|
Het Chinese bedrijf ICStation brengt leuke bouwpakketjes op de markt, wij hebben er al een aantal besproken. Nu een klokje met de moderne filament-LED's als segmenten van de zeven-segment display's. |
Kennismaking met het bouwpakket HE056
Het eindresultaat
In de onderstaande ziet u het eindresultaat van een paar uurtjes geknutsel. Een vier digit klok met cijfers van 48 bij 25 mm groot. Die afmetingen zijn te danken aan het gebruik van 18 mm lange zogenaamde filament-LED's die de segmenten van de display's vormen. De klok is ondergebracht op een print van 82 mm bij 155 mm en wordt gevoed uit 5 Vdc. De schakeling verbruikt ongeveer 500 mA bij maximale intensiteit van de display's. Op die vier digits verschijnen, na selectie door drukken op een knop, de tijd, de datum, de dag van de week, het jaar en de alarmtijd. Tussen de vier display's staan twee extra filament-LED's die knipperen op het ritme van de seconden. Er is een real-time clock-chip aanwezig, die door een 3 V knoopcel onder spanning wordt gehouden. U moet de juiste datum en tijd dus slechts eenmalig instellen, de chip onthoudt deze gegevens en zorgt ervoor dat de klok gelijk blijft lopen.
Door middel van een potentiometertje kunt u de intensiteit van het display instellen van zacht oplichtend tot heel fel.
 |
| Het eindresultaat van dit bouwpakket. (© 2025 Jos Verstraten) |
Leverancier en prijzen
Deze bouwkit wordt door ICStation aangeboden voor $ 22.99. Dat vinden wij een nogal forse prijs voor een dergelijke kit, zeker als wij deze prijs vergelijken met deze van de overige kits van deze leverancier. De filament-LED's kosten slechts € 1,26 per tien stuks, dus dat kan de prijs niet verklaren. Verder bevat de kit uitsluitend standaard en heel goedkope componenten. Waarschijnlijk is de print, die zes complexe uitsneden heeft, verantwoordelijk voor deze hoge prijs. Nadeel van ICStation is dat u daar niet met iDEAL kunt betalen. Via AliExpress, waar dat wél kan, kunt u het bouwpakket inclusief verzending kopen voor € 18,81.
Filament-LED's
Filament-LED-lampen bestaan sinds 2013. In die periode verschenen de eerste versies van deze namaak gloeidraad lampen op de markt. Ze zijn sindsdien steeds populairder geworden, vooral dankzij hun retro-uiterlijk, dat populair is in interieur design. De actieve elementen in deze lampen zijn de filament-LED's en deze worden uiteraard ook los verkocht. Een filament-LED bevat meerdere kleine LED-chips die meestal blauw licht uitzenden en die op een lange, dunne, transparante staaf gemonteerd zijn. Deze staaf, het filament, is gemaakt van saffierglas of keramiek, omdat deze materialen goed licht doorlaten. Het filament is bedekt met een fosforlaag. Dit materiaal zet het blauwe licht van de LED-chip's om in warm wit of geel licht. Dat heet luminescentie, een techniek die ook in gewone LED’s wordt gebruikt. Afhankelijk van de samenstelling van deze coating, kan het licht 'warmer' (geelachtig) of 'koeler' (wit of blauwachtig) worden gemaakt.
Binnen elk filamentstaafje staan de LED-chips in serie geschakeld. Meerdere filamenten worden dan parallel of in serie-parallel geschakeld om de gewenste lichtopbrengst van de lamp te bereiken.
 |
| Namaak gloeilamp van Philips met rechts de losse filament-LED's. (© 2025 Jos Verstraten) |
De geleverde onderdelen
In de onderstaande foto ziet u de geleverde onderdelen. Onder de print liggen twee zwarte perspex plaatjes die een kleine behuizing vormen rond de onderzijde van de print, waar de elektronica zit. Er worden zes DIL-IC's voetjes geleverd voor de in totaal zes IC's die de elektronica vormen. Voor het verbinden van de schakeling met een 5 V voeding wordt een USB-C connector toegepast. Een USB-A naar USB-C kabel wordt meegeleverd. De klok wordt onder spanning gehouden door een meegeleverde CR2032 knoopcel. In ons bouwpakket zaten 33 filament-LED's, terwijl er slechts 30 nodig zijn.
 |
De geleverde onderdelen. (© 2025 Jos Verstraten) |
De handleiding
De handleiding bestaat uit één velletje A4, waar door middel van achttien kleine fotootjes iedere stap van de montage wordt toegelicht.
De print voor de filament-klok
In de onderstaande foto hebben wij de kunstzinnig vormgegeven print uitvergroot weergegeven, zodat de positie van de diverse onderdelen met hun Reference Designators heel duidelijk is. Als u de print bestukt ziet u deze Reference Designators niet meer, vandaar deze afbeelding. Dank zij de diverse uitsneden uit de print hangen de in totaal dertig filament-LED's zwevend in de lucht. Dat geeft deze klok haar uniek uiterlijk!
 |
| De print voor de schakeling. (© 2025 Jos Verstraten) |
De elektronica in de klok
Helaas is er geen informatie te vinden over het schema van deze klok. Aan de hand van de toegepaste IC's kunnen wij uiteraard wel de hoofdlijnen van de werking achterhalen. Zoals reeds geschreven werkt de klok met een real-time clock-chip. Daarvoor wordt de welbekende en spotgoedkope DS1302 ingeschakeld. In deze chip wordt de actuele tijd en datum na eenmalige programmering opgeslagen. Een knoopcel van 3,0 V zorgt ervoor dat deze chip altijd onder spanning blijft.
