AVT6078 Wielofunkcyjna „Bomba”

Najważniejsze parametry

• Wskazywanie aktualnego czasu w formacie 24-godzinnym.
• Możliwość odmierzania czasu w dół, od zadanej wartości do zera (tryb timera).
• Możliwość załączenia alarmu dźwiękowo-wizualnego o zadanej porze (tryb budzika).
• Możliwość wyświetlenia aktualnej temperatury (tryb termometru).
• Pięciostopniowa regulacja jasności wyświetlaczy LED.
• Pomiar temperatury w zakresie -55...+125°C.
• Cyfrowy, niewymagający kalibracji czujnik temperatury.
• Nastawy przechowywane w nieulotnej pamięci EEPROM.
• Czytelne cyfry o wysokości 20,56 mm.
• Bateryjne podtrzymywanie odliczania czasu.
• Zasilanie napięciem stałym 9...15 V.
• Pobór prądu do 150 mA.

Opis produktu

Urządzenie to wskaże aktualny czas, obudzi o zadanej porze, zmierzy temperaturę otoczenia i odmierzy zadany czas. Jest proste w budowie, wygodne w obsłudze, nie męczy wzroku i nie wydaje nieprzyjemnych dźwięków. Wyglądem nawiązuje do „bomby zegarowej” znanej z filmów, z dużymi, czerwonymi wyświetlaczami siedmiosegmentowymi LED i licznymi komponentami elektronicznymi.

Dla osób, które chcą posiadać taki gadżet bez zamiaru powodowania szkód, prezentowany projekt jest praktycznym zegarem z budzikiem, timerem i termometrem w jednym. Płytka drukowana posiada wycięcia umożliwiające montaż do imitacji lasek dynamitu, ale może być również osadzona w innej, bardziej neutralnej obudowie.

Układ jest atrakcyjny dla miłośników klimatów gamingowych, postapokaliptycznych, a także może służyć jako element rozgrywek ASG lub paintballowych jako „bomba” do „rozbrojenia” w określonym czasie. Stanowi również oryginalny podarunek dla początkujących adeptów elektroniki.

Wersje zestawu

Uwaga! Elektroniczne zestawy do samodzielnego montażu. Wymagana umiejętność lutowania!

Podstawową wersją zestawu jest wersja [B] (KIT), zawierająca elementy elektroniczne do samodzielnego wlutowania na płytkę drukowaną (PCB). Wykaz elementów znajduje się w dokumentacji powiązanej z opisem kitu.

Oferowane są również dodatkowe wersje:

• Wersja [C] – zmontowany, uruchomiony i przetestowany zestaw [B].
• Wersja [A] – płytka drukowana bez elementów i dokumentacji.

Dla kitów z układami scalonymi wymagającymi zaprogramowania dostępne są dodatkowe wersje:

• Wersja [A+] – płytka drukowana [A] + zaprogramowany układ [UK] i dokumentacja.
• Wersja [UK] – zaprogramowany układ scalony.

Nie każdy zestaw AVT występuje we wszystkich wersjach. Każda wersja zawiera ten sam plik PDF. Podczas składania zamówienia upewnij się, którą wersję zamawiasz!

Strona sklepu: sklep.avt.pl

W przypadku braku dostępności na stronie sklepu, osoby zainteresowane zakupem płytek drukowanych (PCB) prosimy o kontakt via e-mail: kity@avt.pl

Projekty pokrewne

Powiązane artykuły dostępne na stronie www.ep.com.pl:

• DEVASTATOR, Czyli bombowy zegarek, KIT AVT3128
• Zegar ustawiany za pomocą GPS
• ZW-C1: Zegar w kształcie robota
• Rozbudowany zegar
• Zegar z wyświetlaczem matrycowym na diodach WS2812
• Ogromny zegar LCD bez procesora
• Zegar Nixie z jedną lampą
• Androidowy zegar Nixie
• matrixClock – efektowny zegar stołowy
• Zegar z budzikiem
• Zegar Nixie

Wykaz elementów

Rezystory (THT o mocy 0,25 W)

Kondensatory

Półprzewodniki

Pozostałe

Opis układu

Schemat ideowy układu znajduje się na rysunku 1. Głównym podzespołem jest mikrokontroler ATmega8A-PU z rdzeniem AVR, taktowany sygnałem około 8 MHz z wbudowanego generatora RC. Do odmierzania czasu służy licznik taktowany sygnałem o wyższej stabilności z rezonatora kwarcowego Q1, zapewniając dużą dokładność.

Sześć wyświetlaczy siedmiosegmentowych LED jest sterowanych multipleksowo. Segmenty cyfr załącza rejestr przesuwny 74HC595, a cyfry są zasilane przez klucze tranzystorowe T1–T6. Wejście OE (Output Enable) podciągnięte do wysokiego stanu logicznego przez rezystor R1 zapobiega nieestetycznemu miganiu cyfr tuż po włączeniu zasilania.

