RELOJ LED CON ESFERA ROTANTE

COMO CONSTRUIR RELOJ LED CON ESFERA ROTANTE 

RELOJ LED CON ESFERA ROTANTE

Reloj led con esfera rotante
LOS PUNTOS ROJOS TIENE QUE SER SOLDADAS EN LED NÚMERO 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 36, 41, 46, 51,56.

Este prototipo es antes de su diseño final en EasyEDA se simuló en 3D para ver en físico de como se vería el reloj antes de enviar a fabricar.

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO.

Este proyecto es un reloj con esfera rotante con diodos led y un display de 7 segmentos, hoy en día hay una variedad de tiendas virtuales que ofrecen para su venta, la pueden encontrar en Bangood, aliExpres tiendas online que ofrecen en precios asequibles a este producto. Existe en versiones diferentes pero con las mismas prestaciones difiriéndose solo en el Firmware del kit, se puede adquirir para ensamblar o ensamblado, si adquiere para ensamblar se tiene que tener habilidades para la soldadura en SMD (montaje en superficie), ya que los componentes en su mayoría son de montaje en superficie. Si adquiere ensamblado se evita el preocupante trabajo de ensamblar, en ambos casos el Kit ya viene con microcontrolador programado por esta parte tiene la ventaja, al menos quiere hacer el nuevo firmaware y luego programar el micro con un programador.
La idea es hacer nuevo hardware de este proyecto, y que sea compartida de manera pública, tener acceso a los archivos de manera gratuita por si alguien desea hacer o fabricar, con las prestaciones de la tecnología del pleno siglo XXI, el detalle es que en vez de comprar en el mercado, se puede realizar el diseño uno mismo, entonces empecemos. 

El proyecto parte de la idea original del autor quien ha inventado este prototipo de hecho esta versión tiene  o va a tener las mismas prestaciones que el kit original o algo mejorado aún. En Internet hay solo su diagrama de esquemas mas no lo hay los archivos como Gerber y el firmware para reproducir este prototipo, de hecho hay 2 versiones de diagrama V1 y V2. y la versión que se hizo para este modelo EC1204B (FC209) con las mismas prestaciones que el original. 

El proyecto está controlado por un microcontrolador AT89S52/AT89C52, los diodos leds están conectados como un matriz, en cuanto a la mutiplexación esta conectada 8 líneas más 4 lineas verticales del display El display de 4 dígitos es el que va mostrar las horas, minutos, fecha, año y temperatura, por lo tanto el firmware está escrito para controlar intercaladamente los 12 bits.

Los 60 diodos led´s son los que marcan los segundos de los minutos, el chip de temperatura DS18B20  esta conectado por un hilo, y este va sensar cada un milisegundo para actualizar la temperatura, el chip de reloj el DS1302 esta conectado por tres (3) hilos, 2 hilos de datos y uno (1) de habilitación que está como reset. ,
También esta  va a guardar las configuraciones hechas en el microcontrolador en su memoria, el DS1302 lleva su cristal y batería para el respaldo de configuraciones el cual al reloj le da un toque de RTC , es decir, cuando se corta el suministro eléctrico el reloj es capaz de almacenar la configuración  realizada y mantener el reloj en tiempo real.

A demás el reloj va llevar 3 botones (RESET, MODE Y PLUS), MODE esta destinado para cambiar y seleccionar y el PLUS para cambiar el valor, este reloj también está pensado en tener varias prestaciones, uno de ellos es el buzer para el alarma y pitidos en cambio horarios.

En el reloj también está incorporado el sistema de ICSP para el microcontrolador, el cual permite  programar, actualizar, cambiar el firmware del microcontrolador sin remover del sistema a través de pines de transmisión y recepción de datos(Mosi, miso, sck, reset, vcc y gnd),  los pines de TX, Dx, vcc y GND es para el módulo Bluetooth, actualmente el firmware esta escrito para instalar este dispositivo en el sistema esto le permite al reloj manipular desde un móvil para configurar y actualizar la configuración. 

