Word Clock: 21 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Kolejne podejście do popularnego zegara słownego. Zasilany przez klon arduino i diody LED WS2812B, projekt został zainspirowany najpierw tym przykładem, a następnie przepisałem oprogramowanie układowe, w tym kilka pomysłów z tej instrukcji przy użyciu biblioteki fastled.

Moim celem przy tym projekcie było:

• Największe/najbliższe możliwe litery bez prześwitów między nimi
• Kontrola nad pojedynczymi literami, a nie jednym słowem na raz
• Nadaje się do powieszenia na ścianie lub siedzenia na stole
• Sterowanie przyjazne dla użytkownika
• Wrażenie jakości
• Możliwość cięcia laserowego

Starałem się zminimalizować typowe dla majsterkowiczów wskaźniki, takie jak wykończenie powierzchni drukowanego obiektu 3D lub ślady wypalenia/połączenia palców/żywe zawiasy projektu wycinanego laserowo. Doceniam, gdy ktoś pyta mnie, gdzie kupiłem coś, co sam zaprojektowałem i zbudowałem.

Od czasu do czasu mogę udostępniać części wycinane laserowo na Etsy.

Krok 1: Narzędzia, materiały i materiały

Głównym wymaganiem dla tego projektu jest dostęp do wycinarki laserowej o polu cięcia 9" x 9" lub większym. Używam wszechobecnego chińskiego lasera CO2 "K40" 40w, który jest dostępny w całym serwisie eBay i innych zagranicznych witrynach. Kopalnia została zmodyfikowana, aby umożliwić jej wycięcie większej powierzchni (między innymi ulepszeniami), w przeciwnym razie nie nadawałaby się do tego projektu od razu po wyjęciu z pudełka. Jeśli używasz K40, gorąco polecam używanie szeptu K40 zamiast jakiegokolwiek oprogramowania, z którym był dołączony; moje pliki SVG są narysowane z myślą o tym.

Narzędzia:

• Wycinarka laserowa (obszar 9 "x 9" lub większy, musi ciąć drewno)
• Komputer z Arduino IDE
• Zaciski
• Ogólne materiały elektroniczne (przecinaki do drutu, narzędzia do ściągania izolacji itp.)
• Lutownica
• Pistolet na gorący klej
• Piła

Kieszonkowe dzieci:

• Klej do drewna
• Strzykawka (aby nałożyć klej do drewna, poszukaj zakrzywionej plastikowej końcówki strzykawki dentystycznej/irygacyjnej)
• Gorący klej
• Taśma maskująca
• Farba (tarcza zegara)
• Bejca lub farba (ramka)
• Jednorazowe kubki i mieszadełko (do powierzchni epoksydowej)
• Papier ścierny
• Drut (użyłem litego rdzenia o grubości 22 mm)

Materiały:

• 1x Arduino Nano - 5 USD (klon eBay) do 22 USD+ (oficjalny)
• 1x moduł RTC DS3231 - 1 USD (ebay)
• 1x Rezystor 10k - 1 USD za 50 (ebay)
• 3x przełączniki dotykowe 10mm - $1 za 20 (ebay)

• 1x Taśma LED WS2812B 60 LED/metr - 15 do 23 USD (ebay)

  • Aby uzyskać prawidłowe odstępy, musi wynosić 60 diod LED na metr, zwykle sprzedawane jako 300 diod LED w rolkach o długości 5 m.
  • Poszukaj wersji niewodoodpornej
• 1x tabliczka zaciskowa Micro USB (opcjonalnie) - 1,25 USD za 5 (ebay)
• 1x Fotorezystor zakres 10-20k omów - 1 USD za 20 (ebay)
• 1x bateria CR2032 - 2 dolary za 10 (ebay)
• Przezroczysta żywica epoksydowa - 20 USD za kwartę (Home Depot)
• Potrzebne jest tylko kilka uncji

• 1x sklejka 3 mm - 12 USD za arkusz 4 'x 8' (Home Depot)

  Nazywa się to zwykle podkładem lub Luaun

• 1x 1/4 "x 1,5" x 48 "Dąb Deska 5 USD (Home Depot)

  Poszukaj najprostszego i najładniejszego

• Papier (papier do drukarki lub cokolwiek półprzezroczystego)

To w sumie około 70 dolarów, jednak skończy się z wystarczającą ilością diod LED na dwa zegary, więc warto wziąć kolejne Arduino i kawałek dębu i zrobić dwa w tym samym czasie. Dlaczego nie?

