摇摆LED时钟的制作方法及原理

一. 整体方案
    本制作是根据视觉暂留原理, 让一排8 只LED作往复运动, 在空中呈现八个字符的显示屏，可显示数字或英文字符。开机后先显示“Welcome!”欢迎字符(见图1), 再进入时钟显示状态。显示屏同时显示“时” 、“分” 、“秒”信息，用“：”分隔(见图2)。
 
图1 开机画面                                                                                     图2 运行状态
    显示分“正常运行”、“调分”和“调时” 三种状态。当处于调整状态时，调整的项会闪现，以便识别。为此，设置三个调整按键，一个为“状态键”，一个为“加法键”，一个为“减法键”。(见图3)
 
图3 按键的设置                                                                              图4 音圈电机组件
    摇棒的动力部分采用从废旧硬盘拆下的音圈电机（见图4），驱动采用直流电机驱动方式。
    结构方面，将音圈电机直接安装在万用板上，将万用板的四周用四根螺柱与一透明有机板结合成一体，构成支撑摇棒底座。（见图5, 图6）。
 
图5 万用板与有机板构成底座                                                        图6 底座侧面

二. 实作要点
1． 主板的结构布局见图7。
 
图7 主板布局                                                                                    图8 摇棒上的LED
2．LED 的焊接，将LED 两脚跨接在电路板两端的方式进行焊接。使LED 紧密排列在一起。
3．摇棒上的LED 与主板上的信号用柔性排线连接，音圈电机供电占2 位，LED 信号传输占9 位，所以至少要11 位的排线。（见图9）
 
图9 排线与拉簧                                                                               图10 拉簧
4．为保持摇棒的平衡, 在摇棒接近旋转轴的两端加装两只拉簧，这两只拉簧的规格尽量保持一致，弹性强弱要适中，最好可多找几种规格的试试。（图9，图10）
5．采用驱动直流电机正反转的方式，驱动音圈电机来回摆动。让电机正、反转的方法很多，最典型的是H 桥电路驱动，H 桥电路原理见图11，常见的是用三级管代替图中的开关。
 
图11 H 桥驱动原理
    为了简化电路，最好采用H 桥功能的集成电路。这种IC 很多，比如象TA7257，TA8429H，L6203 等，这里用的是三菱公司的M54544AL(见图12)。IC 各脚定义见图13。
 
图12 电机驱动IC
 
图13 M56544AL 各脚定义
6．电原理图见图14。
 
图14 电原理图
7．完成图见图15。
 
图15 完成图