Ordklokke: 21 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Nok en titt på den populære ordet klokke. Drevet av en arduino -klon og WS2812B -lysdioder, ble designet først inspirert av dette eksemplet, deretter skrev jeg om fastvaren og inkorporerte noen ideer fra denne instruerbare ved hjelp av fastled -biblioteket.

Mine mål for dette designet var å ha:

• Størst/nærmest mulige bokstaver uten lysblødning mellom dem
• Kontroll over individuelle bokstaver i stedet for ett ord om gangen
• Passer til å henge på en vegg eller sitte på et bord
• Brukervennlige kontroller
• Inntrykk av kvalitet
• Laserskåret

Jeg prøvde å minimere vanlige DIY -tellere som overflatebehandlingen på et 3D -trykt objekt eller brennsmerker/fingerledd/levende hengsler i et laserskåret prosjekt. Jeg setter pris på når noen spør meg hvor jeg kjøpte noe jeg designet og bygde selv.

Jeg kan gjøre laserskåret deler tilgjengelig fra tid til annen her på Etsy.

Trinn 1: Verktøy, materialer og rekvisita

Hovedkravet for denne designen er tilgang til en laserskjærer som har et skjæreområde på 9 "x 9" eller større. Jeg bruker den allestedsnærværende "K40" kinesiske 40w CO2 -laseren som er tilgjengelig over hele eBay og andre utenlandske nettsteder. Gruven min har blitt modifisert slik at den kan kutte et større område (blant andre forbedringer), ellers ville den ikke være egnet for dette prosjektet rett ut av esken. Hvis du bruker K40, anbefaler jeg på det sterkeste å bruke K40 hvisker i stedet for hvilken programvare den kom med; SVG -filene mine er tegnet med det i bakhodet.

Verktøy:

• Laserskjærer (9 "x 9" område eller større, må kutte tre)
• Datamaskin med Arduino IDE
• Klemmer
• Generisk elektronikk (trådkuttere, strippere osv.)
• Loddejern
• Varm limpistol
• Sag

Rekvisita:

• Tre lim
• Sprøyte (for påføring av trelim, se etter den buede plastspissen på en tann-/vanningssprøyte)
• Varmt lim
• Maskeringstape
• Maling (urskive)
• Beis eller maling (ramme)
• Engangskopper og rørepinne (for epoxy ansikt)
• Sandpapir
• Wire (jeg brukte 22 gauge solid kjerne)

Materialer:

• 1x Arduino Nano - $ 5 (ebay -klon) til $ 22+ (offisiell)
• 1x DS3231 RTC -modul - $ 1 (ebay)
• 1x 10k motstand - $ 1 for 50 (ebay)
• 3x taktile brytere 10mm - $ 1 for 20 (ebay)

• 1x WS2812B LED Strip 60 LED/meter - $ 15 til $ 23 (ebay)

  • Må være 60 lysdioder per meter for å ha riktig avstand, vanligvis solgt som 300 LED 5m ruller.
  • Se etter den ikke-vanntette versjonen
• 1x Micro USB breakout board (valgfritt) - $ 1,25 for 5 (ebay)
• 1x fotoresistor 10-20k ohm rekkevidde - $ 1 for 20 (ebay)
• 1x CR2032 batteri - $ 2 for 10 (ebay)
• Klar epoxy - $ 20 for en liter (Home Depot)
• Bare noen få gram kreves

• 1x 3 mm kryssfiner - $ 12 for et 4 'x 8' ark (Home Depot)

  Dette kalles vanligvis underlag eller Luaun

• 1x 1/4 "x 1,5" x 48 "Oak Board $ 5 (Home Depot)

  Se etter den retteste og fineste

• Papir (skriverpapir eller noe gjennomsiktig)

Det er omtrent $ 70 dollar totalt, men du vil ende opp med nok lysdioder for to klokker, så det kan være verdt å ta en annen Arduino og et stykke eik og lage to samtidig. Hvorfor ikke?

Trinn 2: Klipp kryssfinerdeler

Dette bør være ganske greit. Klipp en av SVG -filene som starter med "3 mm kryssfiner" fra den vedlagte zip -filen. Bruk først en sag for å gjøre 4x8 -arket til noe som vil passe inn i laserskjæreren din (hvis det ikke var åpenbart)

Du vil kanskje legge merke til at urskiven er speilet - jeg fant ut at med laseren min får jeg en mer skarp kant på bunnen av brettet, så jeg legger ned det fineste treet på treet. Hvis det ikke er tilfelle for deg, bare speil filen og klipp den med høyre side opp. De små flytende delene av bokstavene vil være skjøre, så prøv å unngå å slå noen av dem ut. Jeg anbefaler å justere kuttinnstillingene slik at bokstavene faller ut av seg selv - det er veldig enkelt å bryte midten av en O hvis du stikker noen fastklemte deler ut av arket.