Krok 2: Wytnij części ze sklejki

Powinno to być dość proste. Wytnij po jednym z plików SVG, które zaczynają się od „3mm Sklejka” z załączonego pliku zip. Najpierw użyj piły, aby zamienić arkusz 4x8 w coś, co zmieści się w twojej wycinarki laserowej (jeśli to nie było oczywiste)

Możesz zauważyć, że tarcza zegara jest lustrzana – odkryłem, że za pomocą mojego lasera uzyskuję bardziej wyraźną krawędź na spodzie deski, więc położyłem najładniejszą tarczę drewna. Jeśli tak nie jest w Twoim przypadku, po prostu wykonaj kopię lustrzaną pliku i wytnij go prawą stroną do góry. Małe, pływające części liter będą kruche, więc staraj się ich nie wybić. Polecam dostosować ustawienia cięcia, aby litery wypadały same - bardzo łatwo jest wybić środek litery O, jeśli wysuwasz zakleszczone części z arkusza.

Jeśli wyrwiesz kawałek listu - nie wszystko stracone. Trzymaj się małych kawałków i spójrz przed siebie na krok, w którym przygotowujemy twarz, a zobaczysz, że możemy je umieścić tam, gdzie ich miejsce bez większych problemów.

Nie zapomnij wygrawerować niebieskiej warstwy przed wycięciem czerwieni.

Krok 3: Wytnij części dębu

Zwykle robię to przed rozpoczęciem lub po zakończeniu cięcia kawałków sklejki, ponieważ wymaga to innych ustawień cięcia i niewielkiej konfiguracji lasera. Potrzebujemy tutaj po jednym kawałku z plikami o nazwie „Oak Frame”. Zauważysz, że w pliku znajduje się niebieski prostokąt z czerwonymi liniami cięcia. Pomysł polega na tym, aby użyć deski odpadowej jako przyrządu/uchwytu w laserze, abyśmy mogli wycinać połączenia na mikrowczepy na końcach desek w spójny sposób.

1. Za pomocą piły pokrój deskę dębową na odcinki o długości 9 cali
2. Przymocuj deskę na ścinki do stołu laserowego, aby nie mogła się łatwo poruszać.
3. Wytnij niebieski prostokąt. Po tym nie uruchamiaj ponownie ani nie umieszczaj ponownie lasera w miejscu docelowym, nowy otwór w tablicy złomowej jest teraz naszym punktem odniesienia dla pozostałych cięć.
4. Umieść kawałek dębu w wycięciu i wepchnij go w lewy górny róg (zakładając, że twój początek to lewy górny. Jeśli nie… kluczem jest uzyskanie końcowych nacięć na dębie i konsekwentnie prostowanie górnej krawędzi, więc może bądź OK, gdziekolwiek jest twoje pochodzenie). Postaraj się, aby podczas tego nie przesuwać deski do złomu.
5. Skaleczenie!

Uważam, że K40 tnie dąb całkiem dobrze, ale będziesz musiał dostosować ustawienia, aż uzyskasz dobry wynik.

Krok 4: Złóż ramę

Szybko przeszlifuj dębowe części, aby poprawić powierzchnię, a następnie ułóż je i nałóż trochę kleju na połączenia na mikrowczepy. Ważne jest, aby ramka kończyła się kwadratowo (lub pasowała do kształtu twarzy, jeśli laser wycina trapez lub równoległobok), dobrym sposobem na upewnienie się, że zrobiłeś to dobrze, jest użycie twarzy jako prowadnicy przed wyschnięciem kleju.

Dokładnie sprawdź rozmieszczenie cech, od tyłu (zadrukowaną stroną do dołu):

• Trzy otwory na przyciski powinny znajdować się po lewej stronie i w kierunku tyłu zegara
• Pojedynczy otwór na fotorezystor powinien znajdować się na górze i z tyłu zegara
• Wycięcie na kabel zasilający powinno znajdować się na dole i z tyłu zegara

Jeśli masz jakiekolwiek niewspółosiowość z górnymi lub dolnymi krawędziami ramy, to jest OK, o ile nie są one ogromne. Przykład jaki mam na zdjęciu nie stanowi problemu, szybkie przeszlifowanie sprawi, że będzie spłukiwany przed barwieniem.

