Часы синхронизация времени по радиосигналу

Часы синхронизация времени по радиосигналу

11.05.2013 17:44 |

В последние годы уходящего двадцатого века на рекламных страницах различных журналов, в том числе и радиотехнических, замелькали сообщения об электронных часах с цифровой индикацией, ход которых корректируется по радиосигналам (RadioControlledClock). Можно было понять, что корректировка производится вовсе не по шести тональным сигналам, передаваемым любой радиостанцией в начале каждого часа, а более серьезно – по эталонным сигналам времени и частоты, излучаемым специальными радиостанциями в каждой стране.

Это как нельзя лучше совпадало с предложением автора, высказанным четверть века назад, синхронизировать гетеродины радиоприемников эталонными сигналами, что позволило бы применить синхронное детектирование, существенно улучшающее качество и помехоустойчивость приема. Основным доводом против этого предложения была кажущаяся сложность радиоприемника с отдельным каналом эталонной частоты. Теперь, с появлением дешевых радиоуправляемых часов, идея не кажется сложной. Она отнюдь не нова, впервые мысль синхронизировать все часы в мире от единого источника высказывал еще Никола Тесла более ста лет назад, развивая свои идеи беспроводной передачи энергии. Мы пока только приближаемся к осуществлению этой идеи, хотя и принято «Всемирное время» — UTC, эталоны частоты пока национальные.

Разобраться в устройстве электронных часов с коррекцией по радио помог случай. Знакомый рассказал, что ему привезли из Германии красивые настольные электронные часы с будильником и термометром, идут они замечательно, но изредка, по ночам, перескакивают на два часа назад, со всеми вытекающими отсюда печальными последствиями: проспал, опоздал на работу и т. д. Привози, посмотрю – сказал я, еще не веря в удачу.

Над циферблатом часов (ЖК дисплеем) красовалась упомянутая надпись “RadioControlled”, а на самом дисплее временами появлялось стилизованное изображение башенки с радиоволнами, сигнализируя, очевидно, о том, что часы готовы к приему эталонного сигнала времени и частоты (инструкции, конечно, не было). Разобрав корпус, можно было увидеть, что кроме большой основной платы часов со всеми деталями и микросхемой, имеется еще одна, размерами не более 15´30 мм, на которой и был смонтирован радиоприемник. К ней подходили два провода от коротенькой магнитной антенны (МА), закрепленной в углу корпуса часов, и четыре провода – от основной платы. Упрощенная структурная схема часов показана на рисунке. Очевидно, что приемник устанавливался не во все модели часов с такой же основной платой.

На плате приемника эталонной частоты (ПЭЧ) располагается бескорпусная микросхема, залитая капелькой эпоксидной смолы, кварцевый резонатор и несколько блокировочных конденсаторов. Какие-либо переключатели или другие элементы ручного управления отсутствуют – синхронизация часов происходит автоматически, как только принимается эталонный сигнал. Когда же такового нет, часы “идут” от собственного кварцевого резонатора на частоту 32 768 Гц.

Измерения частот настройки контура магнитной антенны МА и кварцевого резонатора ХТ2 дали значение 77,5 кГц. В справочнике по радиостанциям мира (WRTH– WorldRadioTVHandbook) есть несколько страниц, посвященных радиостанциям, передающим эталонные сигналы времени и частоты. На указанной частоте работает немецкая станция DCF-77 мощностью 50 кВт, расположенная в г. Майнфлинген. Она круглосуточно передает несущую частоту, секундные импульсы путем уменьшения амплитуды несущей до 25%, и сведения о минутах, часах, днях, месяцах и годах путем псевдослучайной фазовой манипуляции. Заметим, что частота и сигналы времени радиостанции синхронизированы с атомным стандартом частоты, другими словами, более точного времени не бывает.

Теперь стало ясно, что “перескоки” часов на среднеевропейское время случались ночью, во время хорошего прохождения радиоволн СДВ диапазона. Впечатляет радиус действия системы – ведь описанные события происходили не в Германии, а в Москве! Для устранения “перескоков” в батарейном отсеке часов был установлен простейший движковый переключатель, отключающий ПЭЧ.

