Photochromic & Glow-in-the-Dark Clock: 12 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Tyto hodiny používají vlastní 4místný 7segmentový displej vyrobený z UV LED diod. Před displej je umístěna obrazovka, která se skládá buď z fosforeskujícího („glow-in-the-dark“) nebo fotochromatického materiálu. Tlačítko nahoře rozsvítí UV displej, který poté na několik sekund rozsvítí obrazovku, aby začala svítit nebo měnit barvu, která pak pomalu mizí.

Tento projekt byl inspirován úžasnými hodinami Glow-In-The-Dark Plot od Tuckera Shannona. Když jsem přestavěl jeho projekt, trochu jsem ho změnil tím, že jsem zářivou obrazovku nahradil jednou 3D vytištěnou z fotochromního vlákna, která mění barvu, když je vystavena UV záření. Mezitím jsem viděl, že ostatní lidé měli stejný nápad (viz např. Zde). Ačkoli mechanický mechanismus vykreslování hodin je určitě úžasný, má tu nevýhodu, že čísla vypadají trochu křivě, takže jsem přemýšlel o jiném způsobu, jak čísla vypadat čistěji. Nejprve jsem se pokusil vyměnit podsvícení LCD displeje za UV LED diody a poté navrch umístit fotochromní/zářící obrazovku. Ukázalo se však, že intenzita přenášená přes LCD byla velmi nízká. Poté jsem se rozhodl postavit 4místný 7segmentový displej pomocí UV LED pro osvětlení obrazovky, což dávalo mnohem lepší výsledky.

Zásoby

Materiály

• Modul RTC DS3231 (ebay.de)
• Arduino Nano (ebay.de)
• Vlákno měnící barvu UV (amazon.de)
• Samolepka 96x39x1 mm Glow-in-the-Dark (ebay.de)
• Průhledná plastová fólie 96x39x1 mm (amazon.de)
• Zesílený modul MT3608 DC DC (ebay.de)
• 30 ks 5 mm UV LED (ebay.de)
• TM1637 4místný 7segmentový displej (ebay.de)
• Okamžité tlačítko 12x12 mm (ebay.de)

Nástroje

• 3D tiskárna
• horká lepicí pistole
• páječka
• multimetr

Krok 1: 3D tisk

Následující soubory stl musí být vytištěny 3D. Části pouzdra byly vytištěny z černé PLA, zatímco pro soubor 4digits.stl jsem použil bílou PLA. Obrazovka byla vytištěna z fialového vlákna měnícího barvu UV. Pájecí přípravek lze vytisknout z jakéhokoli materiálu.

Krok 2: Odpojení 7segmentového displeje

Potřeboval jsem pouze batoh I2C 4místného 7segmentového displeje, takže prvním krokem bylo odpojení displeje z modulu.

Krok 3: Připravte protoype PCB

Dále jsem vystřihl kus z prototypu DPS pro UV LED diody a označil podle pájecího přípravku místa, kam jsem chtěl LED umístit. Na spodní část jsem později připojil samčí kolíkové hlavičky pro připojení k batohu I2C.

Krok 4: Pájení LED a záhlaví pinů

Poté jsem připájel všechny UV LED diody k prototypu DPS a také připojil samčí kolíkové hlavičky. Pro zarovnání UV LED jsem použil pájecí přípravek.

Krok 5: Zapojení LED diod

Dále byly LED diody zapojeny podle přiloženého schématu, které kopíruje rozložení 4místného displeje, který byl odpojen ze zadní sady I2C. Pro spojení jednotlivých segmentů jedné číslice jsem použil postříbřený měděný drát, zatímco ostatní spojení byla provedena izolovaným drátem. Celé to nakonec vypadá dost chaoticky.

Krok 6: Připojte batoh I2C

Dále jsem připojil prototyp DPS k batohu I2C. Zatímco jsem oba díly pájel přímo k sobě, bylo by rozumnější použít na batohu zásuvku, aby bylo možné obě části zapojit a odpojit.

Pro testování jsem se připojil zpět k arduino nano a nahrál příklad TM167test z knihovny TM1637.

Krok 7: Dokončení 4místného displeje

Dále se na LED diody připevní 3D tištěná část 4digits.stl. Abych rozptýlil světlo LED, zaplnil jsem segmenty horkým lepidlem a utěsnil je Kaptonovou páskou, dokud lepidlo neztvrdlo. To mi zanechalo pěkný vlastní 4místný 7segmentový displej.

Krok 8: Obrazovka Glow-in-the-Dark

Nejprve jsem se pokusil také 3D tisk této obrazovky z vlákna Glow-in-the-Dark. Ukázalo se však, že příliš rozptyluje světlo, takže čísla vypadají trochu vybledle. Proto jsem se rozhodl použít nálepku, která byla připevněna k průhledné plastové obrazovce. Většina plastů je stále dostatečně průhledná pro světlo ~ 400 nm LED diod.

Krok 9: Namontujte součásti do pouzdra

Nakonec mohou být součásti namontovány do skříně s 3D tiskem pomocí spousty horkého lepidla.

Před použitím modulu DS3231 je vhodné deaktivovat obvod dobíjení baterie. Teprve po vybudování několika hodin s tímto modulem jsem narazil na vlákno vysvětlující, že VCC je připojen k knoflíkové baterii. To znamená, že když modul napájíte pomocí napětí VCC, je na baterii neustále přiváděno. Vzhledem k tomu, že modul je dodáván s nenabíjecími bateriemi CR2032, není to dobrý nápad. Dobíjecí obvod můžete snadno deaktivovat odpájením diody nebo rezistoru označeného na přiloženém obrázku.

Krok 10: Připojte moduly

Dále byly součásti zapojeny pomocí kabelů Dupont podle přiloženého schématu. Zesílený modul byl použit ke zvýšení napájecího napětí pro batoh I2C na 7 V, protože jsem chtěl, aby UV LED diody byly co nejjasnější. Napětí přivedené na LED diody je VCC-2 V, tj. 5 V, zatímco toto je vyšší než doporučené dopředné napětí LED (3 V), které by měly zvládnout, protože nebudou trvale svítit.

Krok 11: Nahrajte kód

Nejprve jsem v modulu RTC nastavil aktuální čas. Za tímto účelem jsem právě nahrál příklad SetTime knihovny DS1307RTC. Poté lze nahrát přiložený kód hodin. Po stisknutí tlačítka se displej na 5 sekund rozsvítí a zobrazí aktuální čas.

Krok 12: Hotové hodiny

Zde je další obrázek hotových hodin. Přes den lze použít fotochromní obrazovku, zatímco v noci ji lze vyměnit za obrazovku Glow-in-the-Dark.

Celkově jsem s výsledkem docela spokojený, i když čísla na obou scénách mohou být stále jasnější. Další možností, kterou bych mohl zkusit, je smíchání zářícího prášku s epoxidem a jeho použití k vyplnění segmentů displeje místo horkého lepidla. Také by bylo hezké použít profesionální PCB s LED SMD namísto 5 mm LED.