👨🏼‍💼 👩🏿‍🎓 📊 घर-निर्मित इलेक्ट्रॉनिक घड़ी, तत्व आधार

संभवतः हर गीक जो घर-निर्मित इलेक्ट्रॉनिक्स का शौकीन है, जल्दी या बाद में अपनी खुद की, अनोखी, घड़ी बनाने का विचार आता है। विचार काफी अच्छा है, हम यह पता लगाएंगे कि उन्हें बनाने के लिए कैसे और क्या बेहतर है। एक शुरुआती बिंदु के रूप में, हम मानते हैं कि एक व्यक्ति जानता है कि माइक्रोकंट्रोलर्स को कैसे प्रोग्राम करना है, समझता है कि i2c या सीरियल पोर्ट के माध्यम से 2 बाइट कैसे भेजें, और एक साथ कई तारों को मिला सकते हैं। सिद्धांत रूप में, यह पर्याप्त है।

यह स्पष्ट है कि एक घड़ी का मुख्य कार्य समय को मापना है (जिसने सोचा होगा, हाँ?)। और इसे यथासंभव सटीक रूप से करना वांछनीय है, कई विकल्प और नुकसान हैं।

तो, हार्डवेयर में उपलब्ध समय को मापने के कौन से तरीके हम उपयोग कर सकते हैं?

अंतर्निहित RC जनरेटर

सबसे सरल विचार जो मन में आ सकता है, वह है बस एक सॉफ्टवेयर टाइमर सेट करना और कुछ सेकंड गिनना। तो, यह विचार अच्छा नहीं है। घड़ी निश्चित रूप से काम करेगी, लेकिन अंतर्निहित जनरेटर की सटीकता को किसी भी तरह से विनियमित नहीं किया जाता है, और यह नाममात्र मूल्य के 10% के भीतर "फ्लोट" कर सकता है। यह संभावना नहीं है कि किसी को भी घंटे चाहिए जो प्रति माह 15 मिनट के लिए चले जाएं।

DS1307 रियल टाइम मॉड्यूल

एक अधिक सही विकल्प, जिसका उपयोग अधिकांश "लोक" उत्पादों में भी किया जाता है, एक वास्तविक समय की घड़ी है। माइक्रोचिप को I2C के माध्यम से माइक्रोकंट्रोलर के साथ आदान-प्रदान किया जाता है, इसके लिए न्यूनतम स्ट्रैपिंग (क्वार्ट्ज और प्रतिरोध की एक जोड़ी) की आवश्यकता होती है। निर्गम मूल्य माइक्रोक्रिस्किट प्रति 100 रूबल, या माइक्रोक्रिकिट, मेमोरी मॉड्यूल और बैटरी कनेक्टर के साथ समाप्त बोर्ड के लिए लगभग $ 1 प्रति ईबे है।

डेटाशीट से योजना:

समान रूप से महत्वपूर्ण, चिप एक डीआईपी पैकेज में उपलब्ध है, इसलिए कोई भी शुरुआती शौकिया इसे मिला सकता है। बिल्ट-इन बैटरी बिजली बंद रहने पर भी घड़ी को चालू रखती है।

ऐसा लगता है कि सब ठीक है, अगर एक समस्या के लिए नहीं है - कम सटीकता। वॉच क्वार्ट्ज की अनुमानित सटीकता 20-30ppm है। पदनाम पीपीएम - प्रति मिलियन भाग, प्रति मिलियन भागों की संख्या दर्शाता है। ऐसा लगता है कि 20 मिलियन सुपर है, लेकिन 32768 हर्ट्ज की आवृत्ति के लिए यह 20 * 32768/1000000 = 0000 0.65536 हर्ट्ज, अर्थात् निकलता है पहले से ही आधा झुंड। सरल गणनाओं द्वारा यह देखा जा सकता है कि प्रति दिन इस तरह के अंतर के साथ जनरेटर अतिरिक्त (या लापता) 56 हजार चक्रों पर चिपक जाता है, जो प्रति दिन 2 सेकंड से मेल खाती है। क्वार्ट्ज अलग हो सकता है, कुछ उपयोगकर्ताओं ने प्रति दिन 5 सेकंड की त्रुटि के बारे में लिखा था। किसी भी तरह यह बहुत सटीक नहीं है - एक महीने में ऐसी घड़ी कम से कम एक मिनट के लिए चली जाएगी। यह पहले से ही एक सभ्य अंतर है, जो नग्न आंखों के लिए ध्यान देने योग्य है (जब दादी की पसंदीदा श्रृंखला 11.00 बजे शुरू होती है, और घड़ी 11.05 दिखाती है, रिश्तेदारों के सामने ऐसी घड़ी का डेवलपर असहज हो जाएगा)।

हालांकि, चूंकि कमरे में तापमान कम या ज्यादा स्थिर है, और क्वार्ट्ज की आवृत्ति में बहुत बदलाव नहीं होगा, आप सॉफ्टवेयर सुधार जोड़ सकते हैं। मंचों पर दी गई एक और सलाह पुरानी मदरबोर्ड से एक घड़ी क्वार्ट्ज का उपयोग करना है, समीक्षाओं के अनुसार, वे वहां बहुत सटीक हैं।

DS3231 रियल टाइम मॉड्यूल

हम सटीकता के सवाल पूछने वाले पहले नहीं हैं, और डलास, हमारी इच्छाओं को पूरा करते हुए, एक और अधिक उन्नत मॉड्यूल - DS3231 जारी किया है। इसे "एक्सट्रीमली एक्यूरेट रियल टाइम क्लॉक" कहा जाता है, इसमें तापमान सुधार के साथ एक अंतर्निहित जनरेटर है। सटीकता 10 गुना अधिक है और 2ppm है। निर्गम मूल्य थोड़ा अधिक है, लेकिन माइक्रोकिरिट हाउसिंग एसएमडी-माउंटिंग के लिए डिज़ाइन की गई है, सोल्डरिंग इतना सुविधाजनक नहीं है, लेकिन आप इस पर तैयार बोर्ड खरीद सकते हैं।