Настольные часы с большим VFD дисплеем и синхронизацией времени по WiFi

Вторые часы с ТаоБао, в отличие от первых здесь дисплей попроще, но при этом намного больше и это именно то, что мне в них понравилось больше всего, ну не считая автоматической синхронизации времени и просто приятного внешнего вида.

Для начала о цене. Дело в том, что насколько я понял, у этих часов доставка по Китаю бесплатная, из-за чего их заказывать немного выгоднее 🙂

По некоторым пунктам обзор будет пересекаться с предыдущим так как разработчик один, меню управления очень похоже, да и настройки примерно такие же.

Здесь комплект заметно отличается от предыдущего, в него входит:
1. Часы
2. USB-microUSB кабель
3. Пульт ИК ДУ
4. Дополнительные боковые накладки
5. Шестигранный ключик

Не совсем уверен только по поводу последнего пункта так как заказывал двое часов и продавец мог вполне положить один ключ на двое часов, что вполне логично и понятно.

1. USB кабель. Самый обычный, и к сожалению не такой мягкий как был у предыдущей модели часов.
2. Боковые части корпуса, о них чуть позже
3, 4. Пульт. По большей части он просто дублирует три кнопки управления на самих часах, но один режим вызывается только с пульта. Из-за особенностей корпуса часов пультом пользоваться удобнее, но так как часы это обычно вещь которую настроил и забыл, то вполне можно обойтись и без него
Батарейка CR2025 в комплект не входит, придется покупать отдельно, подходит и 2032 (как на материнских платах), но входит очень туго.

Часы действительно большие, 190х62х30мм. Не пугайтесь. с внешним видом разберемся чуть позже 🙂

Изначально представляют из себя брусок, обклеенный бумагой. понять где верх, а где низ можно только по расположению датчика освещенности.
Сзади отверстие для кабеля питания, пищалка, три кнопки и датчик температуры/влажности, на этот раз вынесенный далеко за пределы корпуса.

Перед использованием как минимум придется снять бумагу с передней панели, как максимум, снять защитную бумагу со всех элементов. Работать будет в обоих вариантах, но во втором будет лучше смотреться.
Так как я планировал все равно их разбирать, то начал с задних винтов, если снимать бумагу только с передней панели, то заднюю можно не снимать. По большому счету аккуратно бумагу можно снять и без выкручивания винтов, но крайне неудобно.

Верхняя, нижняя и боковые стенки после снятия задней просто вынимаются. При последующей сборке надо быть внимательным, вставить боковые стенки можно по разному, но отверстие для кабеля получается напротив гнезда только в определенном положении.

Внешне плата смотрится очень аккуратно, мало того, на плате не только отмечены все компоненты, а они еще и подписаны! Понятно что это не имеет большого значения для потребителя, но само по себе выглядит аккуратно, продавец вполне мог бы их продавать в виде конструктора для самостоятельной сборки чуть дешевле чем собранные.

Кстати насчет продуманности, часы имеют три microUSB разъема для подключения к блоку питания, слева, справа и сзади, потому кабель можно подключить как удобно, а не "как получится".

Слева находится держатель для батарейки размера 2025 или 2032, один из разъемов питания, три кнопки управления, пищалка и фоторезистор, который является датчиком освещенности для регулировки яркости экрана.
Как и в предыдущих часах, батарейка нужна для того чтобы часы не сбрасывались при отключении питания, настройки хранятся в энергонезависимой памяти и если разработчик добавит функцию автосинхронизации после подачи питания, то по сути батарейка будет не нужна.

Посередине платы основная часть электроники, драйвер дисплея PT6315, микроконтроллер, часы реального времени DS3221 и стабилизатор питания электроники MP2307.
Схемотехника явно отличается, так как применен обычный дисплей (без встроенного контроллера), то добавлен драйвер PT6315, заменен чип RTC, здесь применен более простой DS3221, но так как есть автосинхронизация, то большого значения это не имеет.
Стабилизатор MP2307 на 3.3 Вольта предположительно питает как сам микроконтроллер, так и чип часов, а также WiFi модуль.

В правой части установлен WiFi модуль, третий USB разъем и преобразователь LT1617 для питания дисплея.

Около WiFi модуля виден дополнительный конденсатор, явно не запланированный при изначальном проектировании, но припаян аккуратно, так что можно закрыть на это глаза.

