PROPELLER CLOCK

PROPELLER CLOCK

Kezdjük mindjárt néhány képpel kedvcsinálónak, és egy videó, amin nem az én órám van, de ugyan ez a tipus leírását olvashatod itt, ugyan ezeket a funkciókkal. Az óra alapvetően a digitális és az analóg óra kombinációjának megjelenítését tudja, valamint képes egy bizonyos reklámszöveg kiirtására, ami kb. 60-70 karakter. Az óra működése tehát nagyon érdekes, és megépitése után biztos hogy elvarázsol a látványa. Bevezető A propeller óra egy több részből összetevődő komplex áramkör, amit PIC mikrovezérlőkkel vezérlünk. Az időt egy LED diódákból álló sorral jelenítjük meg a levegőben. Mindhárom programozható PIC vezérlőt mi fogjuk felprogramozni. Az áramkör 3 részből tevődik össze: - Forgó áramkör - Bázis áramkör - Távszabályzó Ezek az áramkörök egyike sincs a másikkal fizikai kapcsolatban. A forgó áramkört egy PIC16F628P típusú mikrovezérlő vezérli. Ezen az áramkörön található azok a LED diódák is, amik segítségével a levegőbe az időt kivetítjük és az ezekhez tartozó védőellenállások, amik értéke a diódák színétől függ. A LED diódákat a mikrovezérlő egy BC 182-es tranzisztoron keresztül vezérli. Az egyenirányítás után közvetlenül van egy 15V/5W-os zener. Ez a dióda biztosítja, hogy a feszültségben keletkező egyes tüskéket levágja. Ez az egész nyomtatott áramkört közepénél fogva forgatja egy 12V-os egyenáramú motor. Ennek lényege az, hogy a LED diódák így egy pont szerint forogni fognak másodpercenként legalább 15-20-szor. Ennek segítségével fogjuk az órát, pontos dátumot és a reklámszöveget kiíratni. Fontos, hogy növelt fényű leddiódákat használjunk, mivel nagyon kis időre fog felvillanni, és ha átlagos fényűeket használnánk esetleg nehezebben olvasható lenne a szöveg. Az áramkörön még valamint elhelyezünk szenzorokat, amik a pontos időzítésben fognak segíteni, valamint a távszabályzó által küldött adatokat fogadják be. Mivel ez minden forog, ezért a táplálás problémát jelent. Ezt egy légmagos transzformátorral oldjuk meg, ami ugyan feszültséget nem transzformál, de leválasztja azt. Ennek a transzformátornak a szekunder fele forogni fog az áramkörrel együtt, így biztosítja az a táplálást, a primer fele pedig álló marad. A transzformátor váltakozó feszültséget biztosít, így a forgó áramkörnek egy egyenirányító, szűrő és stabilizáló részt is tartalmaznia kell. A készítéskor érdemes ügyelni a nyomtatott áramkör méreteire. A bázis áramkört is szintén egy PIC16F628P típusú mikrovezérlő vezérli. Az áramkör lényege az, hogy végzi a forgatás pontos szabályzását,előállítja a szükséges feszültségeket, valamint szabályozza a berendezés ki/be kapcsolását. Tartalmaz szintén egyenirányító, szűrő és stabilizáló részt a megfelelő feszültség előállításához. A vezérlő 7-es kivezetéséhez egy infravörös adó dióda van csatlakoztatva, ami a forgó részen lévő fototranzisztornak ad jelet a LED diódák vezérléséhez. Ez az áramkör szintén tartalmaz olyan szenzort, amivel a távszabályzótól érkező jeleket érzékeljük. A kapcsolás tartalmaz egy IRL530-as MOSFET tranzisztort, ami a forgó légmagos transzformátor váltakozó feszültségét biztosítja egy 5A-os schottky diódán keresztül. A mikrovezérlő egy LM 2945-ös áramkör segítségével vezérli a 