שעון מילים: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

לפני כמה שנים, התחלתי להכין את שעון Word הראשון שלי, בהשראת הוראות ההנחיה הנחמדות שיש. עכשיו כיצרתי שמונה שעוני Word, אותם אני מנסה לשפר בכל פעם, אני חושב שהגיע הזמן לחלוק מניסיוני!

יתרון מניסיוני הוא שהגרסה העדכנית ביותר של שעון Word שלי היא למעשה פשוטה למדי: אם יש לך את כל הרכיבים, אתה אמור להיות מסוגל לבנות אותו ביום אחד.

ראשית, החלק הפנימי של שעון המלים

הגרסה הנוכחית שלי משתמשת בפס לד RGB: זוהי רצועת לד בה כל 'נורה' מורכבת מנורית אדומה, ירוקה וכחולה. על ידי שילוב שלושת הצבעים ניתן ליצור (כמעט) כל צבע. רצועת ה- LED של RGB נשלטת על ידי קלט אחד (עדיין קצת קסם בעיני). אז, על ידי חיבור חוט אחד, אתה יכול לשלוט בכל הנורות ברצועה!

מאחורי כל אות על פני שעון המלים (אנא עיינו בשלב זה מאוחר יותר) מסתתר מנורה אחת של רצועת ה- RGB. לכן, כאשר מדליק אחד נדלק, הוא צריך להדליק אות אחת. לשם כך השתמשתי בחותך לייזר כדי לחתוך רשת של לוח עץ. במדריכים אחרים, רשת זו נוצרה באמצעות רצועות קצף המחוברות לרשת. ניסיתי גם את זה, אבל זה לא הסתדר לי. עם זאת, בגרסה הראשונה שלי, הכנתי את הרשת מפסים מעץ דקים שהדבקתי זה לזה. זה עובד בסדר גמור, אבל לוקח הרבה זמן לבנות!

המוח של שעון המילים הוא הארדואינו ננו. מחשב זעיר זה מסוגל לשלוט ברצועת ה- LED של RGB. אתה יכול למצוא אינסוף תוכניות באינטרנט להתעסק איתן, די כיף!

כדי להימנע מהלחמה רבה (שלוקח זמן וזה די מלאכה), אני משתמש במתאם מסוף ל- Arduino Nano. כל מה שמתאם מסוף עושה הוא לאפשר לנו לחבר את החוטים שלנו ל- Arduino באמצעות ברגים.

כמובן, מטרתו של כל שעון, מלבד היותו יפה, היא להציג את השעה. בשעון Word שלי, מודול שעון בזמן אמת (RTC) עוקב אחר הזמן. הרעיון של מודול זה הוא שברגע שתגדיר את השעה הנכונה, הוא ממשיך לתקתק (עד שהסוללה שלו מתה). אני עובד עם ה- DS3231 RTC, שהוא די זול והרבה תמיכה זמינה באינטרנט.

כעת החלק הפנימי של שעון המלים ברור, אנו ממשיכים כלפי חוץ

מניסיון אני יודע שחשוב להתחיל את הפרויקט שלך מבסיס נוח. לכן אני בונה כמעט את כל שעוני Word שלי באמצעות מסגרת RIBBA של איקאה. היתרון בכך שאתה מתחיל עם מסגרת שכל הזוויות שלה 90 מעלות יפה והגימור מבחוץ חלק. כמובן שאתה יכול לבנות מסגרת משלך אם תרצה, אבל אני הייתי דבק במסגרת RIBBA.

פני שעון המלים נקבעים על פי האותיות שדרכן האור מציין את השעה. מצאתי שתי דרכים ליצור את הפנים האלה:

1. הדפסה על נייר כסף שקוף. אתה יכול להדפיס את השלילי של האותיות על נייר הכסף. הדיו השחור מונע את האור. חסרון של אפשרות זו הוא שהדיו צריך להיות צפוף מספיק כדי שלא יהיה שקוף. פתרון אפשרי הוא להדפיס את הפנים פעמיים ולערום אחת על השנייה.
2. נייר חיתוך בלייזר. אם אתה מסוגל להשתמש בחותך לייזר, אפשרות היא לחתוך את האותיות מנייר. אם הנייר סמיך מספיק, לא יעבור אור. עם זאת, עליך להשתמש בגופן 'סטנסיל'. לגופנים מסוג זה אין מעגלים קרובים. כך, למשל, ה- 'o' לא יהיה רק חור בנייר, אלא בעצם 'o'.

