Chiński zestaw DIY: Obrotowy zegar LED (旋转LED电子钟) – montaż i naprawa

Zestawy elektronicznych zegarów od zawsze cieszyły się popularnością wśród elektroników. Kiedyś takie układy były oparte na specjalizowanych scalakach. Dziś królują mikrokontrolery. Poniżej opiszę tzw. zegar z teleexpressu – z tarczą zbudowaną z 60 diod led, która pełni rolę sekundnika i innych efektów wizualnych. O ile kiedyś takie zestawy były naprawdę drogie i rozbudowane, to opisywany kit można dzisiaj kupić za kilka dolarów.

Zestaw DIY MH-T3 zegar elektroniczny z tarczą sekundnika

Zestaw do montażu kupiłem na aliexpress jakiś czas temu za $3,08. Ten sam sprzedawca nadal go oferuje ale w cenie 2x wyższej – warto poszukać taniej lub obniżyć cenę kuponami -> https://s.click.aliexpress.com/e/_c4MVBCIT

W małym woreczku strunowym znalazła się płytka drukowana o oznaczeniu MH-T3, wszystkie części i mocno skrótowa instrukcja wydrukowana w kolorze na papierze kredowym.

Kod QR z naklejki prowadzi do strony z opisem zestawu, mogącym zastąpić drukowaną instrukcję -> https://bennuhp.blogspot.com/2019/08/led_27.html

Części nie ma za wiele, jeden mikrokontroler, układ RTC ds1302 w wersji smd, kilka rezystorów 330Ω i 10kΩ, tranzystor, buzzer, mikroswitche, trzy kondensatory i rezonator kwarcowy, fotorezystor i termistor. Do tego oczywiście ponad 60 diod led i wyświetlacz 4 cyfrowy, 7-segmentowy.

Nadmiar ledów jest tylko pozornym bonusem, o czym napiszę dalej.

Sercem układu jest mikrokontroler STC15W408AS, który zajmuje się pokazywaniem czasu na wyświetlaczu 7 segmentowym i steruje 60 diodami led, do tego obsługuje buzzer i przyciski do zmiany trybu i ustawiania zegara. Za odmierzanie czasu odpowiedzialny jest popularny układ DS1302, który robi to dość precyzyjnie. Schemat układu:

Przy montażu trzeba zachować kolejność lutowania elementów, żeby nie utknąć w martwym punkcie, o czym poniżej.

Montaż elektronicznego zegara rotacyjnego LED

Na kilku aukcjach tego zegara na aliexpress, jest opis w jakiej kolejności montować elementy elektroniczne na pcb. Temat jest o tyle istotny, że części są montowane zarówno po jednej jak i drugiej stronie płytki drukowanej i łatwo narobić sobie niepotrzebnych problemów, a wylutowywanie wielonóżkowych elementów przewlekanych z dwustronnego laminatu łatwe nie jest. Na przedniej części montowane są ledy i wyświetlacz (ja zamontowałem jeszcze fotorezystor i termistor).

Strona druga, to typowo warstwa elementów.

Generalnie pierwsza zasada: elementy montujemy na tej stronie pcb, na której jest kontur elementu, zasada druga – sprawdzamy czy montaż elementu na jednej stronie nie zamknie nam drogi do montażu elementu na drugiej stronie płytki. Zasada trzecia – zaczynamy lutowanie od elementów najniższych.

U mnie kolejność montażu przebiegała następująco:

Najpierw czerwone diody led na przedniej stronie pcb. Oczywiście ważna jest polaryzacja: plus, anoda, czyli dłuższa nóżka każdej diody w stronę krawędzi laminatu. Przed wlutowaniem sprawdź czy świeci każda dioda LED! Idealnie do tego celu sprawdzi się tester elementów, ewentualnie tester diod w multimetrze. Po sprawdzeniu wszystkich ledów dowiesz się, dlaczego w zestawie było ich więcej :).

Krok drugi to niebieskie ledy, też oczywiście przed wlutowaniem koniecznie trzeba sprawdzić czy świecą.

Tak wygląda PCB od strony pozostałych elementów:

Krok 3 to lutowanie układu DS1302 i rezystorów:

Następny etap to obsadzanie elementów według ich wysokości, czyli podstawka pod mikrokontroler, koszyk baterii podtrzymującej czas (o ile jest to potrzebne, ja nie montowałem), kondensatory, kwarc. Termistor i fotorezystor powinny być zamontowane na tylnej stronie pcb, ale ja zamontowałem z przodu – jeśli zegar będzie zawieszony na ścianie, nie będzie przekłamań. Kolejne elementy to tranzystor, mikroswitche, gniazdko mini USB i buzzer.

I na koniec wyświetlacz z przodu płytki:

Finalnie warto umyć płytę z topnika np. izopropanolem.

Elektroniczny zegar DIY z tarczą LED – pierwsze uruchomienie

Po dość żmudnym lutowaniu, głównie ledów, czas na uruchomienie. Zegar potrzebuje zasilania o napięciu 5V. Przewidziano możliwość podłączenia źródła energii przez dość archaiczne gniazdo mini USB, są też dwa punkty lutownicze w rozstawie 100 milsów – 2,54mm.

Wsadziłem mikrokontroler w podstawkę, wstrzymałem oddech i podpiąłem zasilanie:

No i smuteczek. Na wyświetlaczu świecą się cały czas środkowe poziome segmenty, do tego mnóstwo diod na tarczy świeci, a nie powinno. Problemem są uszkodzone LEDy, w moim przypadku aż 5 niebieskich wykazywało rezystancję na poziomie 50Ω. W zestawie miałem 6 sztuk dodanych nadmiarowo. Tym razem przed montażem wszystkie zmierzyłem i okazało się, że jedna z nich też jest wadliwa. Po wymianie zegar ruszył już prawidłowo.

Switch S2 zmienia tryby/efekty tarczy LED, S1 przełącza między kolejnymi ustawieniami (czas, budzik, aktywacja budzika, aktywacja regulacji jasności).

Czas jest wyświetlany naprzemiennie z temperaturą.

Czyli zagadka nadmiarowych ledów w zestawie została rozwiązana. Na niektórych aukcjach jest info odnośnie nieprawidłowego świecenia i konieczności wymiany martwych diod.

Podsumowanie

W tym zestawie na pewno wygrywa stosunek ceny do całokształtu. Jest sporo lutowania, zegar działa, prócz czasu pokazywana jest temperatura, można zmieniać efekty LED. Dla początkujących fajna opcja poćwiczenia z lutownicą. Generalnie kit wart zakupu.