Андрей Смирнов
Время чтения: ~21 мин.
Просмотров: 4

Бинарные часы: принцип работы и правила использования

binarnye-chasy-princip-raboty-i-pravila-ispolzovaniya.jpgСодержание

Часы имеют многовековую историю. И за все это время было изобретено огромное количество приспособлений и способов для определения времени: начиная от положения Солнца, заканчивая совершенно новыми электронными девайсами. В XXI веке новым трендом становятся бинарные часы, которые являются так называемым противопоставлением классике.

История появления

Появление таких часов связано с идеей внедрения машин для вычисления на электронных лампах. Первый образец был разработан фирмой Anelace в 2008 году и всемирно представлен.

Технологической разработке бинарной модели предшествовало производство часов с LED-экраном, однако данные прототипы были больших размеров и с электронными светодиодами. Последние в дальнейшем заменили электронные лампы в механизме рассматриваемых часов.

Принцип работы

Бинарные часы имеют такой же вид, как и циферблат обычных часов. Но есть одна важная деталь – время на нем отображается с помощью кодировки двоичной системы. Цифры тут зашифрованы под ноль и единицу. Подобным приемом пользуются программисты для формирования кода на компьютерных языках. Как уже отмечалось выше, конструкция циферблата состоит из мерцающих и гаснущих ламп.

Главной особенностью часов является то, что принцип их работы уникален и непохож на функционирование обычных часов. На них нет стрелок и цифр.

Новаторство использованного способа состоит в том, что на циферблате число изображается как сумма, которая вычисляется из нескольких цифр. Утвержденное количество светодиодов соответствует минутам и часам. Установить быстро время на таких часах довольно-таки тяжело, так как просто кинуть взгляд будет недостаточно. Необходимо произвести подсчеты, именно поэтому данное приспособление получило название «смарт».

Преимущества и недостатки

Самое важное то, что этот механизм включает в себя сразу несколько полезных и необходимых функций, свойственных тем или иным гаджетам (это и есть положительные стороны рассматриваемого девайса).

  1. Часы. Безусловно, основной их функцией является определение времени.
  2. Интеллектуальная разминка. Бинарные часы помогают развивать и тренировать математические навыки. Кроме того, они способствуют улучшению памяти и помогают сосредоточиться.
  3. Синкретический дизайн. Модный и современный аксессуар, который представляет так называемый дизайн «будущего». И к тому же данная модель светится в темноте.

Сложно назвать недостатки бинарных часов, однако для тех, кто ищет легкие пути, они точно не подойдут, ведь для того, чтобы узнать время, нужно понимать двоичное кодирование, то есть придется «включить» свои арифметические способности.

binarnye-chasy-princip-raboty-i-pravila-ispolzovaniya-14.jpg

Разновидности

Мужские бинарные часы представлены в магазинах в большом разнообразии, друг от друга они могут отличаться качеством, дизайном и многим другим. Но основным критерием их классификации является вид отображаемых данных.

  • Циферблат с парой рядов светодиодных индикаторов. Один из них показывает минуты, а другой – часы. На экране также расположены указатели времени суток.
  • Хронометр с лампочками распределен в 6 рядов (по паре указателей на часы, минуты и секунды). Отображаются в таком виде – hours: minutes: seconds. Для определения понадобится подсчитать значение каждой колонки согласно алгоритму.
  • Экран часов в виде манометра с парой кругов, показывающей время с внешней стороны и определяющей минуты с внутренней стороны.
  • Некоторые модели имеют по 2 полоски, где правая сторона – часы, а левая – минуты.

Производители

Разработкой бинарных часов сейчас занимается множество ведущих компаний мира.

Несомненно, лидером в производстве таких механизмов является Япония, а именно компания Tokyo Flash. Устройства Shinshoku металлические, по всей поверхности покрыты дырочками. Для определения времени нужно подсчитать дырочки разных цветов. Каждая выпущенная модель эксклюзивна, поэтому те образцы, которые не были проданы, передаются на хранение в музей.

Компания бинарных часов The one демонстрирует инновационное немецкое качество. Компания предлагает экземпляры изысканного и элегантного вида. Коллекция Art Edition была разработана ведущими дизайнерами Европы в стиле поп-арт – отображение необычного сочетания цветов и геометрических фигур.

Не обделили вниманием и любителей классики, именно для них созданы коллекционные линейки Kerala Trance и Lightmare. Для создания женских моделей используются кристаллы, так, ими украшают образцы из коллекции Odins Rage. А SLIM SQUARE подразумевает дизайн часов, выполненных в неоновых цветах и украшенных воздушными бабочками.