מה עושה שעון המלים?

כמובן שעון Word צריך לספר לך את השעה. חוץ מזה, מכיוון שאנו משתמשים ברצועת לד מסוג RGB, אתה יכול להאיר כל אות (כמעט) בכל צבע שאתה רוצה! אתה יכול להגדיר את הצבע של נוריות ה- RGB הבודדות על ידי תכנות ה- Arduino Nano. אם אתה רוצה להיות מסוגל לשנות את צבעי הלדים בזמן אמת, תוכל להוסיף כפתור שעושה זאת עבורך. עם זאת, מכיוון שאני רוצה לשמור על זה פשוט לעת עתה, זה לא נכלל במדריך זה.

לאחרונה, פיתחתי שעון Word שעושה שימוש ב- Bluetooth כדי להגדיר את הצבעים ואת השעה. אם אמצא את הזמן אפרסם עדכון בנושא זה!

שלב 1: איסוף חומרים וציוד

החומרים הדרושים:

- רצועה בהובלת RGB, 5 וולט, 60 נוריות למטר, ניתן להתייחסות בנפרד. אתה צריך בערך 3 מטרים של רצועת לד. לדוגמה, זה יעשה: רצועת LED RGB. ה- 'ip' מייצגים את מידת ההתנגדות למים. מכיוון שאף אחד מהרכיבים שבהם אנו משתמשים אינו עמיד בפני מים, גרסת ה- ip30 בסדר. מחיר: 4 אירו למטר, כך 12 אירו.

- Arduino Nano: Arduino Nano. שימו לב שזה נוח אך לא ארדואינו שהסיכות שלו כבר מולחמים ל- Arduino. מחיר: 3 אירו.

- מתאם מסוף עבור Arduino Nano. שימוש במתאם מסוף יחסוך הרבה מאוד זמן! הם די זולים: מתאם מסוף מחיר: 1 אירו.

- RTC DS3231: RTC DS3231. אתה יכול להשתמש ב- RTC אחר, אבל זה הוכיח שהוא עובד מצוין! מחיר: 1 אירו.

- מסגרת RIBBA: מסגרת RIBBA (23x23 ס מ), שחור או לבן. מחיר: 6 אירו.

- לפנים אתה צריך:

1. נייר כסף שקוף להדפסה עליו (שאל את בית הדפוס המקומי!)
2. קרטון שמתאים לחיתוך בלייזר (שאל את חותך הלייזר שלך!)

מחיר: 5 יורו.

- חוטי מגשר לחיבור הרכיבים. אני לא ממש יודע כמה אנחנו צריכים, אבל הם זולים וזמינים: חוטי מגשר. נוח שיהיו חוטים זכר-זכר, נקבה-נקבה ונקבה-נקבה, אולם גם חוטי זכר-זכר יעשו זאת (עם מעט הלחמה נוספת). מחיר: 3 אירו.

- ספק כוח. רצועת ה- LED RGB משתמשת ב -5 וולט. חשוב לא לחרוג מהמתח הזה, כי רצועות ה- LED של RGB ניזוקות בקלות. כל לד משתמש ב- 20-60mA. מכיוון שאנו משתמשים ב -169 נוריות, הספק הדרוש להנעת הנורות הוא די גדול. לכן, אני ממליץ להשתמש לפחות באספק כוח של 2000mA, כגון: ספק כוח. מחיר: 5 אירו.

- נגד אחד של 400-500 אוהם. מחיר: זניח.

- קבל 1000 uF. מחיר: זניח.

- לוח אב טיפוס אחד, כגון: Protoboard. מחיר: 1 אירו.

