5 GBP* Pizza Box Zegar RGB: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Ten projekt rozpoczął się, gdy miałem szczęście znaleźć kilka rolek taśmy LED WS2811 RGB za 1 GBP na rolkę na straganie. Okazja była zbyt dobra, aby ją przegapić, więc musiałem znaleźć powód, aby użyć moich nowo nabytych 25 m taśmy NeoPixel. W tym projekcie zużyłem około 3m.

Inspiracja pochodziła w dwóch formach od dwóch szanowanych nazwisk w społeczności twórców – żadne z nich nie budowało wówczas zegarów. Mechanika pudełka została mocno zainspirowana filmem Fran Blanche o tworzeniu gigantycznego 7-segmentowego wyświetlacza, a pomysł wykorzystania NeoPixels do zmiany koloru każdego segmentu pochodzi z Unexpected Maker i jego projektu Neo7Segment Display (YouTube & Tindie). Powinieneś sprawdzić oba z nich - są niesamowite.

Ta instrukcja to przewodnik krok po kroku dotyczący tworzenia działającego wyświetlacza i umieszczania na nim podstawowego zegara. Na koniec jest krok zatytułowany „Stwórz swój własny” z kilkoma wskazówkami i wskazówkami, gdzie iść dalej. Jeśli to zrobisz, zamieść zdjęcie w komentarzach - chciałbym zobaczyć, jak ludzie robią to po swojemu.

Krok 1: Lista części

Tytułowa cena 5 funtów to naprawdę tyle, ile kosztował mnie ten projekt. To, czy można go odtworzyć w tej cenie, będzie zależeć od cen obowiązujących w momencie zakupu wymaganych części. Dostałem okazję z taśmami LED i doceniam to, że nie każdy będzie miał tyle szczęścia. W projekcie nie wliczyłam kosztu pizzy, ponieważ pudełka były używane dopiero po zjedzeniu:-)

Użyłem następujących zakupionych części (gdzie linki w tej sekcji są oznaczone * są to linki partnerskie - oznacza to, że zarabiam kilka pensów za każdy zakup, ale nic więcej nie płacisz). Podane tutaj ceny są aktualne w dniu pisania:

• Wemos D1 Mini (https://s.click.aliexpress.com/e/eMzZNz3 *) [£2,10]
• Wemos D1 Mini Prototype Sheild (https://s.click.aliexpress.com/e/cL0f39Su *) [£1,90/5] - użyłem tego, aby móc odzyskać ESP dla innego projektu w przyszłości, można bezpośrednio lutować do Wemos D1 mini, jeśli wolisz
• 3m taśmy LED 12V WS2811 (https://s.click.aliexpress.com/e/EubEE27 *) [1,5£/m w tym zestawieniu, zapłaciłem 1£ za 5m, więc kosztowało mnie to 60p]
• Konwerter obniżający napięcie DC-DC (https://s.click.aliexpress.com/e/iuRRRzJ *) [31p]
• Gniazdo zasilania (https://s.click.aliexpress.com/e/fUJyNVF *) [58p]
• Przycisk (https://s.click.aliexpress.com/e/by8JYjri *) [£1,85/10]

*Całkowity koszt tego projektu = 4,15 GBP (8,20 GBP po cenach z linków powyżej)

Wykorzystałem również następujące materiały, które miałem w domu:

• 4 duże kartony z mrożonej pizzy
• Dwustronny klej w różnych szerokościach
• Taśma metaliczna (chociaż wystarczy taśma gaffer lub dowolna taśma, która zatrzyma światło)
• Folią aluminiową
• Podłączyć przewód
• Złom płyty prototypowej
• Zasilacz 12V, uratowany ze starej drukarki

Narzędzia, których użyłem to:

• Linijka stalowa
• Skalpel lub ostry nóż
• Regulowany wycinak do papieru i kartonu
• Wiertło 10mm
• Lutownica i lut

Bardzo często korzystałem z tego, co miałem pod ręką, równie dobrze mogą istnieć różne lub lepsze sposoby na osiągnięcie tych samych rezultatów. Jeśli zdecydujesz się zmienić jedną część (na przykład pasek LED), być może będziesz musiał również zmienić inne (takie jak zasilacz).

