Электронные часы из жесткого диска часть 1

Специально 92 для mozgochiny.ru

У вас есть сломанный жёсткий диск? Или вы знаете, где такой можно найти… Готовы ли вы превратить такой «винчестер» в уникальные часы?

Этот проект требует только немного мастерства, изобретательности и знаний электроники.

В статье представлены две версии часов: простая без циферблата и та, которая показывает время.

В простой версии вы можете видеть три стрелки, что по внешнему виду напоминают простую «механику». Три стрелки – часовая, минутная и секундная. Красная часовая, зелёная – минутная, синяя – секундная.

Во второй версии жёсткий диск может отображать время.

Пластина из жёсткого диска вращается со скоростью больше 60 раз за секунду. Если прорезать узкую щель на пластине, это позволит светодиодам просвечиваться, а за счёт скоростного вращения можно обмануть глаз, создав стабильное изображение. Это явление известно, как «сохранение зрения» (POV). Есть много проектов, где светодиоды (перемещаются или перемещается сам наблюдатель) используются для создания образов. Светодиоды, что используются в этом проекте не двигаются. Изображение строится с использованием интерференционных прорезей вращающегося диска.

Версия, что отображает числа, более сложная… Вы можете легко увидеть время, при этом на заднем плане будет отображаться анимация.

Шаг 1: Введение

Система работает синхронно с прорезью в диске. Самоделка использует внутренний таймер для отсчета каждого оборота. Это достигается с помощью датчика Холла, который вызывает аппаратное прерывание при каждом полном обороте диска. Микроконтроллер использует время оборота и фазу для планирования секундного внутреннего таймера. Этот секундный таймер использует прерывание при планировании синхронизации светодиодов, зажигаться десятки тысяч раз в секунду, чтобы построить стабильное, видимое изображение.

Меньше, чем за 60 долларов вы можете собрать себе часы своими руками. Они компактные и не производят сильный шум при эксплуатации.

Шаг 2: Список материалов

Вот то, что вам нужно:

• Повреждённый жёсткий диск винчестера форм-фактором 6,35 см (2,5 дюйма);
• 30-40 Вт паяльник с тонким наконечником;
• Припой;
• Плоскогубцы;
• 3 мм винты с шестигранной головкой и отвертка;
• Дрель;
• Свёрла;
• Супер клей;
• Термопистолет для термоклея.

Электроника:

• 0.5 м (лучше купить 1 м) 5050 RGB светодиодной ленты;
• AH175 датчик Холла;
• ATmega8A SMD;
• DS1307 SMD;
• TDA1540AT SMD;
• Держатель под 3 В батарею;
• 12VDC 1A блок питания;
• DC jack 3 pin (3-х контактное гнездо-штекер);
• LM2596 SMD;
• 5 позиционный тактильный выключатель;
• 2-контактная кнопка SMD;
• Катушка, конденсаторы, резисторы, светодиоды, транзисторы, провода;
• ...(схема в файле).

Акриловые пластины для коробки и диска.

Шаг 3: Разбираем жесткий диск

Используем гексагональную отвёртку для открытия крышки.

Далее, разбираем диск на составные компоненты. Удалим весь узел чтения/записи.

Снимем крепежные шайбы и достанем пластины. Убедитесь в том, что сохранили винты, прокладки и пластины.

Примечание: сохраните считывающую головку целой.

Магниты жёсткого диска имеют сильные магнитные поля, поэтому положите их подальше от электронного оборудования, чтобы избежать возникновения помех.

Пусть все компоненты, кроме кронштейна жёсткого диска, будут находиться в запечатанной коробке, что защитить их от пыли. Позже соберём их обратно.

Шаг 4: Сверлим отверстия

Используя 3 мм и 5 мм сверло, просверлим отверстия в там где показано на рисунке. Установим светодиод и провод датчика через это отверстие.

Шаг 5: Подключим двигатель BLDC

Двигатель, что был установлен в винчестере (бесщёточный постоянного тока) имеет 4 контакта: COM, MOT1, MOT2, MOT3.

Припаяем 4 небольшие провода к контактам двигателя. Они будут подключаться к выходу мотора.

Сварной шов очень маленький и легко может сломаться. Поэтому зальём место пайки горячим клеем.

Шаг 6: Датчик Холла

Поставим датчик на край пластины, где будет прикреплен магнит, что будет генерировать сигнал микроконтроллеру.

Датчик Холла AH175 имеет 3 выхода: один для GND, один для VCC и один для сигнальных контактов.

Используем нагрузочный резистор 10 кОм, для подтверждения того, что на входах микроконтроллера устанавливаются ожидаемые логические уровни.