Możesz użyć zacisków, jeśli je masz, lub taśma maskująca również działa całkiem dobrze.

Krok 5: Pomaluj i przygotuj twarz

Po pierwsze: farba.

Na twarz wolę używać farby w sprayu o dość neutralnym kolorze. Do tej pory używałem różnych odcieni szarości, srebra i złota do twarzy z dobrymi wynikami. Ciemniejsze kolory dają lepszy kontrast z literami, gdy są podświetlone. Unikaj szlifowania twarzy ze względu na delikatną naturę liter. Jeśli masz jakieś złamane fragmenty liter, pomaluj je w tym samym czasie.

Po drugie: nałóż taśmę maskującą

Taśma maskująca pozwoli nam wypełnić twarz żywicą epoksydową bez uciekania przez otwory. Nałóż warstwę na tył twarzy i dociśnij całą powierzchnię, aby dobrze przylegała.

Po trzecie: odetnij taśmę maskującą o 1/4 cala od krawędzi. Musimy to zachować wyraźnie, abyśmy mogli wkleić twarz w ramę, nie czyniąc taśmy maskującej trwałym elementem.

Po czwarte: Opcjonalnie - jeśli masz jakieś złamane fragmenty liter, odwróć twarz i przyklej je do taśmy maskującej w odpowiednim miejscu.

Krok 6: Zainstaluj diody LED

Najpierw weź pasek LED i odetnij go we wskazanych oznaczeniach na 11 kawałków, z których każda ma 11 diod LED. W środku odsłoniętych miedzianych podkładek powinna znajdować się linia wskazująca miejsce cięcia. Nożyczki lub przecinaki do drutu są w porządku.

Następnie zdejmij podkład i przyklej każdy pasek do tylnej płyty „siatki”. Jeśli wcześniej wygrawerowałeś wytyczne w tej części, możesz ich użyć jako odniesienia, aby wszystko było proste. Odstęp tutaj nie jest super krytyczny, prawdopodobnie zauważysz, że się przesuwa, jeśli skończysz z paskiem, który ma już złącze lutowane, myślę, że dostaniesz złącze mniej więcej metr, kiedy kupisz 5 m rolkę.

Ważne: zwróć uwagę na małą strzałkę i Din/Dout. Chcemy, aby strzałka w górnym rzędzie przeszła od lewej do prawej, a następnie odwróciła się w następnym rzędzie. Powinien być zygzakowaty od lewego górnego rogu i kończyć się w prawym dolnym rogu.

Krok 7: Przylutuj diody LED

To chyba najbardziej żmudny krok. Używam gołego drutu o grubości 22, aby zaoszczędzić wysiłku związanego z usuwaniem obu końców tych krótkich przewodów.

Wytnij po 10 z tych trzech długości:

• 3/4"
• 1-1/8"
• 1-1/2"

Każdy przewód musi być wygięty, aby mógł wykonać połączenie od końca jednego paska do początku następnego. Zwykle chwytam kilka przedmiotów, wokół których mogę zagiąć drut - długopis działa dobrze na najkrótszym, rękojeść śrubokręta na średni, a mała stalowa linijka na najdłuższy. Możesz sprawdzić swoje zgięcia, ustawiając je na desce i sprawdzając, czy docierają do padów i pozostają w granicach wytycznych.

Przylutuj te przewody między końcami pasków, aby utworzyć jedną ciągłą ścieżkę od lewego górnego rogu do prawego dolnego - na zdjęciach powinno to być dość oczywiste.

Trzymanie tych przewodów jest trudne i zdecydowanie nie powinieneś używać palców, ponieważ bardzo szybko się nagrzewają. Odniosłem sukces z klipsem krokodylkowym, a także gadżetem, który zobaczysz na zdjęciu. Łatwiej będzie najpierw ocynować podkładkę, a następnie przytrzymać drut pęsetą.

