Сразу оговорюсь, что в RGB-ленте (имеющейся в моем распоряжении) в качестве общего провода используется «+» (общий для всех цветов анод). Соответственно, в схеме часов сегменты (фрагменты ленты) управляются по аноду, а цвета – по катоду. Следовательно, индикатор, построенный на фрагменте ленты, может быть только «общекатодным». Какие-либо другие варианты в данном случае исключены (либо неоправданно сложны). Схема коммутатора индикатора на RGB-ленте приведена на рис.1.
Рис.1 Принципиальная схема коммутатора
Коммутатор является преобразователем сигнальных уровней любой исходной схемы часов в уровни, совместимые с параметрами нагрузки (ленты) и ее полярностью. Транзисторы Q1-Q4 управляются сигналами переключения разрядов исходной схемы, инвертируют его и, в свою очередь, управляют группами неинвертирующих RGB-ключей (по 3 ключа на группу) в таком соответствии: Q1—>Q20,Q24,Q26; Q2—>Q21,Q25,Q27; Q3—>Q22,Q28,Q30; Q4—>Q23,Q29,Q31. Поразрядное управление «групповых» ключей осуществляется по эмиттерам транзисторов (ток управления которыми определяется резисторами R8…R15), «цветовое» — по базам транзисторов каждой из групп трехфазным сигналом с выходов регистра (U1.1), тактируемого генератором на элементах ИЛИ-НЕ (U2.2, U2.3). Элемент U2.1 обеспечивает регистру «трехфазный» режим работы. Ключи на транзисторах Q5…Q19, Q32 обеспечивают зажигание сегментов, состоящих из фрагментов RGB-ленты.
Исходная (базовая) схема часов может быть любой, но в данном случае использовалась схема для управления обычным семисегментным индикатором с общим анодом (рис.2). Печатная плата (рис.3) разрабатывалась именно под эту комбинацию (часы с управлением индикаторами с ОА + коммутатор). Для варианта с «базовым» использованием «общекатодных» индикаторов достаточно будет проинвертировать входные сигналы коммутатора с помощью логических инверторов, например (в данной статье не рассматривается).
Рис.2 Принципиальная схема базовой части часов
Частота коммутации цвета индикации может быть выбрана практически любой с помощью элементов C7, R22, PR1. В варианте, не рассматриваемом в данной статье, где часы работают в автономном режиме, а индикация включается при фиксации движения в помещении, цвет индикации меняется при каждом включении индикации с последующим гашением индикатора. Для этого достаточно вместо сигнала генератора (U2.2, U2.3) на тактовый вход регистра подавать сигнал с выхода датчика присутствия.
Рис.3 Плата часов в сборе и размещение на панели индикатора
Рис.4 Внешний вид часов (макет)
Об особенностях часов с индикаторами на светодиодных лентах. В целях бесперебойной работы часов в режиме неотключаемой индикации, в конструкцию встроены достаточно емкие литий-ионные аккумуляторы, заряжаемые стандартным USB-модулем (Рис.5) зарядки с встроенной защитой от разряда аккумулятора. Для него предусмотрено установочное место на плате часов. Базовая часть часов питается непосредственно от аккумулятора (менее 2мА при 3,3В…4,1В). Схема индикации может быть запитана с помощью любого повышающего преобразователя, способного стабильно работать в указанном выше диапазоне напряжений. В данном случае использовались преобразователи, широко предлагаемые на Али Экспресс (не реклама) и для двух модификаций (рис.5) на плате предусмотрены установочные места. Напряжение питания сегментов RGB-индикатора выбрано достаточным для равномерной индикации в любом цвете включения при достаточной яркости (+10,5В). Максимальное потребление индикатором (включены все сегменты) не превышает 120мА при примененном типе ленты и указанном напряжении питания индикатора. Общее потребление схемы от аккумулятора по току при напряжении 3,7В в среднем — 270мА При этом время работы часов при проверке в автономном режиме составила не менее 30 часов (далее — не проверялось) при использовании 2х параллельно включенных аккумуляторов от б/у 3-элементной батареи ноутбука (48Вт/ч).
Рис.5 Модули, использованные для встраивания в схему часов
Авторское описание схемы часов, использованной в качестве базовой схемы, приведено здесь http://www.kaligraf.narod.ru/kaligraf_narod_002.html. Схема (авторская часть) и прошивка часов остались без изменений при использовании с описанными в данной статье модификациями. Автору, чьи плоды труда были использованы для данной модификации, выражаю благодарность за качество работы неоднократно повторенной мною конструкции в разных вариантах.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| R2R5, R7 | Резистор | 2k2 | 5 | |||
| R8…R15 | Резистор | 1 кОм | 8 | |||
| R16…R19, R28…R30 | Резистор | 4k7 | 7 | |||
| R20, R21, R23…R27, R31 | Резистор | 33 кОм | 8 | |||
| R22 | Резистор | 560 кОм | 1 | |||
| PR1 | Подстроечный резистор | 1M | 1 | |||
| C3, C5 | Электролитический конденсатор | 47uF | 2 | |||
| C4 | Электролитический конденсатор | 100uF | 1 | |||
| C1, C2 | Конденсатор | 33 пФ | 2 | |||
| C6, C7 | Конденсатор | 1 мкФ | 2 | |||
| U2 | Микросхема логическая | CD4001 | 1 | |||
| U1 | Микросхема логическая | CD4015 | 1 | |||
| DD1 | МК PIC 8-бит | PIC16F628A | 1 | |||
| Q1…Q4, VT1, Q5, Q7, Q9, Q11, Q13, Q15, Q17, Q19.Q20…Q31 | Биполярный транзистор | 2N5551 | 26 | |||
| VT2, Q6, Q8, Q10.Q12.14.Q16.Q18.Q32 | Биполярный транзистор | 2N5401 | 9 | |||
| ZQ1 | Кварцевый резонатор | 4МГц | 1 | |||