Проекты : Часы, будильники, календари, таймеры

Спутник Wi-Fi или ламповые часы с управлением смартфоном

Платы без деталей + контроллер + ESP-01 = 4.000 руб
Детали по списку (без ламп, МК и ESP-01) + гнёзда-обоймы = 1.000 руб
Лампы ИН-4 + декатрон ОГ4 = 1.000 руб
Услуги пайки/сборки = 1.500 руб
Блок питания 5 Вольт = 500 руб
Услуги почты из Саратова по России = 300 руб
Заявки в почту ntv1978@mail.ru

Питание: 5 Вольт, 400мА

Лампы: ИН-4 + декатрон ОГ4

Комбинированное управление:

– механическими кнопками,

– смартфоном iOS, Android, ПК,

– удалённо через Интернет.

Поддержка автономного хода: DS3231SN.

Функция NTP синхронизации времени через Интернет.

В 2016 году была сделана мега популярная модель часов "Спутник GPS" с синхронизацией времени по спутникам. Часы показали хорошую повторяемость и простоту сборки из набора. В "Спутник GPS" заложены недокументированные инструкции для управления часами через интерфейс UART. К этим часам технически просто подключается недорогой модуль Wi-Fi для дистанционного управления со смартфона. Новую модель часов назовём "Спутник Wi-Fi" (звучит как название вакцины "Спутник V").

Монтажный рисунок плат (вид спереди и сзади).

Конструктивно часы состоят из двух плат – индикации и управления. В основном применены детали для монтажа в отверстия и детали с крупным шагом для поверхностного монтажа. Это требует минимальных навыков пайки у начинающих радиолюбителей.

Монтаж деталей рекомендуется проводить по порядку таблицы.

Применён Wi-Fi модуль ESP-01 на микроконтроллере ESP8266. Для подключения достаточно двух линий питания и двух линий (Rx и Tx) для обмена данными по UART. Крошечные габариты ESP8266 позволяют делать по-настоящему портативные устройства с Wi-Fi интерфейсом.

Цена модуля ESP-01 на уровне 60 рублей.

Продаётся здесь https://aliexpress.ru/item/32582736130.html

21.12.20 оплачено, 03.01.21 получено в Саратове, в пути 2 недели.

Трек UM377487812HK бодро трекался.

Процесс сборки занимает около 2 часов. Для пайки нельзя использовать активные (кислотные) флюсы. Рекомендуется припой ПОС-61 и спирто-канифольный флюс. Для отмывки используйте изопропиловый спирт и кисточку с жёстким ворсом (или зубную щётку).

При монтаже светодиодов и микросхем соблюдайте положение ключа.

Светодиоды подключены по цепочке слева направо; если светодиод смонтирован неправильно, то этот светодиод и светодиоды правее работать не будут. Припаиваем стабилизатор питания AMS1117 и часовую микросхему DS3231.

Устанавливаем в отверстия резисторы и диоды. Полоска на корпусе диодов должна быть ориентирована как и полоска на маркировке на плате. Перед установкой резисторов проверьте номиналы мультиметром. Для удобства монтажа по углам платы прикрутим винты.

Подправляем взаимное расположение резисторов и диодов, затем припаиваем.

Расставляем транзисторы, конденсаторы, дроссель. У транзисторов рассматриваем маркировку на корпусе. У полярных (больших) конденсаторов соблюдаем полярность – плюс у конденсатора к плюсу на маркировке на плате.

Еще раз проверяем полярность у конденсаторов по маркировке на плате и припаиваем детали. Стараемся паять так, чтобы припой прошел сквозь отверстие и образовал галтель у вывода с двух сторон платы. Если припой не проходит – переверните плату и пропаяйте вывода.

Делаем обрезку выводов. После обрезки пройдитесь паяльником "по пенькам" выводов для наведения красоты. Расставляем микросхемы. Проверяем положение ключа у микросхем, прихватываем несколько выводов и затем пропаиваем полностью вывода  микросхем. Припаиваем межплатные гнёзда.

Переворачиваем плату, припаиваем держатель батарейки, пищалку, разъем питания. Кнопки и Wi-Fi модуль ESP-01 припаивать после отмывки и просушки платы. Кнопки отмывкой не мочить!

Часы могут работать без модуля ESP-01 и часы настраиваются механическими кнопками.