La alimentación de este reloj es a través de un puerto MINIUSB, solo se puede alimentar con voltaje de 5VDC el cual hoy en día se encuentra de manera común en casa, el cargador de celulares, este dispositivo es común y  suministra los 5VDC al reloj. Para este fin solo encuentra un adaptador de cable USB para MINIUSB y listo, si tiene problema en encontrar este tipo de cable no se preocupe, este prototipo esta diseñado pensando en eso, hay segunda opción, también se puede alimentar a través de micro USB que esta en la esquina superior del reloj. Pero hay inconveniente con este conector, lo que pasa es que no está conectado al sistema, por lo se requiere conectar con un puente o un cable la línea de positivo y negativo del conector micro USB al positivo y negativo del sistema del reloj, para ello  en esta versión hay dos Pads de soldadura con serigrafía de signo positivo y negativo en el reloj.

A continuación se detalla la evolución de este reloj desde el primer prototipo hasta la actualidad:

 En año 2018 se desarrolló el primer prototipo de este reloj, se elaboró su diagrama esquemático, y su circuito impreso en EAGLE SOFTWARE luego fue exportado a EasyEDA para su diseño final. en donde se diseñó su serigrafia de los componentes y es donde se obtuvo los archivos gerber para el primer proyecto. Los archivos Gerber se envió a la empresa JLCPCB de China, es por primera vez que mandé los Gerber para fabricar el PCB. El tablero (pcb) no tardaron en llegar, sin exagerar unos 15 días calendario, ni apenas se arribó a mi correo local fui a recogerla ni siquiera le dí tiempo a los carteros para que me lleven a mi casa, luego llegando a casa abrí y ahí estaban, la impresión con la cual me quedé fue de sorpresa, era realmente PCB´s de calidad y profesional. No  obstante también pedí los componentes electrónicos a la tienda de LCSC y me llegaron casi juntos, entonces ya tenia todo para empezar a ensamblar, para empezar este era un reto para mi, también es por primera vez voy a realizar soldadura en SMD, la verdad fue un reto, al principio me fue difícil pero con paciencia lo logré ensamblar todo, si fuera con estación de calor hubiera sido mas fácil como no tenia, preferí un cautín de estaño. Este es el primer prototipo, se hizo para saber posibles defectos que pueda presentar el reloj, efectivamente después de terminar de ensamblar fue así que presentó más de un defecto, la esfera rotante, o, los diodos led´s que marcan los segundos de los minutos, estaban mas orientados, es decir que empezaron a marcar en sentido anti horario entonces era necesario hacer la corrección de este prototipo, a tomar nota para corregir en la próxima versión tomando en cuenta que era necesario enviar nuevo Gerber con las correcciones. 
Aquí una imagen del primer prototipo el pcb de color verde, el color es bonito pero no cumplía mis expectativas para el reloj.

 PCB de color verde.

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DEL RELOJ EC1204B (FC209)  El diagrama siempre será el mismo para todas las versiones posteriores, solo variará en que si deseamos agregar algún componente como por ejemplo el conector micro USB el cual está pensado en agregar mas adelante.

Diagrama esquemático  del reloj con esfera rotante EC1204B

PCB de color verde 

OBSERVESE EL RELOJ ENSAMBLADO POR COMPLETO LISTO PARA SU FUNCIONAMIENTO, es el primer prototipo.

Como se puede evidenciar en esta imagen y para ser sincero no está mal para mi primer experiencia en soldadura en SMD, definitivamente me quedó muy bien la soldadura sin complicaciones y era relativamente una experiencia muy buena. 

En 2019 se desarrolló el segundo prototipo con las posibles correcciones del anterior proyecto, esta vez se ordeñó los PCB´s en color azul, el procedimiento es el mismo, se corrigió los archivos en EAGLE del primer proyecto y luego otra vez fue exportado de EAGLE a EasyEDA para el diseño del PCB.

Este es el segundo prototipo, las características son las mismas, solo  En que en este segundo prototipo se agregó un conector el micro USB en la parte superior derecha del PCB, en detalles anteriores se mencionó que el micro USB no tiene contacto con el sistema y es por eso que era necesario conectar o poner un cable tipo puente para tener la conexión al sistema.

La siguiente imagen fue obtenida de EasyEDA  clic en el link para ver el circuito impreso, si desea mandar fabricar uno lo pueden hacer desde este software, para generar los Gerber se detalla mas abajo en este artículo o lo pueden buscar de como generar archivo gerber en You Tube, hay un montón de tutoriales acerca de este objetivo. 