Krok 2: Zrób pudełko

Górna część pudełka jest wykonana z jednego pudełka na pizzę, a spód z drugiego. Wymiary, których użyłem, były przypadkowe wielkości pudełek po pizzy, które miałem, ale działały całkiem dobrze. Wymiary góry i dołu po przycięciu to 632mm x 297mm. A ostateczny zegar ma głębokość 562 mm x 227 mm x 40 mm (łącznie z przyciskiem).

Otwórz pierwsze pudełko na płasko, ostrożnie przesuwając palcem wszystkie sklejone krawędzie, a następnie odetnij boki dookoła, aby uzyskać dwa duże kwadratowe kawałki przymocowane wąskim paskiem. Powtórz to z drugim pudełkiem, upewniając się, że oba są tego samego rozmiaru. Pośrodku każdego pola powinny znajdować się tylko znaczniki punktacji.

Za pomocą narzędzia do punktowania (jeśli je masz) lub tępego noża lub długopisu nalicz wszystkie boki każdego pudełka. Linie nacięcia powinny znajdować się w odległości 37 mm od wszystkich krawędzi na jednej (będzie to dół) i 35 mm od wszystkich krawędzi na drugiej (u góry). Różnica w tym zakresie zapewnia, że po zakończeniu projektu obie części będą leżeć jedna na drugiej.

Linie podziału tworzą kwadrat w każdym rogu. Wytnij wzdłuż boku kwadratu na dłuższej krawędzi, aby pozostawić krótsze krawędzie z zakładkami na każdym końcu, a następnie odetnij mały trójkąt z kwadratu obok linii cięcia, aby zakładka zmieściła się w wypełnionej połowie pudełka. Nałóż dwustronną warstwę kleju na szarą stronę tych zakładek. Zrób to zarówno na górze, jak i na dole. Możesz zobaczyć szczegóły zakładek i miejsca wycięcia na obrazku pokazującym szablon dołączony do blatu.

Następnie popracujemy na dole. Na drugim zdjęciu (przepraszam za problem z ostrością - nie zauważyłem, dopóki nie było za późno) widać, gdzie powinna iść folia aluminiowa - wszystko oznaczone „X” to miejsce, w którym nie chcesz foliować wszystkie reszta powinna być przykryta. Pozostaw podkład tam, gdzie jest X, umieść folię i ostrożnie przytnij wokół tych obszarów. Uważaj, aby nie umieszczać folii w dwóch środkowych sekcjach, do których trafi elektronika. Zasadniczo należy zostawić miejsca na elektronikę (patrz zdjęcia w końcowej sekcji) oraz każde z miejsc, w których będą przyklejone zakładki, aby uzupełnić pudełko i dopasować przekładki.

Dolne pudełko można następnie uformować, zaginając krawędzie do góry i przyklejając 4 małe zakładki. Następnie można dodać 4 przekładki, po jednym z każdej strony małej części środkowej i po jednym w środku każdego wynikowego kwadratu. Mogą być one wykonane z trzeciego pudełka po pizzy i powinny mieć taką samą szerokość jak góra i dół oraz nacięte 37 mm na każdym końcu. Dwie, które pasują do środka, muszą być pokryte folią na całej stronie od strony środkowej i tylko na środku 120 mm po stronie skierowanej do środka. Pozostałe dwa można całkowicie zakryć.