12V-os egyenáramú motor fordulatszámát, hogy az időzítés még pontosabb legyen. A kapcsolás tartalmazza természetesen (ugyanúgy mint a többi) a vezérlőnek szükséges órajel előállító részt is. A bázis és a forgó rész fizikai kapcsolatban nincs egymással. Ezt az áramkör részt kívülről táplálni kell egy 230/12V (min.20W)-os transzformátorral. A távszabályzót egy PIC16F84 típusú mikrovezérlő irányítja. Ez egy RC5-ös 16 kanálisos távirányító, ami 9V-os elemről üzemel. Tartalmaz egy infravörös adó diódát, ami a megadott jeleket küldi ki a bázis és a forgó rész felé egy-egy tranzisztoron keresztül.   A mikrovezérlőkbe a programot egy PIC programozóval égettjük be. Ez egy JDM programozó, ami a számítógép soros portjára van csatlakoztatva és a számítógépben megírt programot ennek segítségével programozzuk a vezérlőkbe. Első lépések Célszerű az egészet a nyomtatott áramkörök tervezésével kezdeni. Én ebben az esetben Eagle nyáktervezőt használtam. Az interneten sok variációt láthatsz a nyákok tervezésénél, de szinte mind egyoldalas és SMD alkatrészekkel van felépítve. Logikusnak tűnhet, hisz minél kisebb annál könnyebb, kisebb helyen elfér, viszont sokkal precízebben kell dolgozni, nehezebb a forrasztás... Szóval úgy döntöttem hogy maradok a rendes "nagy" alkatrészeknél, hisz még sehol nem is láttam így kivitelezve. A nyák gyártás mindenképpen nehezebb lesz, de ha sikerül jó minőségben megcsinálni, onnantól nyert ügyünk van. Értelem szerűen csak a forgó résznek terveztem kétoldalas nyákot. A bázis rész viszonylag egyszerű, könnyen megtervezhető, azonban figyelni kell, hogy a hűtőborda jól helyezkedjen el, valamint a fordulatot állító trimmer bármikor utánnállitható legyen. A távvezérlő nyákterve is egyszerű, kis méretű, hogy a kézben jól helyezkedjen el. Ha esetleg az én terveim alapján szeretnéd megépíteni, biztos lehetsz benne, hogy a tervek jók, mivel többször is meg lettek már valósítva. Ide kattintva az összes általam készített nyáktervet letöltheted, valamint az alkatrészlista is megtalálható. Ügyelj a következőkre: - a bázis részben található 2 átkötésre - a távvezérlőben található 2 átkötésre (ez a nyáklap nem általam tervezett, csupán módosítottam) - a forgó részen a két oldal közötti átkötésekre Miután a tervekkel készen is vagyunk érdemes odafigyelni azok kivitelezésére. Itt most ismertetem az általam használt eljárásokat. Elsőként a forgó résszel kezdjük. A kétoldalas nyákot jól megtisztítjuk, méretre vágjuk. A nyáklap elkészítéséhez vasalásos technikát alkalmaztam, amiről bővebben itt olvashatsz. Az egyik oldal kinyomtatott tervét rávasaljuk a nyák egyik felére, majd hagyjuk kihűlni. Ezután 4-5 helyen átfúrjuk a nyákot nagyon vékony, kb 0,6mm-es fúróval (természetesen olyan helyen fúrjuk át, ahol egyébként is majd valamit beforrasztunk), majd ezekbe a lyukakba vékony gombostűket szúrunk, és ezek alapján hozzáigazítjuk a másik oldal kinyomtatott tervét. Majd a kiálló gombostűk körül és ahol csak tudjuk rávasaljuk a tervet. Ezután már a gombostűket ki lehet szedni, mivel már a terv a nyákhoz ragadt pár helyen és be lehet fejezni a vasalást. Ezek után már csak leáztatjuk a felesleges papírt, majd kimaratjuk a nyáklapot. Ha pontosan dolgoztunk akkor