🕰️ Проект: механические часы со стрелкой на шаговом двигателе и DS1302

Часы DS1302 и шаговый двигатель 28BYJ-48

DS1302 хранит точное время, а шаговый двигатель 28BYJ-48 раз в минуту довoрачивает настоящую физическую стрелку на нужный угол — необычные часы без обычного часового механизма.

Как это работает

DS1302 — это модуль часов реального времени (RTC) с собственной батарейкой, который продолжает отсчитывать время даже когда Arduino обесточена — в отличие от `millis()`, который обнуляется при каждом перезапуске платы. Плата периодически (раз в минуту) спрашивает у DS1302 текущее время и переводит его в угол поворота стрелки.

Шаговый двигатель 28BYJ-48 в этом проекте выступает заменой часовому механизму: вместо постоянного вращения он поворачивается на строго определённое число шагов, вычисленное как разница между текущей позицией стрелки (`currentPosition`) и позицией, соответствующей новому времени (`targetPosition`). Драйвер ULN2003 нужен потому, что сам Arduino не может напрямую выдать ток, достаточный для обмоток шагового двигателя — драйвер усиливает сигналы с цифровых пинов до нужного уровня.

Пошаговая сборка

Так как реализации данного модуля бывают разные, если у вас на плате нет тех контактов, которые указаны ниже — сориентируйтесь по названиям контактов на своей плате.

Подключите DS1302: CLK → D5, DAT → D4, RST → D3, VCC → 5V, GND → GND.
Подключите драйвер ULN2003 к шаговому двигателю 28BYJ-48 (обычно идут в комплекте друг с другом, разъём стандартный): IN1-IN4 драйвера → D8, D9, D10, D11.
Закрепите стрелку на валу двигателя (через переходник или просто плотно насадив) — физически выставив её на 12:00 перед первым запуском.
При первой прошивке один раз выполните команду установки текущего времени в DS1302 (обычно `Rtc.SetDateTime(...)` или через отдельный скетч-пример из библиотеки) — дальше модуль будет держать время сам от батарейки.

Скетч

// ВНИМАНИЕ: рекомендую отладить код через монитор порта, так как я языковая
// модель, а не специализированный кодер, и могу что-то упустить. Основу
// и идею я накидал, но проверьте под свою схему.

#include <ThreeWire.h>
#include <RtcDS1302.h>
#include <Stepper.h>

ThreeWire myWire(4, 5, 3); // DAT, CLK, RST
RtcDS1302<ThreeWire> Rtc(myWire);
const int stepsPerRevolution = 2048; // полный оборот 28BYJ-48 в полушаговом режиме
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);
long currentPosition = 0; // текущая позиция стрелки в шагах от 12:00

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Rtc.Begin();
  myStepper.setSpeed(10); // скорость вращения, об/мин — не влияет на точность хода часов
}

void loop() {
  RtcDateTime now = Rtc.GetDateTime();
  int minuteOfHalfDay = (now.Hour() % 12) * 60 + now.Minute(); // минуты с полуночи/полудня, 0-719
  long targetPosition = map(minuteOfHalfDay, 0, 720, 0, stepsPerRevolution);

  long diff = targetPosition - currentPosition;
  if (diff != 0) {
    myStepper.step(diff);
    currentPosition = targetPosition;
    Serial.print("Время: ");
    Serial.print(now.Hour());
    Serial.print(":");
    Serial.println(now.Minute());
  }
  delay(60000); // проверка раз в минуту — для стрелочных часов этого достаточно
}

При первом запуске стрелку нужно вручную выставить на 12:00, а часы DS1302 выставить командой `Rtc.SetDateTime()` с текущим временем — дальше механизм держит синхронизацию сам.

Частые проблемы

Стрелка показывает неверное время — либо DS1302 не был корректно выставлен при первой прошивке, либо стрелка изначально не была выставлена ровно на 12:00 перед запуском.
Время сбрасывается при каждом включении — разряжена или не установлена батарейка на модуле DS1302 (обычно CR2032).
Двигатель дёргается, но не вращается плавно — проверьте правильность подключения всех 4 проводов IN1-IN4 именно в этом порядке, перепутанный порядок даёт дрожание вместо вращения.
Двигатель вращается в обратную сторону — поменяйте местами провода IN1 и IN3 (или IN2 и IN4) для смены направления.
Ошибка компиляции про RtcDS1302.h — установите библиотеку "Rtc by Makuna" через Менеджер библиотек Arduino IDE.

Как улучшить проект

Добавить вторую стрелку (минутную) на отдельном шаговом двигателе для более привычного вида часов.
Добавить кнопку ручной корректировки времени без перепрошивки платы.
Синхронизировать время по интернету через NTP вместо ручной установки, если заменить Arduino на ESP8266/ESP32.