Word Clock: 11 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Kilka lat temu zacząłem tworzyć swój pierwszy Word Clock, zainspirowany dostępnymi ładnymi Instruktażami. Teraz, gdy stworzyłem osiem Word Clock, które za każdym razem staram się ulepszać, myślę, że nadszedł czas, aby podzielić się moimi doświadczeniami!

Zaletą mojego doświadczenia jest to, że najnowsza wersja mojego Word Clock jest właściwie dość prosta: jeśli masz wszystkie komponenty, powinieneś być w stanie zbudować go w jeden dzień.

Po pierwsze, wnętrze Word Clock

Moja obecna wersja wykorzystuje pasek led RGB: jest to pasek led, w którym każda „żarówka” składa się z czerwonej, zielonej i niebieskiej diody led. Łącząc te trzy kolory, można stworzyć (prawie) każdy kolor. Listwa led RGB sterowana jest jednym wejściem (dla mnie wciąż trochę magii). Tak więc, podłączając jeden przewód, możesz sterować wszystkimi diodami w pasku!

Za każdą literą na tarczy Word Clock (patrz dalej ten krok) kryje się jedna dioda LED paska LED RGB. Tak więc, gdy zapali się jedna dioda, powinna zaświecić jedna litera. Aby to osiągnąć, użyłem wycinarki laserowej do wycięcia siatki z drewnianej deski. W innych Instructables ta siatka została wykonana z pasków pianki, które są połączone w siatkę. Próbowałem też tego, ale mi to nie wyszło. Jednak w mojej pierwszej wersji kratkę wykonałem z cienkich drewnianych listew, które skleiłem. Działa to doskonale, ale jego zbudowanie zajmuje dużo czasu!

Mózgiem Word Clock jest Arduino Nano. Ten maleńki komputer jest w stanie sterować taśmą led RGB. Możesz znaleźć nieskończenie wiele programów w Internecie, z którymi możesz się bawić, całkiem fajnie!

Aby uniknąć dużo lutowania (co zajmuje czas i jest dość rzemieślnicze), używam adaptera terminala do Arduino Nano. Wszystko, co robi adapter terminala, to umożliwienie nam podłączenia naszych przewodów do Arduino za pomocą śrub.

Oczywiście celem każdego zegara, poza tym, że jest ładny, jest wyświetlanie czasu. W moim Word Clock moduł zegara czasu rzeczywistego (RTC) śledzi czas. Ideą tego modułu jest to, że gdy ustawisz właściwy czas, będzie tykał (aż do wyczerpania baterii). Pracuję z DS3231 RTC, który jest dość tani i dużo wsparcia jest dostępne w Internecie.

Teraz wnętrze Word Clock jest jasne, przechodzimy na zewnątrz

Z doświadczenia wiem, że ważne jest, aby rozpocząć swój projekt od wygodnej bazy. Właśnie dlatego buduję prawie wszystkie swoje Word Clocks, używając ramy RIBBA z IKEA. Zaletą tego jest to, że zaczynasz od ramy, której wszystkie kąty są ładnie 90 stopni, a wykończenie na zewnątrz jest gładkie. Oczywiście możesz zbudować własną ramę, jeśli chcesz, ale ja trzymałbym się ramy RIBBA.

Tarczę Word Clock wyznaczają litery, którymi światło wskazuje godzinę. Znalazłem dwa sposoby na stworzenie tej twarzy:

1. Druk na folii transparentnej. Negatyw liter można wydrukować na folii. Czarny atrament przyćmiewa światło. Wadą tej opcji jest to, że atrament powinien być wystarczająco gęsty, aby był nieprzezroczysty. Możliwym rozwiązaniem jest dwukrotne wydrukowanie twarzy i ułożenie ich jedna na drugiej.
2. Papier do cięcia laserowego. Jeśli potrafisz skorzystać z wycinarki laserowej, opcją jest wycięcie liter z papieru. Jeśli papier jest wystarczająco gruby, światło nie przejdzie. Powinieneś jednak użyć czcionki „szablonowej”. Tego rodzaju czcionki nie mają bliskich kręgów. Na przykład „o” nie będzie tylko dziurą w papierze, ale faktycznie „o”.

Co robi Word Clock?