- פיסת עץ (לוח) ליצירת גב השעון. מחיר: 2 אירו.

- רצועת עץ של כ 3x2 ס מ לחיבור החלק האחורי של שעון ה Word למסגרת. מחיר: 1 אירו.

- שני אגוזי חוט (לחיבור פעמים 5 חוטים), להשיג בחנות העשייה המקומית שלך. מחיר: 2 אירו.

מחיר כולל: כ -40 אירו.

הציוד הדרוש:

- עיפרון- תחנת הלחמה- כלי הפשטה- מברגים- מספריים- סרט דו צדדי (לתיקון הרכיבים)- מסור (לניסור הלוח בחלק האחורי של שעון Word)- פיסת בד (למניעת שריטות על ה- RIBBA מסגרת בזמן העבודה עליה)

שלב 2: סקירה כללית

עכשיו יש לנו את כל החומרים, נחמד לקבל סקירה כללית של הרעיון הכללי של שעון המלים.

פניו של שעון המלים מורכבים מהאותיות (מודפסות על נייר כסף שקוף או שגזרות בלייזר מקרטון). מאחורי כל אות מסתתר מנורה אחת של רצועת ה- RGB. מכיוון שמסגרת ה- RIBBA בגודל 23x23 ס"מ ואנו משתמשים ברצועת לד מסוג RGB המורכבת מ -60 נורות למטר (כך 100 ס"מ/60 לדים = 1.67 ס"מ לכל לד), אנו יכולים להתאים 23 ס"מ/1.67 = 13.8 נורות בשורה אחת. מכיוון ש- 0.8 LED עשוי להיות מעט לא נוח, אנו מקפידים על 13 נוריות בכל שורה. מכיוון שמסגרת ה- RIBBA מרובעת, נבנה (מאוחר יותר) 'מטריקס לד' של 13x13 נוריות.

במילים פשוטות, שעון Word מורכב משעון קטן (RTC DS3231) שפעם התקבע, ממשיך לתקתק. השעון הקטן הזה מעביר את הזמן למחשב הזעיר (הארדואינו ננו). המחשב הזעיר יודע אילו נוריות צריכות להידלק לזמן מסוים. אז, המחשב הזעיר שולח אות למרות חוט הנתונים לרצועת ה- LED של RGB ומדליק את האורות.

זה נשמע די פשוט, לא ?!:)

שלב 3: פניו של שעון המלים

נשתמש ב -13 נוריות בשורה אחת וב -13 שורות, מה שמסתכם במטריצת LED בגודל 13x13.

חיתוך רצועת ה- LED של RGB

חותכים 13 רצועות של רצועת ה- LED RGB באורך של 13 נוריות. עליך לחתוך את רצועת ה- LED RGB באמצע שלושת אליפסי הנחושת.

הרכבת 13 רצועות הלד RGB

אנו מדביקים את 13 רצועות הלד ללוח העץ הכלול במסגרת RIBBA. יש קרס מודבק ללוח, אותו ניתן להסיר בקלות בעזרת מברג. באמצעות הרשת (של השלב הקודם), תוכלו לסמן בקלות את המיקום של כל לד על הלוח. לרוב רצועות ה- LED של RGB יש גב דביק, כך שתוכל להדביק אותן בקלות על הלוח. חשוב לציין את הכיוון של רצועת ה- LED RGB. החצים ברצועת הוביל RGB מציינים את הכיוון אליו זורם הזרם. מכיוון שאנו רוצים לחבר את 13 רצועות הלדים RGB, עלינו ליצור נתיב רציף לזרימת הזרם. לאחרונה חתכה איקאה פינה אחת של הלוח, כך שקל יותר להוציא את הלוח מהמסגרת. נוח להשתמש בפינה החתוכה הזו כדי להעביר את החוטים מצד אחד של הלוח לשני. במילים אחרות, ודא כי הלד הראשון ממוקם בפינה החתוכה.

