Nekonečné hodiny ovládané chytrým telefonem: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Viděl jsem mnoho projektů Infinity Mirrors a Infinity Clocks na Instructables, tak jsem se rozhodl udělat svůj. Možná se nebude příliš lišit od ostatních … ale udělal jsem to sám, takže je!

Pokud to ještě nevíte:

Co jsou to hodiny nekonečna?

Hodiny s nekonečnem využívají vícenásobné odrazy mezi zrcadlem a poloreflexním zrcadlem, aby vytvářely iluzi velké hloubky, zatímco jsou hluboké jen jeden centimetr!

Čas je indikován LED diodami, které se mnohokrát odrážejí mezi těmito rozhraními a vytvářejí dojem hloubky.

Vícenásobné reflexy budí dojem hloubky

LED diody jsou adresovatelné a vícebarevné, takže je lze snadno použít k vytváření světelných animací.

Chtěl jsem, aby byl interaktivní a měnící se, proto jsem přidal ovládání pomocí Smartphonu pomocí komunikace Bluetooth. Mezi hodinami a smartphonem existují skutečné dva způsoby komunikace. Uživatel může pomocí rozhraní HMI (Human Machine Interface) měnit různé parametry, například animace, barvy. Může však také odesílat přímé příkazy, například pro změnu času, a hodiny odpoví, že příkaz je přijat nebo ne.

HMI bylo provedeno pomocí programovatelné aplikace pro Android, takže jsem ho musel navrhnout a kódovat komunikaci na straně Arduino.

Začněme teď…

Krok 1: Co potřebujete?

K sestavení těchto hodin nekonečna potřebujete následující (ceny jsou orientační):

• Arduino nano (2 USD)
• Adresovatelný LED pásek, například LED WS2812, 60 LED na metr (6 USD)
• Modul bluetooth, například HC-05 (3 USD)
• Prkénko (1,5 USD)
• Napájení 5 V, schopné dodávat 4 A nebo více
• Několik elektrických vodičů
• Smartphone se systémem Android a aplikací Bluetooth Electronics od společnosti KeuwlSoft
• Některé kusy dřevovláknitých desek střední hustoty (MDF, jeden o tloušťce 3 mm a jeden o tloušťce 10 mm)
• Transparentní plexisklo nebo plexisklo (kolem 15 až 20 USD)
• Zrcadlo a poloreflexní zrcadlové lepicí fólie (od 4 do 15 USD)
• Konektory, odpory a jedna 1000 µF kapacita
• Trochu lepidla a lepicí pásky.

Schéma principu geometrie hodin

Plexi deska by měla mít tloušťku 2 až 3 mm, aby při používání zůstala pevně na svém místě.

Výše uvedený diagram vysvětluje geometrii hodin. Led pás je umístěn mezi oběma zrcadly. Samozřejmě potřebujete 60 těchto LED diod na pásku. Můžete najít online LED pásky se 60 LED na metr, takže jedna z nich je dobrá. Poté je obvod vedeného kruhu 1 m, jeho průměr je 100/PI = 31,8 cm (přibližně 12,53 palce).

Připravte si součásti

Vyřízněte kruh o tomto průměru do 3mm desky MDF. Za tímto účelem jsem šel do místního fablabu a požádal o použití laserové řezačky. Mohou to udělat i za vás, pokud se laskavě zeptáte a přijdete s radou: zabere to jen pár sekund. Když jste tam, nakrájejte stejný kotouč na desku z plexiskla.

Z desky MDF máte nyní disk a desku s kruhovým otvorem. Oba si nechte na později.

Aby diody LED zůstaly na svém místě, nařežte do 1 cm silného MDF tenký válec stejného průměru. Tloušťka není důležitá, pokud není příliš křehká. LED pásek bude umístěn uvnitř tohoto válce, takže je důležité, aby vnitřní obvod byl stejný jako délka pásu. Příliš dlouhé nebo příliš krátké a některé diody mohou být nepravidelně rozmístěny, proto zde buďte velmi přesní.

Řezání tak silné desky může trvat o něco déle než řezání tenké desky. Zeptejte se majitele fablabu, zda je jejich laserová řezačka dostatečně silná, aby tuto tloušťku snížila. Pro mě musel laser pro tuto část projít více než desetkrát, ve srovnání s pouze dvěma pro druhou desku.

Můžete také…

Je zde také možné místo MDF použít transparentní nebo barevné desky z plexiskla. Plexisklo existuje v různých barvách, od černé přes žlutou až po zelenou a fialovou, takže neváhejte a vyzkoušejte je.

