Saa ya dijiti ya Arduino iliyosawazishwa na Njia ya Nguvu ya 60Hz: Hatua 8 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Saa hii ya dijiti inayotegemea Arduino imesawazishwa na laini ya umeme ya 60Hz. Inayo sehemu rahisi na ya gharama nafuu ya kawaida ya anode 4 tarakimu 7 ambayo inaonyesha masaa na dakika. Inatumia kivinjari cha msalaba juu ya kugundua wakati wimbi la sine inayoingia ya 60Hz inavuka kiwango cha voltage sifuri na inapata wimbi la mraba 60 Hz.

Kwa vipindi vya muda mfupi mzunguko wa wimbi la sine inayoingia kutoka kwa laini ya nguvu inaweza kutofautiana kidogo kwa sababu ya kupakia, lakini kwa muda mrefu ni wastani wa 60Hz haswa. Tunaweza kuchukua faida ya hii kupata chanzo cha wakati ili kusawazisha saa yetu.

Hatua ya 1: Mchoro wa Mzunguko

Kuna matoleo mawili ya mzunguko kulingana na ikiwa unataka kutumia transformer na bomba la katikati au moja bila, kwa hali yoyote operesheni ya mzunguko ni sawa. Kwa ujenzi huu nilitumia adapta ya ukuta (hakuna bomba la katikati) ambayo hutoa 12V AC. Nitatumia muundo huu (Mchoro wa Mzunguko wa Digital Clock1) kwa maelezo ya mzunguko. Kumbuka kuwa ni muhimu kutumia adapta ya ukuta ambayo hutoa 12V AC sio 12V DC ili tuweze kugonga kwenye wimbi la sine ya AC kwa muda. Labda unaweza pia kutumia transformer ambayo hutoa 9V AC, ondoa R19 na uifanye kazi pia, lakini 12V inapatikana sana. Hivi ndivyo mzunguko unavyofanya kazi:

120V AC kwa 60Hz inabadilishwa kuwa 12V AC na transformer TR1. Hii inalishwa kwa diode D4 na kurekebishwa ili tu + ve voltage inalishwa, na kulainishwa kwa takriban DC na kiwiko, na capacitor C3. Voltage kwenye C3 inalishwa kwa mdhibiti wa 7805 wa voltage (U6) kupitia kontena R19. R19 hutumiwa kupunguza voltage kwenye C3 ambayo kwa upande wangu ilipimwa takriban 15VDC. Hii inaweza kudhibitiwa na 7805 lakini kwa kiwango hiki cha pembejeo 7805 lazima ishuke takriban 10VDC na matokeo yake inakuwa moto kabisa. Kwa kutumia R19 kuacha voltage kwa karibu 10VDC tunazuia U6 kupokanzwa sana. Kwa hivyo hii sio mbinu bora ya ubadilishaji wa nguvu, lakini inafanya kazi kwa madhumuni yetu. KUMBUKA: tumia angalau kontena la 1 / 2W au zaidi hapa. Mzunguko huchota karibu ma 55, kwa hivyo utaftaji wa nguvu katika R19 ni karibu 1 / 3W kulingana na P = I ** 2 * R au P = 55ma x 55ma x 120 ohms = 0.363W. Matokeo ya U6 yafuatayo 5V DC safi na C4 na C5 kwenye pato la kuchuja kelele yoyote kwenye laini ya umeme ya 5V. 5V DC hii inawapa nguvu IC zote kwenye bodi.

Kutoka kwa TR1 pia tunachukua sampuli ya ishara ya AC isiyosafishwa na kuilisha ndani ya potentiometer RV1 ambayo hutumiwa kurekebisha kiwango kilicholishwa kwa msalaba juu ya kigunduzi. R18 na R17 huunda mgawanyiko wa voltage ili kupunguza zaidi kiwango cha voltage ya AC inayoingia. Kumbuka hii inakuja kwa 12V AC na tunahitaji kuipunguza hadi chini ya 5 V ili iweze kufanya kazi na msalaba wetu juu ya detector ambayo ni tu inaendeshwa na 5VDC. R15 na R16 hutoa upeo wa sasa wakati D1 na D2 zinalenga kuzuia kuzidisha kwa op-amp U5. Katika usanidi ulioonyeshwa pato la U5 kwenye pini 1 litabadilika kati ya + 5V na 0V kila wakati wimbi la sine inayoingia inabadilika kutoka chanya hadi hasi. Hii inazalisha wimbi la mraba 60 Hz ambalo hulishwa kwa mdhibiti mdogo, U4. Programu iliyopakiwa kwenye U4 kisha hutumia wimbi hili la mraba 60Hz kuongeza saa kila dakika na saa. Jinsi hii imefanywa itajadiliwa katika sehemu ya programu ya programu na katika maoni ya programu.