הלחמת 13 רצועות הלד RGB

כעת 13 רצועות הלדים RGB תקועות על הלוח, נוכל לחבר אותן באמצעות מגהץ הלחמה. ראשית, הוציאו מעט הלחמה על כל חצי מאליפסות הנחושת. שנית, חתכו את חוטי המגשר בקצה אחד. שוב, הוציא מעט הלחמה על הקצה המופשט של החוט. כעת, הוביל את הקצה המופשט של החוט לגעת באליפסה הנחושת ולהשתמש בברזל הלחמה להמיס את הלחמה ולחבר אותם. חבר את ה- GND של רצועת לד אחת של RGB ל- GND של פס ה- RGB הבא. לעשות את אותו הדבר עבור 5V וחוטי הנתונים.

סיום מטריצת ה- LED

הלחם חוט מגשר לכל אחד משלושת אליפולי הנחושת של המוביל הראשון של מטריצת ה- RGB. כאמור, נוח לאתר את הלייד הראשון בפינת החיתוך של הלוח כך שתוכל להעביר את שלושת החוטים בקלות לצד השני של הלוח.

שלב 6: אלקטרוניקה

כעת סיימנו את מטריצת ה- LED שלנו, נוכל להתחיל לחבר את הרכיבים.

נדביק את הרכיבים (Arduino Nano במתאם הטרמינל, RTC DS3231, אגוזי תיל) לחלק האחורי של הלוח שעליו הכנו את מטריצת הלד שלנו. אתה יכול להשתמש בסרט הדו-צדדי לתיקון הרכיבים.

רצועת LED RGB

ראשית, הכנס את הארדואינו ננו למתאם הטרמינל. נוח למקם את מתאם הטרמינל באמצע הלוח, מכיוון שצריך לחבר לא מעט חוטים למתאם הטרמינל. חבר את חוט הנתונים של רצועת ה- LED RGB (החוט האמצעי) לאחת היציאות הדיגיטליות של ה- Arduino Nano (בדרך כלל אני משתמש ביציאה D6). כדי להגן על רצועת ה- LED RGB מפני קוצים מתח, אתה יכול לשים נגד 400-500 אוהם בין חוט הנתונים לבין Arduino.

RTC DS3231

שנית, הדבק את ה- RTC DS3231 אי שם ללוח. מודול זה זקוק לארבעה חיבורים: קרקע אחת, אחת 5V, אחת SCL ואחד SDA. איננו משתמשים ביציאת SQW ו- 32K. אתה יכול להשתמש בחוט נקבה כדי להתחבר לפינים של ה- RTC DS3231. חבר את ה- SCL ליציאה האנלוגית החמישית (A5) של ה- Arduino Nano. חבר את ה- SDA ליציאה האנלוגית הרביעית (A4) של ה- Arduino Nano.

שלב 7: ספק הכוח

באיזה ספק כוח להשתמש?

מתח אתה יכול להפעיל את ה- Arduino Nano באמצעות זעם רחב של מתח. יציאת 'Vin' יכולה להתמודד עם 7-12V, יציאת 5V יכולה להתמודד עם 5V (איזו הפתעה) ותוכל להפעיל את ה- Arduino Nano באמצעות כבל המיני USB. עם זאת, רצועת ה- LED של RGB בררנית יותר בדרישותיה. רוב היצרנים רושמים קלט של 5V +/- 5% לרצועות ה- LED של RGB (למידע נוסף ראה הפעלה של Neopixels). לכן, נשתמש באספקת 5V.

ה- LED הנוכחי של RGB מכיל למעשה שלוש נוריות נפרדות (אדום, ירוק וכחול) שיוצרות יחד את הצבע הרצוי. אחד משלושת הנורות משתמש בכ -20mA. אז, LED RGB הפולט את הצבע הלבן על ידי הנחת הדלק האדום, הירוק והכחול בו זמנית משתמש ב -3*20mA = 60mA. אם אתה מאיר את כל 169 נוריות RGB בבת אחת בצבע הלבן, אתה צריך 169*60mA = 10140mA = 10A*. ספקי הכוח הנפוצים ביותר הם בערך 2000mA. אז, במילים אחרות, להאיר את כל נוריות ה- RGB בבת אחת בצבע הלבן אינו רעיון בהיר במיוחד **.

