة GPS. يمكن شراء هذه الوحدات بشكل رخيص على موقع ئي باي (سعر الإصدار 10-15 دولارًا). على سبيل المثال ، يتصل Ublox NEO-6M مباشرة بالدبابيس التسلسلية للمعالج ويخرج سلاسل NMEA بسرعة 9600.

تأتي البيانات بهذا التنسيق تقريبًا "$ GPRMC، 040302.663، A، 3939.7، N، 10506.6، W، 0.27،358.86،200804 ، * 1 أ "، وليس من الصعب تحليلها حتى بالنسبة لاردوينو الضعيف. بالمناسبة ، يمكن لـ Patriots شراء وحدة Ublox NEO-7N الأكثر تكلفة ، والتي تدعم (وفقًا للمراجعات) كلاً من GPS و Glonass.

من الواضح أن وحدة GPS لا تعرف شيئًا عن مناطق زمنية مختلفة ، لذلك يجب على المطور التفكير بنفسه لحسابها وتغيير وقت الصيف / الشتاء. عيب آخر لاستخدام GPS هو استهلاكه العالي للطاقة نسبيًا (ومع ذلك ، يمكن وضع بعض الوحدات في "وضع السكون" مع أوامر منفصلة).

واي فاي

وأخيرًا ، فإن الطريقة الأخيرة (والأكثر وضوحًا في الوقت الحالي) للحصول على الوقت المحدد هي أخذها من الإنترنت. هناك طريقتان. الأول والأبسط ، هو استخدام شيء مثل Raspberry PI مع Linux باعتباره لوحة الساعة ، ثم لا تحتاج إلى القيام بأي شيء ، كل شيء سيعمل خارج الصندوق. إذا كنت تريد "غريبة" - فإن الخيار الأكثر إثارة للاهتمام هو وحدة esp8266.

هذا غير مكلف (سعر السؤال هو حوالي 200 روبل لكل موقع ebay) يمكن استبدال وحدة WiFi مع الخادم عبر المنفذ التسلسلي للمعالج ، إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكن أيضًا إعادة تحميله (هناك الكثير من البرامج الثابتة لجهات خارجية) ، ويمكن إجراء جزء من المنطق (على سبيل المثال ، استطلاع خادم الوقت) في الوحدة النمطية نفسها. تدعم البرامج الثابتة التابعة لجهات خارجية مجموعة من كل شيء ، من Lua إلى C ++ ، لذا فإن خيارات "تمديد عقلك" كافية تمامًا.

حول هذا الموضوع ، ربما يمكن إغلاق قياسات الوقت. في الجزء التالي ، سنلقي نظرة فاحصة على المعالجات وطرق إخراج الوقت.

ساعة إلكترونية منزلية الصنع ، قاعدة عنصر - الجزء 1 ، قياس الوقت