Ordklokke: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

For noen år siden begynte jeg å lage min første Word Clock, inspirert av de fine Instructables som var tilgjengelige. Nå som jeg lagde åtte Word Clocks, som jeg prøver å forbedre hver gang, synes jeg det er på tide å dele min erfaring!

En fordel med min erfaring er at den nyeste versjonen av Word Clock faktisk er ganske enkel: Hvis du har alle komponentene, bør du kunne bygge den på en dag.

Først innsiden av Word Clock

Min nåværende versjon bruker en RGB LED -stripe: Dette er en LED -stripe der hver "lyspære" består av en rød, grønn og blå LED. Ved å kombinere de tre fargene kan (nesten) hver farge opprettes. RGB -ledestripen styres av en inngang (fremdeles litt magi for meg). Så, ved å koble til én ledning, kan du kontrollere alle lysdiodene i stripen!

Bak hver bokstav på forsiden av Word Clock (se senere dette trinnet) skjuler en ledning av RGB -ledestripen. Så når en LED slås på, bør den lyse opp en bokstav. For å oppnå dette brukte jeg en laserskjærer til å kutte ut et rutenett av trebrett. I andre instrukser ble dette rutenettet laget med skumstrimler som er satt sammen i et rutenett. Jeg har også prøvd dette, men dette fungerte ikke for meg. I min første versjon laget jeg imidlertid rutenettet av tynne trelister som jeg limte sammen. Dette fungerer helt fint, men tar mye tid å bygge!

Hjernen til Word Clock er Arduino Nano. Denne lille datamaskinen er i stand til å kontrollere RGB -ledestripen. Du kan finne uendelig mange programmer på internett å rote med, ganske morsomt!

For å unngå mye lodding (som tar tid og er ganske håndverk), bruker jeg en terminaladapter til Arduino Nano. Alt en terminaladapter gjør er å sette oss i stand til å koble ledningene våre til Arduino ved hjelp av skruer.

Selvfølgelig er formålet med enhver klokke, i tillegg til å være pen, å vise tiden. I min Word Clock holder en Real Time Clock -modul (RTC) oversikt over tiden. Tanken med denne modulen er at når du har angitt riktig tid, fortsetter den å tikke (til batteriet er tomt). Jeg jobber med DS3231 RTC, som er ganske billig og mye støtte er tilgjengelig på internett.

Nå er innsiden av Word Clock klar, vi går videre til utsiden

Av erfaring vet jeg at det er viktig å starte prosjektet fra en praktisk base. Det er derfor jeg bygger nesten alle Word -klokkene mine ved hjelp av RIBBA -rammen til IKEA. Fordelen med dette er at du starter med en ramme hvor alle vinkler er pent 90 grader og finishen på utsiden er sømløs. Selvfølgelig kan du bygge din egen ramme hvis du vil, men jeg vil holde meg til RIBBA -rammen.

Ordklokkens ansikt bestemmes av bokstavene som lyset indikerer tiden gjennom. Jeg fant to måter å lage dette ansiktet på:

1. Trykk på gjennomsiktig folie. Du kan skrive ut det negative av bokstavene på folien. Det svarte blekket stammer fra lyset. En ulempe med dette alternativet er at blekket skal være tett nok til å være ugjennomsiktig. En mulig løsning er å skrive ut ansiktet to ganger og stable dem oppå hverandre.
2. Laserskjærepapir. Hvis du kan bruke en laserskjærer, er et alternativ å kutte ut bokstavene fra papir. Hvis papiret er tykt nok, vil det ikke passere noe lys. Du bør imidlertid bruke en 'sjablong' skrift. Denne typen fonter har ingen nære sirkler. Så, for eksempel, vil 'o' ikke bare være et hull i papiret, men faktisk et 'o'.

Hva gjør Word Clock?