Na górze wydrukuj załączony plik SVG (przeskaluj go, aby pasował do pudełka, jeśli ma inny rozmiar), a następnie wytnij białe części do wnętrza każdej czarnej linii. Zastosuj ten szablon do góry i przeciągnij, aby utworzyć 4 cyfry, po 2 z każdej strony od środka. Najłatwiej będzie zacząć od dwóch środkowych cyfr, po jednej z każdej strony środkowej części, a następnie od dwóch zewnętrznych cyfr wyścielających krawędź szablonu liniami podziału. Ostrożnie przetnij je skalpelem lub ostrym nożem rzemieślniczym. Używając zestawu do wycinania otworów, aby wyciąć szerokość sekcji usuniętych z szablonu, wyciąć dwa otwory w sekcji środkowej na okrężnicę. Powinny one być tak daleko od siebie, jak dwa przeciwległe segmenty tej samej cyfry. Na koniec odwróć górę, wyciągnij wszystkie cztery krawędzie na liniach podziału i przyklej zakładki, aby wypełnić pudełko. Góra jest gotowa i można ją odłożyć na bok do ostatniego kroku.

Na koniec zrób dwa małe kawałki w kształcie litery U i jeden mostek, jak pokazano na zdjęciach. Pierwsze dwa mają wzmocnić obszary, w których będzie umieszczona elektronika, a drugi trzyma diody LED dla okrężnicy pośrodku zegara.

Krok 3: Utwórz cyfry

Ta sekcja jest o wiele prostsza niż się wydaje!

Po prostu wytnij 32 kształty pokazane na pierwszym rysunku (używając wymiarów z drugiego) i połącz je ze sobą, jak pokazano na trzecim rysunku. Jeśli używasz pudełka o innym rozmiarze, musisz użyć innych wymiarów. Zasadniczo podążają one za czarnymi liniami na szablonie dla góry, ale rozciągają się na zewnątrz do rogów i krawędzi każdej z czterech sekcji cyfr.

Zadrukowaną stronę kartki pokryłam białym, samoprzylepnym papierem, aby były bardziej skłonne do odbijania światła i ukrywania zdjęć pizzy.

Krok 4: Podłącz diody LED

Cały ten proces jest dość kłopotliwy i mądrze jest robić to powoli i cierpliwie. Pasek jest dość sprężysty, ale może ulec uszkodzeniu, jeśli zginasz go zbyt mocno lub zbyt wiele razy. Zdjęcia pokazują, do czego dążysz (pierwszy ma pierwszy segment po lewej, a drugi u góry).

Taśma LED, której użyłem, jest wykonana tak, że 1 piksel składa się z 3 diod LED. Użyłem więc 3 diod LED dla każdego segmentu każdej cyfry. Możesz jednak równie łatwo użyć 1 diody LED na segment, jeśli używasz pojedynczych diod LED NeoPixel.

Jeśli kupiłeś taśmę LED z taśmą samoprzylepną - dobra robota, właśnie zaoszczędziłeś sobie godzinę bólu. Jeśli, tak jak ja, twoja taśma nie ma lepkiego nośnika - weź dwustronną taśmę klejącą i przyklej ją z tyłu paska. Stwierdziłem, że najłatwiejszym sposobem było wyrównanie jednej krawędzi, a następnie odcięcie nawisu z przeciwnej strony ostrym nożem.

Aby zmaksymalizować kąt widzenia wyświetlacza, taśma LED musi być zamontowana jak najbliżej wierzchołków skrzynek segmentowych, im wyżej jest zamontowana, tym mniejsza szansa na zobaczenie samych diod LED podczas patrzenia na wyświetlacz. Jeśli używasz pojedynczych NeoPixels, powinny one być montowane jak najdalej w "środkowych rogach" każdego segmentu z tego samego powodu.

Diody LED muszą mieć jeden „piksel” na sekcję. W każdej cyfrze zaczynają się w górnym segmencie i krążą wokół segmentów krawędziowych w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Strzałki na pasku muszą zawsze wskazywać również w tym kierunku. Ostatni piksel trafia do środkowego segmentu. Wypróbowałem kilka sposobów na zrobienie tego, a zdjęcia pokazują najłatwiejszy sposób. Może się okazać (tak jak to zrobiłem na początku), że nie można zrównać odcinków taśmy z odcinkami cyfry - nie martw się, odetnij taśmę w punkcie cięcia i rozpocznij nowy odcinek od następnego odcinka wokół.

