Word Clock: 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Před několika lety jsem začal vyrábět své první hodiny Word, inspirované pěknými instruktážními materiály, které jsou k dispozici. Nyní, když jsem vytvořil osm hodin Word, které se snažím pokaždé vylepšovat, myslím, že je čas podělit se o své zkušenosti!

Výhodou mé zkušenosti je, že nejnovější verze aplikace Word Clock je ve skutečnosti docela jednoduchá: pokud máte všechny součásti, měli byste být schopni ji postavit za jeden den.

Nejprve vnitřek hodin Word

Moje aktuální verze používá RGB LED pásek: jedná se o LED pásek, ve kterém se každá „žárovka“skládá z červené, zelené a modré LED. Kombinací tří barev lze vytvořit (téměř) každou barvu. RGB LED pás je ovládán jedním vstupem (pro mě stále trochu magie). Takže připojením jednoho drátu můžete ovládat všechny LED diody v pásu!

Za každým písmenem na přední straně hodin Word (viz tento krok dále) se skrývá jedna LED dioda RGB. Když se tedy rozsvítí jedna LED, mělo by se rozsvítit jedno písmeno. Abych toho dosáhl, použil jsem laserovou řezačku k vyříznutí mřížky z dřevěné desky. V jiných Instructables byla tato mřížka vyrobena pomocí pěnových pásů, které jsou sestaveny do mřížky. Také jsem to zkoušel, ale tohle mi nevyšlo. V mé první verzi jsem však vytvořil mřížku z tenkých dřevěných pásů, které jsem slepil dohromady. To funguje naprosto v pořádku, ale jeho sestavení zabere hodně času!

Mozkem Word Clock je Arduino Nano. Tento malý počítač je schopen ovládat RGB LED pásek. Na internetu najdete nekonečně mnoho programů, se kterými si můžete pohrávat, docela zábava!

Abych se vyhnul spoustě pájení (což vyžaduje čas a je to docela řemeslo), používám pro Arduino Nano koncový adaptér. Vše, co terminálový adaptér dělá, je umožnit nám připojit naše vodiče k Arduinu pomocí šroubů.

Účelem jakýchkoli hodin, kromě toho, že jsou hezké, je samozřejmě zobrazení času. V mých Word Clock modul hodin v reálném čase (RTC) sleduje čas. Myšlenka tohoto modulu je, že jakmile nastavíte správný čas, bude stále tikat (dokud nebude vybitá baterie). Pracuji s DS3231 RTC, který je docela levný a na internetu je k dispozici spousta podpory.

Nyní je vnitřek hodin Word jasný, přesuneme se ven

Ze zkušenosti vím, že je důležité začít svůj projekt z pohodlné základny. Proto stavím téměř všechny své Word Clock pomocí rámečku RIBBA IKEA. Výhodou je, že začínáte rámem, jehož všechny úhly jsou hezky 90 stupňů a povrchová úprava vnější strany je bezproblémová. Samozřejmě si můžete postavit vlastní rámeček, pokud chcete, ale já bych se držel rámu RIBBA.

Tvář hodin Word je určena písmeny, kterými světlo indikuje čas. Našel jsem dva způsoby vytvoření této tváře:

1. Tisk na průhlednou fólii. Negativ písmen můžete vytisknout na fólii. Černý inkoust vychází ze světla. Nevýhodou této možnosti je, že inkoust by měl být dostatečně hustý, aby byl neprůhledný. Možným řešením je tisknout obličej dvakrát a skládat jej na sebe.
2. Laserový řezací papír. Pokud můžete používat laserovou řezačku, je možností vystřihnout písmena z papíru. Pokud je papír dostatečně silný, neprochází žádné světlo. Měli byste však použít písmo „šablony“. Tyto druhy písem nemají žádné úzké kruhy. Například „o“nebude jen díra v papíru, ale ve skutečnosti „o“.

Co dělají Word Clock?