Selvfølgelig bør Word Clock fortelle deg tiden. Siden vi bruker en RGB LED -stripe, kan du dessuten lyse opp hvilken som helst bokstav i (nesten) hvilken som helst farge du vil! Du kan angi fargen på de enkelte RGB -lysdiodene ved å programmere Arduino Nano. Hvis du vil kunne endre fargene på lysdiodene i sanntid, kan du legge til en knapp som gjør dette for deg. Siden jeg imidlertid vil holde det enkelt for nå, er dette ikke inkludert i denne instruksjonsboken.

Nylig utviklet jeg en Word Clock som bruker Bluetooth for å angi farger og tid. Hvis jeg finner tid vil jeg legge ut en oppdatering om dette!

Trinn 1: Samle materialer og utstyr

Materialene som trengs:

- RGB-led stripe, 5 volt, 60 leds per meter, individuelt adresserbar. Du trenger rundt 3 meter led stripe. Dette vil for eksempel gjøre: RGB led stripe. 'Ip' står for graden av motstand mot vann. Siden ingen av komponentene vi bruker er vannbestandige, er ip30 -versjonen fin. Pris: 4 euro per meter, så 12 euro.

- Arduino Nano: Arduino Nano. Vær oppmerksom på at det er praktisk å bare en Arduino som pinnene allerede er loddet til Arduino. Pris: 3 euro.

- Terminaladapter for Arduino Nano. Å bruke en terminaladapter vil spare mye tid! De er ganske billige: Terminaladapter Pris: 1 euro.

- RTC DS3231: RTC DS3231. Du kan bruke en annen RTC, men denne viste seg å fungere perfekt! Pris: 1 euro.

- RIBBA-ramme: RIBBA-ramme (23x23cm), svart eller hvit. Pris: 6 euro.

- For ansiktet trenger du enten:

1. Gjennomsiktig folie som er egnet til å skrive ut på (spør din lokale trykkeri!)
2. Kartong som er egnet for laserskjæring (spør laserskjæreren din!)

Pris: 5 euro.

- Jumper ledninger for å koble komponentene. Jeg vet egentlig ikke hvor mange vi trenger, men de er billige og allment tilgjengelige: Jumperwires. Det er praktisk å ha mann-hann, hann-hunn og hunn-hunn ledning, men mann-hann-ledninger vil også gjøre det (med litt ekstra lodding). Pris: 3 euro.

- Strømforsyning. RGB LED -stripen bruker 5V. Det er viktig å ikke overskride denne spenningen, fordi RGB -ledestripene lett blir skadet. Hver LED bruker 20-60mA. Siden vi bruker 169 lysdioder, er strømstyrken som er nødvendig for å drive lysdiodene ganske stor. Derfor anbefaler jeg å bruke minst en 2000mA strømforsyning, for eksempel disse: Strømforsyning. Pris: 5 euro.

- En 400-500 ohm motstand. Pris: ubetydelig.

- En kondensator på 1000 uF. Pris: ubetydelig.

- Ett prototypebrett, for eksempel disse: Protoboard. Pris: 1 euro.

- Et treverk (brett) for å danne baksiden av klokken. Pris: 2 euro.

- En trebånd på ca 3x2cm for å feste baksiden av Word Clock til rammen. Pris: 1 euro.

- To trådmuttere (for å koble til ganger 5 ledninger), tilgjengelig i din lokale byggemarked. Pris: 2 euro.

Totalpris: ca 40 euro.

Utstyret som trengs:

- Blyant- Loddestasjon- Strippingsverktøy- Skrutrekkere- Saks- Dobbeltsidig tape (for å fikse komponentene)- Sag (for å sage tavlen på baksiden av Word Clock)- Et stykke tøy (for å forhindre riper på RIBBA ramme mens du jobber med det)

Trinn 2: Oversikten

Nå har vi alle materialene, det er hyggelig å ha en oversikt over den generelle ideen om Word Clock.

Forsiden av Word Clock består av bokstavene (enten trykt på gjennomsiktig folie eller laserskåret ut av papp). Bak hver bokstav skjuler en ledning av RGB -ledestripen. Siden RIBBA -rammen måler 23x23cm og vi bruker en RGB -ledestripe bestående av 60 leds per meter (så 100cm/60leds = 1,67cm per led), kan vi passe 23cm/1,67 = 13,8 leds på en rad. Siden 0,8 led kan være litt upraktisk, holder vi oss til 13 leds per rad. Siden RIBBA-rammen er firkantet, vil vi (senere) konstruere en 'led-matrise' på 13x13 lysdioder.