Hvis du bryter et stykke brev ut - er alt ikke tapt. Heng på de små bitene og se fremover til trinnet der vi forbereder ansiktet, og du vil se at vi kan sette dem der de hører hjemme uten for store problemer.

Ikke glem å gravere det blå laget før du klipper det røde.

Trinn 3: Skjær eikedeler

Jeg gjør vanligvis dette før jeg begynner eller etter at jeg er ferdig med å kutte kryssfinerbitene fordi det krever forskjellige kuttinnstillinger og litt oppsett på laseren. Vi trenger en av brikkene med filene "Oak Frame" her. Du vil legge merke til at det er et blått rektangel i filen med de røde kuttelinjene. Tanken her er å bruke et søppelbrett som en jig/fixtur i laseren slik at vi kan skjære fingerleddene inn i endene på brettene på en konsistent måte.

1. Kutt eikebrettet med en sag i 9 "lengder
2. Fest et skrapebrett på lasersengen slik at det ikke lett kan bevege seg.
3. Klipp ut det blå rektangelet. Ikke start eller start laseren på nytt etter dette. Det nye hullet i skrapebrettet er nå vårt referansepunkt for resten av kuttene.
4. Sett eikestykket inn i utskjæringen og skyv det opp i øverste venstre hjørne (forutsatt at opprinnelsen er øverst til venstre. Hvis ikke … er nøkkelen å få endeskjærene på eiken og ha overkanten konsekvent rett, så det kan vær OK uansett hvor du kommer fra). Gjør ditt beste for ikke å flytte utklippstavlen mens du gjør dette.
5. Skjære!

Jeg fant K40 kutt eik ganske bra, men du må justere innstillingene til du får et godt resultat.

Trinn 4: Monter rammen

Gi eikedelene en rask sliping for å forbedre overflaten, legg dem deretter ut og påfør litt lim på fingerskjøtene. Det er viktig at rammen ender opp firkantet (eller matcher ansiktsformen hvis laseren kutter et trapez eller parallellogram). En god måte å sørge for at du får det riktig er å bruke ansiktet som veiledning før limet er tørt.

Dobbeltsjekk plasseringen av funksjonene, bakfra (med forsiden ned):

• De tre hullene for knappene skal være på venstre side og mot baksiden av klokken
• Det eneste hullet for fotoresistoren skal være på toppen og mot baksiden av klokken
• Hakk til strømkabelen skal være nederst og mot baksiden av klokken

Hvis du har en feiljustering med rammens øvre eller nedre kant som er OK så lenge de ikke er humongous. Eksemplet jeg har på bildet er ikke noe problem, en rask sliping får den til å skylle før farging.

Du kan bruke klemmer hvis du har dem, eller også malertape fungerer ganske bra.

Trinn 5: Mal og forbered ansiktet

Først: Maling.

Jeg foretrekker å bruke spraymaling i ansiktet med en ganske nøytral farge. Så langt har jeg brukt forskjellige gråtoner, sølv og gull i ansiktet med gode resultater. Mørkere farger gir bedre kontrast til bokstavene når de belyses. Unngå å pusse ansiktet på grunn av brevenes skjøre natur. Hvis du hadde noen ødelagte bokstavbiter, må du male dem samtidig.

For det andre: Påfør maskeringstape

Maskeringstapen vil tillate oss å fylle ansiktet med epoxy uten at det hele rømmer gjennom hullene. Påfør et lag på baksiden av ansiktet og trykk ned over hele overflaten for å sikre at det fester godt.

For det tredje: Klipp maskeringstape tilbake 1/4 fra kanten. Vi må holde dette klart, slik at vi kan lime ansiktet inn i rammen uten å gjøre maskeringstapen til en permanent funksjon.

Fjerde: Valgfritt - hvis du hadde noen ødelagte bokstavbiter, snu ansiktet og lim dem ned på malertapen på riktig sted.

Trinn 6: Installer lysdiodene

Ta først din LED -stripe og klipp den ved de angitte merkene i 11 stykker som er 11 lysdioder hver. Det skal være en linje som viser hvor du skal kutte midt på de eksponerte kobberputene. Saks eller wire cutters er fine.