Припаяем датчик на небольшую печатную плату с отверстием для винта, что будет фиксировать её положение.

Шаг 7: Тестирование ленты с RGB светодиодами

Для достижения наилучшего эффекта, необходимо «окружить» пластину светодиодами.

В проекте использовалась 5050 RGB светодиодная лента. На одном метре этой ленты расположены 60 светодиодов.

Если вы используете стандартный жесткий диск на пластине должно поместиться порядка 12 светодиодов.

Светодиодная лента может быть разделена на три части. Одна часть будет состоять из 16 светодиодов. Это позволит оставить промежуток для размещения датчика, где будет располагаться устройство чтения/записи. Убедитесь, что вы отрезали ленту по линии между медными вкладками, Разрез в другом месте может нанести повреждения ленте и сделает её бесполезной.

Если на ленте, что вы собираетесь использовать нет проводов, следует припаять провода питания. Определим расположение красного, синего, зелёного цвета и 12 В питания и припаяем четыре провода к медным вкладкам. Залудим контактные площадки перед пайкой. После подключения проводов помните о том, что места соединений хрупкие. Проверим работоспособность ленты используя 12 В блок питания.

Шаг 8: Прикрепляем светодиодное кольцо к жёсткому диску

Перед установкой полосы на диск, пропустим провод через отверстие. Затем запаяем провода светодиодов. Будьте очень осторожными, чтобы не выломать медные дорожки.

Капнем по капле суперклея, медленно прикрепим полоску светодиодной ленты на стенку камеры, при этом плотно прижимая её для прочности соединения. Это необходимо, так как светодиоды крепятся заподлицо, поэтому работайте медленно и осторожно.

Шаг 9: Делаем фон

Большинство жёстких дисков имеют чёрный матовый цвет. Это не лучшей цвет для красивого подарка, поэтому сделаем зеркальную поверхность.

Возьмём кусок толстой, белой бумаге (фотобумага для струйных принтеров) и обведём контуры пластины. Вырежем бумажный круг и расширим центральное отверстие на несколько миллиметров. Наденем его на шпинель и прижмём его вниз к камере с пластинами. Она будет выступать в качестве белой отражающей подложки, что позволит усилить яркость цветов.

Расположив фон, убедимся в том, что шпиндель может свободно вращаться. Если он не может свободно вращаться, расширим центральное отверстие фона.

Шаг 10: Устанавливаем датчик Холла на жесткий диск

Осциллограф идеально подходит для проверки датчика, но вольтметр также прекрасно может справиться с этой задачей. Убедитесь в том, датчик  прекрасно обеспечивает высокую точность передачи сигнала, когда магнит проходит мимо.

Установим датчик на винт жесткого диска.

Шаг 11: Питание, RTC, кнопки

Питание:

Поскольку часам для питания нужен большой ток (для двигателя и микропроцессора) использовал LM2596 5V 3A.

Соберём простую схему блока питания на LM2596 и несколько других компонентов.

Для питания светодиодов используем 12 В (будут гореть с максимальной яркостью), а для микроконтроллера и двигателя – 5 В.

Кнопки:

В проекте использовался 5 позиционный переключатель. Более подробную информацию о данном выключателе вы можете найти на фотографиях. Этот переключатель довольно компактный, поэтому можно легко сделать печатную плату под него. В нём 10 контактов, в том числе 4 контакта Common, два – Center и четыре для управления на других направлениях (вправо, влево, вверх, вниз).

В этом переключателе нажимаем центральную кнопку для установки Set /OK, правую для перехода к установке, левую для перехода на предыдущий уровень, вверх, чтобы увеличить время/дата/месяц, а для уменьшения вниз.

Часы реального времени Real Time Clock (ЧРВ):

В качестве ЧРВ будем использовать DS1307. Благодаря низкой стоимости, лёгкости монтажа и надёжности она сможет работать на протяжении нескольких лет, благодаря батарее. До тех пор пока она питается от батарейки, DS1307 будет весело тикать, отсчитывая время, даже если часы отключаться от блока питания или перепрограммируются.

Шаг 12: BLDC контроллер двигателя

TDA5140AT предназначен для управления, двигателем BLDC. Разработаем схему в соответствии с технической документацией производителя.

При использовании, двигатель может остановить вращение и сделать "EK EK EK ...". Чип микроконтроллера также нагреется после этого действия. Решение заключается в том, чтобы добавить фильтрующий конденсатор близко к выводам питания микросхемы.

Шаг 13: Схема

Схема была разработана и сохранена в формате .pdf.

Схема

Продолжении следует....

ЧАСТЬ 2

( Специально для МозгоЧинов #Recycled-Hard-Drive-Clock-FuneLab" target="_blank">)