biztos hogy nem lesz a két oldal között elcsúszás. Ha ezzel készen is vagyunk, akkor a nehezén már túl vagyunk. A bázis és a távirányító nyáklapok elkészítése egyszerű, alkalmazhatunk akár fototechnikás eljárást is, amiről itt olvashatsz bővebben. Ez az eljárás biztosítja szerintem a legjobb minőségű nyáklapot. Az elkészített nyákokat érdemes még most korrózióvédő, átforrasztható lakkal lekezelni, hogy az mindig szép és jó állapotú maradjon. Igyekeznünk kell minél alaposabban dolgoznunk, ha maradandót akarunk alkotni. Ha eddig eljutottunk akkor jók is vagyunk, következhet a beforrasztás. Mivel kétoldalas az egyik nyákunk, ezért azzal külön foglalkozok. Szóval a forgó rész nyákjára az alkatrészeket beforrasztani érdemes úgy, hogy minden alkatrésznek fent is kilógjon a lába- azaz ne feküdjenek teljesen a nyákon, hanem legyenek a levegőben 2-3mm-t, így fentről sokkal könnyebb lesz beforrasztani. A forrasztást mindig a legkisebb alkatrészekkel kezdjük, majd folyamatosan haladunk. Mindenképpen használjunk IC foglalatot mégpedig olyat ami kétoldalas nyákba való. Mivel a PIC egy értékes alkatrész, ami ráadásul bármikor újraprogramozható, ezért felesleges lenne örökre egy nyák fogságába zárni. Ügyeljünk, hogy a ledek szépen egy sorba és egy magasságban legyenek, mert ellenkező esetben ez mind befolyásolja az olvashatóságot. A forgó részen található egy nagyobb 1000uF-os kondenzátor. A nyákot direkt úgy terveztem, hogy ez a kondenzátor elfektetve pontosan elférjen, azonban ha jót akarsz magadnak mindenképpen valahogy a nyákhoz rögzíted, mert a forgás hatására felemelkedik és akár tönkreteszi az egész berendezést. Én ezt egyszerűen úgy oldottam meg, hogy egy darab vezetékkel a nyákhoz erősítettem. A nyák közepén van két csavarnak tervezett hely. Ezek a csavarok rögzítik majd a ventilátorhoz a nyákot. Két darab 3-as csavar meg is felel, de aki biztosra megy, tehet nagyobbat is. Ezel majdnem kész is vagyunk, de egyetlen alkatrész ami még különleges helyet kapott az a fototranzisztor, mivel az a nyákra alulról kell beforrasztani. Ezzel kész is lennénk. A bázisra is elkezdhetjük beforrasztani az alkatrészeket, ez itt nagyon egyszerű. Egy dolog ami itt gondot okozhat az a hűtőborda. Mindenképpen a fet tranzisztornak kell hűtés, méghozzá nem is árt ha nem is olyan kicsi az a hűtés. A nyáklapot direkt úgy terveztem, hogy a 7805-ös stabilizátor és a LM2941-es vezérlő is hozzáférjen a hűtőbordához, bár az annyira nem is szükséges. Amennyiben mégis úgy döntünk, hogy felrakjuk a hűtőbordára, akkor mindenképpen csináljunk szigetelést, mivel a hűtő kivezetések az egyes alkatrészeknek nincsenek egy potenciálon, azaz valamelyik elég egyből. Nálam az LM2941 volt az  Nem említettem még, hogy a hálózati transzformátor és a hatalmas 4700uf-os kondenzátor külön nyáklapot kapott ahogy a képeken látható. A távvezérlő ezek után már nem okozhat gondot, beforrasztunk minden és már kész is. Ez a kapcsolás ki van egészítve egy 7805-ös stabilizátorral, mivel gondolom nem sokan akarnak próbálkozni 4,5V-os elemmel ezért 9V-ról mégis csak 5V-ra kell stabilizálni. Ha a nyáklapot kicsit áttanulmányozzuk észrevehetjük, hogy hova kell azt behelyezni, és hogy hogyan. Mivel beraktunk egy 