Čas v hodině by vám měl samozřejmě sdělit čas. Kromě toho, protože používáme RGB LED pásek, můžete rozsvítit libovolné písmeno (téměř) jakoukoli barvou, kterou chcete! Barvu jednotlivých RGB diod můžete nastavit programováním Arduino Nano. Pokud chcete mít možnost měnit barvy diod v reálném čase, můžete přidat tlačítko, které to udělá za vás. Protože to však chci prozatím zjednodušit, není to v tomto Instructable zahrnuto.

Nedávno jsem vyvinul Word Clock, který používá Bluetooth k nastavení barev a času. Pokud si najdu čas, zveřejním o tom aktualizaci!

Krok 1: Shromažďování materiálů a vybavení

Potřebné materiály:

- RGB LED pás, 5 voltů, 60 LED na metr, individuálně adresovatelný. Potřebujete asi 3 metry LED pásu. Například to udělá: RGB LED pás. „IP“znamená stupeň odolnosti vůči vodě. Vzhledem k tomu, že žádný z použitých komponentů není odolný vůči vodě, je verze ip30 v pořádku. Cena: 4 euro za metr, tedy 12 euro.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Vezměte prosím na vědomí, že je výhodné použít Arduino, jehož kolíky jsou již připájeny k Arduinu. Cena: 3 eura.

- Koncový adaptér pro Arduino Nano. Použití koncového adaptéru ušetří spoustu času! Jsou docela levné: koncový adaptér Cena: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Můžete použít jiný RTC, ale tento se osvědčil a funguje perfektně! Cena: 1 euro.

- Rám RIBBA: Rám RIBBA (23 x 23 cm), černý nebo bílý. Cena: 6 EUR.

- Na obličej buď potřebujete:

1. Průhledná fólie, na kterou je možné tisknout (zeptejte se v místním tiskovém obchodě!)
2. Karton, který je vhodný pro řezání laserem (zeptejte se svého laserového řezače!)

Cena: 5 euro.

- Propojovací vodiče pro připojení komponent. Nevím, kolik jich potřebujeme, ale jsou levné a široce dostupné: propojovací vodiče. Je vhodné mít vodiče samec-samec, samec-samice a samice-samice, ale budou fungovat i dráty samec-samec (s trochou extra pájení). Cena: 3 euro.

- Zdroj napájení. RGB LED pásek používá 5V. Je důležité toto napětí nepřekračovat, protože pásky RGB LED se snadno poškodí. Každá LED používá 20-60mA. Protože používáme 169 LED, je proud potřebný k napájení LED poměrně velký. Doporučuji proto použít alespoň 2000mA napájecí zdroj, jako jsou tyto: Napájení. Cena: 5 euro.

- Jeden odpor 400-500 ohmů. Cena: zanedbatelná.

- Jeden kondenzátor 1000 uF. Cena: zanedbatelná.

- Jedna prototypová deska, jako jsou tyto: Protoboard. Cena: 1 euro.

- Kus dřeva (deska) tvořící zadní část hodin. Cena: 2 eura.

- Dřevěný proužek asi 3x2 cm k připevnění zadní části hodin Word k rámu. Cena: 1 euro.

- Dvě drátěné matice (pro připojení k 5 drátům), dostupné ve vašem místním kutilském obchodě. Cena: 2 eura.

Celková cena: asi 40 euro.

Potřebné vybavení:

- Tužka- Pájecí stanice- Nástroj na odizolování- Šroubováky- Nůžky- Oboustranná páska (k upevnění součástí)- Pila (k řezání desky na zadní straně hodin Word)- Kus látky (aby se zabránilo poškrábání na RIBBA rám při práci)

Krok 2: Přehled

Nyní máme všechny materiály, je příjemné mít přehled o obecné myšlence Word Clock.

Tvář hodin Word se skládá z písmen (buď vytištěných na průhledné fólii, nebo laserem vystřižených z lepenky). Za každým písmenem se skrývá jedna LED dioda RGB. Protože rámeček RIBBA měří 23x23cm a používáme RGB LED pásek skládající se z 60 LED na metr (tedy 100 cm/60 LED = 1,67 cm na LED), vejdeme do jedné řady 23 cm/1,67 = 13,8 LED. Protože 0,8 LED může být trochu nepohodlné, držíme se 13 LED na řádek. Vzhledem k tomu, že rám RIBBA je čtvercový, vytvoříme (později) „LED matici“13x13 LED.