И, наконец, выпуском бинарных часов занимается всеми известный производитель – немецкая компания Led Watch.

Отличительной чертой этих моделей является высокое качество стальных циферблатов, необычный дизайн и своеобразный метод подсчета времени.

Как настроить?

Устройства с двоичной системой подсчета времени полностью отличаются от обычных часов, так как в их механизме нет привычных указателей времени. И вся информация отображается на светодиодном мерцающем экране.

binarnye-chasy-princip-raboty-i-pravila-ispolzovaniya-3.jpeg

Однозначно система кодировки в разных фирмах отличается, однако есть базовые моменты, которые необходимо учитывать, чтобы настроить такой механизм. В таких хронометрах существует два механизма: время, дата. Чтобы настроить нужный режим, необходимо нажать кнопку Set. Мерцающие светодиоды подтвердят ваши действия. Далее понадобится выбрать Select и настроить подходящую величину.

Необходимо овладеть принципом работы двоичной системы счисления, чтобы расставить правильные величины на часах. Чтобы определить значение каждого разряда, нужно умножить предшествующий элемент на два. В результате получаем такой ряд от одного, увеличивающийся в два раза. Приведем пример: число 010111 приводим в обычный вид, суммируя «вес» каждого разряда. И получим 0 + 16 + 0 + 4 + 2 + 1 = 23.

Однако продукция разных производителей может отличаться, поэтому для настройки бинарных часов необходимо ознакомиться с инструкцией.

Как пользоваться?

Бинарные устройства делят по методу толкования времени на несколько групп.

  • Круговое расположение диодных индикаторов. Внешний вид круговых часов в большей мере соответствует привычным нам часам. Циферблат включает в себя несколько кругов маленьких лампочек. Каждый последующий круг немного меньше другого. Большие круги расположены по схеме часов, выполненных в стиле «классик». В центральной части циферблата размещаются 4 светодиода, которые отображают минуты от 1 до 4. В итоге прибавляется к промежутку значение диода, который мерцает в ряде.
  • Наручные устройства с тремя вертикальными полосками, состоящими из 12, 5 и 9 лампочек. Каждая строка соответствует часам, минутам и секундам соответственно. Над лампочками расположен ряд цифр от 1 до 12. Сопоставив значения из 3 строк, можно понять время. Такие образцы отличаются своим утонченным видом, их намного легче «читать».
  • Бинарные устройства с двумя полосками. Данный метод является самым сложным. Каждый ряд состоит из нескольких лампочек (от 2 до 4), где двойка имеет определенную степень. В первом ряду светодиод распознает единицу как 20, во втором 2 – 21, в третьем 4 – 22, в четвертом 8 – 23. Во второй строке цифры «читаются» по такому же алгоритму (от единицы, увеличивающиеся в два раза). С целью определения времени по таким бинарным часам без погрешности понадобится сложить цифры, которые подсвечиваются диодами.

Видеообзор на современную модель бинарных часов смотрите ниже.

Бинарные часы до сих пор остаются весьма оригинальным аксессуаром. При помощи него вы можете удивить своих друзей, стать заметней для окружающих. Однако всегда при определении времени по этим часам получается загвоздка. Сделать это не так просто, как в случае с электронными или механическими аналогами, но для чего же тогда носить бинарные часы, если не уметь ими пользоваться? На самом же деле все не так сложно, как кажется. Достаточно лишь изучить два способа определения времени.

Первый способ

Сначала просто взгляните на лицевую сторону часов. Их дисплей характеризуется наличием трех столбиков, каждый из которых насчитывает два ряда светодиодов. Соответственно, первый столбец отведен под часы, а второй – под минуты. Третий же указывает на секунды. Первый ряд огоньков показывает десятки, второй – единицы. В каждом ряду есть от двух до четырех светодиодов. Суть бинарных часов заключается в демонстрации степени двойки. Таким образом, самый нижний светодиод показывает 2 в степени 0, что можно принять за единицу. Второй показывает 2 в степени 1 = 2, третий – 2 в степени 2 = четыре. Догадались, что показывает четвертый огонек? Правильно! Двойка в четверной степени, которая равняется восьми.

Таким образом, если на ваших бинарных часах в первом ряду загорелся один огонек, то в данный момент вы можете смело сказать, что это единица. Если в следующем ряду не горит ни один из огоньков, значит часы показывают вам ноль. В итоге делаем простой вывод, что в данный момент времени часы показывают нам десять часов. Точно также Вы можете определить минуты и секунды. Но помните, что еще одной особенностью бинарных часов является отображение времени в режиме суток, то есть они могут продемонстрировать 15, 16, 17 и т.д. В этом плане они схожи с электронными часами.