Fablab ví, jak je řezat, a řezání plexiskla je velmi „čisté“ve srovnání se dřevem, které může na dráze laseru „hořet“(mám na mysli změnu barvy v důsledku energie laseru). Existuje také zrcadlové plexisklo, které vám může ušetřit od nákupu zrcadlové fólie. Nezapomeňte při řezání poslat laser na zadní stranu zrcátka …

Níže jsou uvedeny geometrické soubory pro řezání laserem.

Krok 2: Sestavte hodiny

K výrobě hodin stačí sestavit díly podle schématu.

Připravte případ

Nejprve nalepte zrcadlový film na disk MDF. Bude to spodní část hodin.

Za druhé, přilepte poloprůhlednou fólii na disk z plexiskla. To tvoří přední sklo hodin. Tento disk bude vložen do desky MDF, do kruhového otvoru: v případě potřeby jej přilepte lepidlem na dřevo nebo použijte silikonový kaučuk.

Nakonec připravte LED diody. LED diody WS2812 používají 3 připojovací podložky: napájecí napětí, uzemnění a příkaz. Pokud jsou již připojeny 3 elektrické vodiče, použijte je. Jinak připájejte 3 vodiče k připojovacím podložkám. Pamatujte, že LED diody jsou polarizovaná zařízení: to znamená, že proud teče pouze jedním směrem. Tento směr je na pásu označen šipkou. Poté byste měli pájet dráty na konci pásu, odkud přicházejí šipky (nikoli konec, na který šipky směřují).

Vložte LED diody do tlustého válce MDF a spojte 3 díly lepidlem a / nebo páskou.

Pak elektronická část

Vložte Arduino na prkénko a vytvořte obvod, jak je uvedeno výše. Ujistěte se, že jsou připojeny všechny uzemnění (GND) (GND z Arduina, modul HC-05, LED pásek a napájení).

• Piny RX a TX modulu Bluetooth HC-05 jsou připojeny k pinům D3 a D2 Arduina
• Datová linka LED pásky je připojena ke kolíku D12, mezi ně můžete vložit odpor 300 Ohmů, pokud jej máte.

Pokud chcete změnit piny, změňte odpovídajícím způsobem jejich definice v kódu (řádky 7 a 13 souboru ino).

Modul HC-05 vyžaduje pro svůj RX pin dělič napětí, jak je znázorněno níže. Potřebujete tedy jeden odpor 1000 Ohmů a jeden 2000 Ohmů.

Napájení se používá jak pro Arduino, tak pro LED pásek. Nejprve připojte kondenzátor 1000 µF do šroubové svorky (domino). Rychlý konektor můžete použít, pokud nějaký máte. Další podrobnosti naleznete zde.

Tento kondenzátor může být také polarizovaný: ujistěte se, že + a - nohy jsou připojeny k + a - napájení. Jak je vidět na obrázku kondenzátoru, - noha je označena velkým znaménkem minus.

Poté z konektoru zapojte elektrické vodiče a připojte LED pásek a desku Arduino. Jak bylo uvedeno výše, všechny GND by měly být spojeny dohromady. Z kladného potenciálu napájení připojte 5V vodič pásku a nakreslete vodič na 5V pin Arduina: nechte jej prozatím odpojený, na konci jej připojíte.

Zkontrolujte vše … dvakrát

Zkontrolujte všechna připojení dvakrát … Použijte multimetr, pokud jej máte, ke kontrole elektrické spojitosti.

Pokud je vše v pořádku, jsou vaše hodiny téměř připraveny. Zatím jej nedodávejte.

Krok 3: Nahrajte kód

Pojďme programovat

K nahrání kódu do Arduino nano použijte Arduino IDE. Vložte všechny soubory do složky s názvem „Horloge_LED3_nano_BTOK“ve složce Arduino. Otevřete IDE, vyberte správné parametry (typ desky, port COM atd.) A klikněte na tlačítko nahrát.

Nainstalujte si do smartphonu Android aplikaci Bluetooth Electronics, kterou snadno najdete na Google Play. Stáhněte si soubor „BluetoothElectronicsCode.txt“z tohoto Instructable a změňte příponu na zip: získáte zip archiv s kódem pro rozhraní smartphonu, který bude fungovat s Bluetooth Electronics.

Až budete připraveni, zapojte napájení. LED diody se rozsvítí, modul HC-05 bude také blonk hledat připojení. Spusťte aplikaci pro Android a podle pokynů spárujte modul Bluetooth se smartphonem. Až budete připraveni, spusťte HMI: jste připraveni hrát!

