Holografické hodiny

Autori:	Adriána Selepová, Oliver Lachkovič
Študijný odbor:	Aplikovaná informatika	3. Bc. (2018)

Opis projektu

Cieľom tohto projektu bolo vytvoriť tzv. Holografické hodiny.

Prečo?

Tento projekt nás zaujal na základe digitrónov alebo inač nazývaných číslicových výbojek.Kdedže digitróny sú elektronické súčiastky ,plynom plnené výbojky so studenou katódou, bolo by to pre nás veľmi obtiažne niečo také vyrobiť, našli sme alternatívu ako niečo také napodobniť.

Využité technológie

Laserový vyrezávač
Arduino Uno
RTC

Materiál

28 x vygravirované plexisklo
28 x LEDka
Preglejková krabička
Arduino Uno, RTC modul
BreadBoard,prepojovacie káble
4 x ShiftOut registre

Návod

V návode v krátkosti popisané základné kroky prípravy a zhotovenia produktu:

Návrh 7 segmentových plexisiek
Návrh krabičiek
Vyrezanie potrebných materiálov : 28 plexiskiel vygravírovaných podľa 7 segmentov na displeji, drevená krabička na osadenie čísel
Zapojenie potrebnej elektroniky
Naprogramovanie hodiniek
Osadenie naprogramovanej a zapojenej dosky do krabičky

Analýza

Návrh plexiskiel bol zozačiatku obtiažny kedže sme chceli mat všetky čísla vygravirované a teda si navrhnúť rôzny štýl font-u. Kedže sme po čase zistili, že 7 segmentov bude najoptimálnejšie riešenie, kde by sme nemuseli vyrezávať cez 40 plexiskiel , navrhli sme teda ako by mali tieto jednotlivé segmenty vyzerať.

Aby sme mali kde osadiť naše plexiskla museli sme vymysliet krabičku s výrezmi,v ktorých boli osadené plexiskla.Potom sme sa zamerali na zapojenie elektronických súčiastok a technológií, ktoré sme potrebovali k tomuto projektu. Najpodstatnejšou časťou však bolo vymyslieť(alebo nájsť :D ) kód, podľa ktorých hodinky budú vypisovať správny čas.

Popis riešenia

V prvom rade sme si potrebovali vyrezať krabičku a plexiskla .Krabičku sme zhotovili na základe širky medzier a plexiskiel.Šírku plexiskla sme nastavili na 3cm a výšku 10cm ,avšak museli sme rátať aj hĺbkou osadenia do krabičky čo vychádzalo na cca2-3cm.Medzi týmito výškami plexiskla 3-10 sme nakreslili jednotlivé segmenty.

Po návrhu a vyrezaní skiel a krabičky sme sa pustili do zapojenia elektroniky. Pri zapájaní elektroniky sme sa snažili pozápajať v prvom rade naše Arduino s Shiftout registrami

Kedže v elektronike sme nováčikovia , riadili sme sa schémami , ktoré sme našli pri podobných projektoch , v nasledújucom obrázku je detailnejšie popísané zapojenie Shiftout registrov s LED svietilami a Arduinom Schéma zapojennia

Diagram na podrobnejšiu schému zapojenia

Schéma zapojenia Arduina s RTC modulom

Tu sú schémy na vyrezávanie plexiskla aj krabičky: Súbor:Laser.zip

Algoritmus a program

Výsledný program sme naprogramovali v C cez prostredie Arduino. V princípe sme si nasetovali čas , a potom následne cez RTC modul sme si vytiahli čas a "rozparsovali" sme si ho na hodiny a minuty.

Pred tým než sme napísali kód nižšie sme si však museli setnuť čas(koľko hodín bolo po zapojení RTC a skompilovaní programu )

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  pinMode(dataPin, OUTPUT);

  Wire.begin();
  rtc.begin();

 rtc.setDOW(WEDNESDAY);     // Túto časť ani Dátum nepotrebujeme ale keď chceme tak možme pre lepši pocit
 rtc.setTime(23, 29, 0);     // Nasetovanie času 
 rtc.setDate(23, 5, 2018);   // Nasetovanie datumu kedy sme skompilovali a vložili algoritmus na dosku
  
 
}

V tomto programe možme vidieť algoritmus pomocou, ktorého sme si čas rozparsovali a rozsvietili LED diódy.

/* Na začiatku sme si museli  includnuť knižnice , ktoré budeme potrebovať */

#include <Wire.h>
#include <RTClib.h>


RTC_DS1307 RTC;

const int dataPin = 11;  // zapojenie arduino pin 12 k Shiftout pin 3 serial in (SER IN)
const int latchPin = 8; // zapojenie  arduino pin 10 k  Shiftout pin 12 latch signal (RCK)
const int clockPin = 12;  // zapojenie  arduino pin 9 k Shiftout pin 13 clock (SRCK)


// pole čísel nám znázorňuje sučet čisiel, ktoré LEDKY sa nám rozsvietia aby vykreslili čislo
const int digits[10] = {63, 6, 91, 79, 102, 109, 125, 7, 127, 111}; 
void setup() {
  Serial.begin(9600);

  //set pins to output so you can control the shift register
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);[[Súbor:
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  Wire.begin();
  RTC.begin();
  if (! RTC.isrunning()) {
    RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
  } // end if
} // end void setup


void loop() {
   // RTC nám zistí  reálny čas odkedy sme ho setli
  DateTime now = RTC.now();
  int thehour = now.hour();

  int hour_tens = thehour / 10;
  int hour_ones = thehour % 10;

  int minute_tens = now.minute() / 10;
  int minute_ones = now.minute() % 10;

  //Vypis na overenie či nám ide správne čas
  Serial.print(now.hour());
  Serial.print(":");
  Serial.print(now.minute());
  Serial.print(":");
  Serial.print("\n");
  digitalWrite(latchPin, LOW);
  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, digits[hour_tens]);
  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, digits[hour_ones]);
  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, digits[minute_tens]);
  shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, digits[minute_ones]);


  //rozsvietenie LED
  digitalWrite(latchPin, HIGH);
}

V tomto odkaze je kompletný zdrojový kód programu avšak bez prvej časti.Tá sa robi samostatne.

Zdrojový kód: main.c

Výsledok

Výsledok našej práce sa takmer podaril až na zle vyriešenie problému s osvetlením plexiskiel.Tento problem by sme mohli vyriesit možno inou farbou LED diód alebo iným gravírom(verím, že problém je v gravíre alebo návrhu plexiskla, kedže sme využili vysokosvietivé diódy).Nešťastím tohto projektu mohlo byť však aj osadenie LED diód alebo nedostatok diód osviecujúcich plexisklo.

Použité zdroje: [1] Real-Time tutoriál [2] Rozsvietenie LED a parsovanie času