שעון הנפשה SMART LED מחובר לאינטרנט עם לוח בקרה מבוסס אינטרנט, שרת זמן מסונכרן: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

סיפורו של השעון הזה חוזר דרך ארוכה - יותר מ -30 שנה. אבא שלי היה חלוץ הרעיון הזה כשהייתי רק בן 10, הרבה לפני מהפכת הלדים - חזרה כאשר LED הוא 1/1000 בהירות הזוהר המסנוור הנוכחי שלהם. חידוש אמיתי, הוא מקודד בשפת הרכבה ויד חיבר כל LED בודד (הישג מרשים של סבלנות ונחישות)! הגרסה המקורית שלו עובדת עד היום.

רציתי להעלות את זה מהמקום שבו הוא הפסיק ולמנף את ההתקדמות הטכנולוגית כדי ליצור שעון יפה שמחובר לאינטרנט, צבעוני, כיף לשחק איתו ומלא עניין. זה מתקדם עד לנקודה שבה היינו רוצים לשחרר את השעון לציבור כפרויקט קוד פתוח, אך גם לספק מוצרים מוגמרים למעוניינים לרכוש. צפה בקמפיין האינדיגוגו שלנו אם אתה מוצא את עצמך מעוניין לתמוך!

השעון כפי שהוא עומד היום כולל שלל תכונות והוא מוצר מוגמר ומתפקד במלואו. אנו מרוצים מאוד מאיך שזה יצא הן מבחינת האיכות והן מבחינת הפונקציונליות אך גם מבחינת מערך התכונות והיציבות. השעון מסונכרן כל דקה עם שרת זמן המבטיח שהזמן תמיד יהיה מושלם. משתמשים צריכים להגדיר רק את אזור הזמן פעם אחת, להפעיל את מצב חיסכון הקיץ והם לעולם לא יצטרכו לדאוג לגבי הגדרת השעון שוב!

52 אנימציות שונות עם צבע מתכוונן, מהירות ובהירות מעניקות למשתמש שליטה מדויקת ושונות אינסופית. מצבים מועדפים נשמרים בזיכרון. ניתן להגדיר טיימרים קלים ואירועים יומיים המאפשרים למשתמשים לקבל הודעה חזותית בזמן הנבחר. מצבי חג מיוחדים יכולים להוסיף לביתכם חגיגות במהלך ליל כל הקדושים, ראש השנה או חג המולד. יש לנו אפילו מצב מיוחד ליום הפי שבו השעון מחיה את הספרות של פי במשך 100 ספרות בכל שעה.

השעון מופעל על ידי צומת MCU ESP8266 מחובר לאינטרנט ומתוכנת באמצעות שפת הארדואינו וספריות c ++ הפופולריות המגיעות כסטנדרט בפלטפורמת הארדואינו. רוצה להכין אחד? הנה איך:

שלב 1: הרכבת החומרים

לפניכם רשימה מלאה של כל מה שתצטרכו עם מחירים וקישורים.

• 18 "קוטר 1" עובי עגול עץ עגול - 10.40 $ - לוז
• אקריליק מפזר אור - $ 5.79 + $ 6.55 משלוח = $ 12.34 מאמזון
• (2) מחרוזות LED קבועות מראש של 50 - 11.67 $ x 2 = 23.34 $ מאיביי
• פולטת צד LED - 26.62 $ מ- Adafruit
• ESP 8266 Node MCU - $ 8.39 מאמזון
• זנב 2.5 מ"מ - $ 6.99 (חבילה של 10) מאמזון
• לוח מעגלים של 4 ס"מ על 6 ס"מ - $ 9.99 (חבילה של 10 - תצטרך 1) מאמזון
• בלוקי מסוף - $ 7.99 (חבילה של 20 - תצטרך 5)
• חתיכת אורן 1x8 - 4.79 $ מ- Lowes
• 1/4 פיסת חומר ריצוף עץ (לדוכן) מספר פריט 422633 - $ 10.48 מ- Lowes
• (1) ספק כוח 5v, 5a - $ 14.99 מאמזון
• חומר גיבוי של 2.7 מ"מ (פריט 757295000023) - $ 10.98 מבית הום דיפו
• (20) ברגי עץ שחור #6 - $ 6.83 - אמזון
• מעיל כתם ושקוף. מומלץ גימור כללי! - כ -20 $ מ- Woodcraft
• (2) אגוזים שחורים 1/4-20 (פריט 755801) - 1.38 $ מ- Lowes
• (2) ברגי ראש תבנית שחורים 1/4-20 (פריט 755806) - $ 1.49