Enkelt sagt, Word Clock består av en liten klokke (RTC DS3231) som en gang er satt og fortsetter å tikke. Denne lille klokken kommuniserer tiden til den lille datamaskinen (Arduino Nano). Den lille datamaskinen vet hvilke lysdioder som skal slås på for en bestemt tid. Så den lille datamaskinen sender et signal om datakabelen til RGB -ledestripen og slår på lysdiodene.

Dette høres ganske enkelt ut, ikke sant?:)

Trinn 3: Word Clockens ansikt

Vi bruker 13 lysdioder i en rad og 13 rader, noe som gir en 13x13 led matrise.

Klipping av RGB -ledestripen

Klipp 13 strimler av RGB -ledestripen med en lengde på 13 lysdioder. Du må kutte RGB -ledestripen i midten av de tre kobberovalene.

Montering av de 13 RGB led -stripene

Vi fester de 13 led -stripene til treplaten som er inkludert i RIBBA -rammen. Det er en krok limt på brettet, som enkelt kan fjernes med en skrutrekker. Ved å bruke rutenettet (i forrige trinn) kan du enkelt markere posisjonen til hver led på tavlen. De fleste av RGB led -stripene har en klebrig bakside, slik at du enkelt kan feste dem til brettet. Det er viktig å merke seg retningen til RGB -ledestripen. Pilene på RGB -ledestripen indikerer retningen strømmen strømmer i. Siden vi ønsker å koble til de 13 RGB -ledestripene, må vi lage en kontinuerlig bane for strømmen for å strømme. Nylig klippet IKEA det ene hjørnet av brettet, slik at det er lettere å få brettet ut av rammen. Det er praktisk å bruke dette kutte hjørnet for å få ledningene fra den ene siden av brettet til den andre. Med andre ord, sørg for at den første LED -en er plassert i det avskårne hjørnet.

Lodding av de 13 RGB led -stripene

Nå sitter de 13 RGB led -stripene fast på brettet, vi kan koble dem til med loddejernet. Først må du dispensere litt loddetinn på hver halvdel av kobberovalene. For det andre, klipp av jumperledningene i den ene enden. Igjen, dispensere litt loddetinn på den avisolerte enden av ledningen. Nå, ledet den avisolerte enden av ledningen berøre kobberoval og bruk loddejernet smelte loddetinn og koble dem. Koble GND for en RGB led stripe til GND for neste RGB led strip. Gjør det samme for 5V og datakabler.

Fullfører led -matrisen

Lodd en jumper wire til hver av de tre kobberovalene i den første ledningen i RGB led -matrisen. Som sagt er det praktisk å finne den første ledningen i det avskårne hjørnet av brettet, slik at du enkelt kan få de tre ledningene til den andre siden av brettet.

Trinn 6: Elektronikk

Nå som vi er ferdige med led -matrisen, kan vi begynne å koble komponentene.

Vi vil feste komponentene (Arduino Nano i terminaladapteren, RTC DS3231, wire muttere) på baksiden av brettet som vi laget vår led -matrise på. Du kan bruke dobbeltsidig tape til å fikse komponentene.

RGB led stripe

Sett først Arduino Nano i terminaladapteren. Det er praktisk å plassere terminaladapteren på midten av kortet, siden det må kobles ganske mange ledninger til terminaladapteren. Koble datakabelen til RGB -ledestripen (den midterste ledningen) til en av de digitale portene på Arduino Nano (vanligvis bruker jeg port D6). For å beskytte RGB-ledestripen mot spenningsspisser, kan du sette en 400-500 ohm motstand mellom datakabelen og Arduino.

