|
Met dit bouwpakketje van € 7,23 krijgt u een printje in huis dat afwisselend de tijd en de temperatuur op zeven-segment display's toont en de seconden op zestig LED's. |
Kennismaking met de roterende LED klok
Het eindresultaat
In de onderstaande video ziet u het resultaat van een paar uurtjes hobbyen. Een printje van acht bij acht centimeter met vier zeven-segment display's en zestig LED's. De display's tonen afwisselend de tijd (uren en minuten) en de temperatuur in graden celsius. Voor de zestig keurig in een cirkel opgestelde LED's heeft de fabrikant zes scenario's bedacht. U kunt er op diverse manieren het verloop van de seconden binnen één minuut mee visualiseren. Moe gekeken op dit vrij statisch gebeuren? Dan kunt u, met een paar drukken op een knopje, vier extra psychedelische patronen tevoorschijn toveren op de zestig LED's.
Met één drukknop kunt u de tijd programmeren, met de tweede kiest u uit een van de tien scenario's.
U kunt ook een alarmtijd instellen, bovendien heeft de klok een automatische dimfunctie die de intensiteit van de LED's en het display automatisch dimt als u gaat slapen en het licht uitdoet.
Fabrikant, leveranciers en prijs
De fabrikant van deze kit is niet te achterhalen. Wél is het duidelijk dat er diverse versies worden aangeboden. Zo bestaan er kits waarbij de DS1302 chip als DIL-8 wordt geleverd en pakketten waarbij deze chip als SMD-component aanwezig is. Wij bestelden een exemplaar met de SMD-versie via AliExpress bij de 'Huisheng Dongye Store' voor € 5,09 plus € 2,49 voor een plexiglazen behuizing. De verzending kost € 1,99.
De levering van het pakket
De onderdelen zitten verpakt in een plastic zakje, waarbij de display's, de processor en het IC-voetje op stukjes piepschuim zitten. De pennetjes kunnen dus niet verbuigen tijdens het transport.
 |
De verpakking van de onderdelen. (© AliExpress) |
De geleverde onderdelen
Alle geleverde onderdelen worden in de onderstaande foto voorgesteld. Er is niets op aan te merken.
 |
| De geleverde onderdelen. (© 2024 Jos Verstraten) |
De handleiding
In het pakket zit één velletje A4 met wat Chinese tekst en een scan-code naar https://bennuhp.blogspot.com/2019/08/led_27.html. Dat is een Chinees Google-blog met commentaar op Chinese bouwpakketjes. Heel veel wijzer wordt u van de Google-vertaling ook niet, het is niets meer dan de vertaling van het velletje A4 dat in het pakket zit.
De print voor de schakeling
In de onderstaande foto ziet u beide zijden van de 8,0 cm bij 8,0 cm grote print. Ook op de kwaliteit van deze print valt niets aan te merken.
 |
| Beide zijden van de print voor de schakeling. (© Huisheng Dongye Store) |
Het schema
In de onderstaande figuur is het volledig schema van deze kit voorgesteld.
Rechts boven staat de buzzer SPEAKER die via de transistor Q1 uit een van de uitgangen van de microcontroller wordt gestuurd. Daaronder ziet u de invoer van de 5 Vdc voedingsspanning (DC002 en B), die wordt ontkoppeld door middel van de condensator C3. RM en GM zijn twee sensoren. De thermistor meet de temperatuur, de LDR de hoeveelheid omgevingslicht. De temperatuur-sensor levert de gegevens voor het op het display zetten van de temperatuur in °C, de LDR is bedoeld voor het aanpassen van de helderheid van de display's.
Rechts daarvan staat de microcontroller van het type STC15W408AS van het Chinese STCmicro. Dat is een verbeterde versie van de bekende microcontroller 8051. Deze microcontroller werkt met een interne klok, er is geen extern kristal noodzakelijk.
Links onder zit het kloppend hart van de schakeling. De DS1302 is een real time clock generator. Deze levert datum- en tijdgegevens onder de vorm van de actuele seconden, minuten, uren, dag, maand en jaartal met zelfs schrikkeljaar compensatie tot het jaar 2100. In deze bouwset wordt maar een deel van de mogelijkheden van dit IC gebruikt. Dit IC wordt gestuurd uit een op 32,769 kHz oscillerend stemvork kristal Y1. Op pen 8 kunt u een 3,3 V knoopcelletje aansluiten, zodat de klok de tijd en datum onthoudt, ook al u de voeding van 5 Vdc onderbreekt.
Met drukknop S1 kunt u de klok programmeren, met drukknop S2 kiest u uit een van de tien scenario's waarmee de zestig LED's worden aangestuurd.
 |
Het schema van de klok. (© Huisheng Dongye Store) |
De bouw van de schakeling
Het bestukken van de ene zijde van de print
De aanbevolen volgorde, van klein naar groot, is:
- De DS1302 SMD-chip.
- Acht weerstandjes van 330 Ω, in ons pakket waren er tien geleverd.
- Drie weerstandjes van 10 kΩ, bij ons waren er vijf aanwezig.