Fjern deretter støtten og fest hver stripe ned på "rutenettet" bakplaten. Hvis du graverte retningslinjene for denne delen tidligere, kan du bruke dem som en referanse for å holde ting rett. Avstanden her er ikke superkritisk, du vil sannsynligvis legge merke til at den skifter hvis du ender opp med en stripe som har en loddetinn i det allerede, jeg tror du får en eller annen meter når du kjøper 5m rull.

Viktig: legg merke til den lille pilen og Din/Dout. Vi vil at pilen på den øverste raden skal gå fra venstre til høyre, og deretter reversere på neste rad. Det skal sikksakkes fra øverst til venstre og ende nederst til høyre.

Trinn 7: Lodd lysdiodene

Dette er trolig det mest kjedelige trinnet. Jeg bruker bar 22 gauge wire for å spare innsatsen for å fjerne begge ender av disse korte ledningene.

Klipp 10 hver av disse tre lengdene:

• 3/4"
• 1-1/8"
• 1-1/2"

Hver ledning må bøyes slik at den kan gjøre forbindelsen fra slutten av den ene stripen til begynnelsen av den neste. Jeg tar vanligvis et par gjenstander som jeg kan bøye ledningen rundt - en penn fungerer bra for den korteste, håndtaket til en skrutrekker for den mellomste og en liten stållinjal for den lengste. Du kan kontrollere bøyene dine ved å sette dem på tavlen og se om de når putene og holder seg innenfor retningslinjene.

Lodd disse ledningene mellom endene på stripene for å danne en sammenhengende bane fra øverst til venstre til nederst til høyre - dette burde være ganske selvforklarende på bildene.

Det er vanskelig å holde disse ledningene, og du bør definitivt ikke bruke fingrene fordi de blir veldig varme. Jeg har hatt suksess med et krokodilleklipp, og også dimsen du vil se på bildet. Det kan være lettere å tinne puten først, og deretter holde tråden med en pinsett.

Etter at du har loddet ledningene, kan du justere klaring mellom dem ved å bøye dem med en skrutrekker eller lignende - de skal selvfølgelig ikke berøre.

Jeg tester lysdiodene før jeg går videre, men dette trinnet er valgfritt.

Trinn 8: Fest inngangskabler

Deretter fester vi strøm, jord og data til begynnelsen av LED -stripen og bare strøm og jord til den fjerne enden. Ledningene for inngangssiden skal kuttes omtrent 13 tommer lang - jeg valgte rødt for 5v, gult for data og den blotte ledningen for bakken.

Fjern en del av isolasjonen i toppen/midten av 5v -ledningen nå (se bildet); Vi bruker dette til fotoresistoren senere.

Ytterst på stripen (nede til venstre) fra baksiden bruker du bare to ledninger for 5v og bakken, disse kan være omtrent 5 tommer lange.

Jeg anbefaler å feste ledningene som vist med varmt lim for å forhindre bevegelse. Loddeskjøtene med LED -stripene er spesielt skjøre.

Trinn 9: Monter rutenettet

Det er fire forskjellige typer rutenettstykker, de er merket hvis du graverte dem tidligere:

• 2x Horisontal ende
• 2x vertikal ende
• 10x vertikal
• 10x Horisontal

Lim er valgfritt, men anbefales. Jeg liker å bruke lim fordi vi kan legge en vekt på hele enheten mens den tørker og korrigerer for ikke-flathet som gjør ting lettere generelt.

Installer først de vertikale delene. "End" -bitene går på høyre og venstre side, og fyll deretter i midten med resten.

Installer deretter de horisontale delene. "End" -bitene går på toppen og bunnen, du vil legge merke til at disse ikke har den ekstra lille utsnittet. Resten av de horisontale delene har denne ekstra hakk slik at de fjerner forbindelsestrådene vi loddet tidligere. Juster hakket etter ledningene og alternative sider mens du går.

Sist, hvis du brukte lim, snu forsamlingen med forsiden ned på en flat overflate og legg noe tungt på den mens den tørker.

Trinn 10: Flekk rammen og installer ansiktet

Dette er et godt tidspunkt å beise eikestellet, avhengig av finishen du ønsker. Vi må lime ansiktet på plass, og i dette eksemplet planlegger jeg å bruke en oljefinish på treverket - som vil forstyrre trelimet, så jeg skal bruke det senere. Alternativt kan du bruke en annen type lim som ikke påvirkes.