Теперь разберем ситуацию, когда в одном столбце горит сразу несколько огоньков. Допустим, вы видите, что в столбце, в котором показываются минуты, горит два огонька одновременно. Самый нижний огонек можно принять за единицу, а тот, что выше него – за двойку. Сложите два значения и получится три. Во втором столбце (как и в случае остальных) есть два столбца. Особенностью второго столбца является тот факт, что значения удваиваются. То есть, сначала идет единица, потом двойка, потом четверка. Все потому что бинарные часы оперируют степенью двойки. В итоге если во втором столбце второго столбца горит сразу три огонька, то можно сказать, что они отображают цифру семь (1+2+4).

Мы рекомендуем не спешить с определением секунд, ведь в повседневной жизни нам не так часто требуется следить за ними. Вы научитесь определять секунды, когда бинарные часы станут для вас такими же простыми в определении времени как механические и электронные.

Расшифровка показателей для двоичного режима

Бинарные часы с двоичным режимом на порядок сложнее в расшифровке показателей. В них всего два ряда, первый из которых представляет собой часы, а второй – минуты. По большому счету от Вас требуется лишь сложить значения, которые показывает В«циферблатВ». Например, если часы демонстрируют двойку и единицу в верхнем ряду, значит сейчас три часа. Соответственно, если в нижнем ряду вы видите единицу, восьмерку и шестнадцать, то сложив их, получите двадцать пять.

Практикуясь вы можете всего за неделю научиться определять время по бинарным часам, что позволит вам показывать свою оригинальность и удивлять друзей. Просто будьте внимательнее и не спешите назвать время сразу. Это только придаст вам уверенности.