Дисплей. Здесь можно сказать что он большой, фактически он занимает почти всю переднюю панель, высота символа 27-28мм, общая ширина по символам — 122мм. Для сравнения, у известных часов их набора Старт высота символа 21мм.

Для равномерного свечения символов установлено 10 нитей накала, если не путаю, то у ИВЛ1-7/5 было три.

Слева находится фотоприемник и самая нежная часть дисплея, запаянная трубка через которую вакуумировали дисплей. Интересно что обычно у плоских дисплеев они находится снизу, а не сбоку.

У продавца на страничке была фотка данного дисплея рядом с какими-то другими и судя по размеру это скорее всего ИВ 11 или ИВ12.

А самым редким и оригинальным, на мой взгляд, является ИВ2, у меня даже не получилось найти его фото во включенном состоянии, только чертеж из описания. Применялся данный индикатор только в двух моделях калькуляторов.

Есть правда совсем оригинальные, хотя и более распространенные индикаторы серий ИВ9, 13, 14, где сегменты формировались при помощи нитей накала (верхние на фото)

Что-то я отвлекся, у нас ведь обзор часов, а не вариантов индикаторов 🙂

Весь комплект часов, на фото попали и дополнительные боковины корпуса. Дальше остается только снять всю защитную бумагу, впрочем на нижней части я ее зачем-то оставил.

Дисплей плотно прилегает к передней панели, даже не то что без зазора, а еще и с небольшим усилием, потому винты лучше затягивать без фанатизма.

При первом включении часы сразу начинают отсчитывать время, если кто помнит те же часы Старт, то там они ждали нажатия на любую кнопку.

Сзади бумагу можно было не снимать, но без нее все таки выглядит лучше.

Вот я подошел к дополнительным боковым элементам корпуса. Есть два вида боковых частей, обычные, для прямой установки и дополнительные, для установки с наклоном.

Ставятся они просто вместо обычных, опять же, надо смотреть чтобы отверстия совпадали с USB разъемами, при неправильной установке оно будет сдвинуто либо вверх, либо вбок. Попутно установил батарейку, так как сначала забыл про нее.

В таком варианте есть небольшой наклон и лично мне так удобнее, возможно потому что привык к тем же часам из набора Старт где корпус также имел наклон.

Дисплей довольно яркий, но не слепит, цвет только один, зеленый или точнее — салатовый. Контрастность высокая, а с учетом размера символов читаемость просто отличная, даже мне с моим плохим зрением отлично видно.

Кроме собственно времени на экран слева выводятся служебные символы, кружочек — время до полудня или после (хотя отображение идет в 22ч формате. но об этом позже), стрелки — включение будильников.

Потребление 510мА при максимальной яркости и 340мА при минимальной.

Настройки, ну чувствую здесь надолго, и так по порядку.
1. Синхронизация времени и настройка подключения WiFi, все аналогично предыдущим часам, только на экран в этом режиме выводится 88888, напомню что пароль доступа WiFi — 88888888
2 — Включение будильников. 0-выключено, 1-включен первый будильник, 2-включен первый и второй будильник.
3, 4. Настройка времени первого и второго будильника, на экран соответственно выводятся доп символы.
5. Включение синхронизации по NTP. n-включено, F-выключено.
6. Кроме настройки времени синхронизация устанавливает и дату, которая нужна как минимум для перехода летнее/зимнее время. но можно настроить и вручную — год
7, 8. Месяц и число.
9. Установка часов и минут (два перехода).
10. Установка секунд, хотя логичнее было бы сделать не установку, а обнуление.
11, 12. Ручная и автоматическая яркость экрана
13, 14. Регулировка яркости в ручном режиме 8 уровней. Также можно всегда переключить эти режимы кнопкой Enter на пульте.
15. Если в режиме ручной регулировки нажать кнопку Enter на пульте, то на экран выводится яркость засветки получаемое с АЦП, правда я так и не понял зачем.
16. Режим вывода информации на экран, об этом позже.
17. Часовой пояс.
18. Переход летнее/зимнее время, почему-то если его включить, то включается не только переход, а и отображение символа до/после полудня.

Синхронизация работает быстро, даже при большом удалении от роутера занимает 10-15 секунд, демонстрация в реальном времени, я специально выставил время "от балды" и включил с пульта синхронизацию.