Oczywiście Word Clock powinien podać godzinę. Poza tym, ponieważ używamy taśmy LED RGB, możesz podświetlić dowolną literę w (prawie) dowolnym kolorze! Możesz ustawić kolor poszczególnych diod RGB, programując Arduino Nano. Jeśli chcesz mieć możliwość zmiany kolorów diod w czasie rzeczywistym, możesz dodać przycisk, który zrobi to za Ciebie. Ponieważ jednak chcę na razie zachować prostotę, nie jest to uwzględnione w tej instrukcji.

Ostatnio opracowałem Word Clock, który używa Bluetooth do ustawiania kolorów i czasu. Jeśli znajdę czas, opublikuję aktualizację o tym!

Krok 1: Zbieranie materiałów i sprzętu

Potrzebne materiały:

- Taśma LED RGB, 5 V, 60 diod na metr, adresowana indywidualnie. Potrzebujesz około 3 metrów taśmy led. Na przykład to zrobi: pasek led RGB. „IP” oznacza stopień odporności na wodę. Ponieważ żaden z używanych przez nas komponentów nie jest odporny na wodę, wersja ip30 jest w porządku. Cena: 4 euro za metr, czyli 12 euro.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Należy pamiętać, że wygodnie jest ale Arduino, którego piny są już wlutowane do Arduino. Cena: 3 euro.

- Adapter terminala dla Arduino Nano. Korzystanie z adaptera terminala zaoszczędzi mnóstwo czasu! Są dość tanie: Adapter terminalaCena: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Możesz użyć innego RTC, ale ten sprawdził się idealnie! Cena: 1 euro.

- Stelaż RIBBA: Stelaż RIBBA (23x23cm), czarny lub biały. Cena: 6 euro.

- Do twarzy, której potrzebujesz:

1. Przezroczysta folia nadająca się do zadruku (zapytaj w lokalnej drukarni!)
2. Karton odpowiedni do cięcia laserowego (zapytaj swoją wycinarkę laserową!)

Cena: 5 euro.

- Zworki do podłączenia komponentów. Naprawdę nie wiem ile potrzebujemy, ale są tanie i powszechnie dostępne: Zworki. Wygodnie jest mieć przewody męsko-męskie, męsko-żeńskie i żeńsko-żeńskie, jednak przewody męsko-męskie też się nadają (z odrobiną dodatkowego lutowania). Cena: 3 euro.

- Zasilacz. Taśma ledowa RGB wykorzystuje napięcie 5V. Ważne jest, aby nie przekroczyć tego napięcia, ponieważ paski led RGB łatwo ulegają uszkodzeniu. Każda dioda LED wykorzystuje 20-60mA. Ponieważ używamy 169 diod led, natężenie prądu potrzebne do ich zasilania jest dość duże. Dlatego polecam zastosować zasilacz co najmniej 2000mA, taki jak: Zasilacz. Cena: 5 euro.

- Jeden rezystor 400-500 omów. Cena: znikoma.

- Jeden kondensator 1000 uF. Cena: znikoma.

- Jedna płytka prototypowa, np.: Protoboard. Cena: 1 euro.

- Kawałek drewna (deska) do formowania tylnej części Zegara. Cena: 2 euro.

- Drewniany pasek ok. 3x2cm do przymocowania tylnej części Word Clock do ramy. Cena: 1 euro.

- Dwie nakrętki druciane (do połączenia z 5 przewodami), dostępne w lokalnym sklepie budowlanym. Cena: 2 euro.

Całkowita cena: około 40 euro.

Potrzebny sprzęt:

- Ołówek- Stacja lutownicza- Narzędzie do zdejmowania izolacji- Śrubokręty- Nożyczki- Taśma dwustronna (do mocowania elementów)- Piła (do piłowania płyty z tyłu Word Clock)- Kawałek materiału (aby zapobiec zarysowaniom na RIBBA rama podczas pracy nad nią)

Krok 2: Przegląd

Teraz mamy wszystkie materiały, fajnie jest mieć przegląd ogólnej idei Word Clock.

Tarcza Word Clock składa się z liter (nadrukowanych na przezroczystej folii lub wyciętych laserowo z kartonu). Za każdą literą kryje się jedna dioda led paska ledowego RGB. Ponieważ rama RIBBA ma wymiary 23x23cm i używamy taśmy led RGB składającej się z 60 ledów na metr (czyli 100cm/60led=1,67cm na led), możemy zmieścić w jednym rzędzie 23cm/1,67=13,8 led. Ponieważ 0.8 led może być trochę niewygodne, trzymamy się 13 ledów na rząd. Ponieważ ramka RIBBA jest kwadratowa, zbudujemy (później) „matrycę led” złożoną z 13x13 diod led.

