Электронные песочные часы. Набор для конструирования

Рассмотрим еще один набор для конструирования из рубрики «сделай сам». Набор в конечном виде представляет собой прикольные электронные песочные часы. В качестве песка выступают светодиоды. Поочередно затухая в одном месте и зажигаясь в другом светодиоды повторяют форму сыпящегося песка.  Стоимость комплекта 1,6$

Электронные песочные часы. Набор для конструирования

Описание от производителя

Схема состоит из 3-миллиметровых синих светодиодов в прозрачном корпусе. Светодиоды образуют узор в виде песочных часов. Под управлением однокристального микрокомпьютера он представляет собой эффект аналоговых песочных часов. DS1 входной разъем питания, разъем постоянного тока 3 мм в комплекте. 1SP- интерфейс загрузки программы. Микроконтроллер выполнен на микросхеме STC15W201S. С помощью интерфейса загрузки программы ее можно перепрограммировать.

 

Электронные песочные часы. Набор для конструирования. Описание на китайском языке
Прилагаемое описание на китайском языке

Для изменения скорости песочных часов нужно нажать на кнопку. Скорость будет изменяться циклически от медленной до быстрой.

Рабочее напряжение составляет 3-5 вольт, но не превышает 5 вольт, а лучшее напряжение – 4,5 вольта.

Инструкция по установке:
Во время установки обратите внимание на положительный и отрицательный полюсы светодиодов. Все светодиоды на плате устанавливаются в одном направлении. Если после включения питания работа не стабильна, подключите монолитный конденсатор 334 параллельно между VCC (6 контакт микросхемы) и GRD (8 контакт микросхемы).

Комплектация

В комплектацию входят:
— светодиоды – 57 штук (на момент написания, с запасом – 60 шт.)
— плата двухслойная, качественного исполнения
— 3-пиновый выключатель
— кнопка без фиксации 6х6х2мм
— панелька под микросхему DIP-16
— микросхема STC15W201S
— планка на 4 пина
— разъем под источник питания диаметром 3 мм
— неполярный конденсатор емкостью 0,33 мкФ

комплектация. Электронные песочные часы. Набор для конструирования

Сборка

Схема для сборки выглядит следующим образом:

Электронные песочные часы. Набор для конструирования. Схема соединения светодиодов
Электронные песочные часы. СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ К МИКРОСХЕМЕ

Удобнее всего начинать сборку со светодиодов. При том на схему можно даже не смотреть. Светодиоды впаиваются согласно рисунку на плате. Все в одном направлении. Если использовать катушку с тонким припоем с содержанием флюса, да еще «третью руку» в помощь, процесс не займет много времени.  Длинная ножка светодиода – это анод (+), короткая катод (-).  

Электронные песочные часы. припаянные светодиоды спереди
Электронные песочные часы. Набор для конструирования

Дальше можно припаять выключатель, ручкой наружу. Затем планку под микросхему и кнопку. Не забываем, у кнопки 2 пары ножек. Каждая пара соединена между собой. Для уверенности используйте прозвонку. Установленные элементы показаны на рисунке ниже.

Электронные песочные часы. Набор для конструирования
Размещение контактов внутри кнопки и ее положение, а также первого и последнего контакта микросхемы.

Планочка с четырьмя контактами впаивается в место на плате, обозначенное символами «GND, TXD, RXD, VCC». Планка нужна для последующего подключения usb-контроллера последовательного порта. Если вы не собираетесь перепрошивать микросхему, то она вам не нужна. Я использовал планку для подключения питания от USB-зарядки. Для этого вытащил две центральные ножки и впаял только две крайних.

Электронные песочные часы. Набор для конструирования
Разъем USB-micro. Электронные песочные часы
micro-USB на платке

Затем использовал готовый разъем micro-USB, распаянный на платке. При этом ножки планки припаял в точки VCC и ID, а ID соединил с GND. Вывод ID в стандартном USB-шнуре не используется, поэтому смело можно подключать питание даже от USB-порта компьютера. Правда, впаянный ранее выключатель при этом становится бесполезным.

Электронные песочные часы. Набор для конструирования. Подключение USB-шнура

В комплектацию входит разъем для подключения питания диаметром 3 мм. Кому удобно припаиваем и пользуемся.
Что касается конденсатора его установка необязательна. Все зависит от качества источника питания. Место для установки на плате не предусмотрено. Если замечаете нестабильность работы подпаяйте конденсатор между 6 и 8 выводами микросхемы, как можно ближе к ней.

Работа

При включении зажигается первая половина светодиодов, демонстрируя наличие песка по аналогии с настоящими песочными часами. При этом светодиоды начиная с основания постепенно гаснут и зажигаются на второй половине, повторяя эффект пересыпающегося песка. Визуально выглядит красиво.

Каждое нажатие на кнопку изменяет скорость зажигания светодиодов. Всего 24 скорости. На самой медленной скорость перетекания составляет приблизительно 26 секунд, на самой быстрой – 3 секунды.
Производитель рекомендует использовать устройство в качестве маленького ночника. В любом случае для детей неплохая игрушка. И в пайке полезно потренироваться.

Некоторые подробности о микросхемах серии STC15W201S

MCU серии STC15W201S — это однокристальный микроконтроллер, основанный на высокопроизводительном процессоре 8051 архитектуры 1T, который производится STC MCU Limited. Это новое поколение микроконтроллеров 8051 с высокой скоростью, высокой стабильностью, широким диапазоном напряжений, низким энергопотреблением и сверхсильной защитой от помех. Кроме того, микроконтроллеры серии STC15W201S представляют собой микроконтроллеры сверхсовременного шифрования, поскольку они используют технологию шифрования STC девятого поколения. Благодаря усовершенствованному ядру микроконтроллер серии STC15W201S быстрее, чем традиционный микроконтроллер 8051 (примерно в 8 ~ 12 раз быстрее), и имеет полностью совместимый набор команд с традиционным микроконтроллером серии 8051.

MCU серии STC15W201S включает высокоскоростной асинхронный последовательный порт — UART (можно рассматривать как 2 последовательных порта, переключаясь между 2 группами контактов), компаратор и так далее. MCU серии STC15W201S обычно используется для последовательной связи или электрического управления или в некоторых случаях с сильными помехами.

Микроконтроллеры серии STC15 со сверхвысокоскоростным ядром процессора STC-Y5 работают на 20% быстрее, чем STC ранних серий 1T (например, серии STC12 / STC11 / STC10) при той же тактовой частоте.

Диапазон рабочего напряжения: 5,5 В ~ 2,4 В.
Встроенная память программ 1Kb (FLASH) с гибкими возможностями ISP / IAP может быть стерта более 100 тысяч раз.
На кристалле 256 байт SRAM.
Встроенная в микросхема EEPROM с большой емкостью может быть стерта более 100 тысяч раз.
Мощность каждого порта ввода / вывода может составлять до 20 мА, но ток всего чипа не превышает этого максимального значения 90 мА.

Для желающих заняться перепрошивкой смотрите схемы подключения контроллеров в техническом описании микросхемы. Софт необходимый для прошивки – здесь.