- De temperatuursensor RM, dat is het kleine zwarte pareltje.
- Twee condensatoren van 10 pF (notatie 10).
- Een condensator van 100 nF (notatie 104).
- De LDR weerstand GM, dat is het vrijwel ronde wit onderdeeltje.
- Het 32,769 kHz stemvork kristal, dit moet plat op de print rusten.
- Het IC-voetje voor de microcontroller.
- Het houdertje voor de 3,3 V knoopcel.
- De transistor S8550, let hierbij op de juiste positie.
- De mini-USB connector.
- De zoemer, let hierbij op de plus en de min.
- De twee drukknopjes S1 en S2.
De onderstaande foto toont deze zijde van de print met alle onderdelen er op gesoldeerd.
 |
| De volledig gesoldeerde componentenzijde van de print. (© 2024 Jos Verstraten) |
Het bestukken van de andere zijde van de print
Op die zijde monteert u de zestig LED's en het zeven-segment display. Begin met de twaalf rode LED's. De langste aansluitdraad is de plus, deze komt aan de rand van de print. Druk de LED's volledig in de print tot zij op het oppervlak rusten en zorg ervoor dat zij netjes recht staan. Vervolg met de 48 blauwe LED's die u op identieke manier monteert. Zowel van de rode als van de blauwe LED's werden er een paar meer geleverd dan noodzakelijk. Tot slot soldeert u het zeven-segment display. Let hierbij op de positie van de decimale punten!
 |
| De LED's en het display gemonteerd. (© 2024 Jos Verstraten) |
De eindmontage
Druk de STC15W408AS heel voorzichtig in het IC-voetje, waarbij u uiteraard goed let op de juiste positie. Controleer, alvorens u druk uitoefent op het IC, of alle pennetjes écht in de contacten van het voetje zitten. Monteer een CR1220 knoopcel in de houder. Let ook hierbij op de juiste positie van de cel, de plus komt aan de bovenzijde van de houder.
Het werken met de klok
De voeding
U kunt de klok voeden uit een 5 Vdc netstekkervoeding via een USB-A naar mini-USB kabel. U kunt uiteraard ook een voedingskabeltje maken van een USB-A kabel naar de twee pad's 'PWR' op de print, boven de USB-connector. Let hierbij uiteraard op de plus en de min. In een USB-A kabel staat de positieve pool van de voedingsspanning op de rode ader en de negatieve pool op de zwarte ader. De groene en witte aders zijn bedoeld voor het transport van data en zijn hier niet noodzakelijk.
Als u de voeding inschakelt zullen de zeven-segment display's een willekeurige tijd aanduiden en gaan de LED's een voor een in een één-seconde ritme oplichten.
Een scenario selecteren
Dat doet u door op de drukknop S2 te drukken. In de processor zijn tien verschillende lichtpatronen geprogrammeerd. U ziet deze in de video waarmee dit artikel begint.
De klok programmeren
Door op de drukknop S1 te drukken kunt u de klok programmeren. Na iedere druk op deze schakelaar kunt u met de drukknop S2 de waarde van de geselecteerde parameter instellen.
- Eerste druk op S1:
Instellen van de minuten van de actuele tijd. - Tweede druk op S1:
Instellen van de uren van de actuele tijd. - Derde druk op S1:
Instellen van de minuten van de alarm tijd. - Vierde druk op S1:
Instellen van de uren van de alarm tijd. - Vijfde druk op S1:
Instellen van de alarm-functie. Het display gaat naar '00.00'. Dat betekent dat de alarm-functie niet actief is. Na een druk op S2 wordt het display '11.11', deze functie wordt geactiveerd. U schakelt het alarm uit door even op S2 te drukken. - Zesde druk op S1:
Instellen van de dim-functie. Het display gaat naar '00.00', deze functie is niet actief. Na een druk op S2 gaat het display naar '11.11' en wordt deze functie actief. Als de intensiteit van het omgevingslicht afneemt gaat ook de intensiteit van het display en de LED's dalen. - Zevende druk op S1:
U verlaat de programmerings-functie, de actuele tijd wordt op het display getoond.
Een zélf te printen behuizing
Voor deze klok is door Philip Schwartz een behuizing ontworpen die u met uw 3D-printer kunt namaken. De noodzakelijke bestanden kunt u vinden op:
 |
| De door Philip Schwartz ontworpen behuizing. (© Philip Schwartz) |
De nauwkeurigheid van de temperatuur indicatie
Er is geen mogelijkheid ingebouwd om de temperatuur indicatie te ijken. Bij het aan ons geleverde pakket bleek de geïndiceerde temperatuur binnen ±1 °C gelijk te zijn aan de temperatuur die door onze kamerthermostaat werd gemeten.
De nauwkeurigheid van de tijd indicatie
Die is uitstekend, na één week werd geen afwijking met de officiële tijd vastgesteld. Dat is niet zo verbazingwekkend, want de combinatie van een 32,769 kHz stemvork kristal met de DS1302 chip wordt in miljarden goedkope polshorloges toegepast en die werken allemaal vrij nauwkeurig.
Rotating LED clock kit
