Ceas infinit controlat de smartphone: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Am văzut multe proiecte de oglinzi infinite și ceasuri infinite pe instructabile, așa că am decis să le fac pe ale mele. S-ar putea să nu fie foarte diferit de celelalte … dar am făcut-o eu, așa este!

În cazul în care nu știți deja:

Ce este un ceas infinit?

Un ceas infinit folosește mai multe reflexii între o oglindă și o oglindă semireflectorizantă pentru a oferi iluzia unei adâncimi mari, în timp ce are o adâncime de doar un centimetru!

Timpul este indicat de LED-uri care reflectă de multe ori între aceste interfețe și oferă această impresie de adâncime.

Reflexiunile multiple dau impresia de profunzime

LED-urile sunt adresabile și multicolore, astfel încât este ușor să le utilizați pentru a realiza animații ușoare.

Am vrut să-l fac interactiv și în schimbare, așa că am adăugat un control Smartphone folosind comunicarea Bluetooth. Există o comunicare reală în două moduri între ceas și smartphone. Utilizatorul poate utiliza HMI (Human Machine Interface) pentru a modifica diferiții parametri, cum ar fi animațiile, culorile. Dar poate trimite și comenzi directe, de exemplu pentru a schimba ora, iar ceasul răspunde pentru a spune că comanda este acceptată sau nu.

HMI a fost realizat folosind o aplicație Android programabilă, așa că a trebuit doar să o proiectez și să codez comunicarea pe partea Arduino.

Să începem acum …

Pasul 1: De ce ai nevoie?

Pentru a construi acest ceas infinit, iată de ce aveți nevoie (prețurile sunt orientative):

• Un nano Arduino (2 USD)
• O bandă cu LED-uri adresabile, cum ar fi LED-urile WS2812, 60 de led-uri pe metru (6 USD)
• Un modul bluetooth, cum ar fi HC-05 (3 USD)
• O placă de calcul (1,5 USD)
• O sursă de 5V, capabilă să livreze 4A sau mai mult
• Câteva fire electrice
• Un smartphone care rulează Android și aplicația Bluetooth Electronics, de la KeuwlSoft
• Unele bucăți de plăci de fibră de densitate medie (MDF, una de 3 mm grosime și una de 10 mm grosime)
• O placă transparentă de plexiglas sau perspex (aproximativ 15-20 USD)
• Oglindă și o oglindă semi-reflectorizantă folii adezive (de la 4 la 15 USD)
• Conectori, rezistențe și o capacitate de 1000µF
• Unele lipici și bandă adezivă.

Diagrama de principiu a geometriei ceasului

Placa de plexi trebuie să aibă o grosime de 2 până la 3 mm, astfel încât să rămână ferm pe loc atunci când este utilizată.

Diagrama de mai sus explică geometria ceasului. Banda cu led este plasată între cele două oglinzi. Desigur, ai nevoie de 60 de led-uri de pe bandă. Puteți găsi benzi de leduri online cu 60 de leduri pe metru, deci una dintre acestea este bună. Apoi, perimetrul cercului led este de 1m, diametrul său este de 100 / PI = 31,8 cm (aprox. 12,53 țoli).

Pregătiți-vă componentele

Tăiați un cerc de acest diametru în placa MDF de 3 mm. Pentru a face acest lucru, m-am dus la fablab-ul local și am cerut să folosesc tăietorul cu laser. O pot face chiar și pentru dvs., dacă întrebați cu amabilitate și veniți cu tabloul: durează doar câteva secunde. În timp ce sunteți acolo, tăiați același disc în placa de plexiglas.

De pe placa MDF aveți acum un disc și placa cu orificiul circular. Păstrați-le pe amândouă pentru mai târziu.

Pentru a menține LED-urile în poziție, tăiați și în MDF gros de 1cm un cilindru subțire de același diametru. Grosimea nu este importantă atâta timp cât nu este prea fragilă. Banda LED va fi plasată în interiorul acestui cilindru, deci este important ca perimetrul interior să fie același cu lungimea benzii. Prea lungi sau prea scurte, iar unele led-uri pot fi distanțate neregulat, deci fiți foarte exact aici.

Tăierea unei plăci atât de groase poate dura puțin mai mult decât tăierea plăcii subțiri. Întrebați proprietarul fablab dacă tăietorul laser este suficient de puternic pentru a reduce grosimea respectivă. Pentru mine, laserul trebuia să treacă de mai mult de zece ori pentru acea parte, comparativ cu doar două pentru cealaltă placă.

Poti de asemenea…

De asemenea, este posibil să folosiți plăci din plexiglas transparent sau colorat aici în loc de MDF. Plexiglasul există în diferite culori, de la negru la galben până la verde și violet, așa că nu ezitați să le încercați.

Fablab știe cum să le taie, iar tăierea plexiglasului este foarte „curată” în comparație cu lemnul care poate „arde” (mă refer la schimbarea culorii datorită energiei laserului) pe calea laserului. Există și plexiglas oglindă, care vă poate scuti de cumpărarea filmului oglindă. Amintiți-vă în timp ce îl tăiați, pentru a trimite laserul pe partea din spate a oglinzii …

Mai jos sunt fișierele geometrice pentru tăierea cu laser.

Pasul 2: Asamblați ceasul

Pentru a face ceasul, trebuie doar să asamblați piesele, conform schemei.

Pregătiți cazul

În primul rând, lipiți filmul oglindă pe discul MDF. Va fi partea de jos a ceasului.

În al doilea rând, lipiți filmul semitransparent pe discul de plexiglas. Aceasta formează sticla frontală a ceasului. Acest disc va fi introdus în placa MDF, în orificiul cercului: lipiți-l folosind lipici pentru lemn dacă este necesar sau folosiți cauciuc siliconic.

În cele din urmă, pregătiți LED-urile. LED-urile WS2812 folosesc 3 plăci de conectare: alimentare de tensiune, masă și comandă. Dacă există deja 3 fire electrice conectate, folosiți-le. În caz contrar, lipiți 3 fire la plăcile de conectare. Amintiți-vă că LED-urile sunt dispozitive polarizate: aceasta înseamnă că curentul circulă într-o singură direcție. Această direcție este indicată pe bandă cu o săgeată. Apoi, ar trebui să lipiți firele de la capătul benzii de unde provin săgețile (nu capătul spre care indică săgețile).

Lipiți LED-urile în interiorul cilindrului MDF gros și asamblați cele 3 părți, cu adeziv și / sau bandă.

Apoi partea electronică

Puneți Arduino în panou și creați circuitul așa cum se arată mai sus. Asigurați-vă că toate terenurile (GND) sunt conectate (GND de la Arduino, modulul HC-05, bandă LED și alimentare).

• Pinii RX și TX ai modulului Bluetooth HC-05 sunt conectați la pinii D3 și D2 ai Arduino
• Linia de date a benzii LED este conectată la pinul D12, puteți introduce un rezistor de 300 Ohmi între ele dacă aveți unul.

Dacă doriți să modificați pinii, modificați definițiile acestora în cod în consecință (liniile 7 și 13 ale fișierului ino).

Rețineți că modulul HC-05 necesită un divizor de tensiune pentru pinul său RX, așa cum se arată mai jos. Deci, aveți nevoie de un rezistență de 1000 Ohmi și unul de 2000 Ohmi.

Alimentarea este utilizată atât pentru Arduino, cât și pentru banda LED. Mai întâi conectați condensatorul 1000µF la un terminal cu șurub (domino). Puteți utiliza un conector rapid dacă aveți ceva. Vezi aici pentru mai multe detalii.

Acest condensator poate fi, de asemenea, polarizat: asigurați-vă că picioarele + și - sunt conectate la + și - de alimentare. După cum se poate vedea pe imaginea condensatorului, piciorul - este etichetat cu un semn minus mare.

Apoi, de la conector, conectați firele electrice pentru a conecta banda LED și placa Arduino. După cum sa spus mai sus, toate GND ar trebui să fie conectate împreună. Din potențialul pozitiv al alimentării, conectați firul de 5V al benzii și trageți un fir la pinul de 5V al Arduino: lăsați-l neconectat pentru moment, îl veți conecta la final.

Verifică totul … de două ori

Verificați toate conexiunile de două ori … Utilizați un multimetru dacă aveți unul pentru a verifica continuitatea electrică.

Dacă totul este corect, ceasul dvs. este aproape gata. Nu o furnizați pentru moment.

Pasul 3: Încărcați codul

Să programăm

Pentru a încărca codul în Arduino nano, utilizați ID-ul Arduino. Puneți toate fișierele într-un folder numit „Horloge_LED3_nano_BTOK” în folderul Arduino. Deschideți IDE-ul, selectați parametrii corespunzători (tipul plăcii, port COM etc.) și faceți clic pe butonul de încărcare.

Pe smartphone-ul dvs. Android, instalați aplicația Bluetooth Electronics, o puteți găsi cu ușurință pe Google Play. Descărcați fișierul „BluetoothElectronicsCode.txt” din acest instructabil și schimbați extensia în zip: veți obține o arhivă zip cu codul pentru interfața smartphone-ului pentru a rula cu Bluetooth Electronics.

Când sunteți gata, conectați alimentarea. LED-urile se vor aprinde, modulul HC-05 se va aprinde și pentru a căuta conexiunea. Lansați aplicația Android și urmați instrucțiunile pentru a asocia modulul Bluetooth cu telefonul smartphone. Când sunteți gata, lansați HMI: sunteți gata să jucați!

Rețineți că…

Primul LED al benzii trebuie plasat deasupra ceasului. Dacă nu l-ați plasat acolo, puteți modifica valoarea parametrului offset în cod (linia 65 a fișierului ino). Se ocupă de asta.

Când ați lipit banda LED în interiorul cilindrului superficial, existau 2 opțiuni: fie banda se rotește în sensul acelor de ceasornic, fie în sens invers acelor de ceasornic. Dacă ați făcut-o în mod greșit, mâinile ceasului se vor întoarce în direcția greșită! Nu vă faceți griji. Trebuie doar să schimbați valoarea variabilei booleene sens_horaire în true (linia 77 a fișierului ino)

Pasul 4: Bucurați-vă

O ultimă setare …

Acum, setați ora. Acest lucru se poate face folosind comenzi simple pe care le tastați în consola mică din partea din stânga jos a HMI.

• Hxx: setați orele la xx (ex: H4)
• Myy: setați minutele (ex: M15)
• Szz: setați secundele (ex: S30)

Comenzile pot fi înlănțuite prin inserarea unei stele între ele, de exemplu: H4 * M15 * S35

Setarea orelor și / sau a minutelor va readuce la zero secundele.

Veți vedea apoi că ora este urmărită de un LED ROSU, minutele de un LED VERDE:

Este ora 9:52:00!

Culoarea secundelor poate fi modificată folosind glisorul de pe HMI

Când mutați glisorul, cercul mic din partea dreaptă arată culoarea curentă. Când glisorul se oprește, acesta trimite culoarea ceasului și LED-ul secundelor se schimbă corespunzător.

Sliderele ANIMATION și PALETTE pot fi utilizate pentru a selecta și personaliza animațiile luminoase de pe ceas. Testați-le și uitați-vă la videoclip pentru câteva exemple. Când modificați unele setări de pe HMI, consola mică arată răspunsul de la Arduino.

Animații …

• 0: Afișează doar timpul, puteți schimba culoarea secundelor folosind glisorul.
• 1: un fundal colorat (puteți schimba culoarea) de amplitudine variabilă.
• 2: Curcubeu rotativ
• 3: o bandă colorată (care poate fi schimbată) care face o rotație pe secundă.
• 4: o dungă colorată care ricoșează de pe mâna a doua.
• 5: Un fundal colorat (puteți schimba paleta) de amplitudine aleatorie.
• 6: Afișează doar timpul, mâna secundelor își schimbă amplitudinea luminoasă.
• 7: Rotirea steagurilor (schimbați paleta pentru a schimba steagul dintre 4 posibile)

Drapelul francez - este ora 7:11:51

Recent a fost adăugată o altă animație, care se schimbă la fiecare 15 secunde pentru o animație aleasă aleatoriu.

Butonul MINUTES pornește și stinge LED-urile albe la fiecare 5 minute pe ceas.

Sunt 7:11:25

Rețineți că videoclipul și fotografiile au fost realizate cu un smartphone și, prin urmare, sunt de calitate slabă. Culorile sunt mult mai strălucitoare și mai precise pe ceas decât cum arată în videoclip …

Ce altceva?

Sper că vă va plăcea să faceți acest ceas infinit. Mai este mult de făcut: puteți vopsi placa frontală din MDF pentru a o face mai frumoasă, adăugați o altă bandă led pe partea exterioară a cilindrului pentru a avea și o lumină animată aruncată pe perete etc.

Pasul 5: nouă versiune pentru a păstra timpul exact

Ceasul nano Arduino tinde să se deplaseze în timp, deoarece nu are un ceas precis. Am făcut o altă versiune folosind un ceas în timp real (RTC) pentru a păstra o oră exactă.

RTC există în diferite modele, vă recomand să utilizați un modul DS3231, care este foarte precis (în comparație cu DS1307). Această nouă versiune a programului folosește biblioteca MD-DS3231, disponibilă aici. Creați un folder nou numit Horloge_LED3_nano_BT_RTC în folderul Arduino și descărcați toate fișierele.

Conectați DS3231 ca dispozitiv I2C, adică SDA la A4 și SCL (sau SCK) la A5

Mai întâi, trebuie să setați ora RTC. A se vedea de exemplu acest Instructables sau acest tutorial.

Încărcați fișierul Horloge_LED3_nano_BT_RTC.ino pe Arduino nano și rulați-l. Timpul este reîmprospătat la fiecare 30 de minute, astfel încât ceasul rămâne exact tot timpul.

Desigur, trebuie să aveți bateria pe modulul RTC, deoarece menține RTC în viață chiar dacă nu este furnizat de Arduino și poate păstra ora exactă.