7805-ös stabilizátort, ezért fog kelleni egy kapcsoló is a távvezérlőre, amivel kikapcsoljuk akkor, ha nem használjuk, mert a stabilizátor paramétereiből következően az elem egy héten belül lemerül. Használhatunk akár 12V-os elemet is, de ez elég ritka. Ha valaki nem szeretne stabilizátort meg kapcsolót, akkor 4,5V-os elem a megoldás, de a mérettel gondok lesznek. Ha ezt mind megcsináltuk akkor már jóformán csak össze kell rakni az egyes részeket és készen is vagyunk. Összerakás A légmagos transzformátorról már volt szó az elején. Most azonban meg kell építenünk. Nem nehéz dolog, de precizen kell eljárni. Megépítjük még a forgó rész felfogatását is. Először is szerezzünk be egy ventilátort. 8cm-es amik általában a számítógépekben vannak ideálisak lesznek erre a célra. Ha megfigyeljük akkor a ventilátor egyik felén van egy gumi lefedés. Lehet hogy a matrica alatt van. Ezt szedjük le és már látjuk is a ventilátor tengelyét. Pattintsuk ki a rögzítő lapocskát és már ki is tudjuk venni a forgó részt. A lapátokat szedjük le róla, valami kis fűrésszel könnyen levágható. Ide fogjuk feltekerni a szekunder oldalt. Valami könnyen vágható műanyagból készítsünk peremet erre a ventilátorra, ami majd megtartja a meneteket. Látható a képeken, hogy én egy fehér műanyag sorvezetőt használtam. Ez mindenkinek a fantáziájára van bízva, eléggé kellemetlen munka. Egy pár tubus pillanat ragasztóval rögzítettem oda. Mikor megvan az, ami fogja majd mindkét oldalról a tekercset, elkezdhetjük felcsévélni. Szépen sorban egymás mellé 150 menetet 0,2-0,5mm-es rézhuzalból. Ez ugyebár több réteg vastag tekercs lesz, ezért tegyünk közé mindenképpen szigetelő anyagot, hogy még véletlenül se legyen valahogy rövidzárlat. Ha készen vagyunk a tekercs kivezetéseit fentre vezessük ki, hisz oda lesz a nyák is rögzítve és oda lesz a vezeték is beforrasztva. Egy kis segítség: Ahhoz hogy a nyákot rögzíteni tudjuk a ventilátorhoz, szükségünk lesz 2 csavarra, ami a ventilátorból kiáll. Maga a forgó ventilátor, amin már a tekercs van, nem fúrható át, ezért a tetejére kell egy műanyag lapból kört kivágni, ebbe 2 lyukat fúrni, és alulról süllyesztett fejű csavarokat berakni. Ennek a kivágott műanyagnak a csavarokkal együtt a ventilátor tetejének pontosan a közepén kell hogy legyen, hogy az egész berendezés ne rázkódjon. Ez volt a légmagos trafó szekunder oldala. Most meg kell építeni a primer oldalt is hasonlóképpen. Fogjunk valami műanyag hengert aminek az átmérője alig nagyobb a forgó tekercs átmérőjénél. A lényeg az, hogy a két tekercs között nem lehet nagyobb légrés mint 5mm. Én egy műanyag flakonból vágtam ki egy darabot, aminek ismét csináltam peremet, hogy a tekercs menetei rögzítve legyenek. Ha készen van, jöhet a feltekercselés. Szépen szimmetrikusan egymás mellé feltekerünk 100 menetet szintén 0,2-0,5mm-es rézhuzalból. A rétegek közti szigetelésre megint figyeljünk. A kész tekercset rögzítsük a forgó tekercs köré lehetőleg súrlódás nélkül. Ha jól dolgoztunk akkor biztosan megfelelően fog működni. Ha ez is megvan akkor összerakhatjuk a ventilátort. Itt meg szeretném jegyezni, hogy én megépítettem ezt az órát 12cm-es ventilátorral is. Ez esetben mindent ugyan így csináltam, a ventilátor