Deretter må vi sette ansiktet inn i rammen. Det kritiske her er å stille dybden slik at baksiden av klokken ender opp eller under rammens bakside og ikke stikker ut. Det er mange måter å gjøre dette på:

De små rektangulære avstandsstykkene er akkurat passe til å angi avstanden fra framsiden av rammen til ansiktet.

En annen måte å oppnå dette på er å sette rammen med forsiden opp på en flat overflate, deretter stable alle de indre delene (hoppe videre for å se hvordan de går), og til slutt trykke ansiktet ned mot dem. Pass på at ledningene ikke kommer mellom lagene.

Du kan også stable delene og bruke kalipre, hva du vil!

Trinn 11: Hell Epoxy

Støtt ryggen over hele overflaten for å hjelpe maskeringstapen med å bli sittende. Sett den på en jevn overflate.

Bland rundt 5 gram i henhold til instruksjonene som fulgte med epoksyen din. Vanligvis vil de si å blande i en beholder i 6-10 minutter, og sørg for å skrape sidene, deretter overføre til en ren beholder og blande i ytterligere noen minutter eller til den når en viss temperatur.

Hell epoksyen over ansiktet. Jeg prøver å fylle bokstavene først for å minimere luftbobler og deretter dekke resten. Prøv å beskytte det mot støv, og bruk periodisk en varmepistol eller lommelykt for å fjerne bobler.

Trinn 12: Installer LED -rutenett og diffusor

Fjern malertapen fra baksiden av ansiktet etter at epoksyen er ferdig herdet.

Noe for å spre lyset anbefales mellom lysdiodene og baksiden av ansiktet:

• Ingen diffusor gir inntrykk av individuelle lys bak bokstaven
• Et ark med skriverpapir gir et veldig jevnt lys, men det er en bytte med redusert total lysstyrke
• Ett eller to ark hvitt silkepapir er et godt kompromiss
• Svart silkepapir reduserer lysstyrken, men gjør også at de ikke-belyste bokstavene ikke skiller seg så mye ut

Klipp papiret slik at det passer inn i rammen og legg det mellom LED -rutenettet og ansiktet. Sørg for at hjørnet på LED -rutenettet med datakabelen er stilt opp med bokstaven "I" øverst til venstre.

Mens du er i gang, setter du bakplaten inn i rammen og sporer utskjæringsdelen på baksiden av rutenettet med en blyant, dette vil hjelpe til med å justere de mindre delene riktig senere.

Fest LED -rutenettet på plass med varmt lim.

Trinn 13: Legg til tarmene

Lim segmentene som går rundt midten sammen som vist, og lim dem deretter med linjene du sporet på baksiden av LED -rutenettet. Bruk arduino- og mikro -USB -brettet som avstandsstykker for å sikre at de passer.

Lim de små rektangulære avstandsstykkene rundt omkretsen, og pass på at du ikke dekker til hullene for bryterne til venstre og fotoresistoren på toppen.

Bruk varmt lim for å feste Arduino- og mikro -USB -brettene.

Fjern de vinklede toppnålene fra RTC -modulen hvis det er aktuelt. Enten desolder eller bare kutt dem av - vi kommer ikke til å bruke disse.

Til slutt bruker du varmt lim for å feste RTC -modulen nederst til venstre. Jeg anbefaler å bruke bakplaten som en guide for å få den til det perfekte stedet. Tape modulen inn i brettet, glob på litt lim, sett den på plass og skyv modulen nedover til brettet nedenfor.

Trinn 14: Knapper og fotoresistor

Fest bryterne nederst til venstre med varmt lim, og vær oppmerksom på retningen. De fire pinnene på bryterne er parvis forbundet, jeg anbefaler å rotere dem slik at det ene paret er nær bunnen og det andre øverst - dette vil gjøre lodding lettere senere.

Lim fotoresistoren inn øverst - bare sentrer den på hullet i toppen

Trinn 15: Lodding 5v/VCC -tilkoblinger

Alt dette skulle ende opp med å være koblet til VCC -pinnen på Micro USB -bryterkortet.

1. LED -stripe øverst til høyre
2. LED -stripe fra nedre venstre
3. 5V på arduino
4. VCC på RTC -modulen (tredje pinne fra toppen)
5. Fotoresistor

Trinn 16: Loddejordtilkoblinger

Disse skal til slutt alle kobles til VCC -pinnen på mikro -USB -bryterkortet.