Po przylutowaniu przewodów można wyregulować luz między nimi poprzez zginanie ich śrubokrętem lub podobnym - nie powinny się oczywiście stykać.

Testuję diody LED przed przejściem dalej, ale ten krok jest opcjonalny.

Krok 8: Podłącz przewody wejściowe

Następnie podłączymy zasilanie, uziemienie i dane do początku naszej taśmy LED i tylko zasilanie i uziemienie na drugim końcu. Przewody po stronie wejściowej powinny być ucięte na około 13 cali długości - wybrałem czerwony dla 5v, żółty dla danych i goły przewód dla uziemienia.

Usuń teraz część izolacji w górnej/środku przewodu 5v (patrz zdjęcie); użyjemy tego dla fotorezystora później.

Na drugim końcu paska (u dołu po lewej) od tyłu wystarczy użyć dwóch przewodów do 5V i uziemienia, które mogą mieć około 5 cali długości.

Zalecam zabezpieczenie przewodów, jak pokazano, za pomocą gorącego kleju, aby zapobiec przesuwaniu się. Połączenia lutowane z taśmami LED są szczególnie delikatne.

Krok 9: Złóż siatkę

Istnieją cztery różne rodzaje kawałków siatki, są one oznaczone, jeśli grawerowałeś je wcześniej:

• 2x koniec poziomy
• 2x koniec pionowy
• 10x w pionie
• 10x poziomo

Klej jest opcjonalny, ale zalecany. Lubię używać kleju, ponieważ możemy obciążyć cały zespół, gdy wysycha i skorygować wszelkie nierówności, co ogólnie ułatwia sprawę.

Najpierw zainstaluj części pionowe. Kawałki "końcowe" idą po prawej i lewej stronie, a następnie wypełniają środek resztą.

Następnie zainstaluj części poziome. Kawałki „Koniec” znajdują się na górze i na dole, zauważysz, że nie mają na nich dodatkowego małego wycięcia. Pozostałe części poziome mają to dodatkowe nacięcie, dzięki czemu odsłaniają przewody połączeniowe, które wcześniej lutowaliśmy. Wyrównaj wycięcie z przewodami i naprzemiennymi stronami, gdy idziesz.

Na koniec, jeśli użyłeś kleju, odwróć zespół przodem do dołu na płaskiej powierzchni i połóż na nim coś ciężkiego, gdy wyschnie.

Krok 10: Poplami ramkę i zainstaluj twarz

To dobry moment na poplamienie dębowej ramy, w zależności od pożądanego wykończenia. Musimy skleić lico na miejscu, aw tym przykładzie planuję użyć wykończenia olejnego na drewnie - to będzie kolidować z klejem do drewna, więc nałożę go później. Alternatywnie użyj innego rodzaju kleju, który nie będzie miał wpływu.

Następnie musimy umieścić twarz w kadrze. Najważniejszą rzeczą jest tutaj ustawienie głębokości, aby tył zegara znajdował się równo lub poniżej tylnej powierzchni ramy i nie wystawał. Można to zrobić na wiele sposobów:

Małe prostokątne przekładki są w sam raz do ustawienia odległości od czoła ramy do czoła.

Innym sposobem, aby to osiągnąć, jest ustawienie ramki obrazem do góry na płaskiej powierzchni, a następnie ułożenie wszystkich wewnętrznych części (przeskocz do przodu, aby zobaczyć, jak się poruszają), a na koniec dociśnij do nich twarz. Upewnij się jednak, że przewody nie wchodzą między warstwy.

Możesz także ułożyć części i użyć zacisków, cokolwiek chcesz!

Krok 11: Wlej żywicę epoksydową

Podeprzyj plecy na całej powierzchni, aby taśma maskująca pozostała na swoim miejscu. Ustaw go na równej powierzchni.

Wymieszaj około 5 uncji zgodnie z instrukcjami dołączonymi do żywicy epoksydowej. Generalnie powiedzą, aby mieszać w jednym pojemniku przez 6-10 minut, pamiętając o zeskrobaniu boków, a następnie przenieść do czystego pojemnika i mieszać przez kolejne kilka minut lub do osiągnięcia określonej temperatury.