Отмойте светодиоды перед установкой гнёзд под лампы. Для стройности монтажа одеваем гнёзда на вывода лампы. Гнёзда одеваем без усилий, т.к. после пайки лампу нужно извлечь из гнёзд. Механические нагрузки на вывода лампы могут привести к повреждению цоколя, потери герметичности и порче лампы. Далее вставляем гнёзда в отверстия платы и припаиваем.

После пайки обрезаем торчащие вывода гнёзд и пропаиваем "пеньки" не снимая лампы. Припаиваем межплатные вилки. На выходе должна получиться такая плата индикации. 

Платы отмываем, продуваем, сушим, осматриваем на просвет и, если есть, устраняем непропаи и волосковые замыкания. Следует тщательно очистить и просушить межплатные разъемы.

На гнёзда одеваем прозрачные акриловые обоймы. Обоймы обеспечивают жёсткость фиксации ламп и красиво рассеивают свет светодиодов. Припаиваем кнопки и Wi-Fi модуль ESP-01.

Устанавливаем батарейку CR2032. Без батарейки часы работают. Батарейка поддерживает ход времени, если будет отключен блок питания. Ресурс батарейки ~5 лет.

Монтируем лампы в панели, монтируем плавно и без усилий. Декатрон ОГ4 вставляется в отверстия платы с некоторым усилием и скрипом пластика; пайка декатрона не требуется.

ВНИМАНИЕ!

1. Напряжение питания схемы 5 В (Вольт) и не менее 400 мА (Миллиампер).

Напряжение больше 6 Вольт выведет схему из строя.

2. Не рекомендуется включать часы без ламп или в разобранном состоянии;

преобразователь высоковольтного напряжения должен работать с лампами.

3. В цепях питания присутствуют потенциально опасные напряжения. Не касайтесь открытых участков схемы и исключите замыкание выводов компонентов посторонними предметами.

Реализовано три сценария управления часами:

– без Wi-Fi механическими кнопками для домохозяек;

– смартфоном через Wi-Fi подключение к часам;

– удаленно через Интернет для энтузиастов.

Часы имеют три механические кнопки – крайними кнопками настраивается время, центральной выбирается подсветка. При срабатывании будильника любая кнопка отключает будильник.

Сброс настроек для сброса пароля Wi-Fi и отключения всех функций (кроме часов):

– нажать и удерживать две крайние кнопки (центральная отжата);

– отключить и включить питание часов;

– отпустить кнопки.

Подключение смартфона к часам:

– включить питание часов;

– включить Wi-Fi в смартфоне;

– подключиться к Wi-Fi точке "NIX" (пароль после сброса не нужен).

Вход в настройки часов на смартфоне:

– откройте в смартфоне браузер (Chrom, Safari…);

– в адресной строке наберите 192.168.1.222 и откройте страницу настройки часов.

Альтернативный адрес страницы настроек в смартфонах http://nix.local

Затем браузер будет понимать сокращённо nix.local или заглавными NIX.LOCAL

Далее скриншоты доступных настроек (на выбор на русском, английском, немецком языках).

Примечание. Настройки из часов  загружаются в момент загрузки или обновления страницы. Если страница была свернута или было открыто другое окно в браузере – настройки на странице часов могут стать не актуальными; для этого просто обновите страницу. Как пример, мобильный банк, когда деньги с карты потрачены, а баланс в открытом окне счёта не уменьшился (чудо).

Автономный отсчёт времени поддерживается часовой микросхемой DS3231SN с повышенной точностью хода. По сути, достаточно один раз выставить время. После включения питания часов Вы будете сразу видеть точное время, независимо от смартфона, роутера и Интернета. Настройку времени в часах можно сделать одним нажатием на кнопку "Системное время"; будет выставлено время, которое сейчас в Вашем смартфоне.

Для полноценной работы часов и комфортного управления сетевые настройки можно не менять.

Сетевые настройки и выбор языков находятся по адресу 192.168.1.222/admin

или по альтернативному адресу nix.local/admin

NTP синхронизация – это получение точного времени из Интернета.

Часы соединяются с Интернетом через роутер (или иную точку доступа).

При этом роутер автоматически назначает часам новый, заранее неизвестный, IP-адрес.

URL адрес сервера точного времени time.nist.gov  

Существуют другие сервера (адреса) точного времени.

Как работает NTP синхронизация в часах?