המחיר הכולל של הפריטים הרשומים כאן: $ 177.38

כלים נחוצים:

1. מכונת CNC
2. אקדח דבק חם
3. מלחם
4. Dremel או קובץ יד
5. חשפניות חוטים

שלב 2: הכירו את דף האינטרנט

החלק הזה הוא מה שהופך את השעון למהנה ומגניב כאחד. דף האינטרנט מחולק לארבעה חלקים: הגדרות כלליות, צבע, אנימציות טבעת והנפשות מספרים.

• הגדרות כלליות - סעיף זה כולל התאמות כגון חיסכון בקיץ, אזור זמן וכו '. כמו כן, בדף זה קיימת אפשרות לשמור ולזכור שלוש תצורות שעון שונות. זה מאפשר למשתמש לשמור סצנות אהובות. כל ההגדרות נשמרות ב- eeprom (זיכרון לא נדיף); בנוסף, ההגדרה הנוכחית נשמרת תמיד כך שבמקרה של הפסקת חשמל השעון יתאושש מהמקום שבו הוא הפסיק.
• אפשרויות צבע - כל היבט של השעון ניתן להתאמה אישית. כדי לשנות את הצבע של כל אלמנט פשוט לחץ על הכפתור המתאים לאלמנט שברצונך לשנות ולאחר מכן לחץ על גלגל הצבעים. בתוך גלגל הצבעים לבן טהור. מחוץ לגלגל הצבעים מכבה את הנורית.
• אנימציות טבעת - אנימציות טבעת הן אירועים שקורים בכל דקה (כלומר אנימציות שמקדמות את הדקה) או פעילות מעניינת כמו מטוטלת. בחר כאן ממגוון אפשרויות
• אנימציות מספר - הנפשות המספרים הן תצוגות אור שאינן מקושרות לאירוע זמן. הם יוצרים מצבי רוח או עניין. יש כאן 52 אפשרויות שונות וניתן להפוך אותן למעניינות עוד יותר על ידי התאמת הבהירות או המהירות באמצעות פסי המחוון.

Html ו- javascript לדף זה כלולים בקוד המקור המתארח ב- github. עוד מעט נגיע לזה.

שלב 3: הכינו את קבצי ה- CNC

עבודות הבנייה של מכונת ה- CNC לוחצות על מכונת ה- CNC שלך. אבל כפי שכולם יודעים, עבודת CNC היא 95% התקנה ו -5% חיתוך! כמה מילים על ההתקנה חשובות כאן.

ראשית, קניית מתקן מוצק היא חיונית. אני בוחר להחזיק את ריק העץ בעזרת מלחציים אלה. הם עובדים מדהים והם חזקים מאוד! כדי שלא יפגעו בעץ, הנחתי כמה פיסות גומי קטנות בין אזור המגע לעץ (זה לא יפחית את כוח ההידוק). מעבר להיותו חזק להפליא, יתרון מרכזי נוסף של מהדקים אלה הוא העובדה שהגובה הכולל של המהדק נמצא מתחת למשטח העבודה כך שלעולם אין סכנת התנגשות. אם אין לך מהדקים אלה זמינים סרט דו צדדי יכול לעבוד. לא משנה מה השיטה שלך, הקפד על החזקות חזקות ויישור נכון של תבואה.

הערה חשובה: יהיה עליך להפוך את השעון ואת ה- CNC משני צידי המכונה, לכן הקפד להוסיף לאינדקס את פיסת העץ שלך. וודא שאתה יכול להפוך אותו ולהיות בדיוק באותו מקום. זה חיוני לחיתוך שעון טוב!

עכשיו כמה הערות על עבודת CAD ו- CAM.