Wylej żywicę epoksydową na twarz. Staram się najpierw wypełnić litery, aby zminimalizować pęcherzyki powietrza, a następnie zakryć resztę. Staraj się chronić go przed kurzem i okresowo używaj opalarki lub palnika do usuwania bąbelków.

Krok 12: Zainstaluj siatkę LED i dyfuzor

Usuń taśmę maskującą z tyłu twarzy po zakończeniu utwardzania żywicy epoksydowej.

Zalecane jest coś, co rozprasza światło między diodami LED a tyłem twarzy:

• Brak dyfuzora sprawia wrażenie pojedynczych świateł za literą
• Arkusz papieru do drukarki daje bardzo jednolite światło, ale istnieje kompromis polegający na zmniejszonej całkowitej jasności
• Jeden lub dwa arkusze białej bibuły to dobry kompromis
• Czarna bibułka zmniejsza jasność, ale także sprawia, że niepodświetlane litery nie wyróżniają się tak bardzo

Przytnij papier tak, aby zmieścił się w ramie i umieść go między siatką LED a twarzą. Upewnij się, że róg siatki LED z przewodem danych jest wyrównany z literą „I” w lewym górnym rogu.

Kiedy już to robisz, umieść tylną płytkę w ramie i narysuj wycięcie z tyłu siatki ołówkiem, co pomoże później prawidłowo wyrównać mniejsze części.

Zamocuj siatkę LED za pomocą gorącego kleju.

Krok 13: Dodaj odwagę

Sklej ze sobą segmenty, które biegną wokół środka, jak pokazano, a następnie używając linii, które nakreśliłeś z tyłu siatki LED, przyklej je. Użyj płytki zaciskowej arduino i micro USB jako przekładek, aby upewnić się, że będą pasować.

Przyklej małe prostokątne przekładki na obwodzie, uważając, aby nie zakryć otworów na przełączniki po lewej stronie i fotorezystor na górze.

Użyj gorącego kleju, aby zabezpieczyć płytki zaciskowe Arduino i micro USB.

Wyjmij kątowe styki głowicy z modułu RTC, jeśli ma to zastosowanie. Albo je wylutuj, albo po prostu odetnij - nie będziemy ich używać.

Na koniec użyj gorącego kleju, aby zabezpieczyć moduł RTC w lewym dolnym rogu. Zalecam korzystanie z tylnej płyty jako przewodnika, aby umieścić go w idealnym miejscu. Przyklej moduł do płytki, nałóż trochę kleju, a następnie umieść go na miejscu i dociśnij moduł do płytki poniżej.

Krok 14: Przyciski i fotorezystor

Zabezpiecz przełączniki w lewym dolnym rogu gorącym klejem, zwracając uwagę na orientację. Cztery piny na przełącznikach są połączone parami, zalecam ich obracanie tak, aby jedna para była blisko dołu, a druga u góry - ułatwi to później lutowanie.

Wklej fotorezystor u góry - po prostu wyśrodkuj go na otworze u góry

Krok 15: Przylutuj połączenia 5v/VCC

To wszystko powinno zostać podłączone do pinu VCC na płytce zaciskowej Micro USB.

1. Pasek LED od górnego prawego
2. Pasek LED od dołu po lewej
3. 5V na arduino
4. VCC na module RTC (trzeci pin od góry)
5. Fotorezystor

Krok 16: Połączenia lutowane uziemienia

Powinny one ostatecznie połączyć się z pinem VCC na płytce zaciskowej micro USB.

1. Pasek LED od górnego prawego
2. Pasek LED od dolnego lewego
3. Arduino GND
4. GND modułu RTC (dolny pin)

5. Przełączniki

   Zobacz szczegółowe zdjęcie. Przełączniki dotykowe mają cztery piny, ale tylko jeden styk, są wewnętrznie połączone parami. Jeśli przylutujesz do obu pinów przewodu uziemiającego, sprawdź za pomocą omomierza, czy oba piny znajdują się po tej samej stronie przełącznika, w przeciwnym razie spowodujesz zwarcie

Krok 17: Przylutuj pozostałe połączenia

1. Rezystor 10k. Pin Arduino A0 do masy
2. Fotorezystor. Pin Arduino A0
3. RTC. Drugi od góry na module do arduino pin A4
4. RTC. Górny pin na module do arduino pin A5
5. Przełącznik 1 (tryb/ustawienie). Arduino D2
6. Przełącznik 2 (w górę). Arduino D3
7. Przełącznik 3 (w dół/anuluj). Arduino D4
8. Dane LED. Arduino D6

Nałóż dużą ilość gorącego kleju, aby zabezpieczyć przewody, szczególnie w celu zaizolowania przewodów wychodzących z fotorezystora i zestalenia przełączników.