U7 rejista ya mabadiliko ya 74HC595 hutumiwa kwa sababu tuna idadi ndogo ya pini za dijiti kwenye microprocessor, kwa hivyo hutumiwa kupanua idadi ya matokeo. Tunatumia pini 4 za dijiti kwenye microprocessor lakini tunaweza kudhibiti sehemu 7 kwenye onyesho kupitia 74HC595. Hii inafanikiwa kwa kugeuza chati zilizopangwa tayari za bits, zilizohifadhiwa kwenye microcontroller, na ambazo zinawakilisha kila tarakimu kuonyeshwa, kwenye rejista ya zamu.

Onyesho linalotumiwa hapa ni anode ya kawaida, kwa hivyo tunahitaji kugeuza viwango vya ishara kutoka 74HC595 ili kuwasha sehemu. Wakati sehemu inapaswa kuwashwa kwenye ishara inayotoka kwenye pato la pato la 74HC595 itakuwa kwenye + 5V, lakini tunahitaji pini inayolisha kwenye onyesho kuwa kwenye 0V ili kuwasha sehemu hiyo ya onyesho. Kwa hivyo kufanya hivyo tunahitaji wageuza hex U2 na U3. Kwa bahati mbaya inverter moja IC inaweza kushughulikia inversions 6 kwa hivyo tunahitaji mbili hata ingawa ya pili tunatumia moja tu ya milango 6. Kupoteza kwa bahati mbaya. Unaweza kuuliza kwanini usitumie onyesho la kawaida la aina ya cathode hapa na uondoe U2 na U3? Jibu ni kwamba unaweza, mimi tu nina aina ya anode ya kawaida katika usambazaji wa sehemu zangu. Ikiwa unayo au unataka kutumia onyesho la kawaida la aina ya cathode ondoa tu U2 na U3 na rewire Q1 - Q4 ili watoza transistor waunganishwe kwenye pini za onyesho na watoaji wa transistor wameunganishwa ardhini. Udhibiti wa Q1 - Q4 ambayo kati ya maonyesho manne ya sehemu 7 yanafanya kazi. Hii inadhibitiwa na microcontroller, kupitia pini zilizounganishwa na msingi wa transistors Q1 - Q4.

Vifungo vya kuongeza na kuweka vitatumika kuweka mikono saa sahihi wakati inakuja wakati wa kutumia saa. Kitufe cha Kuweka kinapobanwa mara tu kitufe cha Ongeza kinaweza kutumika kupitisha masaa yaliyoonyeshwa kwenye onyesho. Kitufe cha Kuweka kinapobanwa tena, kitufe cha nyongeza kinaweza kutumiwa kupitisha dakika zilizoonyeshwa kwenye onyesho. Wakati kitufe cha Kuweka kinabanwa kwa mara ya tatu, wakati umewekwa. R13 na R14 vuta pini za microcontroller zinazohusiana na vifungo hivi chini wakati hazitumiwi.

Kumbuka kuwa hapa tumechukua U4 (Atmega328p) kwenye bodi ya mfano ya Arduino UNO na kuiweka kwenye bodi ya mfano na mzunguko wetu wote. Ili kufanya hivyo lazima kwa kiwango cha chini tupe kioo X1 na capacitors C1 na C2 kutoa chanzo cha saa kwa mdhibiti mdogo, pini ya 1, pini ya kuweka upya, juu na kutoa nguvu ya 5VDC.

Hatua ya 2: Bodi ya mkate Mzunguko wako

Bila kujali ikiwa unaunda mzunguko haswa kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro wa mzunguko au labda ukitumia transformer tofauti kidogo, aina ya onyesho au vifaa vingine, unapaswa kuweka ubao wa kwanza kwanza ili kuhakikisha inafanya kazi na unaelewa inavyofanya kazi.

Katika picha unaweza kuona kwamba kuweka mkate kwa mkate kwa kitu kizima kulihitaji bodi kadhaa na bodi ya Arduino Uno. Kwa hivyo ili kupanga microcontroller au kujaribu au kufanya mabadiliko kwenye programu, utahitaji microcontroller IC kwenye bodi ya UNO ili uweze kuunganisha kebo ya USB nayo na kompyuta yako kupakia programu au kufanya mabadiliko ya programu.

Mara baada ya kupata saa kufanya kazi kwenye ubao wa mkate na kuwa na microcontroller yako imewekwa, unaweza kuichomoa na kuiingiza kwenye tundu kwenye saa yako ya mwisho ya kujenga kwenye bodi ya mfano. Hakikisha kufuata tahadhari za kupambana na tuli wakati unafanya hivyo. Tumia kamba ya mkono wa anti-tuli wakati unashughulikia microprocessor.