Mówiąc najprościej, Word Clock składa się z małego zegara (RTC DS3231), który raz ustawiony, ciągle tyka. Ten mały zegar przekazuje czas do małego komputera (Arduino Nano). Malutki komputer wie, które diody mają się zapalić na określony czas. Tak więc mały komputer wysyła sygnał przez przewód danych do paska ledowego RGB i włącza diody led.

Brzmi to dość prosto, prawda?!:)

Krok 3: Tarcza Zegara Światowego

Użyjemy 13 diod led w jednym rzędzie i 13 rzędów, co daje matrycę ledową 13x13.

Cięcie taśmy led RGB

Wytnij 13 pasków taśmy LED RGB o długości 13 diod. Musisz przeciąć pasek led RGB w środku trzech miedzianych owali.

Montaż 13 pasków led RGB

13 taśm led przyklejamy do drewnianej deski, która jest dołączona do ramy RIBBA. Do deski przyklejony jest haczyk, który można łatwo wyjąć za pomocą śrubokręta. Korzystając z siatki (z poprzedniego kroku), możesz łatwo zaznaczyć położenie każdej diody na tablicy. Większość taśm led RGB ma lepki tył, dzięki czemu można je łatwo przykleić do tablicy. Ważne jest, aby zwrócić uwagę na kierunek taśmy led RGB. Strzałki na pasku ledowym RGB wskazują kierunek, w którym płynie prąd. Ponieważ chcemy połączyć 13 taśm led RGB, musimy stworzyć ciągłą ścieżkę dla przepływu prądu. Ostatnio IKEA przycięła jeden róg deski, aby łatwiej było wyciągnąć deskę z ramy. Wygodnie jest użyć tego ściętego narożnika, aby poprowadzić przewody z jednej strony deski na drugą. Innymi słowy, upewnij się, że pierwsza dioda znajduje się w ściętym rogu.

Lutowanie 13 pasków led RGB

Teraz na płytkę naklejonych jest 13 pasków led RGB, możemy je połączyć za pomocą lutownicy. Najpierw nałóż trochę lutowia na każdą połowę miedzianych owali. Po drugie, odetnij jeden koniec przewodów połączeniowych. Ponownie nanieś trochę lutowia na pozbawiony izolacji koniec drutu. Teraz poprowadź pozbawiony izolacji koniec drutu do miedzianego owalu i użyj lutowia, roztop lut i połącz je. Podłącz GND jednego paska ledowego RGB do GND następnego paska ledowego RGB. Zrób to samo dla przewodów 5V i danych.

Wykończenie matrycy led

Przylutuj zworkę do każdego z trzech miedzianych owali pierwszej diody led matrycy RGB. Jak już powiedziano, wygodnie jest zlokalizować pierwszą diodę w ściętym rogu deski, tak aby można było łatwo przenieść trzy przewody na drugą stronę deski.

Krok 6: Elektronika

Teraz skończyliśmy naszą matrycę led, możemy zacząć łączyć komponenty.

Elementy (Arduino Nano w adapterze terminala, RTC DS3231, nakrętki do przewodów) przykleimy z tyłu płytki, na której wykonaliśmy naszą matrycę led. Do mocowania elementów można użyć taśmy dwustronnej.

Pasek ledowy RGB

Najpierw umieść Arduino Nano w adapterze terminala. Wygodnie jest umieścić adapter terminala na środku płytki, ponieważ do adaptera terminala trzeba podłączyć sporo przewodów. Podłącz przewód danych taśmy led RGB (przewód środkowy) do jednego z cyfrowych portów Arduino Nano (zwykle używam portu D6). Aby chronić pasek led RGB przed skokami napięcia, można umieścić rezystor 400-500 omów między przewodem danych a Arduino.

RTC DS3231

Po drugie, przyklej gdzieś do płytki RTC DS3231. Ten moduł wymaga czterech połączeń: jednego uziemienia, jednego 5V, jednego SCL i jednego SDA. Nie korzystamy z portu SQW i 32K. Możesz użyć żeńskiego przewodu do podłączenia do pinów RTC DS3231. Podłącz SCL do piątego analogowego portu (A5) Arduino Nano. Podłącz SDA do czwartego analogowego portu (A4) Arduino Nano.