Všimněte si, že…

První LED pásku by měla být umístěna na horní části hodin. Pokud jste jej tam neumístili, můžete změnit hodnotu offsetového parametru v kódu (řádek 65 souboru ino). O to se stará.

Když jste nalepili LED pásek dovnitř mělkého válce, existovaly 2 možnosti: buď se pás otáčí ve směru hodinových ručiček, nebo proti směru hodinových ručiček. Pokud jste to udělali špatně, ručičky hodin se otočí špatným směrem! Bez obav. Stačí změnit hodnotu booleovské proměnné sens_horaire na true (řádek 77 souboru ino)

Krok 4: Užijte si to

Poslední nastavení…

Nyní nastavte čas. To lze provést pomocí jednoduchých příkazů, které zadáte v malé konzole v dolní levé části rozhraní HMI.

• Hxx: nastavte hodiny na xx (např: H4)
• Myy: nastavit minuty (např: M15)
• Szz: nastavte sekundy (např: S30)

Příkazy lze zřetězit vložením hvězdičky mezi ně, například: H4*M15*S35

Nastavení hodin a / nebo minut vynuluje sekundy na nulu.

Poté uvidíte, že hodinu sleduje ČERVENÁ LED dioda, minuty ZELENÁ LED dioda:

Je 9:52:00!

Barvu sekund lze změnit pomocí posuvníku na HMI

Když posunete posuvník, malý kruh na pravé straně zobrazí aktuální barvu. Když se posuvník zastaví, odešle barvu na hodiny a LED dioda sekund se podle toho změní.

Pomocí jezdců ANIMATION a PALETTE lze vybrat a přizpůsobit světelné animace na hodinách. Otestujte je a podívejte se na video, kde najdete několik příkladů. Když změníte některá nastavení na HMI, malá konzole zobrazí odpověď z Arduina.

Animace…

• 0: Pouze zobrazuje čas, pomocí posuvníku můžete změnit barvu sekund.
• 1: Barevné pozadí (můžete změnit barvu) proměnné amplitudy.
• 2: Rotující duha
• 3: Barevný pás (který lze změnit), který dělá jednu otáčku za sekundu.
• 4: Barevný proužek, který se odráží od druhé ruky.
• 5: Barevné pozadí (můžete změnit paletu) náhodné amplitudy.
• 6: Zobrazuje pouze čas, sekundová ručička mění svoji světelnou amplitudu.
• 7: Rotující vlajky (změnou palety změníte vlajku mezi 4 možnými)

Francouzská vlajka - je 7:11:51

Nedávno byla přidána další animace, která se u náhodně zvolené animace mění každých 15 sekund.

Tlačítko MINUTY zapíná a vypíná bílé diody LED každých 5 minut na hodinách.

Je 7:11:25

Všimněte si toho, že video a fotografie byly vytvořeny pomocí smartphonu, a proto mají špatnou kvalitu. Barvy jsou na hodinách mnohem jasnější a přesnější, než jak vypadají na videu …

Co jiného?

Doufám, že se vám budou tyto hodiny s nekonečnem líbit. Zbývá ještě mnoho práce: můžete natřít přední desku MDF, aby byla hezčí, přidat další LED pásek na vnější stranu válce, aby se na zdi objevilo také nějaké animované světlo atd.

Krok 5: Nová verze pro zachování přesného času

Hodiny Arduino nano mají tendenci se ubírat v čase, protože nemají přesné hodiny. Abych udržel přesný čas, vytvořil jsem další verzi pomocí hodin reálného času (RTC).

RTC existují v různých modelech, doporučuji použít modul DS3231, který je velmi přesný (ve srovnání s DS1307). Tato nová verze programu používá knihovnu MD-DS3231, která je k dispozici zde. Stačí ve složce Arduino vytvořit novou složku s názvem Horloge_LED3_nano_BT_RTC a stáhnout všechny soubory.

Připojte DS3231 jako zařízení I2C, tj. SDA do A4 a SCL (nebo SCK) do A5

Nejprve musíte nastavit čas RTC. Podívejte se například na tento Instructables nebo tento tutoriál.

Nahrajte soubor Horloge_LED3_nano_BT_RTC.ino do svého Arduino nano a spusťte jej. Čas se obnovuje každých 30 minut, takže hodiny zůstávají vždy přesné.

Samozřejmě musíte mít baterii v modulu RTC, protože udržuje RTC naživu, i když není dodáván Arduinem, a dokáže udržet přesný čas.