Режимы отображения информации. Вообще их здесь четыре, но режимы 1/" и 3/4 полностью идентичны или я не смог понять разницу, потому приведу два.
1, 2. Режим 0 или 1, просто часы, ничего лишнего 🙂
3-6. Режим 2 или 3, поочередное переключение режимов Часы, Дата+день недели и Влажность+температура.

Кстати насчет температуры, так как датчик вынесен за пределы корпуса, то здесь температура измеряется корректно, думаю в пределах +-0.5 градуса, но судя по всем и датчик влажности работает более правильно, так как на его показания может влиять и температура, в итоге он показывает влажность чуть больше чем у предыдущих часов.

Режим 3 и 4 в динамике

Общий вид, картину немного портит датчик освещенности, который заметен на почти черном корпусе.

Хотелось бы сравнить одни часы с другими, но на самом деле они настолько разные, что сложной их и сравнивать, у одних мельче символы, но более сложный дисплей, сменные светофильтры, металлический корпус, более мягкий кабель, у других большой дисплей, несколько разъемов для более удобного подключения, пульт. Объединяет их пожалуй только то, что и те и другие отсчитывают время и имеют синхронизацию.

И как можно не сделать сравнительное фото рядом с несколько раз упоминавшимися часами из набора Старт. Конечно явно видно что яркость у "Старта" заметно ниже, правда не последнюю роль сыграло то, что фотографировал со вспышкой, а новые часы стояли на максимальной яркости.

Включил у новых режим автояркости, немного помогло, но на самом деле мои старые светят получше, чем видно на фото, а с другой стороны, им уже 30 лет, что от них можно требовать.

По итогу могу сказать, что мне больше понравились большие часы, возможно из-за плохого зрения, а возможно из-за того что привык к нашим часам Старт, жена сказала что ей больше нравятся те что в металлическом корпусе. в основном из-за внешнего вида. Так что не все так однозначно.
Кстати мне еще понравилось то, что здесь символы имеют наклон, в отличие от дисплея предыдущих часов, где они расположены строго вертикально.

Теперь по идеям для доработок:
1. Я бы разместил боковые разъемы глубже в корпусе чтобы разъем не торчал так далеко.
2. Добавил режим где поочередно отображается только время и температура+влажность, дата не всегда нужна и иногда мешает.
3. Отображение даты в формате Число/месяц, а не Месяц/число, все таки нам привычнее так.
4. Автосинзхронизация при включении, но это разработчик и сказал что сделает
5. Я бы сделал моргание разделителя часов/минут не 0.5Гц, а 1Гц, как это обычно делается. Сейчас разделитель секунду светит, секунду выключен, непривычно, как по мне то лучше 0.5 сек светит и 0.5 сек выключен.
6. Возможно два уровня яркости но по времени суток, а не по датчику.

Так вроде все, как всегда спасибо за внимание, если есть идеи по доработке, пишите.

В России запланирована ликвидация радиостанций точного времени. Росстандарт против

Госкомиссия по радиочастотам решит вопрос с точным временем

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) намерено поднять вопрос о продолжении работы радиостанций, транслирующих сигналы точного времени. По нынешним планам отключение данных радиостанций должно произойти к 2024 г.

Текст доклада, с которым представитель Росстандарта будет выступать на ближайшем заседании Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ), имеется в распоряжении CNews.

Как в России передаются сигналы точного времени

В России подведомственная Росстандарту Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ) передает информацию о точном московском времени, календарной дате и эталонных сигналах времени (ЭСЧВ). Для этого используются средства навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС, спутниковые средства связи, радиосвязь (включая специализированные радиостанции), радиовещания и телевидения.

Соответствующая информация формируется на базе национальной шкалы времени, которая, в соответствии с рекомендациями Консультативного комитета по времени и частоте, является национальной реализацией шкалы Всемирного координационного времени (UTC). В свою очередь, UTC формируется на основании рекомендаций Международного союза электросвязи (ITU), определяющего, в частности, процедуру введения «скачущей» секунды.