méretei nem befolyásolnak semmit. A tekercsek építésénél ugyan annyi menetet és légrést kell betartani mint egyébként. Ha már a rázkódást említettem, akkor mindenképpen figyelni kell a centrirozásra-kisúlyozásra. Az egyik képen látható, hogy én hogyan oldottam meg. Magát a forgó részt pontosan kicentrírozni nehéz, de mivel az én ventilátoromnak a tengelyének a legvége egy picit le volt vágva ezért tudtam kísérletezni, hogy mikor áll meg egy helyben anélkül, hogy eldőlne. Így szépen apró súllyal meg lehet oldani, hogy bár nem tökéletesen, de nagyon jól ki legyen súlyozva a forgó rész. Figyelem! Centrírozás nélkül még kipróbálni se szabad, mert azonnal véget vethetsz az eddigi munkádnak! A bázist különösebben nem kell összerakni, csupán az infra ledet kell megfelelő helyre rakni, hogy a forgó részen a fototranzisztor jól vegye a jelet. Ennek a kapcsolatnak az a lényege, hogy ez alapján állapítja meg a forgó rész, hogy valójában milyen gyorsan is forog és hogy mikor van vége egy körnek. Programozás Nem maradt más, mint hogy felprogramozzuk a vezérlőket. Minden vezérlőnek saját programja van. A programok assembler programozási nyelvben vannak írva. A mikrovezérlőkbe a programokat egy JDM programozóval égetjük be, aminek a kapcsolását itt találod. A beégetésére ICPROG nevű programot használtam, ami erre a célra tökéletesen megfelel. A vezérlők programjait innen letöltheted.letöltheted. Különösebben nem nagy feladat a felprogramozás. Élesztés és beállítás Mostanra az egész berendezés felépítését ismerjük és ha jól dolgoztunk akkor már az eredményét is láthatjuk. Első bekapcsolásnál próbáljuk meg a ventilátor fordulatát állító trimmert minimumra állítani, majd ha minden rendben megy akkor növelni. Mikor bekapcsoljuk a berendezést és nem adunk jelet a távirányítóval, akkor miután a forgó rész elérte a megfelelő fordulatot egy pillanatra bevillan az óra képe. Ha ezt látjuk akkor nem kell megijedni, ez így jó. Ha nem ez történik, akkor se kell elkeseredni, ellenőrizd, hogy az infra led és a fototranzisztor látják-e egymást. Közel kell egymáshoz helyezni őket, a távolság kisebb legyen 1cm-nél. Amennyiben ez nem segit, akkor sajnos komolyabb gonddal nézünk szembe, de lehet hogy a megoldás egyszerű. Ha sikerült elérni hogy az óra képe felvillanjon egy pillanatra, akkor a távirányítóval kapcsoljuk ki, majd be (távirányító 16-os gomb ki/be). Ezután ha minden jól megy megjelenik előttünk az óra képe. Innentől kezdve már a távirányítóval minden állítható. Ha ezt sikerült elérni akkor jól dolgoztál, az óra működik! Az óra különleges funkciója a reklámszöveg, amit ha bekapcsolunk, akkor minden egész percben elkezd kiírni. Ez a szöveg a forgó rész vezérlőjének a EEPROM-jába van égetve. Ahhoz hogy ezt módosítsuk, át kell kicsit írni a programot, ám ez tényleg nagyon egyszerű. Nyissuk meg a forgó PIC programját az icprogban, majd ird át az a képen bejelölt részt. Ezt mentsd el és égesd be a vezérlőbe. Ha beállítod a funkciót akkor minden egész percben elkezdi kiolvasni a szöveget, amit szépen stílusosan, lassan haladva kiír. Ha mindent jól csináltál akkor már egy propeller clock-al gazdagabb vagy. Mindenkinek sikeres utánépitést kívánok és főleg sok türelmet!