קובץ ה- Cad (ProductionClockMaster.3dm) הוא קובץ Rhino3d ויש בו את כל שכבות ה- CAD הדרושות לשעון. אם אתה צריך פורמט כללי יותר, כללתי גם ייצוא *dxf של השכבות הקדמיות והאחוריות של השעון. זה צריך להיות כל המידע שאתה צריך.

עבודת ה- CNC CAM מחולקת ל -9 פעולות CNC נפרדות. קבצי ה- gcode בפועל של Mach3 כלולים במאגר GitHub כמו גם בקבצי VCarve שהפיקו אותם (אם אתה צריך לפתוח אותם ולייצא באמצעות מעבד פוסט אחר).

כל הקבצים לפרויקט זמינים ב- GItHub. להלן פירוש הקבצים. הם יחסית מסבירים את עצמם אבל הנה קצת עזרה נוספת לברור כל בלבול אפשרי. חמשת הקבצים הראשונים מפורטים לפי סדר חיתוך. שם הקובץ מסתיים בסוגריים בגודל של כלי החיתוך. כך למשל - 01_ כיסים אחוריים_ v1.8_ (1-2 אינץ ')

• שם קובץ זה מתחיל ב- 01 ולכן זהו הפעולה הראשונה.
• זה יחתוך את הכיסים האחוריים.
• זוהי גירסה 1.8 (התחלתי עם 0.0 כך שזה אומר לך כמה טעויות עשיתי!)
• השתמש בכלי חיתוך בגודל 1/2 אינץ '

בנוסף לחמש פעולות גושי העץ הללו, קיימות שתי פעולות דוכן, פעולת אלמנט אקרילי ופעולת לוחית מכסה אחורית.

פעולה ייחודית היא פעולת ה- CNC עם חריץ T. זה מספק ערוץ לברגים על מעמד שולחן העבודה להחליק לתוכם. תזדקק למעט חריץ T כמו זה שמוצג בתצלום למעלה.

שוב, אם אתה צריך משהו אחר מאשר מעבד הדואר הרגיל של Mach3, פתח את קבצי VCarve וייצא בפורמט המקומי שלך. השלב הבא למעשה נעבור בחיתוך הליבה ונדגים צעד אחר צעד כיצד צריך להיראות השעון בכל שלב.

שלב 4: חותכים את ליבת השעון, מעמד שולחני, אריחי אקריליק וחומר גיבוי

להלן כמה תמונות של כל אחת מהיצירות שהושלמו כשהן יורדות מהמכונה. האקריליק הוא החיתוך המאתגר ביותר שכן לאקריליק יש נטייה להימס אם הוא מתחמם מדי והוא גם מפטפט ומרים אם הוא לא מוחזק בצורה מאובטחת. חותך לייזר יהיה אידיאלי אם יש לך כזה. כפי שאתה יכול לראות בתמונה, הכנתי ג'יג מיוחד שמחזיק את כל ארבעת הצדדים היטב. סרט דו צדדי יהיה כנראה הטוב ביותר עבור פעולה זו אך ייקח קצת יותר זמן להסיר אותו.

שלב 5: התאמה אישית עם אמנות פנים ושעון

ניתן להשתמש בשעון מצוין ללא שלב זה אך כיף להתאים אותו לצרכים או לטעמך. ניסינו הרבה עיצובים שונים והשמיים הם הגבול כאן. נשמח לראות דוגמאות לדברים שאתה מעלה!

מבחינת גימור ניסינו הרבה דברים שונים אבל אוהבים את הפשטות ואת קלות ההכתמה. אנחנו גם אוהבים את המעיל העליון של General Finishes מכיוון שהוא קל במיוחד להתקנה, עמיד ונראה נהדר! זה הזמן לעשות זאת לפני שנתחיל להתקין אלקטרוניקה.

טיפ: אל תשכח להכתים גם את מעמד שולחן העבודה, תקע לוח האחורי ולוח האחורי בו זמנית. קל להיסחף ולשכוח את פריטי האביזר האלה!