Gdy diody LED zostaną umieszczone w jednym segmencie, wytnij szczelinę w przegrodzie segmentu, aby można było przepuścić taśmę bez przepuszczania światła, a następnie delikatnie zwiń taśmę, aby przykleiła się do następnego segmentu, jak pokazano na rysunku.

Zdecydowałem się przymocować diody LED do dzielników segmentów, ale równie dobrze byłoby przymocować je do pudełka i dzielników cyfr (chociaż jeśli masz zamiar to zrobić, nie zakrywaj tych kawałków folią podczas robienia pudełka, zakryj zamiast tego dzielniki segmentowe.

Po przyklejeniu całej taśmy LED do każdego segmentu będziesz musiał połączyć ze sobą wszystkie wycięte sekcje (przynajmniej środkowy). Linia danych musi być jedną ciągłą ścieżką wokół każdej cyfry, zaczynając od góry, przechodząc zgodnie z ruchem wskazówek zegara wokół krawędzi, a następnie przez środek. Zwykle zajmie się tym pasek, w miejscu, w którym go wyciąć, po prostu dołącz „Dout” na końcu jednej sekcji do „Din” na początku następnej.

Teraz masz linię danych, podłącz zasilanie. Jedynym wymaganiem jest to, że jedno połączenie `12v` na każdej sekcji i jedno połączenie `GND` na każdej sekcji musi być podłączone do innej sekcji lub do zasilania. Nie musi być na końcu ani nawet w tym samym miejscu. Wystarczy, że wszystkie odcinki taśmy w cyfrze są ze sobą w jakiś sposób połączone. W następnym kroku połączymy cyfry z liniami energetycznymi i ze sobą.

Krok 5: Połącz wszystko razem

Nigdy byś w to nie uwierzył, biorąc pod uwagę rozmiar, ale to najbardziej kłopotliwa część całego projektu. Cel jest bardzo prosty, aby umieścić wszystkie części razem i skleić je taśmą, aby zapewnić jak najmniejsze światło docierające z kasety świetlnej jednego segmentu do drugiego.

Najpierw przyklej małe elementy dystansowe na górze i na dole małych środkowych sekcji - końce z wycięciami na przewody powinny być skierowane do środka. Wywierć otwór o średnicy 10 mm przez każdy z nich z tyłu pudełka (ten na górze na przycisk i na dole na gniazdo zasilania).

Do skrajnej lewej cyfry wykonanej wcześniej, podłącz dwa długie końcówki mocy (o długości około 40cm) do połączeń w prawym dolnym rogu. Do następnej cyfry zrób to samo z krótszymi ogonami (około 20cm). Powtórz z cyframi 3 i 4 dodając ogony w dolnych lewych rogach z krótkimi ogonami na cyfrze 3 i długimi na cyfrze 4.

Dopasuj pierwszą cyfrę do pierwszego miejsca, włóż jej ogony mocy pod przegrodami na dole, aż wyjdą w środkowej części. Podłącz przewód do pierwszego „Din” i poprowadź go w ten sam sposób do górnej środkowej części (zielona na zdjęciach). Powtórz z następną sekcją, a następnie połącz ostatni „Dout” (środkowy segment) pierwszej cyfry z pierwszym „Din” (górny segment drugiej cyfry.

Powtórz z cyframi po prawej stronie upewniając się, że „Dout” jednej cyfry jest zawsze połączony z „Din” następnej, tak że w efekcie powstaje jedna ciągła długość paska LED

Po dopasowaniu wszystkich 4 przyklej taśmę do 4 wewnętrznych krawędzi środkowego rombu każdej cyfry i tyłu pudełka, powtórz to dla dolnego i górnego trójkąta, a także wzdłuż lewej strony każdej z pionowych przegródek (tak zrobiłem to w dwóch sekcjach, aby zapewnić miejsce na drut łączący segmenty, aby przejść przez środek. Trudno dokładnie opisać, gdzie idzie taśma, ale powinno to być dość oczywiste na zdjęciu.