RTC DS3231

For det andre, fest RTC DS3231 et sted til brettet. Denne modulen trenger fire tilkoblinger: en bakken, en 5V, en SCL og en SDA. Vi bruker ikke SQW- og 32K -porten. Du kan bruke en hunledning til å koble til pinnene på RTC DS3231. Koble SCL til den femte analoge porten (A5) på Arduino Nano. Koble SDA til den fjerde analoge porten (A4) på Arduino Nano.

Trinn 7: Strømforsyningen

Hvilken strømforsyning skal brukes?

Spenning Du kan drive Arduino Nano ved hjelp av et stort raseri av spenninger. 'Vin' -porten kan håndtere 7-12V, 5V-porten kan håndtere 5V (hvilken overraskelse), og du kan drive Arduino Nano ved hjelp av usb-minikabelen. RGB -ledestripen er imidlertid mer kresen i kravene. De fleste produsenter foreskriver en 5V +/- 5% inngang til sine RGB-ledestrips (for mer informasjon, se Neopixels strømforsyning). Derfor bruker vi en 5V strømforsyning.

Nåværende One RGB -LED inneholder faktisk tre separate lysdioder (en rød, grønn og blå) som sammen danner ønsket farge. En av de tre lysdiodene bruker omtrent 20mA. Så en RGB -lysdiode som avgir fargen hvit ved å sette på den røde, grønne og blå lysdioden samtidig bruker 3*20mA = 60mA. Hvis du lyser opp alle 169 RGB -lysdiodene samtidig i fargen hvit, trenger du 169*60mA = 10140mA = 10A*. De vanligste strømforsyningene er ca 2000mA. Så, med andre ord, å lyse opp alle RGB -lysdioder samtidig i fargen hvit er ikke en veldig lys idé **.

Jeg anbefaler å bruke en 5V, 2000mA strømforsyning, siden de er vanlige og ganske billige.

* Vær oppmerksom på at høye strømmer (over 5mA) er farlige! Så vær veldig forsiktig når du slår på Word Clock!

** Det er noen triks for å lyse opp alle RGB -lysdioder samtidig, for eksempel å koble strømforsyningen til begge ender av RGB -ledestripen, eller bruke RGB -lysdiodene med lavere lysstyrke.

Koble til strømforsyningen

Vi kobler strømforsyningen til komponentene. Vi vil koble en 1000 uF kondensator over den positive og negative ledningen til strømforsyningen. Du kan bruke en protoboard for å sikre tilkoblingen (se bildet). Siden vi har ganske mange komponenter som trenger strøm, kobler vi hver av de to ledningene til 5V -strømforsyningen til en trådmutter: vi vil kalle dem den positive ledermutteren (som er koblet til den positive ledningen til strømforsyningen) og negative trådmutter (som er koblet til den negative ledningen til strømforsyningen). Koble nå 5V -ledningene til RGB -ledestripen og RTC DS3231 til den positive trådmutteren. På samme måte kobler du jordledningene (GND) til RGB -ledestripen og RTC DS3231 til den negative trådmutteren. Vi vil drive Arduino Nano gjennom 5V -porten og en av bakkeportene. For å gjøre dette, koble 5V -porten på Arduino til den positive trådmutteren og en av GND -portene til den negative trådmutteren.

Sikring av strømforsyningen

For å unngå å rive i stykker all din godt kablede elektronikk, anbefales det å feste strømledningen til innsiden av RIBBA -rammen. Du kan gjøre dette ved å lage en knute i strømledningen før den går gjennom baksiden av Word Clock. Imidlertid er en mer elegant måte å feste ledningen ved å feste den til innsiden av RIBBA -rammen. Du kan enkelt gjøre dette ved å bruke et lite stykke tre og skru det til innsiden av RIBBA -rammen med to skruer. Fest ledningen til strømforsyningen mellom treverket og RIBBA -rammen. I min siste versjon av Word Clock brukte jeg et lite hengsel (ca. 3 cm) for å feste strømledningen. En fordel med dette er at du ikke trenger å kutte et lite stykke tre.

Trinn 8: Sett alt sammen

Nå har vi skrevet ut eller klippet ansiktet på Word Clock, ferdig led -matrisen og koblet de elektroniske komponentene, det er på tide å sette alle lagene i Word Clock sammen.