Отсюда

3pogranecArduino / ЧасыДобавлено 3 комментария

Самодельщику из Норвегии нравится способ определения времени двоичным кодом. Удивительно, что количество информации может отображаться в простых сигналах ВКЛ / ВЫКЛ. Тогда мастер решил самостоятельно изготовить бинарные часы.Инструменты и материалы:-Светодиоды 0603 — 13 шт; -Микропроцессор Atmega328P-AU;-Конденсатор 0806 0,1 мкФ;-Конденсатор танталовый 1206 4,7 мкФ;-Резистор 0806 10 кОм;-Модуль часов реального времени DS3231;-0806 резистор 51 кОм — 3 шт;-SMD батарейный зажим CR2032; -CR2032 батарейка;-4,5 мм кнопка;-0806 резистор 200 Ом;-20 мм ремешок для часов;-20 мм рессорная планка — 2 шт;-Стекло 38 мм;-5 см (2 дюйма) тонкой обмоточной проволоки;-2 винта M2 с плоской головкой длинной 6 мм;-2 гайки M2;-Адаптер USB-TTL -Паяльные принадлежности;-Пинцет;-Маленькая отвертка;-Доступ к высококачественному 3D-принтеру;1577631790_1-3.jpgШаг первый: дизайн и настройкаЧасы имеют 13 светодиодов, расположенных в мультиплексной матрице. Один столбец соответствует одной цифре в цифровом времени. Время отображается в двоичном десятичном формате, а одна цифра представлена максимум четырьмя битами.Они выглядит стильно и прекрасно работает благодаря простому пользовательскому интерфейсу и сроку службы аккумулятора до двух лет.Дизайн, когда часы выключены, представляет собой простую двухцветную комбинацию черного и серебристого цветов. Эти цвета присутствуют и в кожаном ремешке и застежке, а также на корпусе и на печатной плате.Мастер спрятал большинство компонентов на обратной стороне печатной платы и сделал ее с черным фоном. Электроника и печатная плата соответствуют двухцветному дизайну часов.Корпус часов должен быть прочным, но при этом его должно быть легко открыть для замены батареи или внесения изменений в код. Это означает, что при сборке не используется клей. Единственная деталь на клею, это стекло.Корпус состоит из двух частей нижней части и кольца. На нижней части часов устанавливаются печатная плата, ремешок для часов и заводная головка. На кольце устанавливается стекло.Большое внимание уделено энергопотреблению. В глубоком сне часы потребляют всего 10 мкА. Это дает срок службы батареи более двух лет.Что касается пользовательского интерфейса, нужно просто нажать заводную головку часов, чтобы разбудить их и они сразу показывают время. При нажатии кнопки еще раз, будет отображаться дата. Поскольку срок службы батареи составляет два года, можете легко переключаться между летним временем без подключения к компьютеру. Для этого нужно нажать кнопку 15 раз подряд.1577631779_1-2.jpgШаг второй: выбор компонентовЕсть четыре основные части печатной платы. Микропроцессор atmega328p. Это то же самое, что и в популярных моделях Arduino. Это мозг, который будет связываться с модулем часов реального времени (RTC), обрабатывать время и отображать его с помощью светодиодов. Все это, конечно, нуждается в источнике питания, желательно крошечной батарее.ATmega328PМикропроцессор должен был соответствовать определенным критериям. Для GPIO требовалось как минимум девять контактов, восемь для светодиодов и один для кнопки. Ему также требовалась шина I2C, где он мог бы выступать в качестве ведущего устройства для опроса RTC на данный момент. Наконец, он должен был работать при низких напряжениях и не потреблять чрезмерного количества тока при питании. Atmega328P-AU соответствует всем этим критериям, и при этом достаточно мал, чтобы не занимать всю площадь печатной платы. Большой плюс в том, что он также используется для большинства популярных плат Arduino и многие могут с ним работать.Печатная платаПлата была разработана для использования керамического резонатора 8 МГц. Однако оказалось, что процессор должен работать с меньшей частотой, чтобы работать на низких напряжениях. Посмотрите на изображение в этом шаге, взятое со страницы 303 в техническом описании, которое объясняет соотношение между тактовой частотой и рабочим напряжением. Тактовая частота около 4 МГц должна быть максимальной для этого проекта. Мастер использовал внутренний генератор на 8 МГц и активировал деление на 8 бит, что дает видимую тактовую частоту как 1 МГц. Однако 8 МГц резонатор по-прежнему нужен при загрузке кода. После загрузки мастер не стал его удалятьDS3231Сначала мастер хотел использовать DS1307 RTC. Это более популярная микросхема. Однако для нее требуется источник питания 5 В.DS3231 может работать при низком напряжении 1,8 В. Чип имеет встроенный кварцевый кристалл. Встроенный кристалл часов также имеет температурную компенсацию. Температура окружающей среды может вызывать нерегулярные колебания часового кристалла. Это означает, что он становится менее точным. DS3231 измеряет температуру окружающей среды и использует ее в расчете для компенсации колебаний температуры. Идеально подходит для наручных часов, когда вы входите и выходите из разных комнат или выходите на улицу, когда температура не постоянна.СветодиодыСветодиоды мастер использует форм-фактора 0603. Они могут потреблять до 20 миллиампер, но, благодаря тому, что одновременно могут работать не более трех светодиодов это не проблема. Ток также уменьшается при использовании резисторов большего номинала, чем необходимо. Мастер говорит, что наиболее эффективно, для этих светодиодов, использовать резисторы 100 — 400 Ом.CR2032Схема часов может питаться от литиевой батареи. У нее нет проблемы снижения напряжения при том же токе, что и у CR2032, но это принесет дополнительные проблемы. Для этого проекта литий-ионный аккумулятор будет иметь два основных недостатка. Емкость крошечного элемента близка к емкости CR2032, но для безопасной зарядки и безопасной разрядки ей требуется дополнительная плата. Также потребуется способ подключения зарядного устройства. Поэтому мастер выбрал CR2032.