Передача сигналов частоты и времени осуществляется с помощью технических средств ГСВЧ. Сеть ГСВЧ состоит из специализированных радиостанций с позывными РБУ и РТЗ в диапазоне длинных волн, специализированных радиостанций с позывным РВМ в диапазоне коротких волн, средств передачи ЭСЧВ через радиостанции связи сверхдлинного диапазона и радионавигационных станций длинных волн в диапазоне Минобороны, навигационной сети ГЛОНАСС и средств передачи точного времени через сеть интернет. Передаваемые сигналы синхронизированы с точным временем, формируемым подведомственным Росстандарту Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРТИ).

Специализированные радиостанции ГСВЧ с позывными РБУ (66,6 кГц), РТЗ (50 кГц) и РВМ (4996 кГц, 9996 кГц, 14966 кГц) передают в составе эталонных сигналов частоты и времени информацию о разности шкал Всемирного времени (UT1) и Всемирного координационного времени (UTC). Также специализированные радиостанции РБУ и РТЗ в структуре излучаемых сигналов передают информацию о текущих значениях времени, поправках на Всемирное время, значении года столетия, дня недели, месяца, для месяца, укороченной юлианской даты при помощи двоично-десятичного кода с проверкой на четность.

Спасение радиостанций, транслирующих сигналы точного времени

Как подчеркивают в Росстандарте, сигналы о точном времени и дате, которые передаются через указанные радиостанции, используются министерствами и ведомствами для обеспечения обороны и безопасности государства, ликвидации последствий стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций, проведения географических исследований, для синхронизации автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии, а также в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений для проверки средств измерений времени и частоты.

Кроме того, в Росстандарте утверждают, что ЭСЧВ, передаваемые радиостанциями РБУ и РТЗ, превосходят ЭСЧВ американских радиостанций WWVB (60 кГЦ). По ширине защитной полосы несущих колебаний превосходство составляет 300 раз, по сокращению времени ожидания – в 60 раз, по показателю помехоустойчивости – в два раза и по относительной мощности излучения – в 1,36 раз.

В то же время радиостанции РБУ, РВМ и РТЗ подлежат ликвидации в период до 2024 г. Сейчас они принадлежат госпредприятию «Российская телевизионная и радиовещательная сеть» (РТРС). До недавнего времени РТРС находилась в ведении Федерального агентства по печати и массовых коммуникациям (Роспечать), функции которого с конца 2020 г. переданы Минцифры.

Отсутствие, возможные сбои и перерывы в работе по передаче ЭСПВ через специализированные радиостанции ГСПВ могут привести к непредсказуемым последствиям в системе управления и функционирования важных объектов народнохозяйственного и военного назначения, предупреждают в Росстандарте.

В связи с этим Росстандарт предлагает принять меры по недопущению прекращения передач ЭСПВ через специализированные радиостанции. Согласно проекту решения ГКРЧ, Минцифры будет поручено проработать вопрос о передаче соответствующих радиостанций, закрепленных за РТРС, организации, наделенной функциями по управлению государственным имуществом в сфере связи и уполномоченной на распространение радиосигнала.

Пресс-служба РТРС заявила, что не комментирует документы госорганов до их опубликования. Представители Минцифры заявили, что ведомство сформирует свою позицию после согласительного совещания, которое предшествуют заседанию ГКРЧ и на котором Росстандарт должен будет представить свою позицию.

«В мире телекоммуникаций существует множество технологий, которые на первый взгляд кажутся анахронизмом и, на первый взгляд, их можно было бы ликвидировать, — отмечает медиаэксперт Михаил Казарцев. — Например, телеграммами уже давно никто не пользуется. Однако телеграммы являются единственным видом документальной электросвязи и отказаться от них нельзя. Точно также и в случае с трансляцией сигналов точного времени нужно учитывать масштабы страны и то обстоятельство, что у них есть свои потребители».

Как происходит измерение сигналов точного времени

Исторически основной шкалой измерения времени была GMT – среднее солнечное время меридиана, проходящего через прежнее место расположения Гринвичской королевской обсерватории в Лондоне. Современной версией шкалы GMT является UT1 – время на среднем гринвичском меридиане, учитывающее движение земных полюсов.