Wyświetlacze nie mają dwukropków, które są realizowane przez dodatkowe diody LED4–LED7. Prąd diod jest ustalony przez indywidualny rezystor, aby dopasować ich jasność do segmentów wyświetlaczy. Tranzystor T7 załącza obie diody dwukropków jednocześnie, a T8 realizuje ich ściemnianie. Wejście OE układu 74HC595 w stanie niskim aktywuje wszystkie wyjścia, co powoduje załączenie diod przez tranzystor PNP. Sterowanie PWM przez mikrokontroler zapewnia płynną regulację jasności, a kondensator C1 przyspiesza przełączanie T8.

Sygnalizator dźwiękowy SG1 informuje o pobudce lub zakończeniu odliczania timera. Prosty klucz tranzystorowy T9 zapobiega poborowi prądu z wyjścia mikrokontrolera. Zworka JP1 umożliwia wyłączenie dźwięków bez ingerencji w inne funkcje.

Cyfrowy czujnik temperatury DS18B20 podłącza się do złącza J2. Napięcie zasilające czujnik jest filtrowane przez filtr RC (rezystor R24, kondensatory C9, C10) dla poprawy stabilności. Diody ograniczające napięcie (–0,7…+5,7 V) chronią wejście mikrokontrolera przed zakłóceniami. Rezystory R23 i R26 ograniczają prąd diod zabezpieczających, a R25 jest wymagany do komunikacji z czujnikiem. Dobrane wartości rezystorów minimalizują wpływ spadków napięcia i opóźnień na działanie układu.

Sześć przycisków monostabilnych S1–S6 obsługuje urządzenie. Przycisk S1 może być zdublowany i wyprowadzony do innego miejsca poprzez złącze J3. Rezystor R27 podciąga wejście mikrokontrolera do stanu wysokiego, a R28 ogranicza prąd diod zabezpieczających mikrokontrolera.

Pozostałe przyciski mają własne rezystory podciągające. Wyprowadzenia mikrokontrolera używane do nadzorowania styków przycisków S2–S4 mogą służyć do programowania przez złącze J1.

Układ zasilany jest napięciem stałym podłączanym do złącza J4 lub J5. Dioda D3 chroni przed błędną polaryzacją. Stabilizator liniowy 7805 dostarcza 5,3 V dla układów cyfrowych. Podniesienie napięcia o 0,3 V realizowane jest przez włączenie diody D4 w linię GND stabilizatora, co podnosi potencjał masy dla układu. Rezystor R33 polaryzuje tę diodę.

Diodowy selektor napięć za stabilizatorem US3 zapewnia zasilanie. W normalnych warunkach układ zasilany jest przez diodę D5 (spadek ok. 0,3 V), dając ok. 5 V. W przypadku zaniku zasilania sieciowego, dioda D5 jest zatkana, a otwiera się D6, do której podłączony jest komplet trzech baterii AA/AAA (4,5 V). Napięcie ok. 4,2 V zasila mikrokontroler, podtrzymując jego pracę. Dzielnik rezystorowy R31+R32 nie jest zasilany, co mikrokontroler interpretuje jako niski stan logiczny, wyłączając wyświetlacze i blokując funkcje. Przełączenie między źródłami zasilania jest szybkie dzięki diodom Schottky’ego, a kondensatory odsprzęgające zapewniają ciągłość zasilania mikrokontrolera.

Montaż i uruchomienie

Układ jest zmontowany na dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach 160 mm × 100 mm (wzór ścieżek i schemat montażowy na rysunku 2). Montaż należy rozpocząć od elementów o najmniejszej wysokości obudowy (rezystory, diody) na spodniej stronie płytki (Bottom). Pozostałe elementy montuje się według wysokości. Zaleca się stosowanie podstawek pod układy scalone US1 i US2. Stabilizator US3 wymaga przykręcenia do radiatora.

Po wlutowaniu elementów na spodniej stronie, należy wlutować podzespoły na wierzchniej stronie (Top): wyświetlacze, diody LED, przyciski i sygnalizator dźwiękowy. Kolejność montażu jest ważna, ponieważ pola lutownicze mogą być zakryte przez wyświetlacze.

Na etapie uruchamiania konieczne jest zaprogramowanie pamięci Flash mikrokontrolera i ustawienie fusebitów: Low Fuse = 0xA4, High Fuse = 0xD9 (szczegóły na rysunku 3). Zapewnia to uruchomienie generatora RC i Brown-Out Detector, redukując ryzyko zawieszenia mikrokontrolera.

Po poprawnym zaprogramowaniu, układ jest gotowy do działania po podłączeniu zasilania 9–15 V DC (złącza J4 lub J5). Pobór prądu wynosi do 150 mA, zależnie od jasności wyświetlaczy. Podtrzymanie czasu po zaniku zasilania sieciowego możliwe jest po podłączeniu źródła 4,5 V do złącza J6 (np. 3 baterie AA/AAA). Pobór prądu wynosi ok. 6,5 mA podczas podtrzymywania.