Шаг третий: мультиплексная матрицаКонфигурация, использованная в этих часах, представляет собой матрицу светодиодов 4×4 с демонтажем трех ненужных светодиодов. Только разные светодиоды в одном столбце включены одновременно. Этот столбец затем отключается перед активацией следующего столбца. Все это происходит быстрее, чем может воспринять глаз. В результате создается впечатление, что светодиоды в разных столбцах включаются одновременно, создавая сложную картину.1577631738_1-8.jpgКак по таким часам узнать, сколько времени? Давайте посмотрим на рисунки.
На первом рисунке мы видим матрицу 4Х4 с 13 светодиодами. Ряды матрицы пронумерованы цифрами 1,2,4,8. Для того, чтобы узнать время необходимо сложить все светодиоды в одном ряду, затем в следующем и т.д.Например, рисунок 2, первый квадрат. Слева-направо горит один светодиод первый столбец, первый ряд. Первый ряд у нас под цифрой 1, значит первая цифра часа 1. Далее второй столбец горят два светодиода под номерами 1 и 2. Складываем цифры, получается 3. Следующий столбец один светодиод номер 4. И последний столбец светодиоды 1+2+4=7. Получаем 13 часов 47 минут. Шаг четвертый: схемаПечатная плата имеет круглую форму, как и классические часы. Стандартный корпус часов обычно составляет 42 мм с диаметром стекла 38 мм. Это внешний край стекла. Однако, если стекло опирается на кромку шириной 1 мм, доступный диаметр становится равен 36 мм. Это означало, что печатная плата должна быть около 35 мм.Мастер заказал плату на известном сайте. Платы имеют толщину 0,8 мм.
Скачать файл для изготовления платы можно ниже.Бинарные наручные часы — GERBER.zipШаг пятый: пайкаСамый лучший способ зафиксировать печатную плату во время пайки — это малярный скотч. Мастер закрепляет плату и начинает монтаж согласно схемы. Сначала припаиваются самые маленькие компоненты (по размеру).
Шаг шестой: доработка кнопкиКак можно заметить, заводная головка часов на боковой стороне корпуса предназначена, в данном устройстве, для управления часами. Она взаимодействует с микрокнопкой подключенной к микроконтроллеру. Для этого кнопку нужно переделать.Самые дешевые тактильные кнопки, имеют маленькую круглую черную пластиковую деталь, на которую нужно нажать, чтобы замкнуть контакты. Её нужно заменить. Мастер разбирает кнопку, срезая металлический крепеж. Удаляет кнопку. На металлическую пластинку наклеивает кусочек малярной ленты и устанавливает обратно. Склеивает корпус кнопки. Теперь можно припаять кнопку.
Шаг седьмой: кодирование Микроконтроллер не может и работать с кодом Arduino на этом этапе. Сначала нужен загрузчик. Это подпрограмма, которую необходимо сохранить на чипе, чтобы загрузить и выполнить написанную программу.Поскольку это Atmega328P со сверхнизким напряжением, для него требуется специальный тип загрузчика. Откройте Arduino IDE, выберите «Файл»> «Настройки»> «URL-адреса менеджера дополнительных плат» и добавьте запятую после последнего URL-адреса перед вставкой нижеследующего URLhttps: //mcudude.github.io/MiniCore/package_MCUdude … Нажмите «ОК» несколько раз и перейдите в « Инструменты»> «Доска»> «Менеджер плат» . Откройте его, найдите minicore и установите его.Подключите Arduino по схеме, как на фото. Зайдите в примеры Arduino и откройте пример кода «ArduinoISP». Загрузите код.Дальше нужно установить установите Tools> Programmer: в «Arduino as ISP». Выберите следующую конфигурацию из загрузчика MiniCore. Вы также можете дважды проверить свою конфигурацию в соответствии с конфигурацией на картинке, прикрепленной к этому шагу.Настройки загрузчикаBoard: ATmega328Bootlader: YesClock: 1 MHz internalCompiler LTO: DisabledVariant: 328P / 328PABOD: 1.8VТеперь последний шаг — подключить провода от Arduino к плате часов. Выберите опцию Tools> Burn Bootloader . Подождите немного, и вы получите сообщение об удачной установке загрузчика.
Теперь осталось загрузить код. Его можно найти по ссылке ниже.Binary_Wrist_Watch.ino
Шаг восьмой: корпусКорпус часов мастер напечатал на 3D-принтере. Файлы можно скачать по этой ссылке.1577631854_1-35.jpgШаг девятый: сборкаК настоящему времени собраны все части, и можно приступать к сборке.1577631853_1-36.jpgВставьте заводную головку в корпус часов.Протяните проволоку через монтажное отверстие в заводной головке часов.Приклейте проволоку, убедившись, что головку можно утопить на 1 мм.Вставьте шестигранные гайки в соответствующие им шестигранные пазы и зафиксируйте их на месте небольшим кусочком скотча.
Прикрепите двустороннюю клейкую ленту к нижней стороне печатной платы.Вставьте печатную плату, убедившись, что штифт головки совмещен с отверстием для кнопки.Нажатием на головку проверьте работу кнопки.
Приклейте стекло к кольцу с помощью суперклея.Вставьте кольцо для часов, совместив отверстия для винтов и кнопки.Вставьте винты M2 длиной 6 мм в отверстия для винтов и закрутите их. Головки винтов окрашены в чёрный цвет.
Вставьте фиксаторы в проушины ремешков.Установите ремешки на часы.
Все готово.1577631818_1-59.jpgВесь процесс по изготовлению часов можно посмотреть на видео. Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь. Используемые источники:

  • https://manrule.ru/chasy/binarnye/
  • https://pikabu.ru/story/kak_polzovatsya_binarnyimi_chasami_7238959
  • https://usamodelkina.ru/16871-binarnye-chasy-svoimi-rukami.html

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации