Word Clock: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

În urmă cu câțiva ani, am început să realizez primul meu Word Clock, inspirat de instructabilele disponibile. Acum am creat opt Word Clocks, pe care încerc să le îmbunătățesc de fiecare dată, cred că este timpul să împărtășesc experiența mea!

Un avantaj al experienței mele este că ultima versiune a Word Clock-ului meu este de fapt destul de simplă: dacă aveți toate componentele, ar trebui să le puteți construi într-o singură zi.

În primul rând, interiorul Word Clock

Versiunea mea actuală folosește o bandă cu leduri RGB: aceasta este o bandă cu leduri în care fiecare „bec” este format dintr-un led roșu, verde și albastru. Combinând cele trei culori, (aproape) fiecare culoare poate fi creată. Banda LED RGB este controlată de o singură intrare (încă un pic de magie pentru mine). Deci, conectând un fir, puteți controla toate ledurile din bandă!

În spatele fiecărei litere de pe fața ceasului Word (vă rugăm să vedeți mai târziu acest pas) se ascunde un led al benzii led RGB. Deci, atunci când un led se aprinde, ar trebui să aprindă o literă. Pentru a realiza acest lucru, am folosit un tăietor cu laser pentru a tăia o rețea de scândură de lemn. În alte instrumente instructabile, această grilă a fost realizată folosind benzi de spumă care sunt unite într-o grilă. Am încercat și eu asta, dar asta nu mi-a ieșit. Cu toate acestea, în prima mea versiune, am făcut grila din benzi subțiri de lemn pe care le-am lipit. Acest lucru funcționează perfect, dar este nevoie de mult timp pentru a construi!

Creierul Word Clock este Arduino Nano. Acest mic computer este capabil să controleze banda LED RGB. Puteți găsi infinit de multe programe pe internet cu care să vă deranjați, destul de distractiv!

Pentru a evita o mulțime de lipire (care necesită timp și este destul de artizanat), folosesc un adaptor de terminal pentru Arduino Nano. Tot ce face un adaptor de terminal este să ne permită să ne conectăm firele la Arduino folosind șuruburi.

Desigur, scopul oricărui ceas, pe lângă faptul că este frumos, este să afișeze ora. În Word Clock, un modul Ceas în timp real (RTC) ține evidența timpului. Ideea acestui modul este că, odată ce ați setat ora corectă, acesta continuă să bifeze (până când bateria sa este descărcată). Lucrez cu DS3231 RTC, care este destul de ieftin și multă asistență este disponibilă pe internet.

Acum interiorul Ceasului Cuvântului este clar, trecem la exterior

Din experiență știu că este important să începeți proiectul dintr-o bază convenabilă. De aceea îmi construiesc aproape toate ceasurile Word folosind cadrul RIBBA al IKEA. Avantajul acestui lucru este că începeți cu un cadru al cărui unghi este frumos de 90 de grade, iar finisajul exteriorului este perfect.

Fața Ceasului Cuvântului este determinată de literele prin care lumina indică ora. Am găsit două moduri de a crea această față:

1. Imprimare pe folie transparentă. Puteți imprima negativul literelor pe folie. Cerneala neagră provine de la lumină. Un dezavantaj al acestei opțiuni este că cerneala trebuie să fie suficient de densă pentru a fi netransparentă. O posibilă soluție este de a imprima fața de două ori și de a le stivuia una peste alta.
2. Hârtie de tăiat cu laser. Dacă puteți utiliza un tăietor cu laser, o opțiune este să tăiați literele din hârtie. Dacă hârtia este suficient de groasă, nu va trece nicio lumină. Cu toate acestea, ar trebui să utilizați un font „șablon”. Acest tip de fonturi nu au cercuri apropiate. De exemplu, „o” nu va fi doar o gaură în hârtie, ci de fapt un „o”.

Ce face Word Clock?

Desigur, Word Clock ar trebui să vă spună ora. În plus, din moment ce utilizăm o bandă LED RGB, puteți aprinde orice literă în (aproape) orice culoare doriți! Puteți seta culoarea ledurilor RGB individuale programând Arduino Nano. Dacă doriți să puteți schimba culorile ledurilor în timp real, puteți adăuga un buton care face acest lucru pentru dvs. Cu toate acestea, din moment ce vreau să-l mențin simplu pentru moment, acest lucru nu este inclus în acest instructabil.

Recent, am dezvoltat un Word Clock care utilizează Bluetooth pentru a seta culorile și ora. Dacă găsesc timpul, voi posta o actualizare despre asta!

Pasul 1: Adunarea de materiale și echipamente

Materialele necesare:

- Benzi RGB, 5 volți, 60 leduri pe metru, adresabile individual. Aveți nevoie de aproximativ 3 metri de bandă led. De exemplu, acest lucru va face: bandă LED RGB. „Ip” reprezintă gradul de rezistență la apă. Deoarece nicio componentă pe care o folosim este rezistentă la apă, versiunea ip30 este bună. Preț: 4 euro pe metru, deci 12 euro.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Vă rugăm să rețineți că este convenabil doar un Arduino dintre care pinii sunt deja lipiți la Arduino. Preț: 3 euro.

- Adaptor terminal pentru Arduino Nano. Folosirea unui adaptor de terminal va economisi mult timp! Sunt destul de ieftine: adaptor terminal Preț: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Puteți utiliza un alt RTC, dar acesta s-a dovedit a funcționa perfect! Preț: 1 euro.

- Cadru RIBBA: cadru RIBBA (23x23cm), negru sau alb. Preț: 6 euro.

- Pentru față, fie ai nevoie:

1. Folie transparentă care este potrivită pentru imprimare (întrebați magazinul dvs. tipografic local!)
2. Carton potrivit pentru tăierea cu laser (întrebați tăietorul cu laser!)

Preț: 5 euro.

- fire jumper pentru conectarea componentelor. Nu știu de câte avem nevoie, dar sunt ieftine și disponibile pe scară largă: fire jumper. Este convenabil să aveți fire de tip masculin-masculin, masculin-feminin și feminin-feminin, cu toate acestea, vor avea și fire masculine-masculine (cu un pic de lipire suplimentară). Preț: 3 euro.

- Alimentare electrică. Banda LED RGB folosește 5V. Este important să nu depășiți această tensiune, deoarece benzile LED RGB sunt ușor de deteriorat. Fiecare led folosește 20-60mA. Deoarece folosim 169 de leduri, intensitatea necesară pentru alimentarea ledurilor este destul de mare. Prin urmare, vă recomand să utilizați cel puțin o sursă de alimentare de 2000mA, cum ar fi: Sursa de alimentare. Preț: 5 euro.

- Un rezistor de 400-500 ohmi. Preț: neglijabil.

- Un condensator de 1000 uF. Preț: neglijabil.

- O placă prototip, precum acestea: Protoboard. Preț: 1 euro.

- O bucată de lemn (scândură) pentru a forma spatele ceasului. Preț: 2 euro.

- O fâșie de lemn de aproximativ 3x2cm pentru a atașa partea din spate a ceasului Word la cadru. Preț: 1 euro.

- Două piulițe de sârmă (pentru conectarea la 5 fire), disponibile la magazinul local de bricolaj. Preț: 2 euro.

Preț total: aproximativ 40 euro.

Echipamentul necesar:

- Creion - Stație de lipit - Instrument de decojire - Șurubelnițe - Foarfece - Bandă dublă (pentru fixarea componentelor) - Ferăstrău (pentru ferăstrăul pentru partea din spate a Word Clock) - O bucată de pânză (pentru a preveni zgârieturile pe RIBBA în timp ce lucrați la el)

Pasul 2: Prezentare generală

Acum avem toate materialele, este plăcut să avem o imagine de ansamblu asupra ideii generale a Word Clock.

Fața ceasului Word este formată din litere (fie tipărite pe folie transparentă, fie tăiate cu laser din carton). În spatele fiecărei litere se ascunde un led al benzii de leduri RGB. Deoarece cadrul RIBBA măsoară 23x23cm și folosim o bandă de leduri RGB formată din 60 leduri pe metru (deci 100cm / 60leds = 1,67cm per led), putem încadra 23cm / 1,67 = 13,8 leduri pe un rând. Deoarece 0,8 led poate fi puțin incomod, rămânem la 13 leduri pe rând. Deoarece cadrul RIBBA este pătrat, vom construi (mai târziu) o „matrice-led” de 13x13 led-uri.

Pur și simplu spus, Word Clock constă dintr-un mic ceas (RTC DS3231) care, odată setat, continuă să bifeze. Acest mic ceas comunică ora micului computer (Arduino Nano). Micul computer știe ce leduri ar trebui să se aprindă pentru o anumită oră. Deci, micul computer trimite un semnal prin cablul de date către banda LED RGB și pornește ledurile.

Sună destul de simplu, nu-i așa ?!:)

Pasul 3: fața ceasului cuvântului

Vom folosi 13 leduri pe un rând și 13 rânduri, ceea ce se adaugă la o matrice de 13x13 led.

Tăierea benzii led RGB

Tăiați 13 benzi de benzi LED RGB cu o lungime de 13 leduri. Trebuie să tăiați banda LED RGB la mijlocul celor trei ovale de cupru.

Asamblarea celor 13 benzi LED RGB

Lipim cele 13 benzi de leduri pe placa de lemn care este inclusă în cadrul RIBBA. Există un cârlig lipit de placă, care poate fi ușor îndepărtat cu ajutorul unei șurubelnițe. Folosind grila (a pasului anterior), puteți marca cu ușurință poziția fiecărui led de pe tablă. Majoritatea benzilor cu LED RGB au un spate lipicios, astfel încât să le puteți lipi cu ușurință de tablă. Este important să rețineți direcția benzii LED RGB. Săgețile de pe banda LED RGB indică direcția în care curge curentul. Din moment ce dorim să conectăm cele 13 benzi cu LED-uri RGB, trebuie să creăm o cale continuă pentru curentul să curgă. Recent, IKEA a tăiat un colț al plăcii, astfel încât să fie mai ușor să scoateți placa din cadru. Este convenabil să utilizați acest colț tăiat pentru a obține firele de la o parte la alta a plăcii. Cu alte cuvinte, asigurați-vă că primul led este situat în colțul tăiat.

Lipirea celor 13 benzi LED RGB

Acum cele 13 benzi cu LED-uri RGB sunt lipite pe tablă, le putem conecta folosind fierul de lipit. Mai întâi, distribuiți un pic de lipit pe fiecare jumătate a ovalelor de cupru. În al doilea rând, tăiați banda de cabluri a jumperului la un capăt. Din nou, distribuiți un pic de lipit pe capătul dezbrăcat al firului. Acum, a condus capătul dezbrăcat al firului atinge ovalul de cupru și folosește fierul de lipit topiți lipitul și conectați-le. Conectați GND-ul unei benzi LED RGB la GND-ul următoarei benzi LED RGB. Faceți același lucru pentru firele de 5V și de date.

Finalizarea matricei led

Lipiți un fir jumper la fiecare dintre cele trei ovale de cupru ale primului led al matricei de leduri RGB. După cum sa spus, este convenabil să localizați primul led în colțul tăiat al plăcii, astfel încât să puteți obține cu ușurință cele trei fire către cealaltă parte a plăcii.

Pasul 6: Electronică

Acum am terminat matricea noastră de leduri, putem începe conectarea componentelor.

Vom lipi componentele (Arduino Nano în adaptorul terminalului, RTC DS3231, piulițe de sârmă) pe partea din spate a plăcii pe care am realizat matricea noastră led. Puteți utiliza banda dublă pentru a fixa componentele.

Banda LED RGB

Mai întâi, puneți Arduino Nano în adaptorul terminalului. Este convenabil să plasați adaptorul de terminal în mijlocul plăcii, deoarece destul de multe fire trebuie conectate la adaptorul de terminal. Conectați firul de date al benzii LED RGB (firul din mijloc) la unul dintre porturile digitale ale Arduino Nano (de obicei folosesc portul D6). Pentru a proteja banda LED RGB de vârfuri de tensiune, puteți pune un rezistor de 400-500 ohmi între firul de date și Arduino.

RTC DS3231

În al doilea rând, lipiți RTC DS3231 undeva pe tablă. Acest modul are nevoie de patru conexiuni: o masă, una de 5V, una SCL și una SDA. Nu folosim portul SQW și 32K. Puteți utiliza un fir feminin pentru a vă conecta la pinii RTC DS3231. Conectați SCL la al cincilea port analog (A5) al Arduino Nano. Conectați SDA la al patrulea port analog (A4) al Arduino Nano.

Pasul 7: sursa de alimentare

Ce sursă de alimentare să folosiți?

Tensiune Puteți alimenta Arduino Nano utilizând o furie largă de tensiuni. Portul „Vin” poate gestiona 7-12V, portul de 5V poate gestiona 5V (ce surpriză) și puteți alimenta Arduino Nano folosind mini cablul USB. Cu toate acestea, banda LED RGB este mai pretențioasă în cerințele sale. Majoritatea producătorilor prescriu o intrare de 5V +/- 5% la benzile lor LED RGB (pentru mai multe informații consultați alimentarea Neopixelilor). Prin urmare, vom folosi o sursă de alimentare de 5V.

Unul RGB curent conține de fapt trei leduri separate (unul roșu, verde și albastru) care formează împreună culoarea dorită. Unul dintre cele trei led-uri folosește aproximativ 20mA. Deci, un led RGB care emite culoarea albă prin punerea ledului roșu, verde și albastru utilizează simultan 3 * 20mA = 60mA. Dacă aprindeți simultan toate cele 169 de leduri RGB în culoarea albă, aveți nevoie de 169 * 60mA = 10140mA = 10A *. Cele mai comune surse de alimentare sunt de aproximativ 2000mA. Deci, cu alte cuvinte, aprinderea simultană a tuturor ledurilor RGB în culoarea alb nu este o idee foarte strălucitoare **.

Vă recomand să utilizați o sursă de alimentare de 5V, 2000mA, deoarece sunt obișnuite și destul de ieftine.

* Vă rugăm să acordați atenție faptului că curenții mari (peste 5mA) sunt periculoși! Așadar, vă rugăm să fiți foarte atenți atunci când alimentați Word Clock!

** Există câteva trucuri pentru a aprinde toate ledurile RGB simultan, cum ar fi conectarea sursei de alimentare la ambele capete ale benzii de leduri RGB sau utilizarea ledurilor RGB la o luminozitate mai mică.

Conectarea sursei de alimentare

Vom conecta sursa de alimentare la componente. Vom conecta un condensator de 1000 uF peste firul pozitiv și negativ al sursei de alimentare. Puteți utiliza un protoboard pentru a asigura conexiunea (a se vedea imaginea). Deoarece avem destul de multe componente care au nevoie de energie, conectăm fiecare dintre cele două fire ale sursei de alimentare de 5V la o singură piuliță de sârmă: le vom numi piulița de sârmă pozitivă (care este conectată la firul pozitiv al sursei de alimentare) și negativă piuliță de sârmă (care este conectată la firul negativ al sursei de alimentare). Acum, conectați firele de 5V ale benzii de leduri RGB și RTC DS3231 la piulița pozitivă a firului. În mod similar, conectați firele de masă (GND) ale benzii LED RGB și RTC DS3231 la piulița negativă a firului. Vom alimenta Arduino Nano prin portul său de 5V și unul dintre porturile sale la sol. Pentru a face acest lucru, conectați portul de 5V al Arduino la piulița pozitivă a firului și unul dintre porturile GND la piulița negativă a firului.

Asigurarea sursei de alimentare

Pentru a evita ruperea tuturor componentelor electronice frumos conectate, se recomandă fixarea cablului sursei de alimentare în interiorul cadrului RIBBA. Puteți face acest lucru făcând pur și simplu un nod în cablul de alimentare înainte ca acesta să iasă prin partea din spate a Word Clock. Cu toate acestea, o modalitate mai elegantă este de a fixa cablul prin prinderea acestuia în interiorul cadrului RIBBA. Puteți face acest lucru cu ușurință folosind o bucată mică de lemn și înșurubând-o în interiorul cadrului RIBBA folosind două șuruburi. Strângeți cablul sursei de alimentare între piesa de lemn și cadrul RIBBA. În cea mai recentă versiune a Word Clock, am folosit o mică balama (aproximativ 3cm) pentru a fixa cablul de alimentare. Un avantaj al acestui lucru este că nu trebuie să tăiați o mică bucată de lemn.

Pasul 8: Puneți totul împreună

Acum am imprimat sau tăiat fața ceasului Word, am terminat matricea LED și am conectat componentele electronice, este timpul să punem toate straturile Word Ceas împreună.

1. Puneți fața Ceasului Word în cadrul RIBBA.
2. Puneți o hârtie (semi) opacă (hârtie tipărită obișnuită sau hârtie de calc) pentru a distribui frumos lumina de-a lungul literei.
3. Puneți grila în cadrul RIBBA.
4. Placa cu pe o parte matricea led și pe cealaltă parte componentele electronice pot fi introduse cu atenție în cadrul RIBBA.

Pasul 9: Crearea din spate a ceasului Word

Partea din spate a ceasului poate fi realizată pur și simplu din scândură de lemn. Cel mai frumos mod de a face acest lucru este să vedeți o bucată de scândură de aceleași dimensiuni (aproximativ 22,5x22,5 cm) ca scândura care a fost livrată în cadrul RIBBA. Găsește două găuri în partea din spate a Word Clock: una pentru atașarea la perete (dacă vrei) și una pentru cablul de alimentare pentru a părăsi Word Clock.

Am văzut două bucăți cu o lungime de aproximativ 20cm a benzii de lemn. Aceste două benzi au două funcții:

1. Ținând placa de lemn cu pe o parte banda LED RGB și pe cealaltă parte componentele electronice la locul lor
2. Crearea unei suprafețe pe care partea din spate a Word Clock poate fi înșurubată în loc.

Acum, înșurubați aceste benzi de interiorul cadrului RIBBA, asigurați-vă că le apăsați strâns pe placa care ține componentele electrice. Apoi, puteți pune o placă de lemn pe care tocmai ați tăiat-o deasupra benzilor de lemn și fixați-o cu șuruburi..

Dacă doriți să puneți Word Clock pe perete, asigurați-vă că partea din spate a Word Clock este atașată ferm.

Pasul 10: Programarea Arduino Nano

Dacă sunteți nou în programarea Arduino, aș recomanda să faceți mai întâi câteva tutoriale (cum ar fi Blink), care sunt foarte informative (și distractive!).

Din moment ce sunt doar un student la inginerie mecanică, programarea nu este partea mea preferată a proiectului. Din fericire, cumnatul meu este masterat în informatică, așa că programarea Arduino a fost o bucată de tort pentru el. Deci, toate creditele pentru programare sunt pentru el (mulțumesc Laurens)!

Ideea de bază este că indicați ce leduri fac parte din ce cuvânt. Rețineți că primul led este indicat ca numărul led 0. Deci avem 0-168 leduri. Apoi, îi spuneți lui Arduino ce cuvinte trebuie să se aprindă la un anumit moment. Setați ora pe RTC DS3231, astfel încât Arduino să știe care este ora curentă.

Culorile ledurilor benzii de leduri RGB sunt determinate de o valoare de 0-255 pentru roșu, verde și albastru. Deci, un led roșu este notat cu (roșu, verde, albastru) = (255, 0, 0) și un violet condus de (reg, verde, albastru) = (255, 0, 255). Un led care nu este utilizat are culoarea (roșu, verde, albastru) = (0, 0, 0).

Puteți grupa cuvintele în funcție de scopul lor:

• Un grup care se aprinde întotdeauna („Este”, „este”, numele tău etc.)
• Un grup de cuvinte care indică minutele
• Un grup de cuvinte de cuplare („trecut”, „la”, „jumătate”, „sfert” etc.)
• Un grup de cuvinte care indică orele
• Un grup care acoperă toate literele pe care nu le utilizați în momentul actual

Pentru fiecare grup de cuvinte puteți seta o culoare (acest lucru este mai ușor decât definirea unei culori pentru fiecare cuvânt sau chiar literă separat).

Puteți încărca programul conectând Arduino Nano la computer folosind un mini cablu USB.

ACTUALIZARE (ianuarie 2019):

Am adăugat fișierul Arduino la Instructable. Fișierul este scris de cumnatul meu, așa că tot meritul îi revine! Fișierul se bazează pe un Word Clock care folosește butoane pentru a comuta între anumite moduri de culoare și un mod digital. Desigur, puteți programa butoanele așa cum vă place

Pasul 11: Terminând

Dacă totul a decurs conform planului, tocmai ți-ai creat propriul Word Clock!

Vă rog, dacă aveți recomandări, nu vă îndoiți să comentați! Voi încerca să le răspund, dar din moment ce timpul meu este limitat, poate dura ceva timp.