Krok 7: Zasilacz

Jakiego zasilacza użyć?

Napięcie Możesz zasilać Arduino Nano przy użyciu szerokiego zakresu napięć. Port „Vin” może obsłużyć 7-12 V, port 5 V może obsłużyć 5 V (co za niespodzianka) i możesz zasilać Arduino Nano za pomocą kabla mini USB. Jednak pasek led RGB jest bardziej wybredny w swoich wymaganiach. Większość producentów zaleca wejście 5 V +/- 5% do swoich pasków LED RGB (więcej informacji można znaleźć w sekcji zasilanie Neopixels). Dlatego użyjemy zasilacza 5V.

Obecna dioda LED RGB w rzeczywistości zawiera trzy oddzielne diody (czerwoną, zieloną i niebieską), które razem tworzą pożądany kolor. Jedna z trzech diod pobiera około 20mA. Tak więc dioda LED RGB, która emituje kolor biały, zakładając jednocześnie czerwoną, zieloną i niebieską diodę LED, wykorzystuje 3*20mA=60mA. Jeśli włączysz wszystkie 169 diod RGB jednocześnie w kolorze białym, potrzebujesz 169*60mA=10140mA=10A*. Najczęściej spotykane zasilacze to około 2000mA. Innymi słowy, zaświecenie wszystkich diod RGB na raz w kolorze białym nie jest zbyt jasnym pomysłem**.

Polecam użyć zasilacza 5V, 2000mA, ponieważ są one powszechne i dość tanie.

* Proszę zwrócić uwagę, że wysokie prądy (powyżej 5mA) są niebezpieczne! Dlatego należy być bardzo ostrożnym podczas zasilania Word Clock!

** Istnieje kilka sztuczek, aby zapalić wszystkie diody RGB na raz, takie jak podłączenie zasilania do obu końców paska diod RGB lub użycie diod RGB o niższej jasności.

Podłączanie zasilania

Podłączymy zasilanie do komponentów. Kondensator 1000 uF podłączymy do dodatniego i ujemnego przewodu zasilacza. Możesz użyć płyty prototypowej do zabezpieczenia połączenia (patrz zdjęcie). Ponieważ mamy sporo komponentów, które wymagają zasilania, podłączamy każdy z dwóch przewodów zasilacza 5 V do jednej nakrętki przewodu: nazwiemy je nakrętką przewodu dodatniego (która jest połączona z przewodem dodatnim zasilacza) i ujemną nakrętka przewodu (która jest podłączona do ujemnego przewodu zasilacza). Teraz podłącz przewody 5V taśmy led RGB i RTC DS3231 do dodatniej nakrętki przewodu. Podobnie podłącz przewody uziemiające (GND) taśmy LED RGB i RTC DS3231 do ujemnej nakrętki przewodu. Zasilimy Arduino Nano przez port 5V i jeden z portów naziemnych. Aby to zrobić, podłącz port 5 V Arduino do dodatniej nakrętki przewodu, a jeden z portów GND do ujemnej nakrętki przewodu.

Zabezpieczenie zasilania

Aby uniknąć rozerwania całej ładnie okablowanej elektroniki, zaleca się przymocowanie przewodu zasilającego do wnętrza ramy RIBBA. Możesz to zrobić, po prostu zawiązując węzeł na przewodzie zasilającym, zanim opuści on tylną część Word Clock. Jednak bardziej eleganckim sposobem jest zabezpieczenie sznurka poprzez zaciśnięcie go wewnątrz ramy RIBBA. Możesz to łatwo zrobić, używając małego kawałka drewna i przykręcając go do wewnętrznej strony ramy RIBBA za pomocą dwóch śrub. Zaciśnij przewód zasilacza między kawałkiem drewna a ramą RIBBA. W mojej najnowszej wersji Word Clock użyłem małego zawiasu (około 3cm), aby zabezpieczyć przewód zasilający. Zaletą tego jest to, że nie trzeba ciąć małego kawałka drewna.

Krok 8: Składanie wszystkiego razem

Teraz wydrukowaliśmy lub wycięliśmy tarczę Word Clock, wykończyliśmy matrycę ledową i połączyliśmy elementy elektroniczne, czas połączyć wszystkie warstwy Word Clock.