Jednoduše řečeno, Word Clock se skládá z malých hodin (RTC DS3231), které po nastavení stále tikají. Tyto malé hodiny sdělují čas malému počítači (Arduino Nano). Malý počítač ví, které diody by se měly zapnout na konkrétní čas. Malý počítač tedy vyšle signál přes datový vodič do RGB LED pásku a rozsvítí LED diody.

To zní docela jednoduše, že ?!:)

Krok 3: Tvář hodin Word

Použijeme 13 LED diod v jedné řadě a 13 řádků, což dohromady dává matici LED 13x13.

Řezání RGB LED pásu

Odřízněte 13 pásů RGB LED pásu o délce 13 LED. Ve středu tří měděných oválů musíte odříznout pás RGB LED.

Sestavení 13 RGB LED pásků

13 LED pásků přilepíme na dřevěnou desku, která je součástí rámu RIBBA. Na desce je nalepen háček, který lze snadno vyjmout pomocí šroubováku. Pomocí mřížky (předchozího kroku) můžete snadno označit polohu každé LED na desce. Většina RGB LED pásků má lepivá záda, takže je můžete snadno přilepit k desce. Je důležité si poznamenat směr RGB LED pásku. Šipky na RGB LED pásku označují směr, kterým proud protéká. Protože chceme propojit 13 RGB LED pásků, musíme vytvořit souvislou cestu pro tok proudu. IKEA nedávno prořízla jeden roh desky, aby bylo snadnější dostat desku z rámu. Tento řezaný roh je vhodné použít k přenosu vodičů z jedné strany desky na druhou. Jinými slovy, ujistěte se, že první LED je umístěna v oříznutém rohu.

Pájení 13 RGB LED pásků

Nyní je na desce přilepeno 13 RGB LED pásků, můžeme je spojit pomocí páječky. Nejprve naneste trochu pájky na každou polovinu měděných oválů. Za druhé, přestřihněte propojovací vodiče jeden konec. Na odizolovaný konec drátu opět naneste trochu pájky. Nyní se odizolovaný konec drátu dotkl měděného oválu a pomocí pájky roztavíte pájku a spojíte je. Připojte GND jednoho RGB LED pásku k GND dalšího RGB LED pásu. Totéž proveďte pro 5V a datové vodiče.

Dokončení LED matice

Ke každému ze tří měděných oválů první LED matice RGB LED připájejte propojovací kabel. Jak již bylo řečeno, je vhodné umístit první LED na řezaný roh desky, abyste mohli tři kabely snadno dostat na druhou stranu desky.

Krok 6: Elektronika

Nyní jsme dokončili naši LED matici, můžeme začít připojovat komponenty.

Součásti (Arduino Nano v koncovém adaptéru, RTC DS3231, drátěné matice) nalepíme na zadní stranu desky, na kterou jsme vyrobili naši led matici. K upevnění součástí můžete použít oboustrannou pásku.

RGB LED pás

Nejprve vložte Arduino Nano do koncového adaptéru. Je vhodné umístit koncový adaptér doprostřed desky, protože k koncovému adaptéru je třeba připojit několik vodičů. Připojte datový vodič RGB LED pásku (prostřední vodič) k jednomu z digitálních portů Arduino Nano (obvykle používám port D6). Chcete-li chránit pásek RGB před napěťovými špičkami, můžete mezi datový vodič a Arduino umístit odpor 400-500 ohmů.

RTC DS3231

Za druhé, přilepte RTC DS3231 někam k desce. Tento modul potřebuje čtyři připojení: jedno uzemnění, jedno 5V, jedno SCL a jedno SDA. Nepoužíváme port SQW a 32K. K vývodům RTC DS3231 můžete použít zásuvkový vodič. Připojte SCL k pátému analogovému portu (A5) Arduino Nano. Připojte SDA ke čtvrtému analogovému portu (A4) Arduino Nano.