Hatua ya 3: Ujenzi wa Mzunguko kwenye Protoboard

Mzunguko umejengwa kwenye kipande cha bodi ya mfano na sehemu ya waya kuelekeza kwa kutumia # 30 waya wa kufunika waya wa AWG. Inatoa matokeo magumu na ya kuaminika. Kwa sababu transformer ninayo ina kuziba ya kiume ya 5mm mwisho wa kebo, niliweka kipokezi cha kike kinacholingana nyuma ya ubao kwa kukata, kuinama na kuchimba kipande cha 1/2 ukanda mpana wa gorofa ya alumini ili kufanya desturi. bracket na kisha ukaifunga kwa bodi na karanga ndogo na bolts 4-40. Unaweza tu kukata kontakt na kuuzia waya zilizobaki kwa bodi na kujiokoa kama dakika 20 za kazi, lakini sikutaka transformer iambatanishwe kabisa kwa bodi.

Hatua ya 4: Kuunda Tundu la Kuonyesha na Kuipa Miguu

Kwa sababu onyesho lina pini 16, 8 kila upande, na nafasi ya pini ambayo ni pana kuliko tundu la kawaida la 16 pin IC tunahitaji kurekebisha saizi ya tundu ili kutoshea onyesho. Unaweza kufanya hivyo kwa kutumia tu jozi ya wakata waya ili kunasa plastiki inayounganisha pande mbili za tundu, wazitenganishe na kuziunganisha kando na ubao na nafasi inayolingana na nafasi ya pini kwenye onyesho. Ni faida kufanya hivyo ili usiwe na solder moja kwa moja kwenye pini za onyesho na kufunua onyesho kwa joto kali. Unaweza kuona tundu ambalo nimefanya hivi juu ya ubao kwenye picha hapo juu.

Ili onyesho lisimame kulia niliunganisha "bolts" 1 kwa mashimo mawili ya chini ya ubao wa mfano kama inavyoonyeshwa kwenye picha ili kusimama rahisi. Hii ilikuwa nzuri sana, kwa hivyo ukifanya hivi, unaweza unataka kuweka kitu kizito nyuma ya bolts ili kuituliza.

Hatua ya 5: Kuangalia Wiring wa Bodi ya Mzunguko na Kujiandaa Kusawazisha

Mara tu bodi ya mzunguko ikiwa imeunganishwa lakini kabla ya kuziba IC au kuonyesha au kuiimarisha, ni wazo nzuri kuangalia unganisho la bodi na DVM. Unaweza kuweka DVM nyingi ili ziweze kulia wakati kuna mwendelezo. Weka DVM yako katika hali hii kisha ufuate mchoro wako wa mzunguko, angalia viunganisho vingi vya mzunguko iwezekanavyo. Angalia mzunguko wazi, au karibu nayo, kati ya + 5V na Pointi za chini. Angalia kuangalia kwamba vifaa vyote vimeunganishwa kwenye pini sahihi.

Ifuatayo unganisha transformer yako kwenye mzunguko na uiwezeshe. Angalia kuwa una 5V DC haswa kwenye reli ya umeme ya 5V na upeo au DVM kabla ya kuziba ICs yoyote au maonyesho.

Ingiza ijayo katika Op-Amp U5 IC pekee kwa kujiandaa na hatua inayofuata. Hapa tutaangalia kuwa msalaba wetu juu ya mzunguko unazalisha wimbi la mraba na kurekebisha potentiometer RV1 kwa ishara safi ya 60 Hz.

Hatua ya 6: Upimaji wa Mzunguko

Usawazishaji pekee unaofaa kufanywa ni kurekebisha potentiometer RV1 kwa kiwango sahihi cha ishara inayolisha msalaba juu ya kigunduzi. Kuna njia mbili za kufanya hivi:

1. Weka uchunguzi wa wigo kwenye pini 1 ya U5 na uhakikishe kuunganisha waya wa ardhi wa uchunguzi wa wigo kwenye ardhi ya mzunguko. Ijayo rekebisha RV1 mpaka uwe na wimbi safi la mraba kama inavyoonekana kwenye picha hapo juu. Ukibadilisha RV1 mbali sana kwa njia moja au nyingine labda hautakuwa na wimbi la mraba au wimbi la mraba lililopotoka. Hakikisha kwamba masafa ya wimbi la mraba ni 60 Hz. Ikiwa una upeo wa kisasa labda itakuambia masafa. Ikiwa una wigo wa zamani kama mimi basi hakikisha kipindi cha mawimbi ya mraba ni takriban sekunde 16.66 au sekunde 1/60.