Do pomiaru temperatury należy podłączyć cyfrowy czujnik DS18B20 do złącza J2.

Rysunek 4 przedstawia rozmieszczenie otworów montażowych. Oprócz otworów okrągłych, znajdują się cztery podłużne otwory do przyczepienia płytki do imitacji ładunku wybuchowego lub montażu śrubami M4.

Rysunek 5 pokazuje rozmieszczenie przycisków i sygnalizatora akustycznego, a rysunek 6 – położenie wyświetlaczy LED i diod elektroluminescencyjnych (dwukropków). Rysunki te ułatwiają precyzyjne wycięcie otworów w obudowie.

Eksploatacja

Po włączeniu zasilania, układ wyświetla aktualny czas (fotografia 2). Dwukropki świecą stale. Jeśli nie było bateryjnego podtrzymania, odliczanie rozpoczyna się od 00:00:00.

Ustawianie czasu

Aby ustawić aktualny czas, należy przytrzymać przycisk S4 (CLOCK) i naciskać S2 (HOUR) lub S3 (MIN) do inkrementacji godzin lub minut. Sekundnik jest zerowany przy każdej inkrementacji. Godziny i minuty przewijają się cyklicznie. Po zwolnieniu S4, układ wraca do normalnej pracy.

Pomiar temperatury

Naciśnięcie przycisku S2 (HOUR) lub S3 (MIN) powoduje wyświetlenie aktualnej temperatury zmierzonej przez czujnik (fotografia 3). Dwukropki gasną. Rozdzielczość pomiaru wynosi 0,1°C dla zakresu –55…+99,9°C i 1°C dla temperatur powyżej 100°C. Wynik jest w stopniach Celsjusza i odświeża się co 1 s. W przypadku błędnego podłączenia lub uszkodzenia czujnika, wyświetlane są poziome kreski. Po kilku sekundach od włączenia zasilania, układ testuje komunikację z czujnikiem.

Regulacja jasności

Aby wyregulować jasność wyświetlaczy, należy nacisnąć i przytrzymać przycisk S1 (ON/OFF) przez ok. 150 ms. Jasność można regulować w pięciu krokach, od najciemniejszego do pełnej jasności. Regulacja pozwala zmniejszyć pobór mocy i naświetlenie pomieszczenia.

Ustawianie budzika

Aby ustawić godzinę budzika, należy przytrzymać przycisk S6 (ALARM) i naciskać S2 (HOUR) lub S3 (MIN) do inkrementacji godzin lub minut. Aby włączyć budzik, należy przytrzymać S6 i nacisnąć S1 (ON/OFF). Budzik uruchomi się, gdy aktualny czas zrówna się z ustawionym. Po zwolnieniu przycisków, na wyświetlaczu pojawi się informacja o czuwającym budziku (załączona ostatnia kropka – fotografia 4).

Gdy nadejdzie pora budzenia, układ zasygnalizuje to przerywanym dźwiękiem oraz migającymi wyświetlaczami i dwukropkami o pełnej jasności. Wyświetlony zostanie czas budzenia, a nie aktualny czas. Inne operacje są niedostępne. Budzik wyłączy się po krótkim naciśnięciu S1 (ON/OFF), a układ powróci do wyświetlania aktualnego czasu.

Ustawianie timera

Aby ustawić timer, należy przytrzymać przycisk S5 (TIMER) i naciskać S2 (HOUR) lub S3 (MIN) do inkrementacji godzin lub minut. Sekundy są zawsze zerowane. Uruchomienie odliczania w dół odbywa się przez krótkie naciśnięcie S1 (ON/OFF) przy wciśniętym S5 (TIMER). Czas odlicza się sekunda po sekundzie, sygnalizowane migającymi dwukropkami.

Po osiągnięciu 00:00:00, rozlegnie się ciągły dźwięk sygnalizatora (odpowiednik „wybuchu” bomby). Anulowanie odliczania lub powrót do normalnej pracy po zakończeniu odbywa się przez krótkie naciśnięcie S1 (ON/OFF).

Obsługa alarmów

W przypadku jednoczesnego ustawienia budzika i timera, gdy jeden alarm zakończy się tuż przed drugim, lub gdy jeden alarm uruchomi się w trakcie działania drugiego, dźwięk sygnalizatora będzie inny, ale żaden alarm nie zostanie pominięty. Wyjście z trybu alarmów następuje po dwukrotnym naciśnięciu S1 (ON/OFF).

Pamięć ustawień

Nastawy układu (jasność, pora budzenia, czas timera) są zapamiętywane w nieulotnej pamięci EEPROM i przywracane po wyłączeniu zasilania. Bateryjne podtrzymanie obejmuje odliczanie bieżącego czasu i informację o aktywacji budzika, zapewniając działanie nawet po krótkich przerwach w zasilaniu sieciowym.

Autor: Michał Kurzela, EP