Шкала UT1 неудобна в гражданской жизни из-за ее неравномерности, в связи с чем в 1964 г. была введена новая шкала – Всемирное координационное время (UTC). Оно связывает шкалу UT1 и шкалу строго равномерного Международного атомного времени (TAI), формируемой Международным бюро мер и весов (BIPC) на основе лучших существующих реализаций секунды в системе СИ. TAI представляет собой реализацию земного времени (TT) и имеет тот же темп. Вопросы передачи сигналов точного времени регулируются документами Международного союза электросвязи (ITU).

Между UTC и UT1 накапливается расхождение, так как шкала UT1 неравномерна и одна атомная секунда не равна в точности одной секунде UT1. При этом разница между UTC и UT не должна превышать 0,9 с.

Для согласования времени UTC со средним временем UT1 в шкалу UTC иногда добавляется дополнительная («скачущая») секунда. Это может происходить 30 июня или 31 декабря. Теоретически возможно и вычитание секунды, но начиная с момента первого изменения в 1972 г. его не происходило.

Система ГЛОНАСС в настоящее время реализует шкалу времени со «скачущей» секундой в соответствии с принятым международными рекомендациями и полностью синхронизирована с национальной шкалой времени UTC. Шкала системного времени ГЛОНАСС корректируется одновременно с плановой коррекцией на целое число секунд шкалы UTC, которую проводит Международное бюро мер и весов (BIPC) по рекомендации Международной службы вращения Земли (IERS).

Проблема «скачущей» секунды

В связи с постепенным замедлением вращения Земли дополнительную секунду приходится вводить все чаще, что послужило причиной для обсуждения вопроса об изменения шкалы времени.

С 1999 г. после соответствующего доклада на Консультативном комитете по времени и частоте, на глобальном уровне идут дискуссии на теме переопределении шкалы UTC и вопроса о «скачущей секунде». В докладе было отмечено, что существующее определение шкалы UTC создает неудобства и проблемы для растущего числа потребителей, которые требуют равномерной непрерывной шкалы времени. Эту шкалу времени предлагалось определить новой мировой опорной временной системой.

В последующей дискуссии была поддержана идея новой непрерывной шкалы времени на основе секунды СИ с отменой «скачущей секунды». В соответствующую дискуссию были вовлечены ITU, IERS и Международный союз геодезии и картографии (IUGG).

В то же время в ходе дискуссия на уровне стран-членов ITU так и не было достигнуто согласие относительно выбора способа и метода реализации непрерывной шкалы времени. В связи с этим в 2015 г. было принято решение продолжать применять UTC до проведения Всемирной конференции радиосвязи в 2023 г. Работы по этому вопросу ITU ведет совместно с BIPC, Международным комитетом мер и весов и Генеральной конференцией мер и весов.

В ходе соответствующих работ было установлено возможное негативное последствие на работу целого ряда существующих систем различных радиослужбы, связанное с изменением определения UTC. Например, для спутниковых систем продолжительность переходного периода должна составлять 10 лет.

В проекте решения ГКРЧ предлагается сохранить термин UTC, пересмотрев при этом ограничения на максимальное расхождение между временем UT1 и UTC с тем, чтобы удовлетворить потребности нынешнего и будущих сообществ пользователей. Также предлагается предусмотреть переходный период, продолжительность которого должна учитывать планируемый срок использования оборудования, и обеспечить принцип обратной совместимости для потребителей всех категорий.

Кроме того, в Росстандарте отмечают, что изменение подхода к формированию шкалы UTC может привести к необходимости проведения доработки бортового оборудования глобальных навигационных спутниковых систем, наземных станций службы стандартных частот и сигналов времени, осуществляющих передачу ЭСЧВ, а также навигационной и частотно-временной аппаратуры потребителей.

Arduino: светодиодные часы с синхронизацией времени

Захотелось к себе в комнату повесить цифровые часы на стену. Покупать готовые было не интересно, хотелось собрать что-нибудь самому. Встал вопрос об отображении цифр. Было два варианта: либо покупать семисегментные индикаторы, либо паять матрицу из светодиодов. Первый вариант отпал по причине отсутствия больших индикаторов в магазинах, а заказывать и ждать долго не хотелось. К тому же они недешёвые. Второй вариант требовал большого количества светодиодов и огромного времени на их последующую пайку.

Но тут я увидел в магазине светодиодные ленты и всё сразу решилось. В статье фотоотчёт по изготовлению таких часов и схемы с исходным кодом.