Krok 7: Napájení

Jaký napájecí zdroj použít?

Napětí Arduino Nano můžete napájet širokým napětím. Port „Vin“zvládne 7-12 V, port 5 V zvládne 5 V (jaké překvapení) a Arduino Nano můžete napájet pomocí USB mini kabelu. RGB LED pás je však ve svých požadavcích vybíravější. Většina výrobců předepisuje na své RGB LED pásky vstup 5V +/- 5% (více informací najdete v článku napájení Neopixelů). Proto použijeme 5V napájecí zdroj.

Aktuální jedna RGB LED ve skutečnosti obsahuje tři samostatné LED (červenou, zelenou a modrou), které dohromady tvoří požadovanou barvu. Jedna ze tří LED používá přibližně 20 mA. RGB LED, která vyzařuje bílou barvu současným nasazením červené, zelené a modré LED, používá 3*20mA = 60mA. Pokud rozsvítíte všech 169 RGB diod najednou v bílé barvě, potřebujete 169*60mA = 10140mA = 10A*. Většina běžných napájecích zdrojů je asi 2 000 mA. Jinými slovy, rozsvítit všechny RGB diody najednou v bílé barvě není příliš světlý nápad **.

Doporučuji použít napájecí zdroj 5 V, 2 000 mA, protože jsou běžné a poměrně levné.

* Věnujte pozornost tomu, že vysoké proudy (nad 5mA) jsou nebezpečné! Buďte tedy při napájení hodin Word velmi opatrní!

** Existuje několik triků, jak rozsvítit všechny RGB diody najednou, jako je připojení napájecího zdroje na oba konce RGB LED pásku nebo použití RGB LED s nižším jasem.

Připojení napájení

Ke komponentám připojíme napájení. Přes kladný a záporný vodič napájecího zdroje připojíme kondenzátor 1000 uF. K zajištění připojení můžete použít protoboard (viz obrázek). Protože máme docela dost součástek, které potřebují napájení, připojíme každý ze dvou vodičů 5V napájecího zdroje k jedné drátové matici: budeme je nazývat kladnou drátovou maticí (která je spojena s kladným vodičem napájecího zdroje) a zápornou matice drátu (která je připojena k zápornému vodiči napájecího zdroje). Nyní připojte 5V vodiče RGB LED pásky a RTC DS3231 k matici kladného vodiče. Podobně připojte zemnicí vodiče (GND) RGB LED pásku a RTC DS3231 k matici záporného vodiče. Napájíme Arduino Nano přes jeho 5V port a jeden z jeho pozemních portů. Chcete -li to provést, připojte 5V port Arduina k matici kladného vodiče a jeden z portů GND k matici záporného vodiče.

Zajištění napájení

Abyste předešli roztržení celé své pěkně zapojené elektroniky, doporučujeme upevnit napájecí kabel uvnitř rámu RIBBA. Toho dosáhnete jednoduše vytvořením uzlu v napájecím kabelu, než odejde zadní částí hodin Word. Elegantnějším způsobem je však zajistit kabel upnutím do vnitřní části rámu RIBBA. Toho snadno dosáhnete použitím malého kousku dřeva a přišroubováním na vnitřní stranu rámu RIBBA pomocí dvou šroubů. Upněte kabel napájecího zdroje mezi kusem dřeva a rámem RIBBA. V mé nejnovější verzi aplikace Word Clock jsem k zajištění napájecího kabelu použil malý závěs (asi 3 cm). Výhodou je, že nemusíte řezat malý kousek dřeva.

Krok 8: Dát to všechno dohromady

Nyní jsme vytiskli nebo vystřihli tvář Word Clock, dokončili matici LED a připojili elektronické komponenty, je čas dát dohromady všechny vrstvy Word Clock.