1. Umieść tarczę Word Clock w ramce RIBBA.
2. Połóż (pół) nieprzezroczysty papier (zwykły papier do drukowania lub kalkę kreślarską), aby ładnie rozprowadzić światło wzdłuż litery.
3. Umieść siatkę w ramie RIBBA.
4. Płytkę z jednej strony matrycą led a z drugiej strony elementami elektronicznymi można ostrożnie włożyć w ramę RIBBA.

Krok 9: Tworzenie tylnej części Word Clock

Tył zegara można po prostu wykonać z drewnianej deski. Najprzyjemniejszym sposobem na to jest przycięcie kawałka deski o takich samych wymiarach (około 22,5x22,5 cm) jak deska dostarczona w ramie RIBBA. Wywierć dwa otwory z tyłu Word Clock: jeden do przymocowania go do ściany (jeśli chcesz), a drugi do przewodu zasilającego, aby pozostawić Word Clock.

Przecięłam dwa kawałki o długości około 20cm listwy drewnianej. Te dwa paski mają dwie funkcje:

1. Trzymając drewnianą deskę z jednej strony paskiem led RGB, a z drugiej strony elementami elektronicznymi na miejscu
2. Stworzenie powierzchni, do której można przykręcić tył Word Clock.

Teraz przykręć te listwy do wewnętrznej strony ramy RIBBA, upewnij się, że mocno dociskasz je do płyty, na której znajdują się elementy elektryczne. Następnie możesz położyć drewnianą deskę, którą właśnie przyciąłeś, na drewniane listwy i przymocować za pomocą śrub.

Jeśli chcesz umieścić Word Clock na ścianie, upewnij się, że tył Word Clock jest mocno przymocowany.

Krok 10: Programowanie Arduino Nano

Jeśli jesteś nowy w programowaniu Arduino, polecam najpierw wykonać kilka samouczków (takich jak Blink), które są bardzo pouczające (i zabawne!).

Ponieważ jestem tylko studentem Inżynierii Mechanicznej, programowanie nie jest moją ulubioną częścią projektu. Na szczęście mój szwagier jest magistrem informatyki, więc programowanie Arduino to dla niego bułka z masłem. Tak więc wszystkie zasługi za programowanie są dla niego (dzięki Laurens)!

Podstawową ideą jest wskazanie, które diody led są częścią którego słowa. Zauważ, że pierwsza dioda jest oznaczona jako dioda numer 0. Mamy więc diody 0-168. Następnie mówisz Arduino, które słowa mają się zapalić w określonym czasie. Czas ustawiasz na RTC DS3231, dzięki czemu Arduino wie, jaki jest aktualny czas.

Kolory diod LED taśmy LED RGB są określone wartością 0-255 dla koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego. Tak więc czerwona dioda jest oznaczona (czerwony, zielony, niebieski) = (255, 0, 0), a fioletowa dioda (reg, zielony, niebieski) = (255, 0, 255). Nieużywana dioda LED ma kolor (czerwony, zielony, niebieski) = (0, 0, 0).

Możesz pogrupować słowa według ich przeznaczenia:

• Grupa, która zawsze się świeci („To”, „jest”, Twoje imię itp.)
• Grupa słów wskazujących minuty
• Grupa sprzężonych słów („przeszłość”, „do”, „połowa”, „kwartał” itp.)
• Grupa słów wskazujących godziny
• Grupa obejmująca wszystkie litery, których obecnie nie używasz

Dla każdej grupy słów możesz ustawić kolor (jest to łatwiejsze niż definiowanie koloru dla każdego słowa, a nawet litery osobno).

Możesz wgrać swój program, podłączając Arduino Nano do komputera za pomocą kabla mini USB.

AKTUALIZACJA (styczeń 2019):

Dodałem plik Arduino do Instructable. Plik jest napisany przez mojego szwagra, więc cała zasługa należy do niego! Plik jest oparty na zegarze Word Clock z przyciskami do przełączania między pewnymi trybami kolorów a trybem cyfrowym. Oczywiście możesz zaprogramować przyciski tak, jak lubisz

Krok 11: Dokończenie

Jeśli wszystko poszło zgodnie z planem, właśnie stworzyłeś swój własny Word Clock!

Proszę, jeśli masz jakieś zalecenia, nie wątp w komentarz! Postaram się na nie odpowiedzieć, ale ponieważ mój czas jest ograniczony, może to chwilę potrwać.