Construcción de un reloj con matrices LED, configurado desde un teléfono móvil vía WiFi. Este reloj toma la información de la fecha y hora a través de un servidor NTP, convirtiéndolo así en un reloj muy preciso. El reloj está construido a partir del módulo ESP32, acoplando un pequeño display OLED de 64×48 pixel (0,66 pulgadas) y 4 matrices LED de 8×8 pixel.
Como este reloj está creado a partir del Transmisor DCF77 que mostré anteriormente, hay mucha información de interés relacionada con el módulo ESP32 y el display OLED en el siguiente documento:
Matriz LED de 8×8 pixel
El display LED del reloj está construido con 4 matrices LED de 8×8 pixel. Estas matrices LED se pueden comprar junto a su controlador en módulos independientes, y encadenar en serie todas las que se necesiten. El circuito integrado controlador de la matriz LED, es el MAX7219.
MAX7219
El CI MAX7219 permite controlar matrices de 8×8 LED de cátodo común. También puede controlar un grupo de 8 displays de 7 segmentos, pudiendo habilitar o no su decodificador interno BCD. Este CI incluye un registro de desplazamiento, y se pueden encadenar para controlar una serie de matrices LED de 8×8, o una serie de grupos de 8 displays de 7 segmentos.
El MAX7219 dispone una memoria SRAM para almacenar el estado de los 64 LED que puede controlar, y se encarga de realizar la multiplexación para su encendido individual, con una frecuencia de refresco típica de 800 veces por segundo a todo el conjunto. La memoria SRAM mantiene la información siempre que la alimentación no baje de 2V. La carga de datos se realiza en serie mediante el control de 3 hilos más 2 de alimentación (Data, Clock, CS, GND, Vcc)
El MAX7219 incluye un control de apagado de los LED reduciendo el consumo hasta 150µA. Tiene un control de brillo analógico y digital, un registro de límite de escaneo que permite al usuario mostrar de 1 a 8 dígitos, y un modo de prueba que fuerza el encendido de todos los LED.
La información se recibe en 2 Bytes, bits D0 – D15. El primer bit que se envía es el D15, el más significativo (MSB).
- D0 – D7 contienen los datos
- D8 – D11 contienen la dirección de registro
- D12-D15 son bits sin contenido.
Esquema de montaje
El montaje de este reloj es muy sencillo, no hace falta montar ni un sólo componente electrónico, sólo los cables de conexión entre matrices y los 5 hilos entre el módulo ESP32 y la primera matriz LED.
Configuración inicial del reloj
Este reloj necesita una conexión a Internet por WiFi para funcionar. Al arrancar se conecta a un servidor NTP para sincronizar el reloj (RTC) del módulo ESP32. A continuación ya puede funcionar de forma autónoma, y se puede configurar y controlar desde un dispositivo móvil (WiFi) y también desde un PC que tenga conexión a la misma red local a la que se haya conectado el reloj por WiFi.
La primera vez que se pone en marcha el reloj, es necesario acceder por WiFi al punto de acceso que crea el propio reloj cuando no dispone de acceso a Internet, y configurar su conexión WiFi.
- SSID: ESP_32
- IP: 192.168.4.1
En la imagen siguiente se muestra el diagrama de funcionamiento cada vez que se reinicia el reloj.
Modos de funcionamiento y ajustes del reloj
El reloj puede mostrar la fecha y hora siguiendo el estándar europeo o americano (24H/12H). También se puede personalizar el formato de la hora en dos tamaños, las animaciones de los números cuando cambian y el ajuste de brillo del display LED. Todos estos ajustes se realizan a través de una conexión a la red local que se haya conectado el reloj, ya sea por WiFi o cable. No es necesario instalar ningún software, porque el reloj incluye su propio navegador web (web browser). Conectando cualquier dispositivo a la dirección IP que muestra el reloj cuando se conecta a la red Wifi, se puede acceder al menú de control de este reloj.
Firmware:
El archivo que necesitas para programar el ESP32, lo puedes descargar de forma gratuita desde el repositorio GitHub:
https://github.com/J-RPM/Precision-clock_ESP32
Y también desde Dropbox: ESP32_NTP_Time_Matrix_JR.rar
Caja 3D (Reloj de precisión)
El fichero .stl que necesitas para fabricar la caja de este reloj, lo puedes descargar desde el siguiente enlace: Precision clock, configured by WiFi
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