(विक्रेता की साइट से फोटो)

प्रति माह 6 सेकंड की सटीकता, यह पहले से ही एक अच्छा परिणाम है। लेकिन हम और आगे बढ़ेंगे - आदर्श रूप से, 21 वीं सदी में घड़ी को बिल्कुल भी समायोजित करने की आवश्यकता नहीं है।

रेडियो मॉड्यूल DCF-77

विधि बल्कि विदेशी है, लेकिन पूर्णता के लिए इसे अनदेखा नहीं किया जा सकता है। कुछ लोगों को पता है, लेकिन 70 के दशक से रेडियो द्वारा सटीक समय संकेतों को प्रेषित किया गया है। DCF-77 ट्रांसमीटर फ्रैंकफर्ट के पास जर्मनी में स्थित है, और समय टिकट 77.5KHz की एसडीवी आवृत्ति पर प्रेषित होते हैं (हाँ, उनके पास 20 साल पहले एक दीवार और डेस्क घड़ी थी जिसे समायोजित करने की आवश्यकता नहीं थी)।

यह तरीका अच्छा है कि सर्किट में बिजली की खपत कम होती है, इसलिए ऐसी तकनीक वाली कलाई घड़ियां भी अब उत्पादित की जा रही हैं। समाप्त DCF-77 प्रवेश बोर्ड को eBay पर खरीदा जा सकता है, कीमत $ 20 है।

कई घड़ियों और मौसम स्टेशनों में DCF-77 प्राप्त करने की क्षमता है, एकमात्र समस्या यह है कि सिग्नल व्यावहारिक रूप से रूस तक नहीं पहुंचता है। विकिपीडिया कवरेज नक्शा:

जैसा कि आप देख सकते हैं, केवल मास्को और सेंट पीटर्सबर्ग रिसेप्शन क्षेत्र की सीमा पर हैं। मालिकों के अनुसार, केवल कभी-कभी एक संकेत प्राप्त किया जा सकता है, जो निश्चित रूप से व्यावहारिक उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है।

जीपीएस मॉड्यूल

यदि घड़ी खिड़की से दूर नहीं है, तो सटीक समय प्राप्त करने का एक बहुत ही वास्तविक तरीका एक जीपीएस मॉड्यूल है। ये मॉड्यूल सस्ते में eBay (इश्यू प्राइस 10-15 डॉलर) पर खरीदे जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, Ublox NEO-6M प्रोसेसर के सीरियल पिन से सीधे जुड़ता है और 9600 की गति से NMEA स्ट्रिंग्स को आउटपुट करता है।

डेटा लगभग इस प्रारूप में आता है "$ GPRMC, 040302.663, A, 3939.7, N, 10506.6, W, 0.27,358.86,200804। ,, * 1A ", और कमजोर Arduino के लिए भी उन्हें पार्स करना मुश्किल नहीं है। देशभक्त, अधिक महंगा Ublox NEO-7N मॉड्यूल खरीद सकते हैं, जो जीपीएस और ग्लोनस दोनों का समर्थन करता है (समीक्षाओं के अनुसार)।

जाहिर है, जीपीएस मॉड्यूल अलग-अलग समय क्षेत्रों के बारे में कुछ भी नहीं जानता है, इसलिए डेवलपर को उन्हें गणना करने और गर्मी / सर्दियों के समय को बदलने के लिए खुद के लिए सोचना होगा। जीपीएस का उपयोग करने का एक और नुकसान इसकी अपेक्षाकृत उच्च बिजली की खपत है (हालांकि, कुछ मॉड्यूल को अलग-अलग कमांड के साथ "स्लीप मोड" में रखा जा सकता है)।

वाई - फाई

और अंत में, सही समय पाने के लिए आखिरी (और इस समय सबसे स्पष्ट) तरीका इंटरनेट से लेना है। दो दृष्टिकोण हैं। पहला और सबसे सरल एक वॉच बोर्ड के रूप में लिनक्स के साथ रास्पबेरी पीआई जैसा कुछ उपयोग करना है, फिर आपको कुछ भी करने की ज़रूरत नहीं है, सब कुछ बॉक्स से बाहर काम करेगा। यदि आप "विदेशी" चाहते हैं - तो सबसे दिलचस्प विकल्प esp8266 मॉड्यूल है।

यह सस्ती है (कीमत लगभग 200 आर प्रति ईबे है)। वाईफाई मॉड्यूल को सर्वर के साथ प्रोसेसर सीरियल पोर्ट के माध्यम से एक्सचेंज किया जा सकता है, यदि आप चाहें, तो इसे रिफ़्लेस्ड भी किया जा सकता है (थर्ड-पार्टी फ़र्मवेयर के बहुत सारे हैं), और लॉजिक का हिस्सा (उदाहरण के लिए, पोलिंग टाइम सर्वर) मॉड्यूल में ही किया जा सकता है। थर्ड-पार्टी फर्मवेयर लुआ से लेकर सी ++ तक, हर चीज का एक गुच्छा का समर्थन करता है, इसलिए "अपने दिमाग को फैलाने" के विकल्प काफी पर्याप्त हैं।

इस विषय पर, समय मापन संभवतः बंद किया जा सकता है। अगले भाग में, हम आउटपुट समय के लिए प्रोसेसर और विधियों पर करीब से नज़र डालेंगे।

घर-निर्मित इलेक्ट्रॉनिक घड़ी, तत्व आधार - भाग 1, समय माप