De DS1302 werd ontwikkeld door Maxim Integrated (voorheen Dallas Semiconductor). De chip houdt seconden, minuten, uren, dag, datum, maand en jaar bij, inclusief automatische correctie voor schrikkeljaren tot het jaar 2100. De chip verbruikt minder dan 300 nA in batterijmodus, waardoor een lange bedrijfsduur voordat de knoopcel moet worden vervangen is gegarandeerd. De tijd kan uitgelezen worden in 12- of 24-uur formaat met AM/PM-indicatie bij 12-uurs modus.
Als processor wordt gebruik gemaakt van een STC8G1K08-381 microcontroller van STC. Deze werkt met een 8051‑core, maar is gemiddeld twaalf keer sneller. De chip heeft 8 kB programma geheugen en zit in een gemakkelijk soldeerbare DIL-16 behuizing.
De segmenten van de display's worden aangestuurd door vier stuks 74HC595N. Dit zijn populaire en goedkope acht bit seriële-in, parallel-uit shiftregisters. De parallelle uitgangen kunnen ongeveer 6 mA stroom sinken, meer dan genoeg voor het fel laten oplichten van de filament-LED's.
De montage van de klok met filament-LED's
Bestukken van de voorzijde van de print
Begin met het opzoeken van de zeer kleine (6 mm lang bij 1,5 mm diameter) 32,768 kHz stemvork oscillator en soldeer deze, plat liggend, op de positie 'X1'.
Vervolgens komen de twee 10 Ω weerstanden R5 en R6 en de vijf 2 kΩ weerstanden R1 - R4 en R7 aan de beurt. Er is maar één condensator aanwezig, soldeer dit beige 100 nF exemplaar op de plaats 'C1'.
Soldeer de USB-C connector (Type-C) en de schuifschakelaar (SW5) op de linker zijde van de print.
Soldeer vervolgens de ene transistor van het type S8550 op de plaats 'Q1', let op de positie!
Vervolgens komen de zes IC-voetjes aan de beurt. Let op de positie van pen 1, op de print aangeduid met een wit bolletje. Houd er rekening mee dat bij het voetje van U6 pen 1 rechts zit en bij de overige voetjes links. Monteer alle chip's in hun respectievelijke voetjes. Let op dat U1, de microcontroller, in het midden van de print thuis hoort, onder de twee filament-LED's die op het ritme van de seconden knipperen.
Monteer vervolgens de dertig filament-LED's. Hierbij moet u goed opletten! In een van de aansluitdraadjes is een klein gaatje geponst. Deze aansluiting is intern verbonden met de anode van het LED-array. Deze aansluitingen moet u solderen in de gaatjes in de print met de vierkante soldeerpad's. Dit hebben wij in de onderstaande foto verduidelijkt.
 |
| De positie van de filament-LED's. (© 2025 Jos Verstraten) |
Behandel de staafjes met liefde! Als u teveel druk uitoefent in het midden van het staafje kan dit breken. Het is de bedoeling dat u de twee aansluitdraadjes strak langs het lichaam van de LED's negentig graden buigt. Steek de gebogen aansluitdraadjes in een gaatje met een rond soldeerpad en in een gaatje met een vierkant soldeerpad en soldeer de draadjes aan de achterzijde van de print. Hoe een digit van de klok er uit komt te zien is voorgesteld in de onderstaande foto.
 |
| Een van de vier gemonteerde cijfers van de klok. (© 2025 Jos Verstraten) |
Soldeer de vier drukschakelaartjes op de posities 'SW1' tot en met 'SW4', gevolgd door de potentiometer van 1 kΩ op positie 'RP1'. Dit beëindigt de bestukking van de voorzijde van de print.
 |
| De compleet bestukte print. (© 2025 Jos Verstraten) |
Bestukken van de achterzijde van de print
Op de achterzijde komen twee onderdelen: de buzzer op positie 'Beep' en de knoopcel houder op de positie 'CR1'. Let er op dat beide onderdelen een plus en een min hebben! Plaats een van de meegeleverde knoopcelletjes in de houder.
Monteer de acht afstandsbusjes aan weerszijden van de print in de vier bevestigingsgaatjes. De 12 mm lange afstandsbusjes komen aan de voorzijde van de print.
Schroef de twee plexiglazen plaatjes op de afstandsbusjes.
Het instellen van de klok
Vier drukknopjes
Met de vier drukknopjes moet u alle gegevens van de klok eenmalig instellen. Van links naar rechts zijn dat:
- Mode
- Adjust+
- Adjust-
- Change/Save
De instelprocedure
De instelprocedure is als volgt:
- Mode:
Door lang op deze knop te drukken kunt u een van de volgende gegevens selecteren: tijd, datum, weekdag, jaar, alarmtijd. - Change/Save:
Door lang op deze drukknop te drukken gaat u naar de 'Edit'-modus waarbij u de gegevens kunt instellen. - Mode:
Door weer lang op deze drukknop te drukken selecteert u de twee linker of de twee rechter display's. De geselecteerde uitlezing gaat knipperen. - Adjust+:
De geselecteerde grootheid wordt een eenheid verhoogd bij iedere knopdruk. - Adjust-:
De geselecteerde grootheid wordt een eenheid verlaagd bij iedere knopdruk. - Change/Save:
Nadat de gegevens zijn ingesteld drukt u weer lang op deze knop om de gegevens te bewaren in het geheugen.
Het alarm
Als u geen alarmfunctie wilt hebben zet u de alarmtijd op '00:00'. U schakelt het alarm uit door lang op een van de vier drukknoppen te drukken.
Een video van de fabrikant
Tot slot van deze review kopiëren wij een deel van een video die de fabrikant ICStation over deze klok heeft gemaakt. Hierin wordt het instellen van de klok duidelijk gedemonstreerd.
Het instellen van de klok (© ICStation)
Klok kit met filament LEDs