1. LED -stripe øverst til høyre
2. LED -stripe fra nedre venstre
3. Arduino GND
4. RTC -modul GND (nederste pinne)

5. Brytere

   Se detaljbildet. Taktile brytere har fire pinner, men bare en kontakt, de er internt koblet i par. Hvis du lodder til begge pinnene for jordledningen, må du sjekke med en ohm -måler for å bekrefte at begge pinnene er på samme side av bryteren, ellers vil du kortslutte den

Trinn 17: Lodd de gjenværende tilkoblingene

1. 10k motstand. Arduino pin A0 til bakken
2. Fotoresistor. Arduino pin A0
3. RTC. Andre til toppen på modulen til arduino -pinne A4
4. RTC. Toppstift på modulen til arduino -pinne A5
5. Bryter 1 (modus/sett). Arduino D2
6. Bryter 2 (opp). Arduino D3
7. Bryter 3 (Ned/Avbryt). Arduino D4
8. LED -data. Arduino D6

Påfør en sjenerøs mengde varmt lim for å feste ledningene, spesielt for å isolere ledningene som kommer fra fotoresistoren og for å størkne bryterne.

Slutt til slutt et CR2032 -batteri i RTC -modulen.

Trinn 18: Last opp fastvare

Du trenger en PC med Arduino IDE for å laste opp fastvaren til Arduino. Her er innstillingene jeg brukte:

• Brett: "Arduino Nano"

• Prosessor: ATmega328P (Old Bootloader)

  I tidligere IDE -versjoner trengte jeg ikke å velge det gamle bootloader -alternativet, men jeg tror det var en endring for å gjenspeile en oppdatering av den offisielle maskinvaren som ikke er tilstede i klonbrettene som er tilgjengelig

• Port: du må finne ut hvilken etter å ha plugget inn kortet

Seks biblioteker kreves, de kan alle bli funnet gjennom Verktøy -> Administrer biblioteker -menyen i IDE:

• Tråd (inkludert som standard tror jeg)
• EEPROM (også inkludert som standard)
• RTClib (Adafruit versjon 1.2.0)
• OneButton (Matthias Hertel versjon 1.2.0)
• SimpleTimer (Alexander Kiryanenko versjon 1.0.0)
• FastLED (Daniel Garcia versjon 3.1.6)

Etter at du har angitt alternativene og installert bibliotekene, bør det være et spørsmål om å kompilere og laste opp til enheten med "last opp" -knappen. For å bekrefte at enheten fungerer kan du åpne den serielle skjermen der det skal være en kort melding ved oppstart.

Trinn 19: Still inn tiden

Du vil kanskje legge merke til at klokken ikke viser noe med det første - dette er forventet. Ved oppstart ser den etter en lagret farge og animasjon i EEPROM, men fordi det ikke er noe i minnet, vet den ikke hva den skal gjøre. Trykk på knapp 2 eller 3 (opp/ned) for å velge en farge, så oppdateres displayet.

Slik stiller du klokken:

1. Hold "Mode/Set" for å gå til klokkeinnstillingsmodus. Timen skal vises.
2. Bruk "Opp" og "Ned/Avbryt" for å velge time (0-23)
3. Trykk på "Mode/Set" for å bytte fra timer til minutter
4. Bruk "Opp" og "Ned/Avbryt" for å velge minutt (0-59)
5. Hold "Mode/Set" for å spare tid og gå tilbake til klokkevisning

Mens du er i "Sett" -modus, holder du "Ned/Avbryt" for å gå tilbake til klokkemodus uten å lagre en ny tid.

Også i "Set" -modus vil "Mode/Set" bytte mellom timer og minutter i tilfelle du må gå tilbake uten å avbryte.

Trinn 20: Legg på baksiden

Legg litt lim på den øvre kanten av avstandsstykkene vi installerte tidligere, og det er slutten på bygget. Jeg anbefaler å la dette stå til slutt, slik at du har en sjanse til å fikse eventuelle ledningsproblemer før alt er forseglet.

Trinn 21: Ferdig

Micro USB -kontakten er der for enkelhets skyld - etter min erfaring er det mye lettere å finne en flott flettet mikrokabel enn mini -USB som passer til Arduino.

Betjeningen er enkel:

• Mode/Set velger en tidsendringsanimasjon
• Opp går gjennom fargene
• Ned går gjennom fargene i den andre retningen

Lysstyrken bør justeres automatisk med lyset i rommet, og dempes når det blir mørkt.