שלב 6: אריחי אקריליק והרכבת מעמד

לאחר החלת הגימור על חלקי העץ, הגיע הזמן ללחוץ פנימה את אריחי האקריליק ולהרכיב את המעמד. אריחי האקריליק הם עמידות בהתאמה לעיתונות ואינם דורשים כל דבק באופן כללי. כמה מהאריחים עשויים להזדקק לכמויות קטנות של שיוף או תיוק אך באופן כללי, אלה פשוט לוחצים במקומם ואתם מוכנים ללכת. אם אתה מוצא שחלקם רופפים מדי ונושרים, אנו משתמשים בכמה טיפות דבק לבן של בית הספר של אלמרס כיוון שהוא קל ליישום, מתייבש לגמרי ומספק דבק רב. חזית השעון שלך הושלמה כעת! עמד אחורה ותהנה.

כמו כן, בשלב זה תוכל גם ללחוץ לתוך המעמד את האומים 1/4-20 ואת התחרה בברגים המחליקים במורד תעלות חריץ ה- T. זרוק את המעמד לבסיס עם מעט דבק ומעמד שולחן העבודה שלך מוכן כעת!

שלב 7: התקן את נוריות ה- LED המחוברות מראש לתוך ליבת השעון

בסדר, אנחנו מתקרבים! ככל הנראה החלק הגוזל ביותר של השעון הוא לחיצה על הלדים הנפרדים. ישנם בסך הכל 100 נוריות LED בחלק זה של השעון ומאחר ולדים מגיעים ברצועות של 50 תצטרך שתי רצועות המחוברות מקצה לקצה. הסובלנות של חללי ה- LED היא כזו שהם בעצם מתאימים ללחיצה. למרות עמידות ההתאמה לעיתונות מחזיקות את נוריות הלד במקומן, אנו משתמשים בטיפה קטנה (טיפה קטנה מאוד) של דבק חם כדי לספק אבטחה נוספת. יותר מדי דבק והעודף יסחטו החוצה ויחסמו את הלדים.

לאחר שלב זה יהיו לך לולאות רבות המשתלבות מחלקו האחורי של השעון אשר יהיה צורך ללחוץ כלפי מטה על מנת שהלוח האחורי יתאים למקומו. מעט אוויר חם ממייבש שיער הופך את החוטים לגמישים יותר וקלים להתכופף. שוב, שימוש בדבק חם שומר על חוטים אלה מאובטחים.

בסך הכל, תהליך זה אורך כ -45 דקות עד שעה. עיין בתמונות למעלה כדי לראות כיצד שלב זה צריך להיראות. צפה גם בסרטון הזמן המהיר! אם רק היינו יכולים לחוט כל כך מהר!

שלב 8: הרכבת האלקטרוניקה

החיווט החשמלי נמצא בערך בקל להגיע, אבל הנה הסבר מפורט. מצאנו שהדרך הקלה ביותר לחוט היא להשתמש בלוח פרוטו בגודל 4 ס"מ על 6 ס"מ (בגודל חלל ה- CNC) ולהתקין מסופי בורג שיקבלו את רצועות הלד וגם מתאם המתח DC. ניסינו הלחמה בצורה ישירה יותר ולא רק שזה מסורבל וקשה, אלא שזה לא מאפשר להסיר או להחליף את הקרביים של השעון במקרה שה- ESP8266 נשבר או צריך שדרוג. השימוש בכותרות גמיש יותר ולדעתנו קל יותר.

לאחר התקנת מסופי הבורג פשוט עקוב אחר תרשים החיווט לחיבור המסופים לפינים הנכונים. אין רכיבים בפועל על הלוח, רק עקבות מהכותרות לסיכות ESP8266 המתאימות.

סיכה 4 היא הסיכה לנוריות הטבעת וסיכה 2 היא הסיכה למספרים. חיובי הולך ל- VSS ושלילי הולך לקרקע.

הדבר היחיד הדרוש הוא מתקן 300ohm על פין הנתונים של רצועת ה- LED. בכל פס WS2812b שראיתי אי פעם (וראיתי המון) זו הסיכה המרכזית. נגד זה מגן על הרצועה מפני קפיצות ומתחים של סכנות שעלולות לגרום לנזק או להתנהגות בלתי צפויה. הזנחתי להתקין את הנגד הזה ושברתי את הנורית הראשונה ברצועה (פעמים אחרות לא קרה דבר וזה עבד בצורה מושלמת). יש להוסיף את הנגד בצורה מוטבעת מה שאומר שהוא מתפקד כמו חוליה בשרשרת המחברת את הלוח לחוט לנורית. בחלק מרצועות הלד כבר מותקנים נגדים אלה וחלקם לא. אם אינך בטוח אם יש ברצועת LED אחת, הוסף בכל זאת. אין פגיעה בכך. הקפד להוסיף את הנגד הזה מוטבע קרוב ככל האפשר לצד ה- LED של חוט החיבור, לא לצד ה- PCB.