1. Sett ansiktet på Word Clock i RIBBA -rammen.
2. Legg et (halvt) ugjennomsiktig papir (vanlig utskriftspapir eller sporingspapir) for å fordele lyset pent langs bokstaven.
3. Sett rutenettet i RIBBA -rammen.
4. Brettet med på den ene siden ledmatrisen og på den andre siden kan de elektroniske komponentene forsiktig settes inn i RIBBA -rammen.

Trinn 9: Opprette baksiden av ordklokken

Baksiden av klokken kan ganske enkelt være laget av treplater. Den fineste måten å gjøre dette på er å sage et brett med samme dimensjoner (ca. 22,5x22,5 cm) som brettet som ble levert i RIBBA -rammen. Bor to hull på baksiden av Word Clock: ett for å feste det til veggen (hvis du vil) og ett for å koble strømledningen til Word Clock.

Så to stykker med en lengde på ca 20cm av trelisten. Disse to strimlene har to funksjoner:

1. Holder treplaten med på den ene siden RGB -ledestripen og på den andre siden de elektroniske komponentene på plass
2. Opprette en overflate som baksiden av Word Clock kan skrus på plass.

Skru disse stripene mot innsiden av RIBBA -rammen, og sørg for at du presser dem tett mot brettet som holder de elektriske komponentene. Deretter kan du sette treplater som du nettopp har saget på toppen av trelistene og fikse det med skruer.

Hvis du vil sette Word Clock på veggen, må du kontrollere at baksiden av Word Clock er godt festet.

Trinn 10: Programmering av Arduino Nano

Hvis du er ny på programmering av Arduino, vil jeg anbefale å først gjøre noen opplæringsprogrammer (for eksempel Blink), som er veldig informative (og morsomme!).

Siden jeg bare er en maskiningeniørstudent, er programmering ikke min favorittdel av prosjektet. Heldigvis er min svoger en master i informatikk, så programmering av Arduino var et stykke kake for ham. Så, alle studiepoengene for programmering er for ham (takk Laurens)!

Grunntanken er at du angir hvilke lysdioder som er en del av hvilket ord. Vær oppmerksom på at den første LED-en er indikert som LED-nummer 0. Så vi har 0-168 lysdioder. Deretter forteller du Arduino hvilke ord som må lyse opp på et bestemt tidspunkt. Du stiller inn tiden på RTC DS3231, slik at Arduino vet hva klokken er nå.

Fargene på lysdiodene til RGB-ledestripen bestemmes av en verdi på 0-255 for rødt, grønt og blått. Så en rød led er betegnet med (rød, grønn, blå) = (255, 0, 0) og en lilla ledet av (reg, grønn, blå) = (255, 0, 255). En LED som ikke brukes har fargen (rød, grønn, blå) = (0, 0, 0).

Du kan gruppere ordene etter formålet:

• En gruppe som alltid lyser opp ('Det', 'er', navnet ditt, etc.)
• En gruppe med ord som angir minuttene
• En gruppe koblingsord ('fortid', 'til', 'halv', 'kvart', etc.)
• En gruppe ord som angir timene
• En gruppe som dekker alle bokstaver som du ikke bruker på nåværende tidspunkt

For hver ordgruppe kan du angi en farge (dette er lettere enn å definere en farge for hvert ord eller til og med bokstav separat).

Du kan laste opp programmet ved å koble Arduino Nano til datamaskinen din ved hjelp av en usb minikabel.

OPPDATERING (januar 2019):

Jeg la til Arduino-filen i Instructable. Filen er skrevet av min svoger, så all æren går til ham! Filen er basert på en Word Clock som bruker knapper for å bytte mellom bestemte fargemoduser og en digital modus. Selvfølgelig kan du programmere knappene slik du liker det

Trinn 11: Ferdig

Hvis alt gikk etter planen, lagde du nettopp din helt egen Word Clock!

Vær så snill, hvis du har noen anbefalinger, ikke tvil om å kommentere! Jeg skal prøve å svare på dem, men siden tiden min er begrenset, kan det ta en stund.