אני ממליץ להשתמש בספק כוח של 5V, 2000mA, מכיוון שהם נפוצים וזולים למדי.

* שימו לב שזרמים גבוהים (מעל 5mA) מסוכנים! לכן, אנא היזהר מאוד בעת הפעלת שעון Word!

** ישנם כמה טריקים להאיר את כל נוריות ה- RGB בבת אחת, כגון חיבור אספקת החשמל לשני קצות רצועת ה- LED של RGB, או שימוש בעמותות RGB בהירות נמוכה יותר.

חיבור ספק הכוח

נחבר את ספק הכוח לרכיבים. נחבר קבל 1000 uF על החוט החיובי והשלילי של ספק הכוח. אתה יכול להשתמש בלוח פרוטובארד כדי לאבטח את החיבור (ראה תמונה). מכיוון שיש לנו לא מעט רכיבים הדורשים חשמל, אנו מחברים כל אחד משני החוטים של ספק הכוח 5V לאום חוט אחד: נקרא להם אגוז החוט החיובי (המחובר לחוט החיובי של ספק הכוח) ושלילי. אגוז חוט (המחובר לחוט השלילי של ספק הכוח). כעת, חבר את חוטי 5V של רצועת ה- LED RGB ואת ה- RTC DS3231 לאום החוט החיובי. באופן דומה, חבר את חוטי הקרקע (GND) של רצועת ה- RGB וה- RTC DS3231 לאום החוט השלילי. נפעיל את ה- Arduino Nano דרך יציאת 5V שלו ואחת מיציאות הקרקע שלו. לשם כך, חבר את יציאת 5V של הארדואינו לאום החוט החיובי ואחת מיציאות ה- GND לאום החוט השלילי.

אבטחת אספקת החשמל

כדי להימנע מקריעת כל האלקטרוניקה המחוברת להפליא, מומלץ לחבר את כבל ספק הכוח לחלק הפנימי של מסגרת ה- RIBBA. תוכל לעשות זאת פשוט על ידי יצירת קשר בכבל החשמל לפני שהוא עוזב בחלק האחורי של שעון Word. עם זאת, דרך אלגנטית יותר היא לאבטח את הכבל על ידי הצמדתו לחלק הפנימי של מסגרת ה- RIBBA. אתה יכול לעשות זאת בקלות על ידי שימוש בחתיכת עץ קטנה והברגה בחלק הפנימי של מסגרת ה- RIBBA באמצעות שני ברגים. מהדקים את כבל ספק הכוח בין פיסת העץ למסגרת ה- RIBBA. בגרסה האחרונה של שעון Word, השתמשתי בציר קטן (כ -3 ס מ) כדי לאבטח את כבל החשמל. היתרון של זה הוא שאתה לא צריך לחתוך פיסת עץ קטנה.

שלב 8: הרכבת הכל ביחד

כעת הדפסנו או חתכנו את פני שעון Word, סיימנו את מטריצת ה- LED וחיברנו את הרכיבים האלקטרוניים, הגיע הזמן לחבר את כל השכבות של שעון Word.

1. שים את פני שעון המלים במסגרת ה- RIBBA.
2. הניחו נייר אטום (למחצה) (נייר הדפסה רגיל או נייר עקיבה) כדי להפיץ יפה את האור לאורך האות.
3. שים את הרשת במסגרת ה- RIBBA.
4. הלוח עם צד אחד של מטריצת הלד ובצד השני ניתן להכניס בזהירות את הרכיבים האלקטרוניים למסגרת ה- RIBBA.

שלב 9: יצירת גב השעון של Word

החלק האחורי של השעון יכול להיות פשוט עשוי לוח עץ.הדרך הטובה ביותר לעשות זאת היא לנסר חתיכת לוח באותן מידות (בערך 22.5x22.5 ס מ) כמו הלוח שסופק במסגרת RIBBA. מקדחים שני חורים בחלקו האחורי של שעון Word: אחד לחיבורו לקיר (אם תרצו) ואחד עבור כבל החשמל כדי לעזוב את שעון Word.