CIRCUITO IMPRESO EN EASYEDA

CIRCUITO IMPRESO DE EC1204B 

Después de terminar de corregir los supuestos defectos de generó el archivo Gerber para volver a enviar los Gerber´s a la empresa JLCPCB para su fabricación, en esta ocasión se pidió los PCBs de color azul. También no demoró mucho en llegar, solo pedí los PCB´s ya que los componentes ya lo tenia en mano cuando adquirí con el  primer proyecto, también ni apenas llegaba empecé a ensamblar empezando desde los componentes pasivos y mas pequeños, esta vez era ya muy fácil por que estaba armando ya por segunda vez el proyecto entonces me parecía algo familiar en soldadura en SMD. 

CÓMO MANDAR PCB EN CHINA?

Particularmente yo suelo enviar mis prototipos a la empresa JLCPCB, a continuación se muestra a través de imágenes de como enviar y cargar Gerber en la pagina de JLCPCB.

 Después de terminar de ensamblar verificar que no tenga cortos circuito, solo se necesita para este fin un multímetro o tester para saber la continuidad, y saber si hay contacto o un corto circuito entre la masa y el polo positivo, si es que presentara intentar resolver primero antes de suministrar con la energía. Pero sino tuviese entonces estas listo para empezar usar el reloj haciendo su configuración previa. 
Despuésdde tanto trajinado por fin terminé el segundo proyecto la de color azul, y esta me ha quedado excelente como se puede observar en la imagen.

RELOJ EC1204B ENSAMBLADOS CON LOS COMPONENTES 

RELOJ EC1204B, parte inferior

Habíamos mencionado que este prototipo lleva 2 conectores como se puede apreciar en la imagen, también habíamos dicho que se tenía que conectarse con un cable ya que el conector micro usb no está conectado con el sistema. Justamente es eso lo que se observa en esta imagen. 

COMO PROGRAMAR EL MICROCONTROLADOR AT89S52

El gran reto para programar este microcontrolador hoy en día tal vez sea una de las retos mas difíciles del lograr, si no cuenta con un programador de alta gamma esto podria ser tedioso para un principiante, pero  hoy en día hay opciones para llegar a programar el microcontrolador, ¿como? en seguida lo sabremos.
En primer instancia el programador de preferencia es TL866 para vaciar los côdigos hex al microcontrolador, pero tiene una desventaja con este programador es que cuesta muy caro, alrededor de 500 soles y es mucho, si deseamos solo para programar este proyecto es muy costoso para un principiante.

En Internet existe otra opción que es un método muy eficaz para lograr este objetivo, solo hay que tener un ARDUINO, un software que permite pasar los HEX al microcontrolador hacia el AT89S52, solo hay que convertir este arduino en programador cargando un sketck al arduino uno. Realmente utilizar este método es muy económico ya que se ahorra de estar comprando el programador profesional si igual podemos lograr objetivo por esta opción.

Para lograr este objetivo solo realiza los siguientes conexiones entre un arduino y el microcontrolador AT89S52. Es importante seguir los pasos que dice en el vídeo que vas a ver a continuación. 
La demostración de este método se puede apreciar en este VÍDEO de hecho es el único que me ha funcionado, en donde se detalla paso  a paso de como se realiza la programación de este microcontrolador si no cuenta con un programador y este es la mejor opción solo para este microcontrolador.

Diagrama de conexiones entre un arduino y AT89S52 

 Los archivos de este Método están AQUÍ, en el vídeo se detalla a fondo de este método, contiene el skech de arduino y el software para programar el microcontrolador.

Después de programar exitosamente el microcontrolador AT89S52 conecte su reloj por primera vez, se mostrará la pantalla en 00 horas y 00 minutos, para configurar este reloj solo presione MODE para aleccionar y PLUS para avanzar y disminuir o navegar los parámetros que que se desee, y luego MODE para guardar la configuración. Y listo FUNCIONA!!!!!!!!.

EL FUNCIONAMIENTO DE ESTE RELOJ SE PUEDE VER EN ESTE VÍDEO.

El reloj en funcionamiento, una vez mas salió con pequeño defecto, como se puede evidenciar en la imagen los puntos rojos (led rojo) no coinciden con los números, pero el reloj está cien por ciento operativo funcionan de maravillas. Si es que desean construir este prototipo en los archivos de descarga encontrarán los archivos en optimas correcciones,

Cabe indicar también que en el pie de PCB de azul lleva el nombre del blog, lo cual quiere decir que fue publicado en este blog pasionelectrónica.blogspot.com  que también era administrado por mí, pero ahora ya no existe dicho blog solo existe https://a-apl.blogspot.com/. Si deseas fabricar el reloj, solo visita al link de descarga o visita al SOFTWARE EasyEDA para ver este proyecto.

