Düşük Güç Tüketimli Binary Bilek Saati Tasarımı ve Uygulaması
Platformumuzdaki en çok okunan ve popüler makaleleri görmek için Trendler bölümüne geçebilirsiniz.
Binary saatler, zamanı ikili sayı sistemiyle gösteren elektronik saatlerdir. Bu yazıda, tamamen kendi tasarımı olan düşük güç tüketimli bir binary bilek saati projesi detaylandırılmaktadır. Proje, PCB tasarımından firmware geliştirmeye ve mekanik kasaya kadar tüm aşamaları kapsamaktadır.
Donanım Tasarımı
Saatin donanımı KiCAD kullanılarak tasarlanmıştır. Ana bileşenler şunlardır:
ATtiny24A Mikrodenetleyici (MCU): 2KB flash belleğe sahip, düşük güç tüketimli bir mikrodenetleyicidir.
DS1302 Gerçek Zamanlı Saat (RTC): Zaman bilgisini tutar.
4x4 LED Matrisi (16 LED): Zamanı BCD (Binary Coded Decimal) formatında göstermek için kullanılır.
74HC595 Shift Register: LED matris sürücüsü olarak görev yapar.
CR2032 Pil Yuvası: Güç kaynağı için kullanılır.
AVR ISP Programlama Header'ı: Mikrodenetleyicinin programlanması için.
Tek Buton: Zaman gösterimi ve ayar işlemleri için.
PCB tasarımı, düşük güç tüketimini ön planda tutacak şekilde optimize edilmiştir. Kullanılan bileşenlerin seçimi ve devre şeması açık kaynak olarak GitHub üzerinde paylaşılmıştır.
Ayrıca Bakınız
Yazılım ve Firmware
Firmware, AVR C dilinde, bare-metal olarak geliştirilmiştir ve yaklaşık 1900 byte boyutundadır. Bu, ATtiny24A'nın 2KB flash belleğine tam olarak sığmaktadır. Kodun boyutunun küçük tutulması, bellek sınırları nedeniyle önemli bir zorluk olmuştur. Yazılım, pil ömrünü uzatmak için uyku modları ve güç yönetimi optimizasyonları içermektedir.
Zaman gösterimi, butona basıldığında LED matris üzerinde BCD formatında gerçekleşir. Her sütun bir rakamı temsil eder; en alt LED 1, üstüne doğru 2, 4 ve 8 değerlerini taşır. Zaman ayarı ise tek buton kullanılarak yapılır: Uzun basış ile düzenleme moduna girilir, kısa basışlar ile rakamlar artırılır ve tekrar uzun basış ile sonraki rakama geçilir.
Mekanik Tasarım
Kasa, FreeCAD ile tasarlanmış ve 3D yazıcı ile üretilmiştir. Üst kısım, şeffaflık gerektirdiği için SLA tipi bir yazıcıyla basılmıştır. Ayrıca, tamamen şeffaf baskılar JLCPCB'den sipariş edilmiştir. Tasarımda vida kullanılmayan, kolay montaj sağlanan bir yapı tercih edilmiştir.
Güç Tüketimi ve Pil Ömrü
Saat, CR2032 pil ile çalışmak üzere optimize edilmiştir. Ölçümler ve hesaplamalar, pilin yaklaşık bir yıl boyunca değiştirilmeden kullanılabileceğini göstermektedir. Ortalama çalışma akımı yaklaşık 1mA civarındadır; uyku modunda ise 30µA seviyesine inmiştir. Bu değerler, pil ömrü açısından tatmin edici bulunmuştur ancak firmware üzerinde daha fazla optimizasyon yapılması planlanmaktadır.
Kullanıcı Deneyimleri ve Alternatif Çözümler
Benzer projeler arasında farklı mikrodenetleyiciler (örneğin EFM8SB1 veya STM32L0) kullanımı da görülmektedir. EFM8SB1 gibi bazı mikrodenetleyiciler çok düşük güç tüketimi (örneğin 200nA uyku akımı) sunabilmekte ancak programlama açısından daha karmaşık olabilmektedir.
LED renk seçiminde yeşil LED'lerin insan gözüne daha duyarlı ve daha verimli olduğu belirtilmiştir. Ayrıca buton devresinde kullanılan direnç değerlerinin güç tüketimini etkilediği ve bu değerlerin optimize edilmesi gerektiği vurgulanmıştır.
Sonuç
Bu proje, düşük güç tüketimli, açık kaynaklı ve tamamen kişisel tasarım bir binary bilek saati örneğidir. Hem donanım hem de yazılım alanında yapılan optimizasyonlar sayesinde uzun pil ömrü sağlanmıştır. Tek buton ile zaman ayarı ve gösterimi yapılabilmekte, kullanıcı dostu bir arayüz sunulmaktadır. Proje, elektronik ve gömülü sistemler alanında öğrenme ve deneyim kazanmak isteyenler için önemli bir referans niteliğindedir.
"Saatin tüm tasarımı ve kodları açık kaynak olarak GitHub üzerinde paylaşılmıştır."