Итак, вот она, светодиодная лента:

Питается от постоянного напряжения 12 вольт. Лента состоит из соединённых между собой светодиодов размещённых на полимерной основе, с обратной стороны — самоклейка.

Ленту можно резать! И это самое главное. Места реза обозначены меткой и имеют с двух сторон контакты для пайки. Каждое такое звено состоит из трёх светодиодов и резистора, соединённых последовательно. Звенья же соединяются вместе параллельно. Таким образом, каждое звено питается от напряжения 12 вольт. Длина отрезка ленты равна 5 сантиметрам.

Ленты есть разные по мощности. Соответственно, если нужны часы для уличного применения, то необходимо брать помощнее. Для домашнего — самые тусклые, иначе в комнате будет светло как днём (не шучу).

Список того, что нам понадобится для сборки часов:

• корпус;
• 29 отрезков светодиодной ленты;
• Arduino;
• RTC (часы реального времени) на микросхеме DS1307;
• Ethernet-shield Wiznet W5100;
• 4 микросхемы PCF8574;
• 4 микросхемы ULN2003A;
• 2 резистора по 1.5 кОм;
• 1 резистор на 3 кОм;
• npn-транзистор, любой на напряжение питания 12 вольт и более;
• блок питания 12 вольт;
• макетная плата (либо можете вытравить свою), монтажные провода;
• синяя изолента 🙂

Теперь надо всё подключить по следующим схемам:

Ethernet-shield нам понадобится для подключения к Интернету, чтобы можно было синхронизировать часы с NTP-сервером.

Микросхемы PCF8574 — 8-битные расширители для шины I2C:

Их распиновка следующая:

• VDD — питание 5 вольт;
• SDA, SCL — шина I2C;
• A0..2 — пины для установки адреса микросхемы;
• P0..7 — входы/выходы;
• VSS — земля.

Адресация PCF8574:

ULN2003A — сборка Дарлингтона. Распиновка:

• COM — питание 12 вольт;
• E — земля;
• 1..7B — входы;
• 1..7C — выходы.

Микросхема является инвертирующей. То есть при подаче логической единицы на вход, на соответствующем выходе появляется земля.

Корпус часов я сделал из дерева:

Светодиодную ленту нарезал на кусочки и приклеил в виде восьмёрок на пластик:

Теперь собираем схему и припаиваем «восьмёрки». Плюсовые выводы ленты подключаем все вместе к +12 вольт, минусовые к ULN2003A:

Всё светится, отлично.

Для подключения точек нам понадобится любой npn-транзистор на напряжение не менее 12 вольт. Я взял первый попавшийся под руку. Это оказался C5027F-R. Ищем даташит на него, определяем местоположение коллектора, эмиттера и базы. Подключаем по схеме. Светодиоды LED1, LED2, LED3 и резистор R4 — расположены на отрезке ленты. Плюсовой вывод подключаем к питанию 12 вольт, минусовой — к коллектору транзистора. Средний светодиод заклеиваем чёрной изолентой, чтобы его не было видно.

Чтобы в комнате ночью не стало светло от таких часов, я заклеил все светодиоды двумя слоями синей изоленты и листом полупрозрачного синего пластика:

А затем всё сверху закрыл стеклом. Получились вот такие часы:

Ну и конечно исходный код скетча:

Смотрим строки 16-20:

mac — MAC-адрес Ethernet-shield. В принципе, можете оставить таким же.

clock_addr — адреса микросхем PCD8574 на шине I2C. Если не меняли, то должны быть такими же. Определить адреса можно с помощью скетча i2c_scanner, который есть в конце статьи.

timeServer — IP-адрес NTP-сервера.

timeZone — номер часового пояса.

Видео посетителей сайта, оставленные ими в комментариях:
Павел:

Работа проверялась с Arduino IDE v1.0.5-r2.
Библиотеки являются собственностью их авторов!

AndHacker :

2 сентября 2014 в 23:31

Часы с синхронизацией времени по интернету, это что-то новенькое!
Вот, если часы дома не синхронизируются — это проблема, секунду в секунду их всё равно не настроить…
Классные часы, в темноте наверно светятся клёво:)

NightFlash :