DESCARGUE EL FIRMWARE

El firmaware no es de mi autoría lo pueden descargar de manera gratuita, solo con fines educativos mas no para reproducibilidad de este proyecto, si desea reproducir o mercanterizar, deberá enviar un mensaje o un correo de permisibilidad  al autor de este proyecto.

CIRCUITO IMPRESO EN EasyEDA

Desde esta ventana de Software lo pueden descargar los archivos Gerber, en YouTube existe muchos tutoriales de como obtener y generar los archivos Gerber desde EasyEDA, este circuito es el segundo prototipo con las correcciones necesarias, es decir, el circuito impreso que vas a ver es el impreso listo para exportar para su fabricación. 
Si pensaste fabricar, con el viejo método de planchado también lo puedes realizar, en una placa o baquelita de 2 caras, para eso tendrás que generar archivo en PDF desde este ventana, tanto capa inferior y superior por separado y imprimir con un impresora láser en un papel cuché o fotografico, luego trasferir el tóner con una plancha a la placa virgen. 

ARCHIVO GERBER _EC 1204B

El Gerber es un archivo esencial para su fabricación de este proyecto, el archivo Gerber está actualizado y corregido al cien, para que no presente ningún defecto para su fabricación.

 Diagrama esquemático EC1204B

La diagrama esquemático está en formato pdf, lo puede descargar de manera gratuita si desea empezar fabricar su propio prototipo.

MATERIALES EC1204B

Los materiales  para este proyecto, están en formato Excel los paquetes son de 0805, lo puede descargar de manera gratuita.

DOCUMENTACIÓN DEL RELOJ CON ESFERA ROTANTE EC1204B

Descargue este documentación para ver todo lo que necesitas para construir este reloj EC1204B, contiene varios archivos de este proyecto.

Espero les guste el aporte, si realmente les gustó el proyecto no olvide en apoyar con una pequeño donativo para seguir adelante en este mundo maravilloso de electrónica y seguir aportando con más en futuros proyectos.

 

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VERSIÓN PREMIUM

En 2020 se hizo la nueva versión el cual es considerado un proyecto premium  y tiene un costo.

Después de poner la prueba el reloj EC1204B se hizo la ultima versión quizás sea la última, se ruteó en software EAGLE luego se terminó la edición en EasyEDA para generar los Gerbers, las diferencias de esta versión al anterior son los siguientes:

CONECTOR MICRO USB: 

En esta versión el conector micro USB si tiene contacto con el sistema, es decir, no es necesario poner un puente o cable para que tenga contacto con el sistema.

LOS BOTONES  DE CONFIGURACIÓN:

Los botones de esta versión ya no es en SMD, sino  es para un montaje a través de orificio, RESET, MODE Y PLUS, los cuales ya están detalladas en la descripción mas arriba de este artículo.

RELOJ CON BLUETOOHT:  

El firmware de este versión está escrito, para que reconozca el módulo Bluetooht, solo reprograme el microcontrolador o cambie de firmware para que reconozca el módulo bluetooht.

A continuación son imágenes de este prototipo simulado en Google skechUp tiene que ser idéntica al reloj en físico, solo que en las imágenes no se ve los valores de los componentes.

EC1204B PREMIUM

RELOJ EC1204B 

Los archivos Premium contiene los planos en EAGLE, y el circuito impreso en EAGLE, los archivos Gerbers EC1204B, y el Boom, (Materiales para construir el reloj con esfera rotante EC1204B) solo haz clic en comprar ahora, luego pague la tarifa y se redirigirá al link de descarga.

Ya que no se ven la serigrafía en la simulación en 3D aquí los dejo algunas imágenes obtenidas de su archivos Gerbers y es como se vería el reloj en físico y real.

Imagen obtenida de su código gerber de la versión Premium, capa superior

Imagen obtenida de su codigo Gerber capa inferior del reloj versión Premium 

Este es un producto digital descargable, ya sea para modificar el circuito o re-diseñar, porque  contiene los archivos en EAGLE, solo que se tiene que tener instalada el software Eagle en su ordenador para poder aperturar los archivos y generar los archivos Gerber a su gusto, también contiene los archivos Gerbers de este prototipo listo para enviar a fabricar a China como se detalló mas arriba.

El precio de este producto digital es 

4.35USD

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