После подачи питания часы автоматически подключаются к роутеру, получают точное время (и дату) и сразу же отображают новое время. Эти процессы занимают 3-4 сек. Затем часы получают точное время (т.е. синхронизируются) через каждые 60 мин. После подключения к роутеру часы в Wi-Fi сети не отображаются.

Если пропала связь с роутером (например, роутер выключился), часы вновь появляются в Wi-Fi сети и к часам можно подключиться как описано ранее.

Для справки.

1. В Wi-Fi сети одновременно не могут присутствовать устройства с одинаковыми Wi-Fi именами.

Если у Вас несколько часов с Wi-Fi интерфейсом, то все часы должны иметь разные имена.

2. К одним часам могут быть одновременно подключены до четырёх устройств.

Например, к часам можно подключить три смартфона и планшет; и одновременно управлять.

Между очередными синхронизациями можно зайти в часы и сделать настройки.

Для эксперимента можно настроить неправильное время и дату, выключить и включить часы и наблюдать, как быстро появится актуальное время (если исправен роутер и есть Интернет).

Ещё раз повторим – при подключении к роутеру часы получают от роутера новый IP-адрес.

Новый IP-адрес часов можно увидеть в настройках роутера.

В проводнике компьютера (Win10) в сети появляется устройство "nix".

Если щёлкнуть по устройству "nix", откроется браузер с настройками часов.

В адресной строке браузера отображается IP-адрес часов, который присвоил роутер.

На компьютере, также как и на смартфоне, можно мышкой менять настройки часов, корректировать сетевые настройки, выбирать язык.

Системные настройки и выбор функций находятся по адресу 192.168.1.222/work

или по альтернативному адресу nix.local/work

Обратите внимание – некоторые функции отключены (реле времени, терморегулятор, погода, коррекция, радиоприёмник и плеер) т.к. эти функции не реализованы в часах "Спутник Wi-Fi". Не реализованные функции (выборочно или в комбинациях) планируются на перспективу для других проектов, т.к. смартфон это пульт управления, который всегда рядом. Следите за обновлениями на сайте.

Далее текст для поисковиков, который обычно присутствует в статьях про ESP8266.

ESP8266 – микроконтроллер китайского производителя Espressif Systems с интерфейсом Wi-Fi. Помимо Wi-Fi, микроконтроллер отличается отсутствием флеш-памяти в SoC, программы пользователя исполняются из внешней флеш-памяти с интерфейсом SPI. Микроконтроллер привлек внимание в 2014 году в связи с выходом первых продуктов на его базе по необыкновенно низкой цене.

Основное применение ESP8266 находит в управлении разнообразными бытовыми приборами через беспроводные сети. Концепцию такого управления часто называют «Internet of Things» (IoT, «интернет вещей»). Верхний уровень IoT представлен разнообразными приложениями под популярные платформы (Android, iOS, Windows, …). Эти приложения позволяют разработчику прибора адаптировать приложение под управление его прибором и передать пользователю готовое решение. Существует несколько популярных реализаций концепции IoT в плане обмена данными по сети:

HTTP сервер на ESP8266. Контроль и управление устройством ведется через браузер. Тяжеловесное решение, подходит автономным устройствам автоматики.

AllJoyn – набирающий популярность открытый IoT протокол крупного альянса производителей цифровой техники «Allseen». Поддержка встроена в Windows 10.

HTTP запросы с использованием протоколов типа REST, XML-RPC (SOAP). Для этого на ESP8266 запускают упрощенный HTTP сервер, без HTML. Достоинство метода – отсутствие проблем с настройкой файрволлов, HTTP обычно открыт всегда.

MQTT. Это простой протокол поверх TCP/IP. Очень популярное решение. Существует большое количество IoT приложений верхнего уровня для Android, iOS и других платформ, поддерживающих этот протокол.

SNMP. Расширяемый протокол управления сетевыми устройствами. Основной недостаток в том что в большинстве сетей файрволлы блокируют прохождение SNMP.

ModBus и другие протоколы промышленной автоматизации.
Интересные проекты ПО верхнего уровня с решениями на базе ESP8266:

Majordomo – русскоязычный открытый проект домашней автоматизации.

Blynk – облачная платформа для IoT, которая имеет приложения для iOS и Android и поддерживает управление микроконтроллерами ESP8266, Arduino, Raspberry Pi, SparkFun и д.р. через Интернет.

SUPLA – открытый проект систем автоматизации зданий, использующий ESP8266.