Gdy wszystkie cztery cyfry są na miejscu, podłącz przewody zasilające i uziemiające do małej środkowej części diod LED na dolnym końcu i przewód danych do „Din” u góry. Przełóż je przez odpowiednie szczeliny i umieść przekładkę pośrodku sekcji środkowej.

Krok 6: Połącz to

Zacznij od przylutowania końcówek do gniazdka i przycisku oraz dodania niewielkiej taśmy lub folii termokurczliwej, aby zapobiec zwarciu styków. Umieść je w swoich otworach i przykręć.

Jeśli korzystasz z tarczy prototypowej, dodaj odpowiednie nagłówki do tarczy i Wemosów (są one zwykle dostarczane z Wemosem, a kolejny zestaw był dostarczany również z tarczami, które kupiłem).

Weź mały kawałek złomu prototypowej płytki i przylutuj do środka przetwornik DC-DC (jak na zdjęciu).

Najpierw przerabiajmy dół środkowej części. Weź wszystkie dodatnie połączenia (w sumie powinno być 6 przewodów - po jednym z każdej cyfry, jeden od dwukropka pośrodku i jeden od gniazda zasilania). Przylutuj je wszystkie do płytki prototypowej w otworach przylegających do "+in" konwertera DC-DC. Następnie wygnij każdy i przylutuj go do następnego tak, aby wszystkie i „+in” konwertera były ze sobą połączone.

Teraz weź wszystkie połączenia GND i powtórz powyższe, podłączając je wszystkie do płyty prototypowej i do wejścia konwertera DC-DC. Model konwertera, który mam, łączy uziemienie z uziemieniem na płytce drukowanej, jeśli twój nie robi tego również.

Pierwsze zdjęcie pokazuje płytkę prototypową ze wszystkimi ogonami od diod LED i zasilaniem podłączonym wraz z przetwornicą DC-DC i jednym z przewodów do zasilania Wemos.

Podłącz dwa długie przewody z wyjścia konwertera DC-DC (ponownie przylutuj je do sąsiednich otworów na płytce prototypowej i wygnij, aby dotknąć pinów konwertera) i podłącz je do multimetru ustawionego na `Vdc`, podłącz napięcie 12VDC do gniazda zasilania i zmierz napięcie na wyjściu konwertera. Dostosuj konwerter, aż odczyta 3,3 V. Odłącz ogony od muti-metru i wsuń je do górnej części sekcji środkowej.

Podłącz te ogony do osłony prototypu (lub bezpośrednio do ESP, jeśli nie używasz osłony) w pozycjach oznaczonych „3v3” i „GND”. Połącz jedną stronę przycisku również z „GND”. Na zdjęciu widać mały przełącznik na proto-płytce, który miał pozwolić w testach na wyłączenie zasilania z przetwornicy DC-DC, gdy miałem ESP podłączony do USB. Nie jest potrzebny do normalnego biegania.

Na koniec dwa zestawy NeoPixels (długi pasek na cyfry i dwukropek pośrodku) oraz drugą stronę przycisku należy połączyć w następujący sposób:

• Pasek z cyframi - D2
• Pasek okrężnicy - D3
• Przycisk - D7

Po prostu przylutuj trzy przewody do ekranu (lub ESP) i gotowe. Użyj piankowej podkładki samoprzylepnej lub podobnej, aby zabezpieczyć płytę prototypową na swoim miejscu, a także tarczę lub ESP.

Krok 7: Dodaj kod

Po pierwsze, jeśli nigdy wcześniej nie korzystałeś z ESP8266, obejrzyj ten film Briana Lougha, aby dowiedzieć się, jak go skonfigurować.

Największym problemem podczas budowania zegara jest stworzenie interfejsu użytkownika do jego ustawiania. Aby obejść ten problem, użyłem ESP8266, a zegar ustawia się sam z NTP. W ten sposób czas zawsze powinien być prawidłowy.