Na koniec włóż baterię CR2032 do modułu RTC.

Krok 18: Prześlij oprogramowanie układowe

Potrzebny będzie komputer z Arduino IDE, aby wgrać oprogramowanie układowe do Arduino. Oto ustawienia, których użyłem:

• Płytka: "Arduino Nano"

• Procesor: „ATmega328P (stary program ładujący)

  We wcześniejszych wersjach IDE nie musiałem wybierać starej opcji bootloadera, ale uważam, że nastąpiła zmiana odzwierciedlająca aktualizację oficjalnego sprzętu, którego nie ma na płytach klonów, które mają pod ręką

• Port: będziesz musiał dowiedzieć się, który z nich po podłączeniu płyty

Wymaganych jest sześć bibliotek, wszystkie można znaleźć w menu Narzędzia -> Zarządzaj bibliotekami w IDE:

• Drut (dołączony domyślnie, jak sądzę)
• EEPROM (również dołączony domyślnie)
• RTClib (Adafruit wersja 1.2.0)
• OneButton (Matthias Hertel wersja 1.2.0)
• SimpleTimer (Alexander Kiryanenko wersja 1.0.0)
• FastLED (Daniel Garcia wersja 3.1.6)

Po ustawieniu opcji i zainstalowaniu bibliotek należy skompilować i wgrać na urządzenie przyciskiem „upload”. Aby sprawdzić, czy urządzenie działa, możesz otworzyć monitor szeregowy, w którym powinien pojawić się krótki komunikat podczas uruchamiania.

Krok 19: Ustaw czas

Możesz zauważyć, że zegar na początku nic nie wyświetla - jest to oczekiwane. Przy starcie szuka zapisanego koloru i animacji w EEPROM-ie, ale ponieważ nie ma nic w pamięci nie wie co zrobić. Naciśnij przycisk 2 lub 3 (góra/dół), aby wybrać kolor, który zaktualizuje wyświetlacz.

Aby ustawić zegar:

1. Przytrzymaj „Mode/Set”, aby przejść do trybu ustawiania zegara. Powinna zostać wyświetlona godzina.
2. Użyj "Up" i "Down/Cancel", aby wybrać godzinę (0-23)
3. Naciśnij "Mode/Set", aby przełączyć się z godzin na minuty
4. Użyj "Góra" i "Dół/Anuluj", aby wybrać minutę (0-59)
5. Przytrzymaj „Mode/Set”, aby zapisać czas i powrócić do wyświetlania zegara

W trybie „Ustaw” przytrzymaj „W dół/Anuluj”, aby powrócić do trybu zegara bez zapisywania nowego czasu.

Również w trybie „Ustaw”, „Tryb/Ustaw” przełącza się między godzinami a minutami w przypadku konieczności powrotu bez anulowania.

Krok 20: Dodaj tylną okładkę

Dodaj trochę kleju do górnej krawędzi podkładek, które zainstalowaliśmy wcześniej i to koniec budowy. Zalecam pozostawienie tego na koniec, aby mieć szansę na naprawienie wszelkich problemów z okablowaniem, zanim wszystko zostanie zaplombowane.

Krok 21: Gotowe

Złącze micro USB jest tam dla wygody - z mojego doświadczenia znacznie łatwiej jest znaleźć ładnie wyglądający kabel micro w oplocie niż mini-USB pasujący do Arduino.

Operacja jest prosta:

• Mode/Set wybiera animację zmiany czasu
• Cykle w górę przez kolory
• W dół przechodzi przez kolory w przeciwnym kierunku

Jasność powinna dostosowywać się automatycznie wraz ze światłem w pomieszczeniu, ściemniając się, gdy robi się ciemno.