החלל בחלק האחורי של השעון מיועד לשתי מטרות. או שהוא יכול לקבל גוף של שנאי 5V להרכבה על הקיר או שהוא יכול להחזיק סוללה אופציונלית בחזרה. מודגם כאן מארז סוללות 5V נפוץ המשמש להרחבת טווח המכשירים האלחוטיים. כל שעליך לעשות הוא לרכוש מתאם USB עד 2.5 מ מ והשעון שלך מופעל כעת על סוללה!

יהיה עליך לקדוח חור מהחלל המרכזי אל הלוח המודרני כדי לקבל את זנב הנקבה DC. זה נעשה בקלות פשוט על ידי זווית הקידוח שלך. הקפד להישאר רדוד כך שלא תקדח דרך פני השעון! מוצגת פעולת הקידוח שהושלמה עם צמה עטופה היטב בחלל.

שלב 9: העלה את הקוד

הקוד לשעון ניתן למצוא בדף github של brightlightart. הקוד כל הזמן משתפר ומתקבל הערות טובות. אם אינך מכיר *.ino קבצים, זהו פורמט קובץ Arduino ויש לערוך אותו עם ה- arduino IDE. לאחר הידור אתה מעלה באמצעות שקע ה- microUSB הסטנדרטי ב- ESP8266. אם אתה זקוק לעזרה כיצד לעשות זאת באמצעות ESP 8266, להלן הדרכה מצוינת לתכנותו באמצעות ממשק פופולרי זה. זה די קרוב מחוץ לקופסה אבל לא ממש!

מה עושים הקבצים השונים האלה? להלן פירוט של מבנה הקבצים הללו ומה הם עושים בתמונה הגדולה.

תיקיית שרת אינטרנט

Index.htm -כאשר הקוד יעלה לראשונה ל- ESP8266 יוצג בפניך דף העלאה המבקש ממך להעלות קובץ. העלה את הקובץ index.htm. קובץ זה משרת את דף האינטרנט - שאר הקבצים בתיקיה מתארחים ב- brightlightart.com אך הם כאן לעיונך במקרה שתרצה לשנות את גליונות הסגנונות/javascript ולארח אותם בעצמך

תיקייה ראשית

• enLIGHTen-LED-Clock.ino-זהו קובץ האב ומקורו בפרויקט McLighting המצוין. התסריט השתנה במידה ניכרת ממצבו המקורי, אך אנו חייבים בפרויקט זה כנקודת מוצא מצוינת לפרויקט שלנו.
• colormodes.h - מטפל ברוב האנימציות האור על הטבעת. מטפל גם בפונקציות זמן.
• definitions.h - מגדיר את רוב המשתנים הגלובליים.
• request_handlers.h - זה מתקשר עם ה- ESP8266 ומטפל בבקשות נכנסות ושולח מידע ל- ESP8266.
• spiffs_webserver.h - מסייע לשרת ולפרש את דף האינטרנט. זהו הקובץ היחיד ללא שינוי מפרויקט McLighting.
• WS2812FX.cpp - מטפל בהנפשות הקלות במספרים. זה לקוח כמעט כולו מספריית הקיטסופר WS2812B המעולה. השינוי העיקרי כאן הוא הוספת פונקציונאליות לשעון השעה להישאר מוארת
• WS2812FX.h - קובץ כותרת המשולב עם ספריית WS2812fx. זה במידה רבה ללא שינוי.

כלול קבצים נוספים

בנוסף לקבצים הכלולים כאן תזדקק לספריות הבאות. אלה הן ספריות סטנדרטיות והן נכללות בקלות על ידי חיפוש בתוך ה- IDE.