2. Kutumia kaunta ya masafa au DVM katika hali ya Frequency pima masafa kwenye Pin 1 ya U5 na urekebishe RV1 kwa 60 Hz haswa.

Mara tu usuluhishi huu utakapofanyika, zima umeme na unganisha IC zote na onyesho kukamilisha ujenzi wa mzunguko.

Hatua ya 7: Programu ya Arduino

Mpango umetolewa maoni kamili ili uweze kujua maelezo ya kila hatua. Kwa sababu ya ugumu wa programu hiyo ni ngumu kuelezea kila hatua, lakini kwa kiwango cha juu sana ndivyo inavyofanya kazi:

Microprocessor inapokea wimbi linaloingia la mraba 60 Hz na inahesabu mizunguko 60 na inaongeza hesabu ya sekunde baada ya kila mizunguko 60. Mara hesabu ya sekunde inapofikia sekunde 60, au mizunguko 3600, hesabu ya dakika imeongezwa na hesabu ya sekunde imewekwa tena hadi sifuri. Mara hesabu ya dakika inapofikia dakika 60 hesabu ya masaa imeongezwa na hesabu ya dakika imewekwa tena hadi sifuri. hesabu ya masaa imewekwa tena hadi 1 baada ya masaa 13, kwa hivyo hii ni saa 12. Ikiwa unataka saa ya saa 24 tu badilisha programu kuweka upya masaa kuwa sifuri baada ya masaa 24.

Huu ni mradi wa majaribio, kwa hivyo nilijaribu kutumia kitanzi cha Do-Wakati kukandamiza bounce ya switch kwenye vifungo vya Kuweka na Kuongeza. Inafanya kazi vizuri. Kitufe cha Kuweka kinapobanwa mara moja, kitufe cha Ongeza kinaweza kutumiwa kupitia masaa yaliyoonyeshwa kwenye onyesho. Kitufe cha Kuweka kinapobanwa tena, kitufe cha nyongeza kinaweza kutumiwa kupitisha dakika zilizoonyeshwa kwenye onyesho. Kitufe cha Kuweka kinapobanwa kwa mara ya tatu, wakati umewekwa na saa huanza kuanza.

Sampuli za 0 na 1 ambazo hutumiwa kuonyesha kila nambari kwenye maonyesho ya sehemu 7 zinahifadhiwa katika safu inayoitwa Seven_Seg. Kulingana na saa ya sasa ya saa, mifumo hii inalishwa kwa 74HC595 IC na imetumwa kwa onyesho. Je! Ni nambari ipi kati ya 4 ya onyesho iliyowashwa wakati wowote kupokea data hii inadhibitiwa na microprocessor kupitia onyesho Chimba 1, 2, 3, 4 pini. Wakati mzunguko umewashwa, programu kwanza huendesha utaratibu wa kujaribu unaoitwa Test_Clock ambayo hutuma nambari sahihi ili kuwasha kila onyesho kwa hesabu kutoka 0 hadi 9. Kwa hivyo ukiona hii unapojiimarisha ujue umejenga kila kitu kwa usahihi.

Hatua ya 8: Orodha ya Sehemu

1 - Transformer 120VAC hadi 12VAC takribani 100ma au zaidi NPN transistors8 - 330 ohm resistors 2 - 74LS04 Hex inverters1 - 74HC595 serial kwa sambamba rejista 8 ya mabadiliko 1 - LM358 OP-AMP (Comparator) 1 - ATMEGA328P Microcontroller (Creatron) 4 - 4.7K resistors7 - 10K resistors1 - 1N40072 - 1N4001 diode diodes1 - 120 ohm, 1 / 2W au 1W resistor1 - PCB mount 10K potentiometer1 - 470uF 25V capacitor1 - 7805 TO220 mdhibiti wa voltage ya voltage1 - 10uF 10V capacitor2 - 0.1 uF 10V capacitors1 - 16MHz kioo (Sparkfun) 2 - 22pF capacitors1 - Kike ya nguvu ya kike (Chaguo la kutoshea kuziba kiume ikiwa ipo kwenye ukuta wako wa transfoma) 2 - 16 pini soketi IC 2 - 14 siri IC soketi 1 - 8 pini IC tundu1 - 28 pini IC tundu 4 "bolts ndefu # 4-40 na karanga zinazolingana 1 - kipande cha 1/2" kipande cha upana wa gorofa ya alumini na kuchimba saizi

# 30 waya ya kufunga waya ya AWG # 22 waya ya AWGSolder