Nie zamierzam przechodzić przez linię szkicu po linii, wyjaśniając, jak to działa, ponieważ nie jest to samouczek kodowania Arduino / ESP i jest już wystarczająco długi. Jest tam kilka komentarzy dla zainteresowanych, jak to działa.

Załączony szkic jest bardzo prostym przedstawieniem podstawowych funkcji zegara. Szkic jest zależny od wielu bibliotek, aby działał (niektóre są instalowane domyślnie, niektóre są dostępne w menedżerze bibliotek, niektóre tylko na GitHubie):

• Drut
• ESP8266WiFi
• Adafruit_NeoPixel [https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel]
• TimeLib [https://github.com/PaulStoffregen/Time]
• NtpClientLib [https://github.com/gmag11/NtpClient]
• RGBDigit* [https://github.com/ralphcrutzen/RGBDigit]
• Serce
• OneButton [https://github.com/mathertel/OneButton]

*Serdecznie dziękuję Ralphowi Crützenowi za włączenie niezbędnych zmian do swojej biblioteki RGBDigit, dzięki czemu mogę oferować ten projekt bez utrzymywania jego drugiej wersji.

Obecnie zaimplementowane są następujące funkcje:

• Wyświetla czas w kolorze ustawionym w kodzie
• Miga dwukropek pośrodku na zielono, jeśli jest połączenie internetowe, a na czerwono, jeśli nie ma.
• Przełącza pomiędzy wyświetlaniem godziny (GG:MM) i daty (DD:MM) przy każdym naciśnięciu przycisku.

Ostatecznie możliwe jest o wiele więcej rzeczy zarówno pod względem manipulacji kolorami za pomocą biblioteki RGBDigit, jak i pobierania informacji do wyświetlenia z Internetu (w końcu używa to ESP8266).

Zamierzam dalej ulepszać kod, a przyszłe wersje będą dostępne na stronie GitHub. Jeśli sam tworzysz ten program i dodajesz funkcje do kodu, prosimy o przesłanie żądania ściągnięcia.

Krok 8: Zrób to sam…

Masz teraz w pełni działający zegar na pizzę. Teraz pytanie brzmi, co z tym zrobisz!

W tej chwili mój zegar jest nadal w "brutalistycznej" szarej desce. Jednak w końcu przekształci się w coś łagodniejszego dla oka. Mam kilka pomysłów na to, jak ostatecznie mogę to ulepszyć, a te znajdują się na poniższej liście:

• Myślałem o pokryciu frontu winylem z efektem drewna, a następnie po prostu odetnij go ostrym nożem w miejscach, w których znajdują się jasne szczeliny. Wyglądałoby to znacznie bardziej dystyngowanie niż myślę.
• Rozważałem również podążanie za tym przewodnikiem (płatne - nie partnerskie) i udekorowanie frontu w stylu steampunk/dieselpunk.

Naprawdę chciałbym zobaczyć, co inni ludzie robią ze swoimi zegarami.

To samo dotyczy kodu. Wyświetlacz został pomyślany jako zegar, ale istnieje tysiąc i jeden sposobów na dodanie dodatkowej funkcjonalności. Poniżej znajduje się moja lista rzeczy do zrobienia, aby przenieść ten projekt na wyższy poziom, co byś dodał?

• Dodaj temperaturę, wilgotność, liczbę pyłków z prognozy pogody we wzorcu rowerowym lub po naciśnięciu przycisku.
• Zmień jasność w zależności od pory dnia (przyciemnij lub wyłącz w nocy).
• Zmień kolor wyświetlania czasu na podstawie wydarzeń w moim kalendarzu Google.

Nie umieściłem tutaj wszystkich tych rzeczy, ponieważ było to wystarczająco długie, aby szczegółowo opisać sposób tworzenia wyświetlacza. Może w przyszłości napiszę kontynuację z dodatkowym kodem.

Jeśli doczytałeś tak daleko, dziękuję! Ciesz się swoim zegarem, jeśli go zrobisz.