1. Vložte tvář hodin Word do rámečku RIBBA.
2. Vložte (polo) neprůhledný papír (běžný tiskový papír nebo pauzovací papír), aby světlo dobře rozdělovalo podél dopisu.
3. Vložte mřížku do rámu RIBBA.
4. Desku s maticí LED na jedné straně a na druhé straně s elektronickými součástkami lze opatrně vložit do rámu RIBBA.

Krok 9: Vytvoření zadní části hodin Word

Zadní část hodin lze jednoduše vyrobit z dřevěné desky. Nejjednodušší způsob, jak to udělat, je vyřezat kus desky ve stejných rozměrech (asi 22,5 x 22,5 cm) jako deska, která byla dodána v rámu RIBBA. Vyvrtejte dva otvory v zadní části hodin Word: jeden pro připevnění ke zdi (chcete -li) a druhý pro napájecí kabel, abyste opustili Word Clock.

Vidíme dva kusy dřevěného pásu o délce asi 20 cm. Tyto dva proužky mají dvě funkce:

1. Držte dřevěnou desku na jedné straně s RGB LED páskem a na druhé straně s elektronickými součástmi na svém místě
2. Vytvoření povrchu, na který lze přišroubovat zadní část hodin Word.

Nyní přišroubujte tyto pásy k vnitřní straně rámu RIBBA a ujistěte se, že je pevně přitisknete k desce, která drží elektrické součásti. Dále můžete na dřevěnou lištu položit dřevěnou desku, kterou jste právě nařezali, a upevnit ji pomocí šroubů.

Pokud chcete hodiny Word umístit na zeď, ujistěte se, že zadní část hodin Word je pevně připevněna.

Krok 10: Programování Arduino Nano

Pokud s programováním Arduina začínáte, doporučil bych nejprve udělat pár tutoriálů (například Blink), které jsou velmi informativní (a zábavné!).

Jelikož jsem jen student strojního inženýrství, programování není mou oblíbenou součástí projektu. Naštěstí můj švagr je mistr v informatice, takže programování Arduina pro něj bylo hračkou. Takže všechny kredity za programování jsou pro něj (díky Laurensovi)!

Základní myšlenkou je, že uvedete, které diody jsou součástí daného slova. Všimněte si, že první LED je označena jako LED číslo 0. Máme tedy 0-168 LED. Dále sdělte Arduinu, která slova se musí rozsvítit v konkrétním čase. Na RTC DS3231 nastavíte čas, aby Arduino vědělo, jaký je aktuální čas.

Barvy LED diod RGB pásu jsou určeny hodnotou 0-255 pro červenou, zelenou a modrou. Červená LED je tedy označena (červená, zelená, modrá) = (255, 0, 0) a fialová LED diodou (reg, zelená, modrá) = (255, 0, 255). LED, která není použita, má barvu (červená, zelená, modrá) = (0, 0, 0).

Slova můžete seskupit podle jejich účelu:

• Skupina, která se vždy rozsvítí („To“, „Je“, vaše jméno atd.)
• Skupina slov, která označují zápis
• Skupina spojovacích slov („minulost“, „do“, „polovina“, „čtvrtina“atd.)
• Skupina slov, která označují hodiny
• Skupina, která pokrývá všechna písmena, která aktuálně nepoužíváte

Pro každou skupinu slov můžete nastavit barvu (je to jednodušší, než definovat barvu pro každé slovo nebo dokonce písmeno samostatně).

Svůj program můžete nahrát připojením Arduino Nano k počítači pomocí USB mini kabelu.

AKTUALIZACE (leden 2019):

Přidal jsem soubor Arduino do Instructable. Soubor je napsán mým švagrem, takže veškerý kredit jde jemu! Soubor je založen na hodinách Word pomocí tlačítek pro přepínání mezi určitými barevnými režimy a digitálním režimem. Tlačítka si samozřejmě můžete naprogramovat tak, jak se vám líbí

Krok 11: Dokončení

Pokud všechno šlo podle plánu, právě jste si vytvořili vlastní hodiny Word!

Pokud máte nějaká doporučení, neváhejte je komentovat! Pokusím se na ně odpovědět, ale protože můj čas je omezený, může to chvíli trvat.