ראיתי שני חלקים באורך של כ -20 ס מ מרצועת העץ. לשתי רצועות אלה יש שתי פונקציות:

1. החזקת לוח העץ עם צד אחד של רצועת ה- LED של RGB ובצד השני הרכיבים האלקטרוניים במקום
2. יצירת משטח שעליו ניתן להבריג את החלק האחורי של שעון Word.

כעת, הברג את הרצועות הללו על החלק הפנימי של מסגרת ה- RIBBA וודא כי אתה לוחץ אותן חזק אל הלוח המחזיק את הרכיבים החשמליים. לאחר מכן, תוכל לשים לוח עץ שזה עתה ניסרת על גבי רצועות העץ ולתקן אותו באמצעות ברגים.

אם אתה רוצה לשים את שעון Word על הקיר, וודא שחלקו האחורי של שעון Word מחובר היטב.

שלב 10: תכנות ה- Arduino Nano

אם אתה חדש בתכנות Arduino, הייתי ממליץ קודם כל לבצע כמה הדרכות (כגון Blink), שהן אינפורמטיביות (ומהנות מאוד).

מכיוון שאני רק סטודנט להנדסת מכונות, תכנות הוא לא החלק האהוב עלי בפרויקט. למרבה המזל, גיסי הוא תואר שני במדעי המחשב, כך שתכנות הארדואינו היה חתיכת עוגה עבורו. אז כל הקרדיטים לתכנות הם בשבילו (תודה לורנס)!

הרעיון הבסיסי הוא שאתה מציין אילו נוריות הן חלק מאיזו מילה. שים לב שהדלק הראשון מצוין כמספר לד 0. אז יש לנו 0-168 נוריות. לאחר מכן, אתה אומר לארדואינו אילו מילים צריכות להאיר בזמן מסוים. אתה מגדיר את השעה ב- RTC DS3231, כך שהארדואינו יידע מה השעה הנוכחית.

צבעי הנורות של רצועת הלדים RGB נקבעות לפי הערך 0-255 לאדום, ירוק וכחול. אז, LED אדום מסומן ב- (אדום, ירוק, כחול) = (255, 0, 0) וסגול בהנהגת (reg, ירוק, כחול) = (255, 0, 255). לד שאינו בשימוש יש את הצבע (אדום, ירוק, כחול) = (0, 0, 0).

אתה יכול לקבץ את המילים לפי מטרתן:

• קבוצה שתמיד מאירה ('זה', 'היא', שמך וכו ')
• קבוצה למילים המציינות את הדקות
• קבוצת מילות צימוד ('עבר', 'אל', 'חצי', 'רבע' וכו ')
• קבוצת מילים המציינת את השעות
• קבוצה המכסה את כל האותיות שאינך משתמש בהן כרגע

לכל קבוצת מילים ניתן להגדיר צבע (זה קל יותר מהגדרת צבע לכל מילה או אפילו אות בנפרד).

אתה יכול להעלות את התוכנית שלך על ידי חיבור ה- Arduino Nano למחשב שלך באמצעות כבל מיני USB.

עדכון (ינואר 2019):

הוספתי את קובץ ה- Arduino ל- Instructable. הקובץ נכתב על ידי גיסי, כך שכל הקרדיט מגיע לו! הקובץ מבוסס על שעון וורד באמצעות כפתורים כדי לעבור בין מצבי צבע מסוימים למצב דיגיטלי. כמובן שתוכל לתכנת את הכפתורים כפי שאתה אוהב

שלב 11: סיום

אם הכל הלך לפי התוכנית, פשוט הכנת את שעון Word משלך!

אנא, אם יש לך המלצות, אל תהסס להגיב! אנסה לענות עליהן, אך מכיוון שהזמן שלי מוגבל, זה יכול לקחת זמן.