• NtpClientLib.h
• DNSServer.h
• FS.h
• ESP8266mDNS.h
• EEPROM.h
• WiFiClient.h
• Ticker.h
• WiFiUdp.h
• WiFiManager.h
• WebSocketsServer.h
• WebSockets.h
• ESP8266WiFi.h
• ESP8266 WebServer.

שלב 10: התקנה ראשונית של EnLIGHTen שעון והדגמה

לאחר העלאת קוד המקור והפעלת החשמל בפעם הראשונה כל הנורות יהיו כחולות סטטיות. זה אינדיקציה לכך שהשעון משדר נקודת גישה ומחכה שתתחבר. סרוק את הרשתות הסמוכות באמצעות טלפון, מחשב נייד או כל מכשיר אלחוטי (כמו שהיית עושה אם ניסית להתחבר לאינטרנט בבית קפה). ברשימת הרשתות הזמינות אתה אמור לראות אחת שכותרתה "שעון". התחבר אליו.

ברגע שאתה מתחבר לרשת זו הוא יטען אוטומטית דף אינטרנט (שוב, כמו הפניה שהיית חווה בבית קפה). היו סבלניים מכיוון שלפעמים זה יכול לקחת עד 30 שניות. דף האינטרנט יבקש ממך לסרוק רשתות סמוכות. בחר את הרשת הביתית או המשרדית שלך וספק לה את סיסמת ה- WiFi. לאחר לחיצה על שלח, הסיסמה האלחוטית לרשת המקומית שלך תישמר בזיכרון. יהיה עליך לעשות זאת רק פעם אחת. השעון יאתחל מחדש.

כאשר הוא יתחיל מחדש, תראה אותו מציג סדרת מספרים לפי הסדר. המספרים שהוא מציג הם כתובת ה- IP של דף האינטרנט שאליו אתה צריך להתחבר. כך למשל הוא עשוי להציג 1, 9, 2,., 1, 6, 8,., 0,., 3, 1. זה מתורגם ל https://192.168.0.31. הקלד כתובת זו בדף האינטרנט וכעת אתה אמור להיות מחובר לשעון שלך. הגדר משם ותהנה! שוב, השעון משתמש בטכנולוגיית WebSocket ולכן כל שינוי שאתה מבצע צריך לבוא לידי ביטוי באופן מיידי ללא צורך ללחוץ על שמור או עדכון דף האינטרנט. זה מאוד אינטראקטיבי ומהנה בהקשר זה!

אם משום מה ניתק החיבור, פשוט רענן את דף האינטרנט שלך. רוב הנתבים שומרים על כתובת ה- IP זהה עבור מכשירים מחוברים, אך מעת לעת הם נוטים להשתנות ולכן שימו לב בעת ההפעלה. אם עליך להזכיר את כתובת ה- ip של דף האינטרנט, פשוט הפעל מחדש את השעון.

ברגע שנוח לך לעבוד עם הקוד אל תשכח להתקין את חומר הגיבוי! החורים המוקדשים מאפשרים יישור קל. לחץ כלפי מטה על כל החוטים העומדים גאים ועכשיו החיווט שלך מאובטח והשעון נראה סיים מאוד!

שלב 11: בנה, פיתח, תמך ותהנה

נשמח לראות כמה שיותר אנשים בונים ונהנים מהשעון הזה ככל האפשר. אהבנו את הפרויקט הזה ואנחנו רוצים שאחרים ישתפו בחוויה! היה לנו כל כך כיף לפתור בעיות, להתגבר על מכשולים, לסחוט באגים ולהתגמל באור מהנה ומשמעותי. התועלת שקיבלנו מקהילת הקוד הפתוח היצירתי היא לא יסולא בפז והיא עודדה אותנו לשחרר חומר מקור זה ללמידה משותפת, המשך שיפור והנאה טכנית. נשמח לשמוע על בנייה מוצלחת ועל דרכים לשיפור שעון ה- enLIGHTen. אנא שלח לנו שורה וספר לנו!

לא לכולם יש זמן, מיומנות, כלים או משאבים לבנות את אחד השעונים האלה מאפס, כך שאם אתה מעוניין לרכוש שעון שהושלם כמוצר מוגמר או כבסיס להמשך פיתוח אנא תמך בנו ב- indiegogo.